Shadia R. Tewfik;Mohamed H. Sorour;Hayam F. Shaalan;Heba A. Hani;Abdelghani G. Abulnour;Marwa M. El Sayed;Yomna O. Mostafa;Mahmoud A. Eltoukhy
Membrane and Water Treatment
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v.14
no.2
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pp.85-93
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2023
Membrane separation is widely used for several applications such as water treatment, membrane reactors and climate change. Cross-linked organic-inorganic hybrid polyvinylidene fluoride (PVDF) / Tetraethyl orthosilicate (TEOS) was adopted for the preparation of optimized hollow membrane (HFM) for membrane distillation or other low pressure separators for mechanical properties and permeability under varying pretreatment schemes. HFMs were prepared on semi-pilot membrane fabrication system. Novel adopted post-treatment schemes involved soaking in glycerol, magnesium sulphate (MgSO4), sodium hypochlorite (NaOCl), and isopropanol for different durations. All fibers were characterized for morphology using a scanning electron microscope (SEM), surface roughness using atomic force microscope (AFM), elemental composition by examining Energy Dispersive Spectroscopy (EDS), water contact angle (CA°) and porosity. The performance of the fibers was evaluated for pure water permeation flux (PWF). Post-treatment with MgSO4 gave the highest both tensile modulus and flux. Assessment of properties and performance revealed comparable results with other organic-inorganic separators, HF or flat. In spite of few reported data on post treatment using MgSO4 in presence of TEOS, this proves the potential of low cost treatment without negative impact on other membrane properties. The flux is also comparable with hypochlorite which manifests substantial precaution requirements in actual industrial use.The relatively high values of flux/bar for sample treated with TEOS, post treated with MgSO4 and hypochlorite are 88 and 82 LMH/bar respectively.
Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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2022.05a
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pp.369-369
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2022
기후변화에 관한 정부간 합의체 (IPCC, Intergovernmental Panel on Climate Change) 6차 보고서에서 이번 세기 중반까지 현 수준의 온실가스 배출량을 유지한다면 2021~2040년 중 1.5℃를 초과할 것이다. 이러한 기후의 변화로 인한 기온상승 영향으로 과거와는 달리 산림변화는 과거와 다르게 침엽수는 감소하고 활엽수는 증가하는 추세다. 본 연구에서는 유역 대부분이 산림으로 금강 상류의 용담댐유역 (930.2 km2)을 대상으로 SWAT (Soil and Water Assessment Tool)을 이용하여 장기간 산림변화에 따른 수문 구성요소를 평가하였다. MOD15A2 LAI 및 임상도 자료를 10년 단위 (1980s (1980~1989), 2000s (2000~2009), 2010s (2010~2019))를 이용해 임상별 (침엽수림, 활엽수림, 혼효림) 및 산림 높이를 구축하였다. 임상별 산정된 LAI를 기초로 SWAT의 임상별 LAI 및 수문 검·보정을 통해 용담댐유역 현황을 재현하였다. 모형의 적용성 평가는 R2를 이용하였으며, 임상별 (침엽수, 활엽수, 혼효림) LAI는 0.95, 0.89, 0.90로 증발산량은 0.51, 토양수분은 0.5~0.55로 유량의 경우 0.69로 산정되었다. 산림변화에 따른 1980s는 LAI 자료가 없기에 2000s 및 2010s의 식생 높이 및 LAI를 멱함수로 회귀하여 1980s 엽면적지수를 산정하였다. 기상자료는 2010s로 고정하고 산림 성장이 물순환에 미치는 영향을 1980s 및 2010s의 수문 비교를 시공간적으로 평가할 예정이다.
To effectively manage flood risk, it is crucial to assess the stability of flood defense structures like levees under extreme flood conditions. This study focuses on the time-dependent probabilistic assessment of embankment slope stability when subjected to rapid water level drops. We integrate seepage analysis results from finite element analysis with slope stability analysis and employ Monte Carlo simulations to investigate the time-dependent behavior of the slope during rapid drawdown. The resulting probability of failure is used to develop fragility curves for the levee slope. Notably, the probability of slope failure remains low up to a specific water level, sharply increasing beyond that threshold. Furthermore, the fragility curves are strongly influenced by the rate of drawdown, which is determined through hydraulic analysis based on flood scenarios. Climate change has a significant impact on the stability of the water-side slope of the embankment due to water level fluctuations.
In this study, the characteristics of seasonal $PM_{2.5}$ behavior in South Korea and other Northeast Asian regions were analyzed by using the $PM_{2.5}$ ground measurement data, weather data, WRF and CMAQ models. Analysis of seasonal $PM_{2.5}$ behavior in Northeast Asia showed that $PM_{2.5}$ concentration at 6 IMS sites in South Korea was increased by long-distance transport and atmospheric congestion, or decreased by clean air inflow due to seasonal weather characteristics. As a result of analysis by applying BFM to air quality model, the contribution from foreign countries dominantly influenced the $PM_{2.5}$ concentrations of Baengnyeongdo due to the low self-emission and geographical location. In the case of urban areas with high self-emissions such as Seoul and Ulsan, the $PM_{2.5}$ contribution from overseas was relatively low compared to other regions, but the standard deviation of the season was relatively high. This study is expected to improve the understanding of the air pollutant phenomenon by analyzing the characteristics of $PM_{2.5}$ behavior in Northeast Asia according to the seasonal weather condition change. At the same time, this study can be used to establish the air quality policy in the future, knowing that the contribution of $PM_{2.5}$ concentration to the domestic and overseas can be different depending on the regional emission characteristics.
Journal of the Korean Society of Marine Environment & Safety
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v.26
no.5
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pp.506-513
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2020
Due to climate change, there is an increasing risk of complex (hybrid) disasters, comprising rising sea-levels, typhoons, and torrential rains. This study focuses on Marine City, Busan, a new residential city built on a former landfill site in Suyeong Bay, which recently suffered massive flood damage following a combination of typhoons, storm surges, and wave overtopping and run-up. Preparations for similar complex disasters in future will depend on risk impact assessment and prioritization to establish appropriate countermeasures. A framework was first developed for this study, followed by the collection of data on flood prediction and socioeconomic risk factors. Five socioeconomic risk factors were identified: (1) population density, (2) basement accommodation, (3) building density and design, (4) design of sidewalks, and (5) design of roads. For each factor, absolute criteria were determined with which to assess their level of risk, while expert surveys were consulted to weight each factor. The results were classified into four levels and the risk level was calculated according to the sea-level rise predictions for the year 2100 and a 100-year return period for storm surge and rainfall: Attention 43 %, Caution 24 %, Alert 21 %, and Danger 11 %. Finally, each level, indicated by a different color, was depicted on a complex disaster risk map.
Electrochemical carbon dioxide (CO2) reduction technology, one of the promising solutions for climate change, can convert CO2, a representative greenhouse gas (GHG), into valuable base chemicals using electric energy. In particular, carbon monoxide (CO), among various candidate products, is attracting much attention from both academia and industry because of its high Faraday efficiency, promising economic feasibility, and relatively large market size. Although numerous previous studies have recently analyzed the GHG reduction potential of this technology, the assumptions made and inventory data used are neither consistent nor transparent. In this study, a comparative life cycle assessment was carried out to analyze the potential for reducing GHG emissions in the electrochemical CO production process in a more transparent way. By defining three different system boundaries, the global warming impact was compared with that of a fossil fuel-based CO production process. The results confirmed that the emission factor of electric energy supplied to CO2-electrolyzers should be much lower than that of the current national power generation sector in order to mitigate GHG emissions by replacing conventional CO production with electrochemical CO production. Also, it is important to disclose transparently inventory data of the conventional CO production process for a more reliable analysis of GHG reduction potential.
At present, the development in rainwater management approach is still insufficient due to the numerous adverse effects of urbanization. Storm water management is being developed to restore the natural state of water cycle undergoing several processes which were hindered such as infiltration and evapotranspiration. Low Impact Development (LID) was established in order to reduce the negative effects of urbanization to our environment. These developments can be used to respond to the effects of climate change such as heat island phenomenon. The effects of the development of new town in the district plan with application of LID facilities were studied and reported. Typically, LID facilities were applied in small scale development and were rarely used in large-scale development. Most of studies, however, did not assessment the effects of large-scale development projects with LID application to the natural water cycle. This study was conducted to simulate the urban hydrologic cycle simulation on Asan-Tangjeong in Korea. This study may be used in urban hydrologic cycle simulation and establishment of an urban water management plan in the future. Lastly, this study generated a model using the recently updated SWMM5 which determined the hydrologic cycle simulation after installation of LID facilities.
Choi, Hyeseon;Hong, Jungsun;Jeon, Minsu;Geronimo, Franz Kevin;Kim, Leehyung
Journal of Wetlands Research
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v.21
no.3
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pp.191-198
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2019
High impervious surfaces increase the surface runoff during rainfall and reduces the underground infiltration thereby leading to water cycle distortion. The distortion of water cycle causes various urban environmental problems such as urban flooding, drought, water pollutant due to non-point pollution runoff, and water ecosystem damage. Climate change intensified seasonal biases in urban rainfall and affected urban microclimate, thereby increasing the intensity and frequency of urban floods and droughts. Low impact development(LID) technology has been applied to various purposes as a technique to reduce urban environmental problems caused by water by restoring the natural water cycle in the city. This study evaluated the contribution of hydrologic characteristics and water cycle recovery after LID application using long-term monitoring results of various LID technology applied in urban areas. Based on the results, the high retention and infiltration rate of the LID facility was found to contribute significantly to peak flow reduction and runoff delay during rainfall. The average runoff reduction effect was more than 60% at the LID facility. The surface area of the LID facility area ratio(SA/CA) was evaluated as an important factor affecting peak flow reduction and runoff delay effect.
Kim, Junhwan;Sang, Wangyu;Shin, Pyeong;Baek, Jaekyeong;Kwon, Dongwon;Lee, Yunho;Cho, Jung-Il;Seo, Myungchul
Korean Journal of Agricultural and Forest Meteorology
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v.22
no.1
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pp.20-25
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2020
Spatial simulation of crop growth often requires application of management conditions to each cell. In particular, it is of great importance to determine the temperature conditions during the nursery period for rice seedlings, which would affect heading date projections. The objective of this study was to determine the value of TMPSB, which is the parameter of ORYZA2000 model to represent temperature increase under a plastic tunnel during the rice seedling periods. Candidate values of TMPSB including 0℃, 2℃, 5℃, 7℃ and 9℃ were used to simulate rice growth and yield. Planting dates were set from mid-April to mid-June. The simulations were performed at four sites including Cheorwon, Suwon, Seosan, and Gwangju where climate conditions at rice fields common in Korea can be represented. It was found that the TMPSB values of 0℃ and 2℃ resulted in a large variation of heading date due to low temperature occurred in mid-April. When the TMPSB value was >7℃, the variation of heading date was relatively small. Still, the TMPSB value of 5℃ resulted in the least variation of heading date for all the planting dates. Our results suggested that the TMPSB value of 5℃ would help reasonable assessment of climate change impact on rice production when high resolution gridded weather data are used as inputs to ORYZA2000 model over South Korea.
The objective of this study is to present temporal-spatial variation of water resources on climate change impacts using the IPCC SRES A2 scenario and dynamical downscaling of the results (using the MM5 model with a resolution of 27km by 27km) at 139 sub-basins in Korea. The variation of runoff shows differences in the change of rate according to the each sub-basins and analysis durations. It has increased in the sub-basins located in Han river basin and east part of it, the other basins have decreased. In seasonal analysis, runoff in autumn and winter have increased, while in spring and summer have decreased. The results of frequency analyzing classified runoff(Low flow(Q$\leq$5mm), Normal flow(5$\geq$100mm)) show that low flow increase in most of the sub-basins for 2031-2060 and 2061-2090. In the case of high flow, it have higher frequency ranging from -100% to 500% than low flow. Regardless of the variation of mean runoff, maximum discharge appeared to be increase in process of time. The regression method is used to figure out the relationship between the rate of runoff change and mean temperature, mean precipitation under A2 scenario. The mean actual evapotranspirations from the regression equations increased by 3.4$\sim$5.3% for the change of $1^{\circ}C$. Also, for the precipitation change of $\pm$10%, runoff variety range is -18.2$\sim$+12.4% in Han River, -21.6$\sim$+14.6% in Nakdong River, -17.5$\sim$+11.5% in Gum River, -18.4$\sim$+10.6% in Sumjin River, -19.9$\sim$+12.7% Youngsan River basin.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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