THÍ NGHIỆM THỦY LỰC CƠ

UB PowerPoint Presentation THÍ NGHIỆM THỦY LỰC CƠ SỞ Khoa XD Thủy Lợi – Thủy Điện BM CS Kỹ Thuật Thủy Lợi ‹› Khoa Xây dựng Thủy lợi Thủy điện BM Cơ sở KT Thủy lợi LOGO KHOA 1 LÝ THUYẾT MÔ HÌNH SWMM 1.

THÍ NGHIỆM  THỦY LỰC CƠ SỞ Khoa XD Thủy Lợi – Thủy Điện BM CS Kỹ Thuật Thủy Lợi Khoa Xây dựng Thủy lợi Thủy điện BM Cơ sở KT Thủy lợi LOGO KHOA LÝ THUYẾT MƠ HÌNH SWMM 1. Giới thiệu phần mềm SWMM : Mơ  hình  tốn  SWMM  (Storm  Water  Management  Model  )  là  mơ  hình  động lực học mơ phỏng mưa – dịng chảy cho các khu vực đơ thị cả về chất  và  lượng,  và  tính  tốn  q  trình  chảy  tràn  từ  mỗi  lưu  vực  bộ  phận  đến  cửa  nhận nước của nó Mơ hình vừa có thể mơ phỏng cho từng sự kiện ( từng trận mưa đơn lẻ ),  vừa có thể mơ phỏng liên tục Mơ hình này do Metcalf và Eddy xây dựng năm 1971, là sản phẩm của 1  hợp đồng kinh tế giữa trường ĐH Florida và tổ chức bảo vệ mơi trường Hoa  kỳ EPA (The U.S.Environment Protection Agency ) Khi  mới  ra  đời  mơ  hình  chạy  trên  mơi  trường  DOS.  Mơ  hình  liên  tục  được  cập  nhập  và  phiên  bản  mới  nhất  là  SWMM  5.0  chạy  trên  mơi  trường  WINDOW. Phiên bản mới này được viết lại bởi một bộ phận trong phịng thí  nghiệm nghiên cứu Quản lý rủi ro Quốc gia của EPA.  Khoa Xây dựng Thủy lợi Thủy điện BM Cơ sở KT Thủy lợi LOGO KHOA 2 . Khả năng của phần mềm SWMM :    Mơ hình SWMM là một mơ hình tốn học tồn diện, dùng  để mơ phỏng khối lượng và tính chất dịng chảy đơ thị do mưa  và hệ thống cống thốt nước thải chung Mọi vấn đề về thuỷ văn đơ thị và chu kỳ chất lượng đều  được mơ phỏng, bao gồm dịng chảy mặt và dịng chảy ngầm,  vận chuyển qua mạng lưới hệ thống tiêu thốt nước, hồ chứa và  khu xử lý Mơ hình SWMM mơ phỏng các dạng mưa thực tế trên cơ sở  lượng mưa (biểu đồ q trình mưa hàng năm) và các số liệu khí  tượng đầu vào khác cùng với hệ thống mơ tả (lưu vực, vận  chuyển, hồ chứa / xử lý) để dự đốn các trị số chất lượng và  khối lượng dịng chảy Khoa Xây dựng Thủy lợi Thủy điện BM Cơ sở KT Thủy lợi LOGO KHOA Hình 1: Các khối xử lý chính trong mơ hình SWMM  Khoa Xây dựng Thủy lợi Thủy điện BM Cơ sở KT Thủy lợi LOGO KHOA Trong sơ đồ trên bao gồm các khối sau: • • • • • Khối “dịng chảy” (Runoff block) tính tốn dịng chảy mặt và ngầm dựa trên biểu đồ  q trình mưa (và/hoặc tuyết tan) hàng năm, điều kiện ban đầu về sử dụng đất và địa  hình Khối “truyền tải” (Transport block) tính tốn truyền tải vật chất trong hệ thống nước  thải Khối “chảy trong hệ thống” (Extran block) diễn tốn thủy lực dịng chảy phức tạp trong cống, kênh…  Khối “Trữ/xử lý“ (Strorage/Treatment block) biểu thị các cơng trình tích nước như ao  hồ…và các cơng trình xử lý nước thải, đồng thời mơ tả ảnh hưởng của  các thiết bị điều  khiển dựa trên lưu lượng và chất lượng ­ các ước tốn chi phí cơ bản cũng được thực  Khối “nhận nước” (Receiving block) Mơi trường tiếp nhận Khoa Xây dựng Thủy lợi Thủy điện BM Cơ sở KT Thủy lợi LOGO KHOA ỨNG DỤNG PHẦN MỀM SWMM TÍNH  TỐN CHO CÁC ĐƯỜNG ỐNG Ứng dụng phần mềm SWMM tính tốn cho các đoạn ống: - Ống thép mạ lớp kẽm dày 0.5’’  st Ø:16mm Ống đồng 18x1; Cu 18x1 Ø:16mm Ống nhựa PVC PVC 20x1.5 Ø:17mm Đoạn ống có mặt cắt ngang đột thu PVC 20­16 Ø:17­14.6mm Đoạn ống có mặt cắt ngang đột mở  PVC 20­32 Ø:17­28.6mm Khoa Xây dựng Thủy lợi Thủy điện BM Cơ sở KT Thủy lợi LOGO KHOA Trình tự các bước tính tốn Bước 1: Tạo một Project mới ­ Chọn đơn vị trong mơ hình là LPS (l/s) Chọn đơn vị cho lưu lượng Hình 1: Chọn đơn vị cho lưu lượng Khoa Xây dựng Thủy lợi Thủy điện BM Cơ sở KT Thủy lợi LOGO KHOA ­ Khai báo các thơng số cửa vào, cửa ra, và đường ống (ống thép, ống nhựa, ống đồng,…) ­ Trong bài thí nghiệm này chỉ sử dụng các cơng cụ đơn giản như nút lấy nước và đường  ống. Sử dụng các cơng cụ trên thanh cơng cụ để tạo các nút, đường ống Hình 2: Thanh cơng cụ ( Từ trái  phải: tạo mưa, lưu vực thốt nước, nút  thoát nước, cửa xả, nút chia nước, hồ điều tiết, bơm,….) Khoa Xây dựng Thủy lợi Thủy điện BM Cơ sở KT Thủy lợi LOGO KHOA Hình 3: Các nút và đường cống sau khi khai báo Khoa Xây dựng Thủy lợi Thủy điện BM Cơ sở KT Thủy lợi LOGO KHOA Bước 2: Khai báo các thông số cho nút lấy nước, ống và cửa xả Nhập thông số cho nút:  Ta click vào ô khoanh vùng đỏ (Lưu  lượng  vào  của  nút)  để  khai  báo  lưu  lượng đầu vào vủa nút Hình 4 : Nhập thơng số cho nút 1 10 Khoa Xây dựng Thủy lợi Thủy điện BM Cơ sở KT Thủy lợi LOGO KHOA Các  nút  và  các  cửa  xả  khác  nhập tương tự như nút 1 (có thể  điều chỉnh thơng số theo đề ra) Hình 5 : Nhập lưu lượng đầu vào cho nút 11 Khoa Xây dựng Thủy lợi Thủy điện BM Cơ sở KT Thủy lợi Nhập thông số cho ống: LOGO KHOA Chọn hình dạng mặt cắt ngang ống bằng cách ta click ở vùng khoanh đỏ Hình 7 : Nhập thơng số mặt cắt ngang ống Hình 6 : Các thơng số trong ống Chú ý: Nhập thơng số tương tự cho các ống khác ( thay đổi  hệ số nhám trong  ống, thay đổi đường kính  ống để có các  dạng thu hẹp đột ngột và mở rộng đột ngột ) 12 Khoa Xây dựng Thủy lợi Thủy điện BM Cơ sở KT Thủy lợi LOGO KHOA Bước 3: Mơ phỏng bài tốn Hình 8: Giao diện mơ phỏng hệ thống thốt nước 13 Khoa Xây dựng Thủy lợi Thủy điện BM Cơ sở KT Thủy lợi Hình 9 : Chọn điều kiện chảy, phương trình  thấm trong mơ hình Hình 10 : Nhập thời gian bắt đầu và kết thúc  mơ phỏng LOGO KHOA 14 Khoa Xây dựng Thủy lợi Thủy điện BM Cơ sở KT Thủy lợi LOGO KHOA Hình 11 : Chọn bước thời gian mơ phỏng 15 Khoa Xây dựng Thủy lợi Thủy điện BM Cơ sở KT Thủy lợi LOGO KHOA Chạy mơ hình  Hình 12: Run Simulation 16 Khoa Xây dựng Thủy lợi Thủy điện BM Cơ sở KT Thủy lợi LOGO KHOA Bước 4: Các kết quả: Vào “Report  Summary” để xem kết quả Trường hợp 1: Q1= 0.27 lít/s = 16.2 lít/phút Hình 13: Chiều cao mực nước trong ống đồng 17 Khoa Xây dựng Thủy lợi Thủy điện BM Cơ sở KT Thủy lợi Hình 14: Chiều cao mực nước trong ống nhựa LOGO KHOA 18 Khoa Xây dựng Thủy lợi Thủy điện BM Cơ sở KT Thủy lợi LOGO KHOA Hình 15: Chiều cao mực nước trong ống thép 19 Khoa Xây dựng Thủy lợi Thủy điện BM Cơ sở KT Thủy lợi Hình 16: Chiều cao mực nước trong ống nhựa đột thu LOGO KHOA 20 Khoa Xây dựng Thủy lợi Thủy điện BM Cơ sở KT Thủy lợi Hình 17: Chiều cao mực nước trong ống nhựa đột mở LOGO KHOA 21 Khoa Xây dựng Thủy lợi Thủy điện BM Cơ sở KT Thủy lợi Hình 18 : Chiều sâu ngập tại các nút ( nút vào và cửa ra) LOGO KHOA 22 Khoa Xây dựng Thủy lợi Thủy điện BM Cơ sở KT Thủy lợi Hình 19: Lưu lượng tại các nút LOGO KHOA 23 Khoa Xây dựng Thủy lợi Thủy điện BM Cơ sở KT Thủy lợi LOGO KHOA Hình 20: Thống kê kết quả các giá trị trong ống 24 Khoa Xây dựng Thủy lợi Thủy điện BM Cơ sở KT Thủy lợi LOGO KHOA Kết quả sau khi xuất : Ống đồng: Vận tốc V=2.88 (m/s)  Tổn thất cục bộ: hc = Σℰ = 1*= 0.423 (m) Tổn thất dọc đường : hl = λ   ( Tra λ , thay V tính  được hl) Xuất kết quả và tính tốn các trường hợp khác tương tự 25 ... khối lượng dịng chảy Khoa Xây dựng Thủy lợi Thủy điện BM Cơ sở KT Thủy lợi LOGO KHOA Hình 1: Các khối xử lý chính trong mơ hình SWMM  Khoa Xây dựng Thủy lợi Thủy điện BM Cơ sở KT Thủy lợi LOGO KHOA Trong sơ đồ trên bao gồm các khối sau:... thốt nước, cửa xả, nút chia nước, hồ điều tiết, bơm,….) Khoa Xây dựng Thủy lợi Thủy điện BM Cơ sở KT Thủy lợi LOGO KHOA Hình 3: Các nút và đường cống sau khi khai báo Khoa Xây dựng Thủy lợi Thủy điện BM Cơ sở KT Thủy lợi LOGO KHOA Bước 2: Khai báo các thông số cho nút lấy nước, ống và cửa xả... Khoa Xây dựng Thủy lợi Thủy điện BM Cơ sở KT Thủy lợi LOGO KHOA Bước 3: Mơ phỏng bài tốn Hình 8: Giao diện mơ phỏng hệ thống thốt nước 13 Khoa Xây dựng Thủy lợi Thủy điện BM Cơ sở KT Thủy lợi Hình 9 : Chọn điều kiện chảy, phương trình