Chương 8: Phần mềm EPANET và SWMM

11 TRƯỜNG ðẠI HỌC BÁCH KHOA TP. HCM Khoa Kỹ Thuật Xây Dựng - BM KTTNN Giảng viên: PGS. TS. NGUYỄN THỐNG E-mail: nguyenthong@hcmut.edu.vn or nthong56@yahoo.fr Web: Tél. (08) 38 640 979 - 098 99 66 719 NỘI DUNG MƠN HỌC CHƯƠNG 1: Tổng quan về cấp nước CHƯƠNG 2: Nguồn nước & Cơng trình thu nước. CHƯƠNG 3: Mạng lưới cấp nước khu vực. CHƯƠNG 4: Mạng lưới cấp nước bên trong. CHƯƠNG 5: Mạng lưới thốt nước bên trong. CHƯƠNG 6: Mạng lưới thốt nước khu vực. CHƯƠNG 7: Tổng quan về xử lý nước thải. CHƯƠNG 8: Phần mềm EPANET và SWMM CẤP THỐT NƯỚC Chương 8: Phần mềm EPANET và SWMM TÍNH TỐN MẠNG LƯỚI CẤP NƯỚC VỚI PHẦÀ N MỀÀ M EPANET CẤP THỐT NƯỚC Chương 8: Phần mềm EPANET và SWMM MẠNG LƯỚI CẤP NƯỚC KHU VỰC PGS. Dr. Nguyễn Thống MẠNG LƯỚI VỊNG Nguồn nước ðài nước ðiểm lấy nước 1 2 3 4 5 6 7 8 9 13121110 q3I II III IV V VI CẤP THỐT NƯỚC Chương 8: Phần mềm EPANET và SWMM PHẦN MỀM EPANET Đây là phần mềm cho phép tính toán thủy lực mạng lưới đường ống có dòng chảy có áp: TÓM TẮT LÝ THUYẾT Tổn thất năng lượng cho mỗi đoạn đường ống (i,j): Và tại mỗi nút ta có: • Qij: lưu lượng trong đường ống (ij) • Hi: cột nước đo áp tại nút i (thế năng + áp năng) • qk: lưu lượng tiêu thụ (+) hoặc cấp vào (-) tại nút k CẤP THỐT NƯỚC Chương 8: Phần mềm EPANET và SWMM PGS. Dr. Nguyễn Thống n i j ij ijH H h rQ− = = ik kj k i j Q Q q 0− − =∑ ∑ THÔNG SỐ BAN ĐẦU
Nút;
Đoạn ống;
Đài nước; bể nước;
Bơm;
Options (quy luật thủy lực, thời gian mô phỏng). CẤP THỐT NƯỚC Chương 8: Phần mềm EPANET và SWMM PGS. Dr. Nguyễn Thống 2NÚT (Cao độ, qtb, N0 pattern) CẤP THỐT NƯỚC Chương 8: Phần mềm EPANET và SWMM PGS. Dr. Nguyễn Thống Cao độ (m) Qtb (l/s) N0 pattern:1,2,15,… PATTERN N0 1 CẤP THỐT NƯỚC Chương 8: Phần mềm EPANET và SWMM PGS. Dr. Nguyễn Thống ĐOẠN ỐNG (L, d) CẤP THỐT NƯỚC Chương 8: Phần mềm EPANET và SWMM PGS. Dr. Nguyễn Thống L(m) D(mm) ĐÀI NƯỚC (Cao độ đáy đàiElevation (m), chiều sâu nước ban đầu(m), chiều sâu tối thiểu(m), chiều sâu tối đa(m), đừơng kính đài (m) CẤP THỐT NƯỚC Chương 8: Phần mềm EPANET và SWMM PGS. Dr. Nguyễn Thống BỂ CHỨA CẤP THỐT NƯỚC Chương 8: Phần mềm EPANET và SWMM PGS. Dr. Nguyễn Thống NGUỒN CẤP NƯỚC VƠ HẠN CẤP THỐT NƯỚC Chương 8: Phần mềm EPANET và SWMM PGS. Dr. Nguyễn Thống BƠM
ðường cong đặc tính bơm (Q,H) 3CẤP THỐT NƯỚC Chương 8: Phần mềm EPANET và SWMM PGS. Dr. Nguyễn Thống ðƯỜNG CONG ðẶC TÍNH BƠM OPTION Quy luật thủy lực: CẤP THỐT NƯỚC Chương 8: Phần mềm EPANET và SWMM PGS. Dr. Nguyễn Thống CẤP THỐT NƯỚC Chương 8: Phần mềm EPANET và SWMM PGS. Dr. Nguyễn Thống Litre Per Second (ðơn vị lưu lượng) Hazen – Williams (Quy luật thủy lực) OPTION (TIME) CẤP THỐT NƯỚC Chương 8: Phần mềm EPANET và SWMM PGS. Dr. Nguyễn Thống THỜI GIAN MƠ PHỎNG (h) (24h or 48h or 72h,…) VÍ DỤÏ 1 CẤP THỐT NƯỚC Chương 8: Phần mềm EPANET và SWMM Ví dụ: Dùng EPANET để mô phỏng hoạt động của mạng lưới trong 72h. CẤP THỐT NƯỚC Chương 8: Phần mềm EPANET và SWMM PGS. Dr. Nguyễn Thống BỂ NƯỚC BƠM NÚT ĐOẠN ỐNG ĐÀI NƯỚC 4XEM VÍ DỤÏ vidu0.NET Download: ….\BAI GIANG
Capthoatnuoc CẤP THỐT NƯỚC Chương 8: Phần mềm EPANET và SWMM PGS. Dr. Nguyễn Thống Đơn vị sử dụng trong mô phỏng : - Lưu lượng (l/s) - Tổn thất năng lượng theo Hazen-Williams - Chiều dài (m) - Đường kính ống (mm) - Cao trình (m) Thời gian mô phỏng : 72 h. CẤP THỐT NƯỚC Chương 8: Phần mềm EPANET và SWMM PGS. Dr. Nguyễn Thống SỐ LIỆU NÚT CẤP THỐT NƯỚC Chương 8: Phần mềm EPANET và SWMM PGS. Dr. Nguyễn Thống 1121Pattern 251025200qtb(l/s) 121312105Cao độ (m) 65432NÚT SỐ LIỆU ĐƯỜNG ỐNG CẤP THỐT NƯỚC Chương 8: Phần mềm EPANET và SWMM PGS. Dr. Nguyễn Thống 400200200200200300d(mm) 25250250250250250L(m) 654321Ống SỐ LIỆU ĐÀI NƯỚC CẤP THỐT NƯỚC Chương 8: Phần mềm EPANET và SWMM PGS. Dr. Nguyễn Thống 683320 Đường kính đài (m) Chiều sâu tối đa (m) Chiều sâu tối thiểu (m) Chiều sâu nước b/đầu (m) Cao độ đáy (m) THÔNG SỐ BƠM CẤP THỐT NƯỚC Chương 8: Phần mềm EPANET và SWMM PGS. Dr. Nguyễn Thống 3580 Head (m)Flow (l/s) 5PATTERN N0 1 CẤP THỐT NƯỚC Chương 8: Phần mềm EPANET và SWMM PGS. Dr. Nguyễn Thống PATTERN N0 2 CẤP THỐT NƯỚC Chương 8: Phần mềm EPANET và SWMM PGS. Dr. Nguyễn Thống TIME OPTION CẤP THỐT NƯỚC Chương 8: Phần mềm EPANET và SWMM PGS. Dr. Nguyễn Thống HYDRAULIQUE OPTION CẤP THỐT NƯỚC Chương 8: Phần mềm EPANET và SWMM PGS. Dr. Nguyễn Thống EPANET  VIDU3.NET CẤP THỐT NƯỚC Chương 8: Phần mềm EPANET và SWMM PGS. Dr. Nguyễn Thống Ví dụ 1: Dùng EPANET để mô phỏng hoạt động của mạng lưới trong 72h. CẤP THỐT NƯỚC Chương 8: Phần mềm EPANET và SWMM PGS. Dr. Nguyễn Thống ĐÀI NƯỚCNÚT MẠNG LƯỚI ĐƯỜNG ỐNG BỂ BƠM ĐƯỜNG ỐNG 6Đơn vị sử dụng trong mô phỏng : - Lưu lượng (l/s) - Tổn thất năng lượng theo Hazen- Williams - Chiều dài (m) - Đường kính ống (mm) - Cao trình (m) Thời gian mô phỏng : 72 h. CẤP THỐT NƯỚC Chương 8: Phần mềm EPANET và SWMM PGS. Dr. Nguyễn Thống Số liệu ban đầu cho mạng lưới như sau : CẤP THỐT NƯỚC Chương 8: Phần mềm EPANET và SWMM PGS. Dr. Nguyễn Thống 1221N0 Pattern 201525200Lưu lượng (l/s) 101412100Cao độ 65432Nút Pattens N0 1 CẤP THỐT NƯỚC Chương 8: Phần mềm EPANET và SWMM PGS. Dr. Nguyễn Thống Pattens N0 2 CẤP THỐT NƯỚC Chương 8: Phần mềm EPANET và SWMM PGS. Dr. Nguyễn Thống Đường ống: Đài nước: 400200200250300D (mm) 40250250250500L(m) 64321Ống CẤP THỐT NƯỚC Chương 8: Phần mềm EPANET và SWMM PGS. Dr. Nguyễn Thống 6Đường kính đài (m) 6Chiều sâu max (m) 2Chiều sâu nước min (m) 6 (*)Chiều sâu nước ban đầu (m) 30Cao độ đáy đài nước (m) (*) Thông thường chiều sâu nước ban đầu cho trong đài nước là « ngẫu nhiên », do đó với mô phỏng lần đầu thì sau chu kỳ mực nước đài sẽ không về đúng như ban đầu giả định. Để hiệu chỉnh chỉ cần lấy số liệu mực nước đài cuối chu kỳ mô phỏng và gắn giá trị này cho mực nước ban đầu của đài. CẤP THỐT NƯỚC Chương 8: Phần mềm EPANET và SWMM PGS. Dr. Nguyễn Thống 7Số liệu về bơm 7 Pattern N0 đường đặc tính máy bơm 30Cột nước bơm (m) 80Lưu lượng bơm (l/s) 7N0 bơm CẤP THỐT NƯỚC Chương 8: Phần mềm EPANET và SWMM PGS. Dr. Nguyễn Thống GIAO DIỆÄ N EPANET CẤP THỐT NƯỚC Chương 8: Phần mềm EPANET và SWMM PGS. Dr. Nguyễn Thống Hướng dẫn nhập số liệu vào EPANET CẤP THỐT NƯỚC Chương 8: Phần mềm EPANET và SWMM PGS. Dr. Nguyễn Thống Chạy CT H/C hình Tạo nút Tạo bể chứa Tạo đài Tạo bơm Tạo đường ống Xem kết quả ĐỊNH NGHĨA ĐƠN VỊ SỬ DUïNG Vào cửa sổ Browser :/ Options / Hydraulics Flow Units  LPS Headloss Formula  H-W CẤP THỐT NƯỚC Chương 8: Phần mềm EPANET và SWMM PGS. Dr. Nguyễn Thống THỜI GIAN KÉO DÀI MÔ PHỎNG : 72H • Vào cửa sổ Browser : / Options / Times Total Duration  72 CẤP THỐT NƯỚC Chương 8: Phần mềm EPANET và SWMM PGS. Dr. Nguyễn Thống Hiển thị ký hiệu nút, đường, đài nước bể chứa… View / Options / Notation  và chọn: CẤP THỐT NƯỚC Chương 8: Phần mềm EPANET và SWMM PGS. Dr. Nguyễn Thống 8- Hiển thị ký hiệu hướng dòng chảy : View/Options /FlowArrows : Arrows Style : ° Open Nhập số liệu nút : Ví dụ nút 2. CẤP THỐT NƯỚC Chương 8: Phần mềm EPANET và SWMM PGS. Dr. Nguyễn Thống CẤP THỐT NƯỚC Chương 8: Phần mềm EPANET và SWMM Nhập số liệu pattern : pattern N01 PGS. Dr. Nguyễn Thống Trong trường hợp pattern cho nhu cầu nước sinh hoạt trong một chu kỳ tính ta có giá trị trung bình các hệ số bằng 1: Avg. =1. CẤP THỐT NƯỚC Chương 8: Phần mềm EPANET và SWMM PGS. Dr. Nguyễn Thống Patten N06 cho bơm số 6. CẤP THỐT NƯỚC Chương 8: Phần mềm EPANET và SWMM Có thể dùng pattern này để xác định giờ hoạt động của bơm trong chu kỳ dùng nước. PGS. Dr. Nguyễn Thống Đường ống 1 Chiều dài: Length=500m Đường kính Diameter 200mm. CẤP THỐT NƯỚC Chương 8: Phần mềm EPANET và SWMM PGS. Dr. Nguyễn Thống Đài nước số 12. CẤP THỐT NƯỚC Chương 8: Phần mềm EPANET và SWMM Cao độ Đáy đài Chiều sâu nước t=0 Chiều sâu Nước min &ø max Đường kính đài PGS. Dr. Nguyễn Thống 9Bơm số 10 & 6: CẤP THỐT NƯỚC Chương 8: Phần mềm EPANET và SWMM PGS. Dr. Nguyễn Thống Đường đặc tính bơm (Pump Curve) ID 15. CẤP THỐT NƯỚC Chương 8: Phần mềm EPANET và SWMM PGS. Dr. Nguyễn Thống Lưu lượng (l/s) Cột nước (m) MỘT SỐ KẾT QUẢ CẤP THỐT NƯỚC Chương 8: Phần mềm EPANET và SWMM PGS. Dr. Nguyễn Thống Lưu lượng trong các đường ống Lưu Lượng Bơm 10 CẤP THỐT NƯỚC Chương 8: Phần mềm EPANET và SWMM PGS. Dr. Nguyễn Thống Đài TANK 12 CẤP THỐT NƯỚC Chương 8: Phần mềm EPANET và SWMM PGS. Dr. Nguyễn Thống Chiều sâu nước trong đài theo t Vận tốc CẤP THỐT NƯỚC Chương 8: Phần mềm EPANET và SWMM PGS. Dr. Nguyễn Thống Ống 1 Ống 3 Ống 2 10 Áp suất CẤP THỐT NƯỚC Chương 8: Phần mềm EPANET và SWMM PGS. Dr. Nguyễn Thống Nút 2 Nút 3 Nút 4 Cân bằng lưu lượng vào và ra khỏi mạng lưới : CẤP THỐT NƯỚC Chương 8: Phần mềm EPANET và SWMM PGS. Dr. Nguyễn Thống PHẦÀ N MỀÀ M TÍNH THOÁÙ T NƯỚÙ C MƯA SWMM (Storage Water Management Model) CẤP THỐT NƯỚC Chương 8: Phần mềm EPANET và SWMM PGS. Dr. Nguyễn Thống PHƯƠNG PHÁP THÍCH HỢP  Dịng chảy ổn định đều,  Mưa xảy ra trên tồn bơ2 khu vực là như nhau.  Diện tích khu vực tương đối bé (< 5 10km2). CẤP THỐT NƯỚC Chương 8: Phần mềm EPANET và SWMM PGS. Dr. Nguyễn Thống PHẦN MỀM SWMM Phần mềm cho phép tính toán hệ thống thoát nước mưa đô thị hoặc khu vực: - Dòng chảy trong ống không hoặc có áp. - Biên : không đổi hoặc đổi theo thời gian. CẤP THỐT NƯỚC Chương 8: Phần mềm EPANET và SWMM PGS. Dr. Nguyễn Thống PHẦN MỀM SWMM - Có thể xét sự làm việc của hồ điều hòa. - Độ dốc đặt cống <0 (option dòng không ổn định). - Nhiều dạng mặt cắt cống dẫn. CẤP THỐT NƯỚC Chương 8: Phần mềm EPANET và SWMM PGS. Dr. Nguyễn Thống 11 CẤP THỐT NƯỚC Chương 8: Phần mềm EPANET và SWMM PGS. Dr. Nguyễn Thống CẤP THỐT NƯỚC Chương 8: Phần mềm EPANET và SWMM PGS. Dr. Nguyễn Thống Điểm thoát nước khu vực Đường ống thoát nước Điểm thu nước khu S3 Trạm mưa Diện tích khu thoát nước Điểm nút mạng lưới CẤP THỐT NƯỚC Chương 8: Phần mềm EPANET và SWMM PGS. Dr. Nguyễn Thống AMPTAMPTAMPTAMPT GREENGREENGREENGREENMô hình thấm 0.50.50.50.5Độ dốc trung bình (%) 400400400400C/rộng trung bình (m) 10101010Diện tích (ha) 50505050Tỷ lệ d/tích không thấm (%) J6J3J1J5Điểm thoát nước Gage1Gage1Gage1Gage1Trạm mưa liên hệ S4S3S2S1Lưu vực SỐ LIỆU TIỂU KHU VỰC Đường ống tròn thoát nước: CẤP THỐT NƯỚC Chương 8: Phần mềm EPANET và SWMM PGS. Dr. Nguyễn Thống 0.010.010.010.010.01n 500600800500700L (m) 110.750.750.75Hmax(m) C5C4C3C2C1Ống Nút mạng lưới: CẤP THỐT NƯỚC Chương 8: Phần mềm EPANET và SWMM PGS. Dr. Nguyễn Thống FREEĐiều kiện biên 222.542.52Chiều sâu từ đáy đến mặt đất (m) 1719.519.518191919.5Cao độ mặt đất (m) Out1J6J5J4J3J2J1Nút MƯA TRÊN LƯU VỰC • Trạm mưa Gage1 trên lưu vực. Số liệu mưa dưới dạng chuỗi thời gian, tính bằng mm/h. CẤP THỐT NƯỚC Chương 8: Phần mềm EPANET và SWMM PGS. Dr. Nguyễn Thống 12 CẤP THỐT NƯỚC Chương 8: Phần mềm EPANET và SWMM PGS. Dr. Nguyễn Thống CHOïN ĐƠN VỊ VÀ LOAïI MÔ HÌNH ĐỘNG LƯïC CHO LƯU VƯC • Hệ đơn vị SI : lưu lương LPS (l/s) • Mô hình thủy lực loại sóng động lực : dynamic wave • Mô hình thấm vào đất : Green Ampt
Chương trình tính dịng chảy mặt tạo ra từ số liệu mưa trên tiểu khu. CẤP THỐT NƯỚC Chương 8: Phần mềm EPANET và SWMM PGS. Dr. Nguyễn Thống CẤP THỐT NƯỚC Chương 8: Phần mềm EPANET và SWMM PGS. Dr. Nguyễn Thống THỜI GIAN MƠ PHỎNG CẤP THỐT NƯỚC Chương 8: Phần mềm EPANET và SWMM PGS. Dr. Nguyễn Thống CẤP THỐT NƯỚC Chương 8: Phần mềm EPANET và SWMM PGS. Dr. Nguyễn Thống CẤP THỐT NƯỚC Chương 8: Phần mềm EPANET và SWMM PGS. Dr. Nguyễn Thống 13 Mô phỏng 3 h 27/11/2004 CẤP THỐT NƯỚC Chương 8: Phần mềm EPANET và SWMM PGS. Dr. Nguyễn Thống Tiểu khu S1 CẤP THỐT NƯỚC Chương 8: Phần mềm EPANET và SWMM PGS. Dr. Nguyễn Thống Điểm thoát nước Tỷ lệ DT k. thấm Trạm mưa liên hệ Diện tích (ha) Chiều rộng TB Mô hình thấm Độ dốc TB Đường ống C1 CẤP THỐT NƯỚC Chương 8: Phần mềm EPANET và SWMM PGS. Dr. Nguyễn Thống Ống tròn Chiều sâu nước max Chiều dài (m) Tên nút liên kết đầu Hệ số nhám (defaut) Số liệu nút J1 CẤP THỐT NƯỚC Chương 8: Phần mềm EPANET và SWMM Cao trình mặt đất (m) Chiều sâu tối đa từ Đáy đến mặt đất (m) PGS. Dr. Nguyễn Thống Trạm mưa Gage 1 CẤP THỐT NƯỚC Chương 8: Phần mềm EPANET và SWMM PGS. Dr. Nguyễn Thống Đơn vị mưa dạng Cường độ (mm/h) Chuỡi t/gian Tên fileĐơn vị (mm) CẤP THỐT NƯỚC Chương 8: Phần mềm EPANET và SWMM PGS. Dr. Nguyễn Thống 14 Cường độ mưa CẤP THỐT NƯỚC Chương 8: Phần mềm EPANET và SWMM PGS. Dr. Nguyễn Thống Tên file chuỗi thời gian mm/h XUẤT KẾT QUẢ CẤP THỐT NƯỚC Chương 8: Phần mềm EPANET và SWMM PGS. Dr. Nguyễn Thống XUẤT KẾT QUẢ CẤP THỐT NƯỚC Chương 8: Phần mềm EPANET và SWMM PGS. Dr. Nguyễn Thống Kết quả: CẤP THỐT NƯỚC Chương 8: Phần mềm EPANET và SWMM PGS. Dr. Nguyễn Thống Đường mặt Nước trắc dọc J5-J2-J4-Out1 Lúc 0h45’ Ngày 27/11 CẤP THỐT NƯỚC Chương 8: Phần mềm EPANET và SWMM PGS. Dr. Nguyễn Thống Chiều sâu nước theo t tại nút. CẤP THỐT NƯỚC Chương 8: Phần mềm EPANET và SWMM PGS. Dr. Nguyễn Thống Nút J4 Nút J2 Nút J1 Nút J6 Nút J3 15 EXAMPLES \\ VIDU_SWM \vd111.INP \\ VIDU_SWM \vd222.INP CẤP THỐT NƯỚC Chương 8: Phần mềm EPANET và SWMM PGS. Dr. Nguyễn Thống HẾT CẤP THỐT NƯỚC Chương 8: Phần mềm EPANET và SWMM PGS. Dr. Nguyễn Thống