Bài giảng Cấp thoát nước: Chương 7 - PGS.TS. Nguyễn Thống

Bài giảng Cấp thoát nước - Chương 8: Phần mềm EPANET và SWMM cung cấp cho người học các kiến thức về tính toán mạng lưới cấp nước với phần mềm EPANET và SWMM. Đây là một tài liệu hữu ích dành cho các bạn sinh viên ngành Xây dựng và những ai quan tâm dùng làm tài liệu học tập và nghiên cứu.

Trang 1

Chương 8 : Phần mềm EPANET và SWMM

PGS TS Nguyễn Thống

1

Khoa Kỹ Thuật Xây Dựng - BM KTTNN

Giảng viên: PGS TS NGUYỄN THỐNG

E-mail: nguyenthong@hcmut.edu.vn or nthong56@yahoo.fr

Web: http://www4.hcmut.edu.vn/~nguyenthong/

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

TÍNH TỐN MẠNG LƯỚI CẤP NƯỚC VỚI

PHẦN MỀM EPANET

MẠNG LƯỚI CẤP NƯỚC KHU VỰC

MẠNG LƯỚI VỊNG

Nguồn nước Đài nước

Điểm lấy nước

13 12

11 10

q 3

I

II III

IV

V VI

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:

• Q ij : lưu lượng trong đường ống (ij)

• H i : cột nước đo áp tại nút i (thế năng + áp năng)

• q k : lưu lượng tiêu thụ (+) hoặc cấp vào (-) tại nút k

n

H  H  h  rQ

Q  Q  q  0

Ống vào nút

Ống ra khỏi nút

L/l lấy dùng

 Áp dụng 2 phương trình trên cho tồn

bộ các đoạn ống trong mạng lưới và các nút sẽ nhận được hệ phương trình (phương trình phi tuyến).

 Kết hợp với các phương trình biểu diễn điều kiện biên.

 Giải bằng phương pháp lặp để tìm cột

nước đo áp H tại các nút.

Chú ý: Đây là bài tốn mơ phỏng theo thời gian.

Trang 2

THÔNG SỐ BAN ĐẦU

 Nút;

 Đoạn ống;

 Đài nước;

 Bể nước (nguồn nước vơ hạn);

 Bơm;

 Options (quy luật thủy lực, thời

gian mô phỏng, đơn vị,…).

NÚT (Cao độ, qtb, N0pattern)

 Cao độ (m)

 Q tb (l/s)

 N 0 pattern: 1,2 , 15, …

N 0 pattern

 hệ số khơng điều hịa K i (Q i /Q tb )

PATTERN N 0 1

K i  24 giá trị

tương ứng 24h

trong ngày

ĐOẠN ỐNG (L, d)

 L(m)

 d(mm)

ĐÀI NƯỚC Cao độ đáy đàiElevation (m), chiều sâu

nước ban đầu (m), chiều sâu tối thiểu (m), chiều sâu

tối đa (m), đừơng kính đài (m), nếu đài hình trụ.

BỂ CHỨA

NGUỒN CẤP NƯỚC

VƠ HẠN

Trang 3

đặc tính bơm (Q,H),

Curve, và Pattern (option)

OPTION Quy luật thủy lực:

Trang 4

L itre P er S econd

(Đơn vị lưu lượng)

H azen – W illiams

(Quy luật thủy lực)

OPTION (TIME)

THỜI GIAN MƠ PHỎNG (h) (24h or 48h or 72h,…)

VÍ DỤ 1

Ví dụ: Dùng EPANET để mô phỏng hoạt động của mạng lưới trong 72h.

BỂ NƯỚC BƠM

NÚT ĐOẠN ỐNG

ĐÀI NƯỚC

XEM VÍ DỤ

vidu0.NET

Download:

….

….\\BAI GIANG BAI GIANG   Capthoatnuoc

Đơn vị sử dụng trong mô phỏng :

 Hệ thống đơn vị SI.

- 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.

Trang 5

SỐ LIỆU NÚT

NÚT 2 3 4 5 6

Cao độ

(m)

5 10 12 13 12

SỐ LIỆU ĐƯỜNG ỐNG

Ống 1 2 3 4 5 6

SỐ LIỆU ĐÀI NƯỚC (Hình trụ)

Cao

độ đáy

(m)

Chiều sâu

nước

b/đầu (m)

Chiều sâu tối thiểu (m)

Chiều sâu tối

đa (m)

Đường kính đài (m)

THÔNG SỐ BƠM

PATTERN N 0 1

PATTERN N 0 2

Trang 6

TIME OPTION

HYDRAULIQUE OPTION

EPANET

 VIDU3.NET

Ví dụ 1: Dùng EPANET để mô phỏng hoạt động của mạng lưới trong 72h.

ĐÀI NƯỚC NÚT MẠNG

LƯỚI ĐƯỜNG ỐNG

BỂ

BƠM ĐƯỜNG ỐNG

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.

Số liệu ban đầu cho mạng lưới như sau :

Cao độ 0 10 12 14 10

Lưu lượng (l/s)

N 0 Pattern

Trang 7

Pattens N 0 1

Pattens N0 2

Đường ống:

Đài nước:

L(m) 500 250 250 250 40

D (mm) 300 250 200 200 400

Cao độ đáy đài nước (m) 30

Chiều sâu nước ban đầu (m) 6 (*)

Chiều sâu nước min (m) 2

Chiều sâu max (m) 6

Đường kính đài (m) 6

(*) 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.

Số liệu về bơm 7

N 0 bơm 7 Lưu lượng bơm (l/s) 80

Cột nước bơm (m) 30

N 0 đường đặc tính máy bơm

Pattern

GIAO DIỆN EPANET

Trang 8

Hướng dẫn nhập số liệu

vào EPANET

Chạy

CT H/Chỉnh 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

THỜI GIAN KÉO DÀI MÔ PHỎNG : 72H

• Vào cửa sổ Browser : / Options / Times

Total

Duration

 72

Hiển thị ký hiệu nút, đường ống, đài nước bể chứa, …

 View

 / Options

 / Notation

 và chọn:

- Hiển thị ký hiệu hướng dòng chảy :

View/Options

/FlowArrows :

Arrows Style :

° Open

Nhập số

liệu nút :

Ví dụ nút 2.

Nhập số liệu pattern :

Browser/Data /Paterns/

 Add (new)

pattern N01

Trang 9

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.

Patten

N06 cho bơm số 6.

Có thể dùng pattern này để xác định giờ hoạt động của bơm trong chu kỳ dùng nước

Đường ống 1

Chiều dài:

Length= 500m

Đường kính

Diameter

200mm.

Đài nước số 12.

Cao độ Đáy đài Chiều sâu nước t=0 Chiều sâu Nước min

&ø max

Đường kính đài

Bơm số

10 & 6:

Browser/Data/Curves

Đường đặc tính bơm (Pump Curve)

ID 15.

Lưu lượng (l/s) Cột nước (m)

Trang 10

MỘT

SỐ

KẾT

QUẢ

Lưu lượng trong các đường ống

Lưu Lượng Bơm 10

Đài

TANK

12

Chiều

sâu

nước

trong

đài

theo t

Vận tốc

Ống 1

Ống 3 Ống 2

Áp

suất

Nút 2

Nút 3

Nút 4

Nút 6 Nút 8

Head (z+p/g)

Trang 11

Nút 6

Pressure (p/g)

Nút 6 Nút 8

Cân bằng lưu lượng vào và ra khỏi mạng lưới :

PHẦN MỀM TÍNH THOÁT NƯỚC MƯA

SWMM

(( S torage W ater

M anagement M odel)

PHƯƠNG PHÁP THÍCH HỢP

 Dịng chảy ổn định đều,

 Mưa xảy ra trên tồn bộ khu

vực là như nhau.

 Diện tích khu vực tương đối bé

(< 5 10km2).

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.

- 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.

Trang 12

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

Trạm mưa liên hệ Gage1 Gage1 Gage1 Gage1

Tỷ lệ d/tích không

thấm (%)

C/rộng trung bình (m) 400 400 400 400

Độ dốc trung bình (%) 0.5 0.5 0.5 0.5

Mô hình thấm GREEN GREEN GREEN GREEN

SỐ LIỆU TIỂU KHU VỰC

Đường ống tròn thoát nước:

Hmax(m) 0.75 0.75 0.75 1 1

L (m) 700 500 800 600 500

n 0.01 0.01 0.01 0.01 0.01

Nút mạng lưới:

Nút J1 J2 J3 J4 J5 J6 Out1

Cao độ mặt

đất (m)

19.5 19 19 18 19.5 19.5 17

Chiều sâu từ

đáy đến mặt

đất (m)

2 2.5 4 2.5 2 2

MƯA TRÊN LƯU VỰC

• Trạm mưa Gage1 trên lưu vực Số liệu mưa dưới dạng chuỗi thời gian, tính bằng mm/h.

Trang 13

CHOïN ĐƠN VỊ VÀ LOAïI MÔ HÌNH ĐỘNG LƯïC CHO LƯU VƯC

• Mô hình thủy lực loại sóng động lực :

dynamic wave

Ch ương trình tính dịng chảy mặt tạo ra

từ số liệu mưa trên tiểu khu vực.

THỜ ỜI GIAN I GIAN

MƠ PHỎ PHỎNG NG

Trang 14

Mô phỏng

3 h

27/11/2004

Tiểu khu S1

Điểm thoát nước

Tỷ lệ DT

k thấm

Trạm mưa liên hệ Diện tích (ha) Chiều rộng TB

Mô hình thấm

Độ dốc TB

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

Đường ống C1

Ống tròn Chiều sâu

nước max

Chiều dài (m)

Tên nút liên kết đầu

Hệ số nhám (defaut)

Số liệu

nút J1

Cao trình đáy cống (m)

Chiều sâu tối đa từ đáy cống đến

Trạm mưa Gage 1 Đơn vị mưa dạng

Cường độ (mm/h) Chuỡi t/gian

Tên file Đơn vị (mm)

Trang 15

Cường độ mưa Tên file

chuỗi thời gian mm/h

XUẤ ẤT T

KẾ ẾT T QUẢ

XUẤT KẾT QUẢ

PGS Dr Nguyễn Thống

Kết quả:

Đường mặt

Nước trắc dọc

J5-J2-J4-Out1

Lúc 0h45’

Ngày 27/11

Trang 16

Chiều

sâu

nước

theo t

tại nút.

Nút J4 Nút J2 Nút J1 Nút J6

Nút J3

EXAMPLES

\\ VIDU_SWM \vd111.INP

\\ VIDU_SWM \vd222.INP

HẾT

PGS Dr Nguyễn Thống

Định dạng
Số trang	16
Dung lượng	3,85 MB