OpenFlows – 11 risinājumi hidroloģiskajai, hidrotehniskajai un sanitārajai inženierijai
Risinājumi ar ūdeni saistītu problēmu risināšanai nav nekas jauns. Protams, vecajā veidā inženierim tas bija jādara ar iteratīvām metodēm, kas bija nogurdinošas un nebija saistītas ar CAD/GIS vidi. Mūsdienās digitālais dvīnis katru dienu savieno analīzes procesus un infrastruktūras projektēšanu, tostarp ne tikai modelējot tā uzbūvi, bet arī darbību.
Pagājušajā gadā man bija iespēja pasēdēt ar kolēģi, kuram kopš tā laika sekoju Haestad Methods. Es domāju Bobu Mankovski, kurš kopā ar Benuā Frederiku apmeklēja mani Going Digital Awards pasākumā Singapūrā. Un, runājot par digitālo dvīņu sasniegumiem monitoringam, mēs pieskārāmies ūdens risinājumu tēmai, salīdzinot to, kas modelēšana bija pirms CAD/BIM un ko tagad pārstāv integrētā pārvaldība.
No turienes nāca šis kopsavilkums, kuru es beidzot izveidoju grafikā, lai apkopotu instrumentus, kas pastāv ievērojama apjoma projektu izstrādei, piemēram, ģenerālplāniem, teritorijas attīstības plāniem un dzeramā ūdens, notekūdeņu un lietus ūdens sadales sistēmu darbības optimizācijai.
A. Lietus kanalizācijas risinājumi (OpenFlows STORM)
STORM ir risinājums, kas ļauj analizēt un simulēt lietus ūdens kanalizācijas sistēmu projektēšanu. Tajā ir hidroloģiskās inženierijas metodes tādos aspektos kā sateces noteces aprēķins, cauruļu tīklu un kanalizācijas infrastruktūras ieplūdes jaudas un plūsmas. Tas nodrošina funkcijas, kas ir citām platformām, piemēram, HEC-RAS, ar atšķirību, ka šis ir visaptverošāks risinājums profesionālim, kas ir vērsts ne tikai uz analīzi, bet arī uz dizainu, un tāpēc to var integrēt ceļu un urbanizācijas inženierijā ar tādiem rīkiem kā OpenRoads vai OpenSite.
OpenFlow STORM pastāv šajās divās versijās:
1. CivilStorm
2. StormCAD.
Atšķirība starp šīm divām versijām ir tāda, ka CivilStorm darbojas neatkarīgi vai Microstation / OpenRoads, bet StormCAD darbojas uz AutoCAD. Abām ir līdzīgas funkcijas, lai gan tās, kas darbojas ar AutoCAD, ir ierobežotāka un mazāk visaptveroša versija mijiedarbībai ar citiem Bentley Sytstems risinājumiem.
Izmantojot STORM, hidroloģijas speciālists varēs pielietot racionālu metodi, lai aprēķinātu maksimālās plūsmas vētras kanalizācijas projektēšanā. Varat norādīt intensitātes, ilguma un frekvences datus, izmantojot vienādojumus vai tabulas, un pēc tam attēlot izohītus un atkārtoti izmantot datus citos veidos. Tas atbalsta neierobežotu skaitu apakšbaseinu apgabalu un C koeficientus katram ieplūdes baseinam, spējot grupēt ārējās veicinošās zonas, papildu plūsmas un atlikušās plūsmas, lai modelētu nelokālu noteci, kas veicina izplūdi jebkurā ieplūdē. StormCAD piedāvā vairākas metodes plūsmas laika aprēķināšanai, tostarp pilna caurules ātruma, parastā ātruma, vidējā un svērtā gala ātruma aprēķināšanai.
Lai profesionālis, pielietojot Racionālo metodi, bez problēmām spētu atrisināt lietotāja definētu intensitātes-ilguma-frekvences (IDF) tabulu, Hidro-35, IDF tabulas vienādojumu, IDF līknes vienādojumu, IDF polinomu logaritmisko vienādojumu. Papildus koncentrēšanās metožu laiks: lietotāja definēts, Kārters, Ēglsons, Espijs/Vinslovs, Federālā aviācijas aģentūra, Kerbija/Hetveja, Kirpiha (PA un TN), garums un ātrums, SCS Lag, TR-55 loksnes plūsma, TR-55 sekla koncentrēta Flow, TR-55 kanāla plūsma, kinemātiskais vilnis, draugs, Bransby-Williams.
Iespējams, viena no lietām, kas mani pārsteidza visvairāk, ir jau automatizēto metožu skaits. Hidraulikas profesionālis varēs veikt līdzsvara stāvokļa simulācijas, kā arī jaudas un aizplūdes analīzi, izmantojot profila metodes. Arī ar spiediena zudumu metodēm var pielietot AASHTO, HEC-22, standarta, absolūto, vispārīgo un spiediena zudumu-plūsmas līkni.
Turklāt novirzes simulācija, automātiska projektēšana, pamatojoties uz ierobežojumiem, berzes zuduma metodes: Manning, Kutter, Darcy-Weisbach un Hazen-Williams.
Sadarbspējas ziņā STORM ir veidi, kā integrēt fona kartes, piemēram, Bing attēlus, kā arī ar citām CAD, GIS un datu bāzes platformām. Var mijiedarboties ar LandXML, MX Drainage, DXF, DWG, Shapefile, MicroDrainage datiem.
B. Risinājumi hidrosanitārajām sistēmām (GEMS)
GEMS līnijai ir šīs divas versijas, kas ir ļoti līdzīgas STORM:
3. KanalizācijaGEMS
4. Kanalizācijas CAD
Būtībā tie ir instrumenti notekūdeņu un kanalizācijas tīklu sistēmu modelēšanai.
Atšķirībā no tā, ko var izdarīt ar pamata funkcijām, piemēram, tām, kuras nodrošina Civil3D, SewerCAD ir specializēts risinājums pilnīgiem scenārijiem, kas ietver gan analīzi, gan projektēšanu, gan darbību; kalibrēšanas un integrācijas metožu izmantošana regulēšanas modeļiem, piemēram, SCADA.
SewerCAD stiprā puse modeļu pārvaldības ziņā ir tā, ka tā var apstrādāt vairākus scenārijus un alternatīvas. Var veikt salīdzinājumus, ģenerēt pielāgojamas atskaites gan tabulas, gan telpisko datu līmenī, ieskaitot topoloģisko vadību. Šos rezultātus var attēlot grafiski, tieši ArcMap vai kā Bentley Map i-modeli.
Hidraulikas profesionāļi varēs atrast visu St. Venant vienādojumu komplektu, kā arī EPA-SWMM netiešos un nepārprotamos dinamiskos motorus. Ir iespējams ģenerēt ilgāku periodu simulācijas un arī līdzsvara stāvokļa režīmā. Turklāt tajā ir iekļautas integrētas funkcijas Storm, Culvert aprēķiniem, tīklu integrācijai ar dīķiem, sūkņu un sanitārajām infrastruktūrām, kas parasti tiktu veiktas atsevišķi, tieši ievadot datus; pārvaldīt vienotu formātu SewerCAD, CivilStorm un StormCAD projektiem.
Pārējie GEMS risinājumi ir paredzēti dzeramā ūdens tīklu sistēmu projektēšanai un ekspluatācijai:
5. WaterGEMS
6. WaterCAD
Funkcionalitātes ir līdzīgas kanalizācijas sistēmai saistībā ar sistēmisku pieeju pilnu tīklu optimizēšanai, projektēšanai, kalibrēšanai un ekspluatācijai, kas pievienoti SCADA indikatoriem, ar iespēju izmantot automatizētus APEX parametrus.
Hidraulikas speciālistiem patiks redzēt, kā šeit automatizēti tiek iekļauti iteratīvie aprēķini, ko viņi izmantoja ar logaritmiskajām lapām un grafiku interpolāciju, kā arī Darvina kalibrēšanas procedūras gan dzeramā ūdens tīklu projektēšanai, gan atjaunošanai, gan kontrolei.
Sadarbspēja ir ļoti līdzīga citām platformām, burtiski var modelēt visu veidu dzeramā ūdens sistēmas infrastruktūru, kas spēj mijiedarboties gan ar AutoCAD, gan ArcMap, ieskaitot HAMMER.
Līdzīgi kā STORM, SewerGEMS un WaterGEMS darbojas atsevišķi vai uz Bentley Systems platformām (Microstation / OpenRoads), savukārt SewerCAD un WaterCAD darbojas uz AutoCAD. Turklāt tas var darboties ArcGIS.
C. Risinājumi aizsprostu modelēšanai (PondPack)
7. Dīķa paka
Mūsdienu pilsētu sistēmu projektēšanā, kur topogrāfija nav tik izteikta, ļoti svarīga ir ūdens savākšanas vai pārstrādes aizsprostu apsaimniekošana, jo vētras laikā ūdeņiem nav dabiska gravitācijas plūsma uz upi, kā tas notiek topogrāfijās. .
PondPack ir specifisks risinājums viena vai vairāku sateces aizsprostu sistēmu apsaimniekošanai, kurā nepieciešams aprēķināt maksimālās plūsmas, uzpildes un iztukšošanas laikus, izmantojot hidroloģiskās metodes, kas garantē plūdu risku samazināšanos.
Līdzīgi kā citām lietojumprogrammām, bet ar tādu pašu nosaukumu, PondPack ir atsevišķa versija, viena, kas darbojas Microstation un otra AutoCAD.
Hidroloģijas vai hidrotehnikas profesionāļi varēs modelēt neierobežotu skaitu notikumu, izmantojot tādas metodes kā SCS 24 stundu I, IA, II un II tipa lietus ūdens sadales sistēmām tādiem modeļiem kā Midwest US, Gauded vētras dati un arī IDF līknes. Tāpat koncentrācijas metodēm cita starpā var izmantot Carter, Eagleson, Espey/Winslow.
D. Plūdu risinājumi (FLOOD)
8. PLŪDI
Tas ir rīks pilsētu plūdu risku, upju malu un piekrastes ietekmes zonu modelēšanai, analīzei un mazināšanai. Teritorijas plānošanas speciālisti FLOOD varētu atrast risinājumu gan pilsētas meliorācijas sistēmām, gan kritisko infrastruktūru analīzei, ko izmanto hidraulikā un hidroloģijā.
Ar FLOOD ir iespējams simulēt tādas parādības kā vētras, augsnes piesātinājums, dambja pārrāvums, dambja bojājums, drenāžas sistēmas kļūmes, cunami, jūras līmeņa celšanās vai netipiski plūdmaiņu scenāriji.
FLOOD ir neatkarīga lietojumprogramma, taču tā var mijiedarboties ar modeļiem, kas strādā pie SewerGEMS attiecībā uz kanalizācijas tīkliem. Varat importēt datus no TIN formātiem, kas ģenerēti ar Bentley Systems rīkiem, ContexCapture; Tas var arī ģenerēt LumenRT izejas, un rastra formātu ziņā GDAL atbalsta ARC, ADF un TIFF failus. Citi atbalstītie formāti ietver WKT, EsriShapefile, NASA DTM un LumenRT 3D.
E. Hidraulisko pāreju risinājumi (HAMMER)
9. ĀMURS
Šis ir īpašs rīks vienam no kritiskajiem hidraulisko sistēmu procesiem, ko sauc par pārejas procesiem. Runājot par sistēmu savienošanu, neatkarīgi no tā, vai tās ir jaunas vai kombinētas ar esošām sistēmām, ir nepieciešams novērtēt kritiskās situācijas dažādās savstarpēji savienotajās infrastruktūrās (cisternās, vārstos, caurulēs, turbīnās utt.)
HAMMER var modelēt neierobežotus scenārijus un alternatīvas ar konceptuālām vai ģeogrāfiskām topoloģijām. Analīze var apstiprināt katru mezglu, spējot pārbaudīt dažādus spiediena apstākļus, ātrumu, šķidrumu gravimetriskos raksturlielumus, tvaika spiedienu un novērtēšanas periodus.
Profesionālis varēs atrast automatizētas metodes, kas iepriekš tika veiktas manuāli ar gandrīz bezgalīgām iterācijām tādiem uzdevumiem kā ūdens āmurs ar sūknēšanu un mainīgu ātrumu, kā arī berzes metodes, izmantojot Hezenu Viljamsu, Darsiju Veisbahu vai Meningsu gan tiešā, gan kombinētā veidā. Un attiecībā uz loģiskām vai uz kārtulām balstītām vadīklām var izmantot Unsteady – Vitovsky.
F. Hidraulisko aprēķinu risinājumi (MASTER)
10. CurlvertMaster
11.FlowMaster
Tie ir hidrauliskie kalkulatori ūdens sistēmu infrastruktūras projektēšanai, kas ietver ne tikai konceptuālu analīzi, bet arī dažādu materiālu, sekciju un ieplūdes nosacījumu pielietošanu.
Noslēgumā jāsaka, ka OpenFlows solās būt labākais ūdens inženierijas risinājums, jo īpaši tāpēc, ka integrācija CAD/GIS vidēs pārspēj cita veida risinājumus, kuru visaptverošums un orientācija uz visu infrastruktūras ciklu ir ierobežota.
Kur atrast OpenFlows apmācības kursus
Viena no labākajām apmācību alternatīvām šīm platformām ir AulaGEO.
OpenFlows SewerGEMS / SewerCAD kurss
