QUAL2E-PLUS 환경공학과 20041469 임 건 섭
1. 모델소개 (1) 버전 정보 : Version 0.9.0 Beta (2) 개요 QUAL2E-PLUS는 현재 국내에서 하천수질을 모의하기 위한 모형 중 가장 광범위하게 사용되고 있는 미국 환경청 (U.S. EPA)에 의해 개발된 QUAL2E 모형에 기초를 두고 있다. QUAL2E-PLUS는 사용자가 보다 편리하게 입력자료를 구성하고 다양한 출력결과를 GUI 상에서 확인할 수 있도록 1995년 공개된 Windows용 QUAL2E를 개선한 모델이다.
1. 모델소개 - 1차원 정상(steady) 상 태 및 가동적(quasi- dynamic) 상태 수질모의 - 기존 QUAL2E DOS 버전 및 Windows 버전과의 호 환성 - 기존 Windows 버전보다 뛰어난 그래픽 및 사용자 편의성 - 모의항목별 비교 기능 - 모의 시나리오 비교 기능
1. 모델소개 임의의 비보전성 물질과 3가지의 보전성 물질을 포함한 총 15개 수질항목 모의 (3) 모의 가능 수질항목 용존산소(DO) 암모니아성 질소 대장균 생화학적 산소 요구량(BOD) 아질산성 질소 임의 비보존성 물질 수온 질산성 질소 보존성 물질 Ⅰ 엽록소로서의 조류 유기 인 보존성 물질 Ⅱ 유기 질소 용존 인 보존성 물질 Ⅲ
1. 모델소개 (4) 모델 구성 시 제한사항 대구간(Reach) : 최대 50개 대구간당 소구간(element) : 20개를 초과할 수 없고 최대 500개까지 가능 합류점 소구간(Junction element) : 최대 9개 수원 소구간(Headwater element) : 최대 10개 점 오염원 유입 소구간(Point source element) 및 취수 소구간(Withdrawal element) : 최대 50개
2. 사용자 인터페이스 (1) 전체 화면 구성 QUAL2E-PLUS의 메인 화면은 상단의 메뉴와 툴바, 좌측의 입출력 트리구조, 입출력 데이터를 도시할 수 있는 메인 그래픽 창으로 구성된다.
2. 사용자 인터페이스 (2) 메뉴 바 File : 새로운 파일, 파일 열기, 저장 등 QUAL2E-PLUS를 실행하는데 필요한 파일을 컨트롤할 수 있는 메뉴 Model : RUN 파일 이외에 QUAL2E 모델을 수행하는데 필요한 *.CLI 파일등을 가져오고 내보낼 수 있는 기능 및 모식도 확인, 모델 수행 기능이 있는 메뉴 Windows : 입력 트리 구조와 출력 트리 구조를 컨트롤 할 수 있는 메뉴 Help : 사용자 매뉴얼 및 프로그램 정보 확인을 위한 메뉴
2. 사용자 인터페이스 (3) 입력 트리 뷰 기존 Windows용 QUAL2E 모형의 입력 구성을 개선 기존 Windows용 QUAL2E 모형에서의 Index 화면을 이용한 입력 대신 보다 간편하고 직관적인 트리 구조의 입력 형식 도입 모델수행 제어, 모의 대상 하천의 모식화, 수리 및 수질계수, 점오염원 및 비점오염원 유입 자료, 수질 초기조건, 입출력 옵션 등을 설정
2. 사용자 인터페이스 (4) 출력 트리 뷰 기존 Windows용 QUAL2E 모형의 모의결과 조회 화면 개선 출력 파일 및 Plot 파일의 로드 없이도 모의 수행 후 자동으로 결과 화면 확인 가능 직관적인 모의결과 확인을 위해 그래프와 테이블을 동시에 표현 실측치와 모의결과 비교 및 모의된 수질항목 간 비교 기능
3. 모델링 (1) 수체의 모식화 수질예측을 위한 대상 하천의 모의 범위를 설정 수리학적 특성이 유사한 구간을 Reach로 구분 Reach를 동일한 길이의 Element로 구분 Element 유형 설정(점오염원의 유입 및 지류 유입, 취수, 댐 등)
3. 모델링 <element 설정> <하천 모식도>
3. 모델링 (2) 입력자료 구성 QUAL2E-PLUS의 입력 트리 구조를 이용하여 모의를 위한 데이터 입력 모델 수행제어 관련사항 입출력 옵션 모델수행 전체에 영향을 미치는 하천시스템의 기상, 기후 및 지형, 온도 보정계수 희석유량 하도의 수리계수 BOD와 DO의 반응계수, N와 P의 반응계수, 조류와 기타 항목의 반응계수 비점오염원의 증분 유입자료 하천 합류점 자료 상류 수원자료 점오염원의 오염부하량 자료 댐의 재포기 사항 초기 조건 하류 경계조건
3. 모델링 <모델 수행 설정> <초기조건 설정>
3. 모델링 (3) 수리계수(유량계수) 산정 대상 하천의 유량 및 유속, 수심 자료를 회귀분석 하여 산정 실측 자료 또는 수리 모델을 이용하여 계산 수질 모의구간이 광범위할 경우 실측 자료를 획득하는 것은 사실상 어려우므로 일반적으로 수리모델(HEC-2 또는 HEC-RAS)를 이용하여 결정
3. 모델링 (4) 수질계수 산정 BOD와 COD의 관계를 결정하는 계수와 조류와 영양염류와의 관계를 결정하는 계수로 구분 수질계수 적용을 위해서는 원칙적으로 실측이 필요 실측의 경우 현실적으로 많은 시간과 경비가 소요되므로 실제로는 모델의 사용자 매뉴얼 상에 제시된 범위의 값 중 적당한 값을 가정하여 모델을 수행한 후 실측값과 예측값을 비교하여 잘 일치될 때까지 반복계산 하여 결정
3. 모델링 (5) 모델 수행 QUAL2E-PLUS GUI 상에서 입력 자료를 설정하고 저장하게 되면 DOS용 QUAL2E의 입력파일인 ***.RUN 형태로 변환 모델을 수행하게 되면 프로그램 내부적으로 DOS용 QUAL2E 모델(1995년 버전) 수행 (6) 모의결과 확인 모델 수행이 완료되면 출력 트리 구조에 모의된 수질 항목이 활성화 됨 출력 트리구조에서 해당 수질 항목을 선택하면 그래프와 테이블 형태로 모의 결과 확인 가능 “Comparison" 기능을 통해 여러 수질 항목간 모의 결과 비교 가능 DO의 경우 실측치와 모의결과를 그래프 상에서 직접 비교 가능
<실측치와 모의결과 비교(DO)> 3. 모델링 <모의결과 조회> <실측치와 모의결과 비교(DO)>