Chương 3. Mô hình hoá & thiết kế hệ thống cấp nước

110/14/2010 1 TRƯỜNG ðẠI HỌC BÁCH KHOA TP. HCM Khoa KTXD - Bộ mơn KTTNN PGS. TS. NGUYỄN THỐNG E-mail: nthong56@gmail.com or nthong56@yahoo.fr Web: //www4.hcmut.edu.vn/~nguyenthong Tél. (08) 38 640 979 - 098 99 66 719 10/14/2010 2 NỘI DUNG MƠN HỌC Chương 1. Chất lượng, ht. phân phối nước & thiết bị. Chương 2. Quản lý cung - cầu trong cấp nước. Chương 3. Mơ hình hố & thiết kế ht. cấp nước. Chương 4: Phân tích mạng lưới cấp nước. Chương 5: Nước va trong đường ống chảy cĩ áp. Chương 6. Quy hoạch hệ thống thĩat nước. Chương 7. Mơ hình hố & thiết kế ht. thốt nước. Chương 8. Thốt nước vùng triều. Chương 9. Quản lý vận hành ht. cấp và thốt nước. Phần mềm SWMM & EPANET MẠNG LƯỚI CẤP THỐT NƯƠÙC 10/14/2010 3 NỘI DUNG Thực hành 1: Mơ hình dự báo nhu cầu nước dùng với p/p Hồi quy tuyến tính Thực hành 2: Mơ phỏng mạng lưới cấp nước với EPANET. Thực hành 3: Mơ phỏng mạng lưới thốt nước với SWMM. Thực hành 4: Mơ phỏng thủy lực với HEC- RAS MẠNG LƯỚI CẤP THOÁT NƯỚC Chương 1: Chất lượng, hệ thống phân phối & thiết bị PGS. Dr. Nguyễn Thống 10/14/2010 4 CHƯƠNG 3 MÔ HÌNH HOÁ & THIẾT KẾ HỆ THỐNG CẤP NƯỚC Nội dung: - Mô hình hoá hệ thống cấp nước - Lý thuyết lập mô hình - Mô phỏng hệ thống cấp nước - Mô phỏng hệ thống với phần mềm Epanet MẠNG LƯỚI CẤP THOÁT NƯỚC Chương 3: Mô hình hoá & thiết kế hệ thống cấp nước PGS. Dr. Nguyễn Thống 10/14/2010 5 MÔ HÌNH HOÂ ÙÙ HỆÄ THỐÁ NG PHÂN PHÔ ÁÁ I NƯỚÙ C PGS. Dr. Nguyễn Thống MẠNG LƯỚI CẤP THOÁT NƯỚC Chương 3: Mô hình hoá & thiết kế hệ thống cấp nước 10/14/2010 6 KIẾN THỨC CẦN THIẾT - Lý thuyết thủy lực cơ bản; - Kiến thức thực tế về vận hành một hệ thống phân phối nước. MỤC ĐÍCH MÔ PHỎNG - Quy hoạch tổng thể dài hạn; - Sự phục hồi; - Các nghiên cứu về chữa cháy; - Quan sát chất lượng; - Quản lý năng lượng; - Thiết kế hệ thống; - Nhu cầu vận hành, ứng phó & xử lý sự cố hàng ngày. PGS. Dr. Nguyễn Thống MẠNG LƯỚI CẤP THOÁT NƯỚC Chương 3: Mô hình hoá & thiết kế hệ thống cấp nước 210/14/2010 7 Quy hoạch tổng thể dài hạn:
Xác định các dự án phát triển chính để đảm bảo chất lượng phục vụ tương lai.
Nhận ra các vùng có nguy cơ ’tiềm ẩn’ (áp suất thấp, chất lượng nước,…).
Xác định quy mô và vị trí đường ống chuyển nước, trạm bơm, công trình trữ nước để ‘đảm bảo’ không xảy ra về sự thay đổi lưu lượng, áp suất vượt quá cho phép. PGS. Dr. Nguyễn Thống MẠNG LƯỚI CẤP THOÁT NƯỚC Chương 3: Mô hình hoá & thiết kế hệ thống cấp nước 10/14/2010 8 Sự phục hồi:
Nhận biết các hạng mục (đường ống, van, bể chứa,…) đã xuống cấp cần phải thay thế.
Mô hình thủy lực cho phép đánh giá các khả năng có thể xảy ra với các phương án cải tạo khác nhau
phương án cải tạo kinh tế nhất. PGS. Dr. Nguyễn Thống MẠNG LƯỚI CẤP THOÁT NƯỚC Chương 3: Mô hình hoá & thiết kế hệ thống cấp nước 10/14/2010 9 Theo dõi chất lượng nước:
Mô hình mô phỏng có thể mô phỏng: tuổi nước, chất đánh dấu nguồn, phân bố nồng độ hoá chất (ví dụ Clo dư). Quản lý năng lượng: Ngoài chi phí bảo dưỡng và sửa chữa hạ tầng, chi phí năng lượng bơm & quản lý chiếm tỷ lệ lớn.
Mô phỏng thủy lực cho phép đánh giá hiệu quả tiêu thụ năng lượng bơm (hiệu suất chạy của bơm). PGS. Dr. Nguyễn Thống MẠNG LƯỚI CẤP THOÁT NƯỚC Chương 3: Mô hình hoá & thiết kế hệ thống cấp nước 10/14/2010 10 VẬN HÀNH HÀNG NGÀY Khi vận hành cần đảm bảo: - áp suất; - lưu lượng; - mực nước trong các đài.
dao động trong phạm vi cho phép. PGS. Dr. Nguyễn Thống MẠNG LƯỚI CẤP THOÁT NƯỚC Chương 3: Mô hình hoá & thiết kế hệ thống cấp nước 10/14/2010 11 THỂ HIỆN MÔ HÌNH CẤP NƯỚC - Bể chứa. Trong mô hình được thể hiện bằng một nút ở biên. Xem đó là nguồn nước cấp ‘vô hạn’ cho hệ thống. Trong mô hình hoá mạng lưới dùng để mô tả:
ao giếng nước ngầm.
bể chứa nước sạch sau trạm xử lý của bơm cấp 1. PGS. Dr. Nguyễn Thống MẠNG LƯỚI CẤP THOÁT NƯỚC Chương 3: Mô hình hoá & thiết kế hệ thống cấp nước 10/14/2010 12 - Đài nước:
Là một nút biên.
Đường đo áp thay đổi theo dòng chảy vào, ra đài.
Dung tích hữu hạn (giống thực tế).
Các thông số khi mô phỏng đài: độ cao đáy, đường kính, trong trường hợp đài hình trụ [nếu dạng khác  W=f(h), chiều sâu nước trong đài], các mực nước ban đầu (t=0), mực nước thấp nhất & mực nước cao nhất. PGS. Dr. Nguyễn Thống MẠNG LƯỚI CẤP THOÁT NƯỚC Chương 3: Mô hình hoá & thiết kế hệ thống cấp nước 310/14/2010 13 THÔNG SỐ MÔ PHỎNG ĐÀI NƯỚC PGS. Dr. Nguyễn Thống MẠNG LƯỚI CẤP THOÁT NƯỚC Chương 3: Mô hình hoá & thiết kế hệ thống cấp nước Cao trình đáy đài MN thấp nhất MN ban đầu MN lớn nhất h W=f(h)Q pa 10/14/2010 14 CÓ 3 LOẠI ĐÀI NƯỚC CƠ BẢN - Đài nổi với mặt nước tự do - Đài có áp (đài thủy lực nén khí) - Đài dùng bơm. Các đài nước cũng giữ vai trò như điểm nguồn cung cấp nước sạch. PGS. Dr. Nguyễn Thống MẠNG LƯỚI CẤP THOÁT NƯỚC Chương 3: Mô hình hoá & thiết kế hệ thống cấp nước 10/14/2010 15 ĐÀI NÉN KHÍ Là loại đài kín, một phần được làm đầy bởi khí nén. Nó có thể ở vị trí ‘thấp’ trong hệ thống so với yêu cầu đài nước có mặt thoáng tự do: PGS. Dr. Nguyễn Thống MẠNG LƯỚI CẤP THOÁT NƯỚC Chương 3: Mô hình hoá & thiết kế hệ thống cấp nước Bơm Bình nén khí MNmax MNmin Vhiệu qiả p>pa 10/14/2010 16 Mối nối: Nút mạng lưới.
Vị trí giao nhau của hai hay nhiều đường ống.
Nơi có thể lấy lưu lượng
Thông số mối nối: cao trình & lưu lượng TB (với patten tương ứng) vào (ra nút) nếu có. PGS. Dr. Nguyễn Thống MẠNG LƯỚI CẤP THOÁT NƯỚC Chương 3: Mô hình hoá & thiết kế hệ thống cấp nước d1 d2 q d1 d2 d3 Đường ống 10/14/2010 17 Đoạn (đường) ống
Giới hạn giữa 2 mối nối (nút).
Quy ước có d không đổi.
Khi tính toán thủy lực  Không có lưu lượng ra (vào) dọc tuyến (trong trường hợp có lưu lượng dọc tuyến  quy đổi gần đúng về lưu lượng tập trung ở nút 2 đầu). PGS. Dr. Nguyễn Thống MẠNG LƯỚI CẤP THOÁT NƯỚC Chương 3: Mô hình hoá & thiết kế hệ thống cấp nước 10/14/2010 18 Thông số: Chiều dài (l), đường kính (mm), hệ số nhám. Trong các mô hình mô phỏng người ta đưa vào giá trị đường kính định danh. PGS. Dr. Nguyễn Thống MẠNG LƯỚI CẤP THOÁT NƯỚC Chương 3: Mô hình hoá & thiết kế hệ thống cấp nước D ngoài d thực D định danh 410/14/2010 19 Máy bơm:
Thiết bị bổ sung năng lượng cho hệ thống dưới dạng nâng cột nước (áp suất). Các thông số về bơm:
Đường đặc tính H ~ Q
Đường đặc tính η ~ Q, H
Đường đặc tính N ~ Q, H
Đường đặc tính [Hck]cp ~ Q PGS. Dr. Nguyễn Thống MẠNG LƯỚI CẤP THOÁT NƯỚC Chương 3: Mô hình hoá & thiết kế hệ thống cấp nước 10/14/2010 20 ĐƯỜNG CONG ĐẶC TÍNH BƠM PGS. Dr. Nguyễn Thống H (m) Q (m3/s) Htk Qtk Quan hê Q=f(H) xác định tư$ nha $ SX bơm 0 H=33.3-20.84.10-5Q2  EPANET H(m), Q(l/s) MẠNG LƯỚI CẤP THOÁT NƯỚC Chương 3: Mô hình hoá & thiết kế hệ thống cấp nước 10/14/2010 21 Van:
Thay đổi lưu lượng đi qua thông qua việc thay đổi sức cản đối với dòng chảy. - Van cách li; - Van một chiều; - Van giữ cao độ; - Van xả khí & phá chân không; - Van giảm áp; - Van khống chế (lưu lượng). PGS. Dr. Nguyễn Thống MẠNG LƯỚI CẤP THOÁT NƯỚC Chương 3: Mô hình hoá & thiết kế hệ thống cấp nước 10/14/2010 22 PGS. Dr. Nguyễn Thống (a) vane rôbinet, (b) vane bướm, (c) vane clap et 1 ch iều, (d) vane giảm áp MẠNG LƯỚI CẤP THOÁT NƯỚC Chương 3: Mô hình hoá & thiết kế hệ thống cấp nước 10/14/2010 23 Tổng cột nước H khi không có van giảm áp Sơ đồ minh hoạ sự làm việc VAN GIẢM ÁP PGS. Dr. Nguyễn Thống MẠNG LƯỚI CẤP THOÁT NƯỚC Chương 3: Mô hình hoá & thiết kế hệ thống cấp nước Van giảm áp Vùng phục vụ trên cao Vùng phục vụ dưới thấp Bể chứa trên đồi H khi có van (H=Z+p/γ) Mặt chuẩn p/γ Z ∆H 10/14/2010 24 Tổng cột nước H khi không có van giữ áp Sơ đồ minh hoạ sự làm việc VAN GIỮ ÁP PGS. Dr. Nguyễn Thống MẠNG LƯỚI CẤP THOÁT NƯỚC Chương 3: Mô hình hoá & thiết kế hệ thống cấp nước Van giữ áp Vùng phục vụ trên cao Vùng phục vụ dưới thấp Bể chứa trên đồi H khi có van Mức thấp nhất p/γ khi k/có van! ∆H 510/14/2010 25 PGS. Dr. Nguyễn Thống MẠNG LƯỚI CẤP THOÁT NƯỚC Chương 3: Mô hình hoá & thiết kế hệ thống cấp nước Đài nước Nút (điểm lấy nước) Đoạn ốngBơm Bể chứa 10/14/2010 26 LÝ THUYẾT LẬP MÔ HÌNH  Phân tích thủy lực  Phân tích chất lượng nước PGS. Dr. Nguyễn Thống MẠNG LƯỚI CẤP THOÁT NƯỚC Chương 3: Mô hình hoá & thiết kế hệ thống cấp nước 10/14/2010 27 TỔN THẤT NĂNG LƯỢNG Còn gọi là tổn thất cột nước bao gồm: - Tổn thất dọc đường (đường dài) do ma sát giữa dòng chảy và thành ống. - Tổn thất cục bộ do sự rối loạn dòng chảy sinh ra khi dòng chảy thay đổi phương đột ngột hoặc qua chỗ nối ống, thay đổi tiết diện chảy đột ngột. PGS. Dr. Nguyễn Thống MẠNG LƯỚI CẤP THOÁT NƯỚC Chương 3: Mô hình hoá & thiết kế hệ thống cấp nước 10/14/2010 28 TỔN THẤT NĂNG LƯỢNG ĐƯỜNG DÀI - Darcy-Weisbach: - Hazen-Williams: - Manning: PGS. Dr. Nguyễn Thống MẠNG LƯỚI CẤP THOÁT NƯỚC Chương 3: Mô hình hoá & thiết kế hệ thống cấp nước pi5 2 L gD fLQ8dh = 852,187,4 852,1 L CD LQ7,10dh = 33,5 22 L D LQn3,10dh = 10/14/2010 29 dhL (m) tổn thất cột nước Q (m3/s) lưu lượng qua ống D (m) đường kính ống f hệ số ma sát: - Colebrook-White: - Swamee-Jain: PGS. Dr. Nguyễn Thống MẠNG LƯỚI CẤP THOÁT NƯỚC Chương 3: Mô hình hoá & thiết kế hệ thống cấp nước ) fRe 51.2 D7.3 elg(2 f 1 + ∆ −= 2 9.0 )Re 74.5 D7.3 eln( 25.0f     + ∆ = 10/14/2010 30 - Federov: - độ nhám tương đương, R bán kính thủy lực. - Re số Reynold, a2 phụ thuộc tính nhám thành ống & chất lơ lửng. - n hệ số nhám (0.01
0.025) - C hệ số phụ thuộc loại và tình trạng ống (50
140) PGS. Dr. Nguyễn Thống MẠNG LƯỚI CẤP THOÁT NƯỚC Chương 3: Mô hình hoá & thiết kế hệ thống cấp nước ) Re a R68.13 elg(2 f 1 2+∆−= e∆ 610/14/2010 31 TÍNH THỦÛ Y LỰÏ C MẠÏ NG LƯỚÙ I PHÂN PHÔ ÁÁ I NƯỚÙ C PGS. Dr. Nguyễn Thống MẠNG LƯỚI CẤP THOÁT NƯỚC Chương 3: Mô hình hoá & thiết kế hệ thống cấp nước 10/14/2010 32 Các phương pháp tính thủy lực mạng lưới: - Mạng lưới cụt: Phương pháp trực tiếp (Q, H). - Mạng lưới vòng:
Phương pháp Hardy Cross (giải lặp).
Phương pháp cân bằng lưu lượng nút (ma trận).
Phương pháp tổng quát (Epanet). - Mạng lưới hỗn hợp (cụt+vòng):
Phương pháp tách thành mạng lưới cụt + mạng lưới vòng.
Phương pháp tổng quát. PGS. Dr. Nguyễn Thống MẠNG LƯỚI CẤP THOÁT NƯỚC Chương 3: Mô hình hoá & thiết kế hệ thống cấp nước 10/14/2010 33 TÍNH THỦY LỰC MẠNG LƯỚI • Mục đích: Xác định phân phối lưu lượng trong đường ống (hoặc cột nước đo áp tại các nút) theo thời gian (mô phỏng thủy lực mạng lưới). • Phương pháp: – Mạng lưới hở (cụt): Giải trực tiếp từ cuối mạng (cuối đường ống nhánh) về ‘nguồn’. Xem lý thuyết trong Cơ chất lỏng hoặc Cấp thoát nước. – Mạng lứơi vòng: Phương pháp đúng dần Hardy Cross, Phương pháp cân bằng lưu lượng nút (ma trận). PGS. Dr. Nguyễn Thống MẠNG LƯỚI CẤP THOÁT NƯỚC Chương 3: Mô hình hoá & thiết kế hệ thống cấp nước 10/14/2010 34 TÍNH THỦY LỰC MẠNG LƯỚI BẰNG PHƯƠNG PHÁP CÂN BẰNG L/L NÚT Quan hệ Q và dh, Q (m3/s) : lưu lượng qua ống dh (m) tổn thất năng lượng K hệ số phụ thuộc đặc tính ống, Q (quan hệ phi tuyến) H=z+p/γ cột nước đo áp toàn phần, m=12 MẠNG LƯỚI CẤP THOÁT NƯỚC Chương 3: Mô hình hoá & thiết kế hệ thống cấp nước PGS. Dr. Nguyễn Thống k j oo Hj Hk Đường c/nước đo áp H=z+p/γ Q(i) z p/γ dh QKQ.Kdh 'm == 10/14/2010 35 TÍNH THỦÛ Y LỰÏ C MẠÏ NG LƯỚÙ I PP. CÂN BÂ ÈÈ NG LƯU LƯỢÏ NG NÚÙ T PGS. Dr. Nguyễn Thống MẠNG LƯỚI CẤP THOÁT NƯỚC Chương 3: Mô hình hoá & thiết kế hệ thống cấp nước 10/14/2010 36 PHƯƠNG PHÁP CÂN BẰNG LƯU LƯƠïNG NÚT Xét quan hệ tổn thất năng lượng và lưu lượng qua 1 đoạn ống cơ bản i: Tại nút k: Tại nút j: Viết dưới dạng ma trận ta có:
(dạng ma trận) PGS. Dr. Nguyễn Thống ( )ijikiiiik HHkHkQ −=∆= ( )ijikiij HHkQ −−=               − − =         i j i k ii j i k H H kQ Q 11 11 i i i HKQ = MẠNG LƯỚI CẤP THOÁT NƯỚC Chương 3: Mô hình hoá & thiết kế hệ thống cấp nước Tên ống Tên nút 710/14/2010 37 HỆ THỐNG P/T CHO TOÀN MẠNG LƯỚI • Để thiết lập hệ phương trình biểu diễn cho toàn mạng lưới, ta sẽ dựa vào nguyên tắc cân bằng lưu lượng lần lượt tại các nút. • Để đơn giản, ta xét ví dụ cho một mạng lưới đơn giản sau: PGS. Dr. Nguyễn Thống MẠNG LƯỚI CẤP THOÁT NƯỚC Chương 3: Mô hình hoá & thiết kế hệ thống cấp nước 10/14/2010 38 SƠ ĐỒ MAïNG LƯỚI PGS. Dr. Nguyễn Thống 1 2 3 4 5 6 1 2 3 4 56 8 7 9 C1 C5 C6 MẠNG LƯỚI CẤP THOÁT NƯỚC Chương 3: Mô hình hoá & thiết kế hệ thống cấp nước 10/14/2010 39 Ta gọi Cj là lưu lượng vào (hoặc ra) hệ thống mạng lưới tại nút j với quy ước: • Cj > 0 : lưu lượng đi vào nút • Cj < 0 : lưu lượng ra khỏi nút Sự cân bằng lưu lượng tại một nút bất kỳ j cho phép ta viết: • với chỉ số i biểu thị tất cả các đường ống hội tụ về nút j. PGS. Dr. Nguyễn Thống j i i j CQ =∑ MẠNG LƯỚI CẤP THOÁT NƯỚC Chương 3: Mô hình hoá & thiết kế hệ thống cấp nước Trong các đoạn ống hội tụ về nút 10/14/2010 40 • Ví dụ tại nút j=5 cho mạng lưới nêu trên ta có phương trình cân bằng lưu lượng như sau: • Xét phần tử đường ống i=5 ta có: PGS. Dr. Nguyễn Thống 5 8 5 7 5 5 5 CQQQ =++             − − =      2 5 55 2 5 5 11 11 H H kQ Q (1) MẠNG LƯỚI CẤP THOÁT NƯỚC Chương 3: Mô hình hoá & thiết kế hệ thống cấp nước Tên nút Tên đoạn ống 10/14/2010 41 Xét phần tử đường ống i=7 ta có: Xét phần tử đường ống i=8 ta có: PGS. Dr. Nguyễn Thống             − − =      5 4 77 5 7 4 11 11 H H kQ Q             − − =      5 3 88 5 8 3 11 11 H H kQ Q MẠNG LƯỚI CẤP THOÁT NƯỚC Chương 3: Mô hình hoá & thiết kế hệ thống cấp nước 10/14/2010 42 Thay vào phương trình cân bằng nút và thu gọn ta có: Ví dụ tại nút j=1: Với nút này ta có 2 phần tử i=1 và i=2 liên kết vào nút. Xét phần tử i=1 ta có: PGS. Dr. Nguyễn Thống ( ) 55785473825 CHkkkHkHkHk =+++−−−             − − =      2 1 11 2 1 1 11 11 H H kQ Q (1) MẠNG LƯỚI CẤP THOÁT NƯỚC Chương 3: Mô hình hoá & thiết kế hệ thống cấp nước 810/14/2010 43 Xét phần tử i=2 ta có: Thay vào phương trình cân bằng nút ta có: PGS. Dr. Nguyễn Thống             − − =      3 1 22 3 2 1 11 11 H H kQ Q ( ) 13221121 CHkHkHkk =−−+ (2) MẠNG LƯỚI CẤP THOÁT NƯỚC Chương 3: Mô hình hoá & thiết kế hệ thống cấp nước 10/14/2010 44 Ta có thể tổng quát hoá ra quy luật chung và viết dưới dạng ma trận tổng thể như sau: PGS. Dr. Nguyễn Thống ( ) ( ) ( ) ( ) ( )                     =                                         ++ −−+++ −−+++ −−−+++ −−+ 6 2 1 6 2 1 9 875 979764 868632 5435431 2121 . . . . . . 0 0 0 000 C C C H H H k kkkDX kkkkkk kkkkkk kkkkkkk kkkk Chú ý: Ma trận [K] đối xứng MẠNG LƯỚI CẤP THOÁT NƯỚC Chương 3: Mô hình hoá & thiết kế hệ thống cấp nước 10/14/2010 45 CHÚ Ý Trong phương pháp giải lặp Hardy Cross  ẩn số là lưu lượng Qi trong các đoạn ống.  Trong phương pháp ma trận  ẩn số là cột nước đo áp H tại các nút của mạng lưới. PGS. Dr. Nguyễn Thống MẠNG LƯỚI CẤP THOÁT NƯỚC Chương 3: Mô hình hoá & thiết kế hệ thống cấp nước 10/14/2010 46 SƠ ĐỒ MAïNG LƯỚI PGS. Dr. Nguyễn Thống 1 2 3 4 5 6 1 2 3 4 56 8 7 9 C1 C5 C6 MẠNG LƯỚI CẤP THOÁT NƯỚC Chương 3: Mô hình hoá & thiết kế hệ thống cấp nước 10/14/2010 47 ĐIỀU KIỆN BIÊN • Trước khi tiến hành giải hệ phương trình tuyến tính trên, các điều kiện biên áp dụng trong mạng lưới phải được đưa vào hệ phương trình. Thông thường ta có 2 loại điều kiện biên cơ bản sau đây:  Hi : biết tại nút i  Ci : biết tại nút i Trong trường hợp thứ 1, với Hi biết trước, giá trị này sẽ được xử lý vào hệ phương trình bằng 1 trong 2 phương pháp sau:PGS. Dr. Nguyễn Thống MẠNG LƯỚI CẤP THOÁT NƯỚC Chương 3: Mô hình hoá & thiết kế hệ thống cấp nước 10/14/2010 48 • Phương pháp 1: (Dùng trong p/p PTHH) Giữ nguyên hệ phương trình của mạng lưới, chỉ tiến hành biến đổi hàng thứ i trong hệ phương trình. Cho tất cả các hệ số kij=0 nếu i≠j, kij=1 nếu i=j và thay Ci=Hi: giá trị cột nước biết tại nút i.  hoặc cho kii=A (A giá trị rất « lớn ») và thay Ci bởi A.Hi (Hi là giá trị điều kiện biên đã biết của H tại nút i). PGS. Dr. Nguyễn Thống MẠNG LƯỚI CẤP THOÁT NƯỚC Chương 3: Mô hình hoá & thiết kế hệ thống cấp nước 910/14/2010 49 • Phương pháp 2: Thay giá trị Hi đã biết vào phương trình và biến đổi thích hợp để nhận hệ phương trình mới có số phương trình ít hơn (không có phương trình cho Hi đã biết).
Giả sử có n giá trị Hi biết, số phưong trình còn lại sẽ là (N-n) với N là số nút của mạng lưới. PGS. Dr. Nguyễn Thống MẠNG LƯỚI CẤP THOÁT NƯỚC Chương 3: Mô hình hoá & thiết kế hệ thống cấp nước 10/14/2010 50 Bài tập: Viết ma trận biểu thị sơ đồ mạng lưới thủy lực sau (ẩn số là Hi): PGS. Dr. Nguyễn Thống MẠNG LƯỚI CẤP THOÁT NƯỚC Chương 3: Mô hình hoá & thiết kế hệ thống cấp nước 1 2 3 4 1 2 3 5 4 C1 C4 C2 C3 10/14/2010 51 Ví dụ 1: Cho hệ thống mạng lưới như hình vẽ. Giả thiết là dòng chảy tầng. Cho biết H1=10 m; C2=-2 m3/s; L1=L2=1000 m; φ1=0.1 m; φ2=0.2 m; ν=10-6 m2/s và dòng chảy tầng có: µ =ν*ρ : hệ số nhớt động lực ρ: khối lượng riêng của nước.PGS. Dr. Nguyễn Thống L128 gk 4 µ φpiρ = 1 2 1 2 MẠNG LƯỚI CẤP THOÁT NƯỚC Chương 3: Mô hình hoá & thiết kế hệ thống cấp nước C2C1 10/14/2010 52 a. Viết ma trận biểu diễn hệ thống. b. Xác định cột nước H2 và lưu lượng qua các đoạn ống. CHÚ Ý: Quy luật thủy lực dịng chảy tầng trong ống trịn: PGS. Dr. Nguyễn Thống MẠNG LƯỚI CẤP THOÁT NƯỚC Chương 3: Mô hình hoá & thiết kế hệ thống cấp nước dh L128 gdh.kQ 4 µ φpiρ == 10/14/2010 53 Giải: Trên cơ sở số liệu ta tính đư ợc: k1=0.024 m2/s và k2=0.385 m2/s Ma trận cơ bản c