Supply enough clean drinking water. Henri P . Gavin Tess Kretschmann (Duke CEE 2005) CEE 201L. Uncertainty, Design, and Optimization Department of Civil & Environmental Engineering Duke Univ. Spring 2016
system schematic
Schematic of a water treatment system — three systems in series input precipitation transpiration Qi Qt T, P river supply river flow Qr evaporation overflow overflow Qe Qr_min Qr,o Qu,o Qt,o watershed area q1 q2 q3 Qp Qp ��������������������������� ��������������������������� ��������������������������� ��������������������������� Qu Cu Cp ��������������������������� ��������������������������� ��������������������������� ��������������������������� ��������������������������� ��������������������������� ���������� ���������� Qs, Cs ��������������������������� ��������������������������� ���������� ���������� ���������� ���������� Qd ���������� ���������� ���������� ���������� ���������� ���������� groundwater storage community Qg water treatment water Vr, Cr Vu, Cu Vt, Ct Vg demand Vg_max Vr_max Vu_max Vt_max reservoir untreated water treated water Water Shed Reservoir Water treatment plant ◮ Flows Q (Mgal/d) and contaminant concentrations C (ppm) through the system satisfy mass balance. ◮ Determining random environmental variables: Precipitation, Temperature, Population Supply clean drinking water. system schematic CEE 201L. Duke Univ. H.P .G, T.K. Spring 2016 1 / 29
Schematic of a water treatment system - watershed input precipitation transpiration Qi Qt T, P river supply river flow Qr evaporation overflow overflow Qe Qr_min Qr,o Qu,o Qt,o watershed area q1 q2 q3 Qp Qp ��������������������������� ��������������������������� ��������������������������� ��������������������������� Qu Cu Cp ��������������������������� ��������������������������� ��������������������������� ��������������������������� ��������������������������� ��������������������������� ���������� ���������� Qs, Cs ���������� ���������� ��������������������������� ��������������������������� ���������� ���������� Qd ���������� ���������� ���������� ���������� ���������� ���������� groundwater storage community water treatment Qg water Vr, Cr Vu, Cu Vt, Ct Vg demand Vg_max Vr_max Vu_max Vt_max reservoir untreated water treated water ◮ Q i : input precipitation - a compound random process ◮ Q t : transpiration ◮ V g : volume of ground water in watershed ◮ V g max : capacity of ground water in watershed ◮ Q s : stream flow into reservoir y) ◮ C s : contaminant concentrations in stream ◮ Q g : ground water flow into reservoir Supply clean drinking water. system schematic CEE 201L. Duke Univ. H.P .G, T.K. Spring 2016 2 / 29
Schematic of a water treatment system - reservoir input precipitation transpiration Qi Qt T, P river supply river flow Qr evaporation overflow overflow Qe Qr_min Qr,o Qu,o Qt,o watershed area q1 q2 q3 Qp Qp ��������������������������� ��������������������������� ��������������������������� ��������������������������� Qu Cu Cp ��������������������������� ��������������������������� ��������������������������� ��������������������������� ��������������������������� ��������������������������� ���������� ���������� Qs, Cs ��������������������������� ��������������������������� ���������� ���������� ���������� ���������� Qd ���������� ���������� ���������� ���������� ���������� ���������� groundwater storage community water treatment Qg water Vr, Cr Vu, Cu Vt, Ct Vg demand Vg_max Vr_max Vu_max Vt_max reservoir untreated water treated water ◮ Q e : evaporation from reservoir ◮ Q r : river flow ◮ Q r min : minimum allowable river flow from reservoir ◮ Q ro : reservoir overflow ◮ V r : volume of water in reservoir ◮ V r max : capacity of reservoir ◮ C r : contaminant concentrations in reservoir ◮ Q u : flow from reservoir into the untreated water tank Supply clean drinking water. system schematic CEE 201L. Duke Univ. H.P .G, T.K. Spring 2016 3 / 29
Schematic of a water treatment system - water treatment input precipitation transpiration Qi Qt T, P river supply river flow Qr evaporation overflow overflow Qe Qr_min Qr,o Qu,o Qt,o watershed area q1 q2 q3 Qp Qp ��������������������������� ��������������������������� ��������������������������� ��������������������������� Qu Cu Cp ��������������������������� ��������������������������� ��������������������������� ��������������������������� ��������������������������� ��������������������������� ���������� ���������� Qs, Cs ���������� ���������� ��������������������������� ��������������������������� ���������� ���������� Qd ���������� ���������� ���������� ���������� ���������� ���������� groundwater storage community water treatment Qg water Vr, Cr Vu, Cu Vt, Ct Vg demand Vg_max Vr_max Vu_max Vt_max reservoir untreated water treated water ◮ V u , V u max : volume of water in untreated tank, and capacity ◮ C u : contaminant concentrations in untreated tank ◮ Q uo : over flow from untreated tank ◮ Q p , Q p max : flow processed through water treatment plant, and capacity ◮ q 1 , q 2 , q 3 : treatment intensity of three treatment types ◮ C p : contaminant concentrations of processed water ◮ V t , V t max : volume of water in treated tank, and capacity ◮ Q to : over flow from treated tank ◮ C t : contaminant concentrations in treated tank ◮ Q d : community water demand Supply clean drinking water. system schematic CEE 201L. Duke Univ. H.P .G, T.K. Spring 2016 4 / 29
precipitation modeling
Recommend
More recommend