AutoCAD Autodesk Dạy CAD / GIS Kỹ thuật Microstation-Bentley

OpenFlows – 11 giải pháp cho kỹ thuật thủy văn, thủy lực và vệ sinh

Việc có giải pháp giải quyết các vấn đề liên quan đến nước không phải là điều mới mẻ. Tất nhiên, theo cách cũ, kỹ sư phải thực hiện bằng các phương pháp lặp đi lặp lại tẻ nhạt và không liên quan đến môi trường CAD/GIS. Ngày nay, bản sao kỹ thuật số kết nối các quy trình phân tích, thiết kế cơ sở hạ tầng và phân tích hàng ngày, không chỉ bao gồm việc lập mô hình cho quá trình xây dựng mà còn cả hoạt động vận hành.

Năm ngoái, tôi có cơ hội ngồi lại với một đồng nghiệp mà tôi đã theo dõi kể từ thời điểm đó tại Haestad Methods. Tôi đang đề cập đến Bob Mankowski, người đã cùng với Benoit Fredericque tham dự cùng tôi trong sự kiện Going Digital Awards ở Singapore. Và khi nói về những tiến bộ trong bản sao kỹ thuật số để giám sát, chúng tôi đã đề cập đến chủ đề giải pháp nước, so sánh giữa mô hình hóa trước CAD/BIM và quản lý tích hợp hiện nay thể hiện điều gì.

Từ đó đưa ra bản tóm tắt này, cuối cùng tôi đã lập biểu đồ để tóm tắt các công cụ hiện có để phát triển các dự án có quy mô lớn, chẳng hạn như quy hoạch tổng thể, kế hoạch phát triển lãnh thổ và tối ưu hóa hoạt động của hệ thống phân phối nước uống, nước thải và nước mưa.

A. Giải pháp thoát nước mưa (OpenFlows STORM)

STORM là giải pháp cho phép phân tích và mô phỏng thiết kế hệ thống thoát nước mưa. Nó có các phương pháp kỹ thuật thủy văn ở các khía cạnh như tính toán dòng chảy lưu vực, công suất đầu vào và dòng chảy của mạng lưới đường ống và cơ sở hạ tầng kênh. Nó cung cấp các chức năng mà các nền tảng khác có, chẳng hạn như HEC-RAS, với điểm khác biệt là đây là giải pháp toàn diện hơn dành cho chuyên gia, không chỉ tập trung vào phân tích mà còn vào thiết kế và do đó có thể được tích hợp vào kỹ thuật đường bộ và đô thị hóa bằng các công cụ như OpenRoads hoặc OpenSite.

OpenFlow STORM tồn tại trong hai phiên bản sau:

1. Bão dân sự

2. StormCAD.

Sự khác biệt giữa hai phiên bản này là CivilStorm chạy độc lập hoặc trên Microstation / OpenRoads, trong khi StormCAD chạy trên AutoCAD. Cả hai đều có chức năng tương tự nhau, mặc dù những chức năng chạy trên AutoCAD là phiên bản hạn chế hơn và kém toàn diện hơn để tương tác với các giải pháp Bentley Sytstems khác.

Với STORM, chuyên gia Thủy văn sẽ có thể áp dụng phương pháp hợp lý để tính toán lưu lượng tối đa trong thiết kế cống thoát nước mưa. Bạn có thể chỉ định dữ liệu Cường độ-Thời lượng-Tần số bằng cách sử dụng các phương trình hoặc bảng, sau đó vẽ đồ thị các đường đẳng lượng và tái sử dụng dữ liệu trong các thiết kế khác. Nó hỗ trợ số lượng không giới hạn các khu vực tiểu lưu vực và hệ số C cho mỗi lưu vực đầu vào, có thể nhóm các khu vực đóng góp bên ngoài, dòng chảy bổ sung và dòng chảy còn sót lại để lập mô hình dòng chảy không cục bộ góp phần xả tại bất kỳ cửa vào nào. StormCAD cung cấp một số phương pháp để tính toán thời gian dòng chảy, bao gồm vận tốc toàn ống, vận tốc bình thường, vận tốc cuối cùng trung bình và có trọng số.

Vì vậy, một chuyên gia, bằng cách áp dụng Phương pháp Rational, sẽ có thể giải mà không gặp vấn đề gì với bảng cường độ-thời gian-tần số (IDF) do người dùng xác định, Hydro-35, phương trình bảng IDF, phương trình đường cong IDF, phương trình logarit đa thức IDF. Ngoài ra, thời gian của các phương pháp tập trung: do người dùng xác định, Carter, Eagleson, Espey/Winslow, Cơ quan Hàng không Liên bang, Kerby/Hathaway, Kirpich (PA và TN), chiều dài và tốc độ, SCS Lag, TR-55 Sheet Flow, TR -55 Shallow Tập trung Dòng chảy, Dòng kênh TR-55, Sóng động học, Người bạn, Bransby-Williams.

Có lẽ một trong những điều khiến tôi ấn tượng nhất là số lượng các phương pháp đã được tự động hóa. Một chuyên gia thủy lực sẽ có thể thực hiện các mô phỏng trạng thái ổn định, cũng như phân tích công suất và nước đọng bằng các phương pháp biên dạng. Ngoài ra, bằng các phương pháp tổn thất áp suất, bạn có thể áp dụng đường cong lưu lượng tổn thất áp suất AASHTO, HEC-22, tiêu chuẩn, tuyệt đối, chung và áp suất.

Ngoài ra, mô phỏng độ lệch, thiết kế tự động dựa trên các ràng buộc, phương pháp tổn hao ma sát: Manning, Kutter, Darcy-Weisbach và Hazen-Williams.

Về khả năng tương tác, STORM có các cách để tích hợp bản đồ nền, chẳng hạn như hình ảnh Bing cũng như với các nền tảng CAD, GIS và cơ sở dữ liệu khác. Có thể tương tác với dữ liệu LandXML, MX Drainage, DXF, DWG, Shapefile, MicroDrainage.

B. Giải pháp hệ thống thủy điện (GEMS)

Dòng GEMS có 2 phiên bản này rất giống với STORM:

3. Hệ thống thoát nướcGEMS

4. Hệ thống thoát nướcCAD

Về bản chất, chúng là công cụ để mô hình hóa hệ thống mạng lưới nước thải và cống rãnh.

Không giống như những gì có thể được thực hiện với các chức năng cơ bản như những chức năng do Civil3D cung cấp, SewerCAD là một giải pháp chuyên biệt cho các kịch bản hoàn chỉnh bao gồm cả phân tích, thiết kế và vận hành; áp dụng các phương pháp hiệu chuẩn và tích hợp vào các mô hình điều tiết như SCADA.

Điểm mạnh của SewerCAD về mặt quản lý mô hình là nó có thể xử lý nhiều tình huống và giải pháp thay thế. Có thể thực hiện so sánh, tạo báo cáo tùy chỉnh, cả ở cấp độ dữ liệu dạng bảng và không gian, bao gồm cả kiểm soát cấu trúc liên kết. Những kết quả này có thể được hiển thị bằng đồ họa, trực tiếp trong ArcMap hoặc dưới dạng mô hình Bentley Map i.

Các chuyên gia thủy lực sẽ có thể tìm thấy toàn bộ bộ phương trình St. Venant, cũng như các động cơ động ẩn và rõ ràng EPA-SWMM. Có thể tạo mô phỏng các khoảng thời gian kéo dài và cả ở chế độ trạng thái ổn định. Ngoài ra, nó bao gồm các chức năng tích hợp để tính toán Bão, Cống, tích hợp mạng lưới với ao, cơ sở hạ tầng bơm và vệ sinh, thường được thực hiện riêng bằng cách nhập dữ liệu trực tiếp; quản lý định dạng thống nhất cho các dự án SewerCAD, CivilStorm và StormCAD.

Các giải pháp GEMS khác dành cho thiết kế và vận hành hệ thống mạng lưới nước uống:

5. NướcGEMS

6. WaterCAD

Các chức năng tương tự như Hệ thống thoát nước liên quan đến cách tiếp cận hệ thống nhằm tối ưu hóa, thiết kế, hiệu chỉnh và vận hành các mạng hoàn chỉnh được gắn với các chỉ báo SCADA, với tùy chọn áp dụng các tham số APEX tự động.

Các chuyên gia thủy lực sẽ thích thú khi xem cách các phép tính lặp mà họ từng thực hiện với các bảng logarit và nội suy đồ thị được đưa vào đây một cách tự động, cũng như các quy trình hiệu chỉnh của Darwin cho cả thiết kế, phục hồi và kiểm soát mạng lưới nước uống.

Khả năng tương tác rất giống với các nền tảng khác, theo nghĩa đen, tất cả các loại cơ sở hạ tầng của hệ thống nước uống đều có thể được mô hình hóa, có thể tương tác với cả AutoCAD và ArcMap, bao gồm cả HAMMER.

Tương tự như STORM, SewerGEMS và WaterGEMS hoạt động độc lập hoặc trên nền tảng Bentley Systems (Microstation / OpenRoads), trong khi SewerCAD và WaterCAD hoạt động trên AutoCAD. Ngoài ra, nó có thể hoạt động trên ArcGIS.

C. Giải pháp mô hình hóa đập (PondPack)

7. Gói ao

Trong thiết kế các hệ thống đô thị hiện đại, nơi địa hình không quá rõ rệt, việc quản lý các đập thu hoặc tái chế nước là rất quan trọng, vì trong cơn bão, nước không có dòng chảy tự nhiên theo trọng lực hướng về sông như xảy ra ở các địa hình không đều. .

PondPack là một giải pháp cụ thể để quản lý hệ thống của một hoặc một số đập lưu vực, trong đó cần ước tính lưu lượng đỉnh, thời gian tích nước và xả cạn bằng cách áp dụng các phương pháp thủy văn đảm bảo giảm rủi ro lũ lụt.

Tương tự như các ứng dụng khác nhưng có cùng tên, PondPack có phiên bản độc lập, một phiên bản chạy trên Microstation và một phiên bản khác chạy trên AutoCAD.

Các chuyên gia kỹ thuật thủy văn hoặc thủy lực sẽ có thể lập mô hình các sự kiện không giới hạn bằng cách sử dụng các phương pháp như SCS 24 giờ loại I, IA, II và II cho các hệ thống phân phối nước mưa cho các mô hình như Trung Tây Hoa Kỳ, dữ liệu bão Gauded và cả đường cong I-D-F. Tương tự như vậy, đối với các phương pháp tập trung, Carter, Eagleson, Espey/Winslow, trong số những phương pháp khác, có thể được áp dụng.

D. Giải pháp chống ngập (FLOOD)

8. LŨ LŨ

Đây là công cụ để mô hình hóa, phân tích và giảm thiểu rủi ro lũ lụt đô thị, ven sông và các khu vực ven biển bị ảnh hưởng. Các chuyên gia quy hoạch lãnh thổ sẽ tìm thấy trong FLOOD một giải pháp cho cả hệ thống thoát nước đô thị và phân tích các cơ sở hạ tầng quan trọng áp dụng cho thủy lực và thủy văn.

FLOOD có thể mô phỏng các hiện tượng như bão, bão hòa đất, vỡ đập, vỡ đê, hỏng hệ thống thoát nước, sóng thần, mực nước biển dâng hoặc các kịch bản thủy triều không điển hình.

FLOOD là một ứng dụng độc lập nhưng nó có thể tương tác với các mô hình hoạt động trên SewerGEMS liên quan đến mạng lưới thoát nước. Bạn có thể nhập dữ liệu từ các định dạng TIN được tạo bằng các công cụ của Bentley Systems, ContexCapture; Nó cũng có thể tạo đầu ra cho LumenRT và về định dạng raster, GDAL hỗ trợ các tệp ARC, ADF và TIFF. Các định dạng được hỗ trợ khác bao gồm WKT, EsriShapefile, NASA DTM và LumenRT 3D.

E. Giải pháp chuyển tiếp thủy lực (HAMMER)

9. BÚA

Đây là một công cụ cụ thể cho một trong những quy trình quan trọng của hệ thống thủy lực, được gọi là quá độ. Khi nói đến các hệ thống kết nối, dù mới hay kết hợp với các hệ thống hiện có, cần phải ước tính các tình huống quan trọng trong các cơ sở hạ tầng được kết nối khác nhau (bể chứa, van, đường ống, tua bin, v.v.)

HAMMER có thể mô hình hóa các kịch bản và lựa chọn thay thế không giới hạn, với cấu trúc liên kết khái niệm hoặc địa lý. Phân tích có thể xác nhận từng nút, có thể kiểm tra các điều kiện khác nhau về áp suất, vận tốc, đặc tính trọng lượng của chất lỏng, áp suất hơi và thời gian ước tính.

Một chuyên gia sẽ có thể tìm thấy các phương pháp tự động trước đây được thực hiện thủ công với số lần lặp lại gần như vô tận cho các nhiệm vụ như búa nước có bơm và tốc độ thay đổi, cũng như các phương pháp ma sát sử dụng Hazen Williams, Darcy Weisbach hoặc Mannings cả trực tiếp và kết hợp. Còn đối với điều khiển logic hoặc dựa trên quy tắc thì có thể áp dụng Unsteady – Vitovsky.

F. Giải pháp tính toán thủy lực (MASTER)

10. CurvertMaster

11.FlowMaster

Đây là những máy tính thủy lực để thiết kế cơ sở hạ tầng cho hệ thống nước, không chỉ bao gồm phân tích khái niệm mà còn áp dụng các vật liệu, mặt cắt và điều kiện đầu vào khác nhau.

Tóm lại, OpenFlows hứa hẹn sẽ là giải pháp tốt nhất cho kỹ thuật nước, đặc biệt vì khả năng tích hợp với môi trường CAD/GIS vượt trội hơn các loại giải pháp khác vốn bị hạn chế về tính toàn diện và định hướng cho chu trình cơ sở hạ tầng hoàn chỉnh.