OpenFlows – 11 λύσεις για υδρολογική, υδραυλική και υγειονομική μηχανική
Η ύπαρξη λύσεων για την επίλυση προβλημάτων που σχετίζονται με το νερό δεν είναι καινούργια. Φυσικά, με τον παλιό τρόπο ο μηχανικός έπρεπε να το κάνει με επαναληπτικές μεθόδους που ήταν κουραστικές και άσχετες με το περιβάλλον CAD/GIS. Σήμερα, το ψηφιακό δίδυμο συνδέει καθημερινά διαδικασίες ανάλυσης, σχεδιασμού υποδομής και ανάλυσης, συμπεριλαμβανομένης όχι μόνο μοντελοποίησης για την κατασκευή αλλά και τη λειτουργία του.
Πέρυσι είχα την ευκαιρία να καθίσω με έναν συνάδελφο που παρακολουθώ από τότε στη Haestad Methods. Αναφέρομαι στον Bob Mankowski, ο οποίος μαζί με τον Benoit Fredericque με παρευρέθηκαν κατά τη διάρκεια της εκδήλωσης Going Digital Awards στη Σιγκαπούρη. Και, μιλώντας για προόδους στα ψηφιακά δίδυμα για παρακολούθηση, θίξαμε το θέμα των λύσεων νερού, κάνοντας μια σύγκριση του τι ήταν η μοντελοποίηση πριν από το CAD/BIM και τι αντιπροσωπεύει τώρα η ολοκληρωμένη διαχείριση.
Από εκεί προέκυψε αυτή η περίληψη, την οποία τελικά χάραξα για να συνοψίσω τα εργαλεία που υπάρχουν για την ανάπτυξη έργων σημαντικού μεγέθους, όπως master plans, χωροταξικά σχέδια και βελτιστοποίηση λειτουργιών συστημάτων διανομής πόσιμου νερού, λυμάτων και όμβριων υδάτων.
Α. Λύσεις αποχέτευσης ομβρίων (OpenFlows STORM)
Το STORM είναι μια λύση που επιτρέπει αναλύσεις και προσομοιώσεις για τον σχεδιασμό συστημάτων αποχέτευσης όμβριων υδάτων. Διαθέτει μεθόδους υδρολογικής μηχανικής σε θέματα όπως ο υπολογισμός της απορροής λεκάνης απορροής, οι χωρητικότητες εισόδου και οι ροές των δικτύων σωληνώσεων και των υποδομών διοχέτευσης. Παρέχει λειτουργίες που έχουν άλλες πλατφόρμες, όπως το HEC-RAS, με τη διαφορά ότι αυτή είναι μια πιο ολοκληρωμένη λύση για έναν επαγγελματία, εστιασμένη όχι μόνο στην ανάλυση αλλά και στο σχεδιασμό και επομένως μπορεί να ενσωματωθεί στη μηχανική οδοποιίας και αστικοποίησης με εργαλεία όπως OpenRoads ή OpenSite.
Το OpenFlow STORM υπάρχει σε αυτές τις δύο εκδόσεις:
1. Πολιτική Καταιγίδα
2. StormCAD.
Η διαφορά μεταξύ αυτών των δύο εκδόσεων είναι ότι το CivilStorm εκτελείται ανεξάρτητα ή σε Microstation / OpenRoads, ενώ το StormCAD τρέχει σε AutoCAD. Και οι δύο έχουν παρόμοιες λειτουργίες, αν και αυτές που εκτελούνται στο AutoCAD είναι μια πιο περιορισμένη και λιγότερο ολοκληρωμένη έκδοση για αλληλεπίδραση με άλλες λύσεις Bentley Systems.
Με το STORM, ένας επαγγελματίας Υδρολόγος θα μπορεί να εφαρμόσει την ορθολογική μέθοδο για τον υπολογισμό των μέγιστων ροών στο σχεδιασμό των αποχετεύσεων ομβρίων. Θα μπορούσατε να προσδιορίσετε δεδομένα Έντασης-Διάρκειας-Συχνότητας χρησιμοποιώντας εξισώσεις ή πίνακες και, στη συνέχεια, να σχεδιάσετε τα ισόχυτα και να επαναχρησιμοποιήσετε τα δεδομένα σε άλλα σχέδια. Υποστηρίζει απεριόριστο αριθμό περιοχών υπολεκάνης και συντελεστών C για κάθε λεκάνη εισόδου, έχοντας τη δυνατότητα να ομαδοποιήσει εξωτερικές συνεισφέρουσες περιοχές, πρόσθετες ροές και υπολειμματικές ροές για να μοντελοποιήσει μη τοπικές απορροές που συμβάλλουν στην απόρριψη σε οποιαδήποτε είσοδο. Το StormCAD παρέχει διάφορες μεθόδους για τον υπολογισμό του χρόνου ροής, συμπεριλαμβανομένης της πλήρους ταχύτητας σωλήνα, της κανονικής ταχύτητας, της μέσης και της σταθμισμένης τελικής ταχύτητας.
Έτσι, ένας επαγγελματίας, εφαρμόζοντας την Ορθολογική Μέθοδο, θα είναι σε θέση να λύσει χωρίς προβλήματα έναν πίνακα έντασης-διάρκειας-συχνότητας (IDF), Hydro-35, εξίσωση πίνακα IDF, εξίσωση καμπύλης IDF, πολυωνυμική λογαριθμική εξίσωση IDF. Επιπλέον μέθοδοι χρόνου συγκέντρωσης: καθορισμένος από τον χρήστη, Carter, Eagleson, Espey/Winslow, Federal Aviation Agency, Kerby/Hathaway, Kirpich (PA και TN), μήκος και ταχύτητα, SCS Lag, TR-55 Sheet Flow, TR -55 Shallow Concentrated Flow, TR-55 Channel Flow, Kinematic Wave, Friend, Bransby-Williams.
Ίσως ένα από τα πράγματα που με έχει εντυπωσιάσει περισσότερο είναι ο αριθμός των ήδη αυτοματοποιημένων μεθόδων. Ένας επαγγελματίας υδραυλικός θα μπορεί να κάνει προσομοιώσεις σταθερής κατάστασης, καθώς και ανάλυση χωρητικότητας και τέλματος χρησιμοποιώντας μεθόδους προφίλ. Επίσης με μεθόδους απώλειας πίεσης μπορείτε να εφαρμόσετε AASHTO, HEC-22, τυπική, απόλυτη, γενική και καμπύλη απώλειας πίεσης-ροής.
Επιπλέον, προσομοίωση απόκλισης, αυτόματη σχεδίαση βάσει περιορισμών, μέθοδοι απώλειας τριβής: Manning, Kutter, Darcy-Weisbach και Hazen-Williams.
Όσον αφορά τη διαλειτουργικότητα, το STORM έχει τρόπους να ενσωματώνει χάρτες φόντου, όπως εικόνες Bing καθώς και με άλλες πλατφόρμες CAD, GIS και βάσεων δεδομένων. Μπορεί να αλληλεπιδράσει με δεδομένα LandXML, MX Drainage, DXF, DWG, Shapefile, MicroDrainage.
Β. Λύσεις για υδροϋγειονομικά συστήματα (GEMS)
Η σειρά GEMS έχει αυτές τις δύο εκδόσεις, πολύ παρόμοιες με το STORM:
3. ΣΥΓΚΡΟΤΗΜΑΤΑ ΣΥΣΚΕΥΩΝ
4. SewerCAD
Στην ουσία αποτελούν εργαλεία μοντελοποίησης συστημάτων δικτύων αποχέτευσης και αποχέτευσης.
Σε αντίθεση με αυτό που θα μπορούσε να γίνει με βασικές λειτουργίες όπως αυτές που παρέχει το Civil3D, το SewerCAD είναι μια εξειδικευμένη λύση για ολοκληρωμένα σενάρια που περιλαμβάνουν ανάλυση, σχεδιασμό και λειτουργία. εφαρμόζοντας μεθόδους βαθμονόμησης και ολοκλήρωσης σε μοντέλα ρύθμισης όπως το SCADA.
Η δύναμη του SewerCAD όσον αφορά τη διαχείριση μοντέλων είναι ότι μπορεί να χειριστεί πολλαπλά σενάρια και εναλλακτικές λύσεις. Μπορούν να γίνουν συγκρίσεις, μπορούν να δημιουργηθούν προσαρμόσιμες αναφορές, τόσο σε επίπεδο πίνακα όσο και σε επίπεδο χωρικών δεδομένων, συμπεριλαμβανομένου του τοπολογικού ελέγχου. Αυτά τα αποτελέσματα μπορούν να εμφανιστούν γραφικά, απευθείας στο ArcMap ή ως Bentley Map i-model.
Οι επαγγελματίες της υδραυλικής θα μπορούν να βρουν ολόκληρο το σύνολο των εξισώσεων St. Venant, καθώς και έμμεσους και ρητούς δυναμικούς κινητήρες EPA-SWMM. Είναι δυνατή η δημιουργία προσομοιώσεων εκτεταμένων περιόδων και επίσης σε λειτουργία σταθερής κατάστασης. Επιπλέον, περιλαμβάνει ενσωματωμένες λειτουργίες για υπολογισμούς Storm, Culvert, ενοποίηση δικτύων με λιμνούλες, υποδομές άντλησης και υγιεινής, οι οποίες κανονικά θα γίνονταν ξεχωριστά με την απευθείας εισαγωγή των δεδομένων. διαχείριση μιας ενοποιημένης μορφής για έργα SewerCAD, CivilStorm και StormCAD.
Οι άλλες λύσεις GEMS αφορούν το σχεδιασμό και τη λειτουργία συστημάτων δικτύου πόσιμου νερού:
5. WaterGEMS
6. WaterCAD
Οι λειτουργίες είναι παρόμοιες με το Sewer σε σχέση με τη συστημική προσέγγιση βελτιστοποίησης, σχεδίασης, βαθμονόμησης και λειτουργίας πλήρων δικτύων που συνδέονται με δείκτες SCADA, με δυνατότητα εφαρμογής αυτοματοποιημένων παραμέτρων APEX.
Οι επαγγελματίες της υδραυλικής θα απολαύσουν πώς οι επαναληπτικοί υπολογισμοί που έκαναν με τα λογαριθμικά φύλλα και την παρεμβολή γραφημάτων περιλαμβάνονται εδώ με αυτοματοποιημένο τρόπο, καθώς και οι διαδικασίες βαθμονόμησης Darwin τόσο για το σχεδιασμό, την αποκατάσταση και τον έλεγχο των δικτύων πόσιμου νερού.
Η διαλειτουργικότητα είναι πολύ παρόμοια με τις άλλες πλατφόρμες, κυριολεκτικά μπορούν να μοντελοποιηθούν όλοι οι τύποι υποδομής ενός συστήματος πόσιμου νερού, με δυνατότητα αλληλεπίδρασης τόσο με το AutoCAD όσο και με το ArcMap, συμπεριλαμβανομένου του HAMMER.
Παρόμοια με το STORM, τα SewerGEMS και WaterGEMS λειτουργούν μεμονωμένα ή σε πλατφόρμες Bentley Systems (Microstation / OpenRoads), ενώ το SewerCAD και το WaterCAD λειτουργούν στο AutoCAD. Επιπλέον, μπορεί να λειτουργήσει σε ArcGIS.
Γ. Λύσεις για μοντελοποίηση φραγμάτων (PondPack)
7. Pond Pack
Στο σχεδιασμό σύγχρονων αστικών συστημάτων, όπου η τοπογραφία δεν είναι τόσο έντονη, η διαχείριση των φραγμάτων συλλογής ή ανακύκλωσης νερού είναι ζωτικής σημασίας, καθώς σε μια καταιγίδα τα νερά δεν έχουν φυσική ροή από τη βαρύτητα προς ένα ποτάμι όπως συμβαίνει στις τοπογραφίες. .
Το PondPack είναι μια συγκεκριμένη λύση για τη διαχείριση συστημάτων μιας ή περισσότερων φραγμάτων λεκάνης απορροής, στα οποία απαιτείται η εκτίμηση των ροών αιχμής, των χρόνων πλήρωσης και εκκένωσης με την εφαρμογή υδρολογικών μεθόδων που εγγυώνται τη μείωση των κινδύνων πλημμύρας.
Παρόμοια με τις άλλες εφαρμογές, αλλά με το ίδιο όνομα, το PondPack έχει μια αυτόνομη έκδοση, μια που τρέχει στο Microstation και μια άλλη στο AutoCAD.
Οι επαγγελματίες της υδρολογίας ή της υδραυλικής μηχανικής θα μπορούν να μοντελοποιούν απεριόριστα συμβάντα χρησιμοποιώντας μεθόδους όπως SCS 24ωρης λειτουργίας τύπου I, IA, II και II για συστήματα διανομής όμβριων υδάτων για μοντέλα όπως Midwest U.S., δεδομένα καταιγίδας Gauded και επίσης καμπύλες I-D-F. Ομοίως, για μεθόδους συγκέντρωσης, μπορούν να εφαρμοστούν μεταξύ άλλων οι Carter, Eagleson, Espey/Winslow.
Δ. Λύσεις για πλημμύρες (FLOOD)
8. ΠΛΗΜΜΥΡΑ
Αυτό είναι ένα εργαλείο για τη μοντελοποίηση, την ανάλυση και τον μετριασμό των κινδύνων πλημμύρας των πόλεων, των άκρων των ποταμών και των παράκτιων περιοχών επιρροής. Οι επαγγελματίες χωροταξικού σχεδιασμού θα έβρισκαν στο FLOOD μια λύση τόσο για τα αστικά συστήματα αποχέτευσης όσο και για την ανάλυση κρίσιμων υποδομών που εφαρμόζονται στην υδραυλική και την υδρολογία.
Είναι δυνατό με το FLOOD να προσομοιωθούν φαινόμενα όπως καταιγίδες, κορεσμός εδάφους, αστοχία φράγματος, αστοχία αναχωμάτων, βλάβες αποχετευτικού συστήματος, τσουνάμι, άνοδος της στάθμης της θάλασσας ή άτυπα σενάρια παλίρροιας.
Το FLOOD είναι μια ανεξάρτητη εφαρμογή, αλλά μπορεί να αλληλεπιδράσει με μοντέλα που έχουν επεξεργαστεί το SewerGEMS σχετικά με τα δίκτυα αποχέτευσης. Μπορείτε να εισάγετε δεδομένα από μορφές TIN που δημιουργούνται με τα εργαλεία Bentley Systems, ContexCapture. Μπορεί επίσης να δημιουργήσει εξόδους για το LumenRT και όσον αφορά τις μορφές ράστερ, το GDAL υποστηρίζει αρχεία ARC, ADF και TIFF. Άλλες υποστηριζόμενες μορφές περιλαμβάνουν τα WKT, EsriShapfile, NASA DTM και LumenRT 3D.
Ε. Λύσεις για υδραυλικά μεταβατικά (HAMMER)
9. ΣΦΥΡΙ
Αυτό είναι ένα ειδικό εργαλείο για μια από τις κρίσιμες διαδικασίες των υδραυλικών συστημάτων, που ονομάζονται μεταβατικά. Όταν πρόκειται για συστήματα σύνδεσης, είτε νέα είτε σε συνδυασμό με υπάρχοντα συστήματα, είναι απαραίτητο να εκτιμηθούν κρίσιμες καταστάσεις στις διάφορες διασυνδεδεμένες υποδομές (δεξαμενές, βαλβίδες, σωλήνες, στρόβιλοι κ.λπ.)
Το HAMMER μπορεί να μοντελοποιήσει απεριόριστα σενάρια και εναλλακτικές λύσεις, με εννοιολογικές ή γεωγραφικές τοπολογίες. Η ανάλυση μπορεί να επικυρώσει κάθε κόμβο, έχοντας τη δυνατότητα να δοκιμάσει διαφορετικές συνθήκες πίεσης, ταχύτητας, βαρυμετρικών χαρακτηριστικών υγρών, τάσης ατμών και περιόδους εκτίμησης.
Ένας επαγγελματίας θα μπορεί να βρει αυτοματοποιημένες μεθόδους που γίνονταν προηγουμένως χειροκίνητα με σχεδόν ατελείωτες επαναλήψεις για εργασίες όπως ένα σφυρί νερού με άντληση και μεταβλητή ταχύτητα, καθώς και μεθόδους τριβής χρησιμοποιώντας Hazen Williams, Darcy Weisbach ή Mannings τόσο απευθείας όσο και συνδυαστικά. Και όσον αφορά τους λογικούς ελέγχους ή τους ελέγχους που βασίζονται σε κανόνες, μπορεί να εφαρμοστεί το Unsteady – Vitovsky.
ΣΤ. Λύσεις για υδραυλικούς υπολογισμούς (MASTER)
10. CurlvertMaster
11.FlowMaster
Πρόκειται για υδραυλικές αριθμομηχανές για σχεδιασμό υποδομής για συστήματα ύδατος, που περιλαμβάνει όχι μόνο εννοιολογική ανάλυση αλλά και εφαρμογή διαφορετικών υλικών, τμημάτων και συνθηκών εισόδου.
Συμπερασματικά, το OpenFlows υπόσχεται να είναι η καλύτερη λύση για τη μηχανική νερού, ειδικά επειδή η ενσωμάτωση σε περιβάλλοντα CAD/GIS ξεπερνά άλλους τύπους λύσεων που περιορίζονται στην περιεκτικότητα και τον προσανατολισμό τους στον πλήρη κύκλο υποδομής.
Πού θα βρείτε εκπαιδευτικά μαθήματα OpenFlows
Μία από τις καλύτερες εναλλακτικές λύσεις εκπαίδευσης για αυτές τις πλατφόρμες είναι το AulaGEO.
Μάθημα OpenFlows SewerGEMS / SewerCAD
