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하천에서의 물질혼합거동 해석하기 위한 장치를 이용한 방법으로서,상기 장치는, 주흐름영역 체류시간분포 연산부(110), 저장대 체류시간분포 연산부(120), 체류시간 확률분포 연산부(124), 체류횟수 확률분포 연산부(126) 및 전체 체류시간분포 연산부(130)를 포함하고, (a) 물질의 체류시간의 확률밀도함수()가 이용됨으로써 저장대에서 물질의 체류시간 확률분포()가 상기 체류시간 확률분포 연산부(124)에 의해 연산되는 단계;(b) 물질이 저장대에 갇히는 횟수와 관련된 체류횟수 확률분포()가 상기 체류횟수 확률분포 연산부(126)에 의해 연산되는 단계; (c) 상기 체류시간 확률분포() 및 상기 체류횟수 확률분포()가 이용됨으로써, 아래 수학식에 따라 저장대에서의 체류시간분포()가 상기 저장대 체류시간분포 연산부(120)에 의해 연산되는 단계;(d) 주흐름영역에서의 평균유속() 및 주흐름영역에서의 종분산계수()가 이용됨으로써, 주흐름영역에서의 체류시간분포()가 상기 주흐름영역 체류시간분포 연산부(110)에 의해 아래 수학식에 따라 연산되는 단계; (e) 상기 주흐름영역에서의 체류시간분포() 및 상기 저장대에서의 체류시간분포()가 이용됨으로써, 아래 수학식에 따라 전체 체류시간분포()가 상기 전체 체류시간분포 연산부(130)에 의해 연산되는 단계; 를 포함하는,방법
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제1항에 있어서,상기 장치는, 체류시간 확률밀도함수 연산부(122)를 더 포함하고, 상기 (a) 단계에서,(a1) 저장대에 체류하는 물질의 체류 시간의 정도()가 이용됨으로써, 아래 수학식에 의해 상기 물질의 체류시간의 확률밀도함수()가 상기 체류시간 확률밀도함수 연산부(122)에 의해 연산되는 단계; 및 (a2) 아래 수학식에 의해 상기 물질의 체류시간의 확률밀도함수()가 n-1 번 합성곱됨으로써, 상기 저장대에서의 체류시간 확률분포()가 상기 체류시간 확률분포 연산부(124)에 의해 연산되는 단계를 포함하는,방법
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제2항에 있어서,상기 장치는, 매개변수 결정부(312)를 더 포함하고,상기 (b) 단계는,(b1) 하천에서 물질이 저장대에 체류할 확률인, 단위 시간당 체류확률()이 상기 매개변수 결정부(312)에 의해 연산되는 단계; (b2) 물질의 이동거리() 및 유속()이 이용됨으로써, 물질이 저장대에서 체류하는 시간인 특성시간()이 아래 수학식에 따라 결정되는 단계; 및 (b3) 상기 단위 시간당 체류확률() 및 상기 특성시간()이 이용됨으로써, 아래 수학식에 따라 상기 확률분포()가 상기 체류횟수 확률분포 연산부(126)에 의해 연산되는 단계; 를 포함하는,방법
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제3항에 있어서,상기 장치는, 수치모형 구축부(300), 물질농도 연산부(310) 및 비교부(314)를 더 포함하고,(f) 상기 (a) 단계 내지 상기 (e) 단계에 의해 도출된 상기 전체 체류시간분포()를 이용하여 수치모형이 상기 수치모형 구축부(300)에 의해 구축되는 단계; (g) 상기의 수치모형이 실제 하천 조건이 적용되어, 물질의 이동거리()에 대한 물질의 농도()가 상기 물질농도 연산부(310)에 의해 모의(simulation)되는 단계; (h) 상기 (g) 단계에서 모의된 상기 물질의 농도()가 상기 비교부(314)에 의해 실제 하천에서 측정된 측정농도와 비교되는 단계; 를 더 포함하는,방법
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제4항에 있어서,상기 (g) 단계는,(g1) 모의된 상기 전체 체류시간분포(), 유입된 물질의 전체 질량() 및 유량()이 이용됨으로써, 물질의 이동거리()에 대한 물질의 농도()가 상기 물질농도 연산부(310)에 의해 아래 수학식에 따라 모의되는 단계; (g2) 상기 물질농도 연산부(310)는, 모의된 상기 물질의 농도()를 이용하여 j번째 시점에서 모의된 농도값()을 결정하는 단계; 및 (g3) j번째 시점에서 실제 측정된 농도값() 및 상기 모의된 농도값()을 비교하여 최소의 오차가 발생되는 상기 단위 시간당 체류확률() 및 상기 물질의 체류 시간의 정도()가 상기 매개변수 결정부(312)에 의해 산정되는 단계를 포함하는, 방법
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제5항에 있어서,상기 (g3) 단계에서, 상기 매개변수 결정부(312)가 상기 실제 측정된 농도값() 및 상기 모의된 농도값()을 비교할 때 MSE(mean squared error) 방식을 이용함으로써, 아래 수학식을 만족하되,상기 는 측정데이터 수이고,상기 의 최소값을 구할 때, SLSQP(sequential least squares programming)를 이용하는,방법
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제4항에 있어서, 상기 (f) 단계에서, 상기 수치모형 구축부(300)가 상기 수치모형 구축 시, 유한차분법 및 크랭크-니콜슨(Crank- Nicolson) 알고리즘이 이용됨으로써, 상기 저장대에서의 체류시간분포()가 이산화되는,방법
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제4항에 있어서,상기 (h) 단계에서, 실제 하천에서 측정된 측정농도는, 추적자 실험을 통해 측정되는,방법
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제3항에 있어서,상기 (b1) 단계에서 결정되는 상기 단위 시간당 체류확률()은 이상 이하인,방법
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하천에서의 물질혼합거동을 해석하기 위한 장치로서,저장대에 체류하는 물질의 체류 시간의 정도()을 이용하여, 물질의 체류시간의 확률밀도함수()를 연산하는 체류시간 확률밀도함수 연산부(122); 상기 물질의 체류시간의 확률밀도함수()를 이용하여 저장대에서 물질의 체류시간 확률분포()를 연산하는 체류시간 확률분포 연산부(124); 하천에서 물질이 저장대에 체류할 확률인 단위 시간당 체류확률()을 이용하여, 물질이 저장대에 갇히는 횟수와 관련된 체류횟수 확률분포()를 연산하는 체류횟수 확률분포 연산부(126); 상기 체류시간 확률분포() 및 상기 체류횟수 확률분포()를 이용하여 물질의 저장대에서의 체류시간분포()를 연산하는 저장대 체류시간 분포 연산부(120); 주흐름영역에서의 평균유속() 및 주흐름영역에서의 종분산계수()를 이용하여, 물질의 주흐름영역에서의 체류시간분포()을 연산하는 주흐름영역 체류시간분포 연산부(110); 상기 주흐름영역에서의 체류시간분포() 및 상기 저장대에서의 체류시간분포()를 합성곱함으로써, 전체 체류시간분포()를 연산하는 전체 체류시간분포 연산부(130)를 포함하는, 장치
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제10항에 있어서,상기 전체 체류시간분포()를 이용하여 수치모형을 구축하는 수치모형 구축부(300); 구축된 상기 수치모형에 실제 하천 조건이 적용됨으로써, 물질의 이동거리()에 대한 물질의 농도()를 모의하는 물질농도 연산부(310); 상기 물질의 체류 시간의 정도() 및 상기 단위 시간당 체류확률()을 최적화하는 매개변수 결정부(312); 물질농도 연산부(310)로부터 연산된 모의결과 및 실측부(200)로부터 실측된 자료를 비교하여 검증하는 비교부(314); 상기 매개변수 결정부(312) 및 상기 비교부(314)에 의해 결정된 매개변수를 적용하여, 하천에 적용할 모델을 결정하는 모델 결정부(316)를 포함하는,장치
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