Stochastic Analysis of Rainwater Harvesting System and its Application as Climate Change Adaptation Facility

Abstract

빗물이용시설 (Rainwater Harvesting System, RHS)은 도시 물 공급 및 수자원 관리를 위한 효과적인 저 영향 개발 기법 중 하나이다. 본 연구에서는 강우의 확률적 특성에 초점을 맞추어, RHS의 물 공급을 위한 신뢰도 및 수자원 관리를 위한 강우유출수 처리 효율을 정량화하기 위한 확률모델을 제시하고자 하였다. Master Key Fokker-Planck 방정식 (Master Key Fokker-Planck Equation, MKFPE)을 사용하여 추계론적 상미분 방정식으로 구성된 지배방정식은 시설에 존재하는 물의 비율에 따른 확률밀도함수 (Probabilistic Density Function, PDF)를 상태변수로 하는 결정론적 편미분 방정식으로 변환된다. 이를 통해 RHS의 다양한 성능을 분석하며, 매개변수에 따른 물 공급 신뢰도와 강우유출수 처리비 산정을 위한 공식을 제안하였다. 마지막으로 제안된 모형과 다양한 기후변화 시나리오를 이용하여 미래의 물 공급 신뢰도와 RHS가 기후변화의 악영향을 상쇄시켜 미래 강우유출수가 어느 정도 처리되는지를 시설의 제원과 강우의 특성을 고려하여 분석하였다. 본 연구의 결과는 향후 RHS의 성능평가, 최적 설계 및 기후변화 영향 분석에 유용한 도구가 될 것으로 기대된다.