Water Environment Management

Homework and Projects Assignments, Spring Semester, 2021

Professor Joon Hyun Kim, Environmental Engineering Dept.,

School of Engineering, Kangwon National University, Korea

Tel. 033-250-6354  010-8034-9929

http://env1k.iptime.org:3227  joonhkim@kangwon.ac.kr

Criteria of Homework and Project Assignments

1. 강의 내용은 위의 Web Site에서 제공됨. Web Site의 모든 내용을 읽는 것이 바람직함. 모든 강의 자료는 Web Site에 준비되어 있음 (멀티미디어 파일 포함).

2. 전산모형과 GIS 실습, 프로그램밍 실습내용도 Web 상에서 제공될 것임.

3. 숙제는 이미 홈페이지에 게재되어있음.

4. 모든 숙제는 학생들 개인별로 작성한 홈페이지에 구축할 것. Open Book 시험의 경우 답안지를 학생들 개인별 홈페이지에 구축할 것. 따라서 홈페이지에 Password를 만드는 것이 필요함.

(1) Make your own homepage and construct DB system of all the homeworks and exams.

(2) Submit homepage information (account name and passwd)

5. 과제중 교범 구축 부분은 이미 내가 집필한 84개의 전공 서적에 포함되어 있슴. 학생들의 학습을 위하여 부과하는 과제임.

Part I. 인터넷 검색 과제

1. Find out information, model programs and video files about environment models such as follows. You have to submit hwp, programs, and video files.

1) Surface Water Environment (지표수환경모형) : EFDC(다차원수리모형), HECRAS(하천수리모형), HEC-HMS(수문모형), WASP8(다차원수질모형), QUAL2E(하천수질모형), QUAL2K(하천수질모형), TIDE4(2차원해수유동모형), MFEMFLOW(다차원수리모형), MFEMWASP (다차원수질모형)

2) Subsurface (Soil and Groundwater) Environment : PMWIN (3차원 범용적 지하수 모형), Visual Modflow Flex(지하수수리모형), MODFLOW(지하수수리모형), MT3D(지하수수질모형), MOC3D(지하수수질모형), MFEMGW(다차원지하수모형), MFEMIGW(다차원범용적지하수모형), MFEMGAS(다차원지하가스모형)

3) Air and Earth Environment(대기 및 지구환경) : ISC3, AERMOD, CALPUFF, CALMET, CALGRID, MM5, WRF, CMAQ, CAMX, UAM, RAMS

4) Watershed Environment(유역관리) : BASINS(종합적유역관리), SWAT, HSPF, SWMM

5) Waterworks Operation and Management(상수도) : EPANET, PipelineNET, InfoWorks, WaterCAD, WATPRO, WTP, MFEMCL,

6) Operation and Management of Wastewater Treatment Plants : ASM, GPX, SewerCAD, PHOENICS, FLUENT

2. Find out information and video files about ArcGIS, MapWindow, Grass in internet and in YouTube such manuals, tutorials, crack files (submit hwp, avi, crack files, programs).

3. GIS의 역사 기본개념 등을 인터넷을 이용하여 정보를 검색 요약하여 제출하라(hwp).

4. 인터넷 지도를 활용하여 GIS에서 중첩하여 사용할 수 있는 방법을 인터넷을 이용 하여 학습하고 방법을 매뉴얼로 만들어 제출할 것(hwp).

Part II. 환경 모델링 교과서 과제

0 루리에 올린 내가 제작한 교과서 설명하는 슬라이드와 음성 파일을 합쳐서 동영상 파일 만들 것. (장별로 분리된 파일들 사용할 것, 장별로 합쳐진 부분은 내가 동영상 파일 만들어 올릴 것임. 1장과 2장에 대해서는 이미 올렸슴).

0 1장에서 6장까지 슬라이드 마지막 부분에 있는 과제임

0 모든 과제물은 동영상파일, 한글 보고서, 결과물, 관련 전산 모형이 포함되어야 하며, 수강생 개인의 웹 서버에 구축할 것.

1. 1장 과제

1장의 통계기법을 이용한 신뢰도 검증 기법에 대한 보고서 작성.

2. 2장 과제

1) 2장의 물질이동식을 물질평형으로부터 유도하라.

2) 2장의 물의 유동에 관계된 연속방정식 및 운동방정식을 유도하라.

3) 2장에서 제시된 상미분방정식의 수학적 해석 기법 보고서 작성.

4) 2장에서 제시된 편미분방정식의 수학적 해석 기법 보고서 작성.

5) 호수 및 하천에 사용할 수 있는 전산 모형에 대한 보고서 작성.

(1) 하천모형 : QUAL2E, QUAL2K, QUAL-MEV

(2) 호수, 하천, 연안 모형 : WASP8, MFEMWASP

(3) 유역 관리 모형 : SWMM, BASIN

3. 3장 과제

1) 0차, 1차, 2차, 촉매, n차 반응 속도식의 해를 구하라.

2) 질산화 반응의 3개 연립방정식의 해를 구하라.

3) 위의 해를 이용하여 D.O. Sag Curve를 설명하라.

4) 전이상태이론과 선형자유에너지관계에 대하여 설명하라.

5) 활성화에너지를 엔탈피와 엔트로피로 나타내어라.

4. 4장 과제

1) 대표적인 화학평형모델과 모델에 대해 설명하라.

2) 평형상수와 열역학적 이론의 관계를 설명하라.

3) Van't Hoff식과 활성도 계수를 설명하라.

4) 아세트산의 화학평형문제를 풀어라.

5) 위의 문제를 수치해석적으로 풀어라.

6) 위의 문제를 프로그램을 작성하여 풀어라.

7) 위의 문제를 대표적인 화학평형모델을 사용하여 풀어라.

8) MINTEQA2을 설명하고 운영한 예를 제출하여라.

5. 5장 과제

1) Monod 혹은 Michaelis-Menton 식을 유도하라.

2) Vollenweider 모형을 유도하라.

3) WASP8 모형을 연구하라 (이론, 예제를 이용한 모델링 등).

4) MFEMWASP 모형을 연구하라 (이론, 예제를 이용한 모델링 등).

5) 호수에 대하여 WASP8 모형을 이용하여 수리모델링을 수행하라.

6) 위의 모형과 지리정보시스템(ArcGIS)과 결합하라.

6. 6장 과제

1) 하천의 물질이동식을 유속만 있는 경우와 분산이 있는 경우에 대하여 유도하라. (BOD  및 용존산소에 대하여).

2) Streeter-Phelps 방정식의 해를 유도하라.

3) 하천의 용존산소농도에 영향을 미치는 반응을 서술하라.

4) 각 반응속도상수를 평가하는 방법을 서술하라.

5) 농도의 해를 구하는 방법에 있어서 중첩의 원리를 설명하라.

6) Fourier 급수를 사용한 하천의 주간변화를 해석하는 방법을 설명하라.

7) 불확실성 분석의 두가지 방법을 설명하라.

8) 본 장에서 이용한 1,2계 상미분방정식의 수학적 해석 방법을 설명하고, 초기 및 경계조건을 이용한 해를 구하라.

Part III. Hydraulic, Water Quality, and Watershed Models

다음의 문제에 대하여 보고서 및 설명, 구축 및 운영 동영상 파일을 제출하라. 보고서에는 모형의 이론, 수치해석, 입력자료, 파라미터, 모델링 결과 및 토의, 장단점 등이 장별로 서술되어야 함.

1. 다음의 개수로 수리학에 대한 기본 이론, 수리 모형의 이론, 수치해석, 입력자료, 파라미터, 장단점 등을 분석하고 실습 예제 및 실제 자료에 대하여 모형을 운영하고 보고서 제출하라 (동영상 파일 포함).

개수로 수리학 요약 설명 및 예제 풀이 파일 및 동영상 제출

1차원수리모형 : DYNHYD5, HECRAS

3차원수리모형 : EFDC

2. 다음의 수질 관리 모형의 이론, 수치해석, 입력자료, 파라미터, 장단점 등을 분석하고 실습 예제에 대하여 모형을 운영하고 보고서 제출하라. (동영상 파일 포함)

1차원 하천 수질관리모형 : QUAL2E-PLUS

다차원 (하천, 호소, 연안) 수질관리모형 : WASP8

3. Find out information about hydraulic and water quality management facilities in Internet such as Dam, weir, gate, pump, turbine, valve, gauging (monitoring) devices etc..flow meter, velocity meter, water treatment, wastewater treatment plant, insity reclamation devices, nonpoint pollution control infrastructures, ......

4. 미국 공병단 HEC (Hydrologic Engineering Center)의 홈페이지에서 제공되는 모형들을 다운로드하고 각 모형별로 간략하게 설명하라.

(동영상 파일 포함).

5. 다음의 유역 관리 모형의 이론, 수치해석, 입력자료, 파라미터, 장단점 등을 분석하고 실습 예제에 대하여 모형을 운영하고 보고서 제출하라.

도시 지역의 유역관리모형 : SWMM

농촌 지역의 유역관리모형 : SWAT

범용적 유역관리모형 : BASIN

6. 오염총량제에 대한 다음 과제를 수행하라.

1) 오염총량제 시행 방법 (인터넷 자료 참조)

2) 오염부하량 산정하는 엑셀 프로그램 구축

3) 인터넷에 있는 자료를 이용하여 오염부하량 산정

4) QUAL-MEV 운영 (국립환경과학원 오염총량과 자료 이용)

Part IV. GIS 관련 과제

A. GIS 구축 과제 (hwp, avi, files) (9.3.1과 10.2만 설치해도 됨)

1. ArcGIS Desktop 9.3.1, 10.1, 10.2 Crack 설치 및 교범 구축

1) 상수관망 모형 및 GIS 구축에 대한 숙제. 다음의 논문을 참조하여 논문에 나와있는 단순한 관망 및 춘천시에 대한 GIS를 구축하고 상수관망 모형 EPANET, WaterCAD, InfoWorks의 모델링을 수행하고 비교하라.

2) EPANET 폴더에 가면 모형에 대한 자세한 교범 및 따라하기 있슴... 본 폴더에 과거의 모형과 최근의 모형 다 있슴... 최근 것으로 모델링 수행할 것... 입력자료도 다 주어져 있슴... 3개의 모형에 대하여 모두...

2. ArcGIS Server 9.3.1, 10.0, 10.1, 10.2 Crack 설치 및 교범 구축

3. API 따라하기 교범 구축하고 따라할 것. (홈페이지 카톡으로 보낼 것임)

4. 메뉴 구축 - 10.2로 구축되어있는 메뉴중 부족한 부분을 구축하여 9.3.1 기반 시스템과 동일하게 구축할 것 (상수도 시스템 등).

(이미 구축되어 있는 내용이나 메뉴 구축 실습 과제임.)

5. PC 기반 시스템을 ArcGIS Server 10.2를 사용하여 웹 기반 시스템으로 구축하기 위하여, 메뉴 추가하고 Java Script API를 이용하여 html과 결합할 것.... 메뉴는 html 즉 Namo Web Editor로 구축할 것.

B. GIS 실습 과제 (hwp, avi, files) (교범 구축).

ArcGIS Desktop 교범 1,2,3 따라하고 결과물 제출

MapWindow 교범 따라하고 결과물 제출 (hwp와 avi).

AutoCad Map3D 공부하고 결과물 제출 (hwp와 avi). (기말고사)