Trong luận văn nay, tác giả trình bày nghiên cứu van dé sử dụng mô hình thủy lựctrong việc dò tìm rò rỉ trên hệ thông mạng lưới cấp nước cho Khu vực Đông hồ tổngDMA tại khu vực Quận Tân
VCHIẾN € GIÃM THAT THOÁT NƯỚC ˆ
PHƯƠNG PHÁP LUẬN VA CƠ SỞ LY THUYET
Xác định vị trí rò rỉ trong các Khu vực đồng hồ tong (District Meter Area - DMA) thường được sử dung bang công tác kiểm tra từng bước (Step test), phương pháp này liên quan đến nguồn lực và thiết bị triển khai, cũng như gây ra quá trình gián đoạn cung cấp nước trong suốt thời gian thực hiện Do đó, việc sử dụng phan mềm mô hình phân tích mạng lưới cấp nước được xem là một giải pháp thay thé cho việc kiểm tra từng bước. Để có cơ sở dữ liệu thực hiện việc áp dụng mô hình thủy lực trong dò tìm rò rỉ, trước tiên mạng lưới phân phối đường ông cấp nước được phân chia thành DMA và mô hình thủy lực được xây dựng cho DMA này Ngoài ra, trong DMA phải được lắp đặt đồng hồ đo lưu lượng đi vào DMA, các thiết bị đo áp lực để chi nhận số liệu bên ngoài thực địa.
Các dữ liệu thực địa ghi nhận được sẽ nhập vào mô hình tối ưu phát hiện rò rỉ để dự đoán các vị trí có khả năng xảy ra rò rỉ Hàng trăm ngàn điểm rò rỉ có thể được ước tính và được tìm thấy từ mô hình thủy lực sao cho các giá trị lưu lượng và áp suất mô hình mô phỏng phù hợp với các giá trị thực tế.
Van Biên N _ Dg ` ; l? m= _ Dong hé "Ae -¿ l©
Hình 2.1: Mô hình khu vực Đông hồ tong (DMA) Ứng dụng mô hình thủy lực trong việc dò tìm rò rỉ là sử dụng phương pháp cân chỉnh tự động mô hình thủy lực thông qua thuật toán di truyền để tối ưu hóa các thông số trong mô hình mạng lưới cấp nước như hệ số nhám C, lưu lượng tại nút v.v Các tham số cân chỉnh đạt được băng cách cực tiểu hóa sự khác biệt giữa các giá tri dự báo trong mo hình và các giá trị quan sát thực tế ngoài hiện trường đối với áp lực tại các nút (đường thủy năng) và lưu lượng trong đường ống với các điều kiện biên đã cho Mức độ phù hợp của
17 công tac cân chỉnh mô hình đạt được băng cách đánh giá sự khác nhau đôi với các giá tri lưu lượng đường ống và đường thủy năng trên các nút giữa mô hình mô phỏng và các giá trị đo đạc ngoài hiện trường.
2.1 Cơ sở lý thuyết về thủy lực
2.1.1 Các phương trình tính toán 2.1.1.1 Phương trình năng lượng.
Trong đó: h, cột áp do bơm tạo nên h, ton that năng lượng Độ dốc thủy lực HGL (Hydraulic Grade Line): tổng cột áp p/y va cao trình z đây là đại lượng vật lý miêu tả sự chênh lêch năng lượng của dòng chảy.
- Độ đốc năng lượng (Energy Grade Line); tổng độ dốc thủy lực và V7/2g.
- Theo đó tốn thất trong đoạn ống giữa 2 nút A và B được xác định theo công thức sau:
- Qn: tong lưu lượng di vào một nut -_ Qour: tồn ứ lưu lượng dung nước tại một nỳt - _ AVs: thay đối thé tích tích trữ
- At: thay đối theo thời gian
2.1.2 Các công thức thủy lực tính toán
- Tôn thất dọc đường: tính theo công thức của Hazen-Williams
H với: - hy: tốn thất trên đoạn ông (m).
- L: chiêu dài đoạn ông (mì).
- D: đường kính trong của đoạn ông (m).
- Q: lưu lượng nước chảy trong ông (m”⁄4).
- Cy: hệ sô nhám Hazen-Williams.
2ứ 26A” với: - hụ: tôn that cục bộ trên đoạn ông (m).
- A: mặt cắt ngang đường Ống (m’).
- V: vận tốc nước chảy trong ống (m/s).
- Q: lưu lượng nước chảy trong ông (m”⁄4).
- K: hệ sô ton thất cục bộ.
- Tổng tôn thất trên đường ông: hy = by, + by.
2.1.3 Cơ sở lý thuyết tính toán mạng lưới vòng 2.1.3.1 Các định luật cân bang e Dinh luật 1: Tại mỗi nút của mạng lưới, tong số các lưu lượng chảy đến nút băng tổng số các lưu lượng chảy ra khỏi nút.
I9 với: - d¡x: lưu lượng nước chảy trong đoạn ống i-k.
- Q; : lưu lượng lây ra tai nút thứ 1.
-Quyước: q >0 lưu lượng vào nut q dan eee eee See eee See : 14 | | — ` `
Hình 4.2: Biéu do áp lực tại đâu vào DMA 08-08
Giải thuật di truyền trong bài toán cân chỉnh dò tìm rò rỉ sẽ đưa ra nhiều kết quả sao cho giá trị tính toán phù hợp và tốt nhất so với điều kiện ban đầu đưa vào bài toán.
Trong nghiên cứu này tác giả giới hạn số lượng lời giải tối ưu là 05 lời giải để đánh giá và nhận xét Mô hình tính toán được một số kết quả như sau:
3 Darwin Calibrator (ro ri 9-12.wtg) iÀy, SEE Demand 1 NewRoughness Group 1.0
Solution 2 Roughness Solution 3 Status Solution 4
Adjustment Groups Adjustment Group Link Original Roughness Adjusted Roughness 97 NewRoughness Group | P-8 130.000 136.500 98 NewRoughness Group : P-11 130.000 136.500 q9 NewRoughness Group :P-12 130.000 136.500 100 |NewRoughness Group :P-13 130.000 136.500 101 |NewRoughness Group :P-14 130.000 136.500 102 |NewRoughness Group :P-15 150.000 136.500 103 |NewRoughness Group :P-16 130.000 136.500 104 |NewRoughness Group :P-17 120.000 126.000 105 |NewRoughness Group :P-21 150.000 136.500 106 |NewRoughness Group :P-23 110.000 115.500 107 |NewRoughness Group :P-24 110.000 115.500 108 |NewRoughness Group :P-29 120.000 126.000 109 |NewRoughness Group :P-30 120.000 126.000 110 |NewRoughness Group :P-31 130.000 136.500 111 |NewRoughness Group :P-35 130.000 136.500 112 |NewRoughness Group :P-36 150.000 136.500 113 |NewRoughness Group :P-37 120.000 126.000 114 |NewRoughness Group :P-41 110.000 115.500
Hình 4.4: Hệ số nhám được cân chỉnh Dawin Calibrator
Hình 4.6: Hệ số nhám đường ống sau khi cân chỉnh
- Két quả của lời giải | (Solutions) ma mô hình tính toán ta thu nhận được 08 vi tri có nguy cơ xảy ra rò ri, các vi trí rò ri sẽ gan với các giá tri rò ri K (Emitter
Coefficent) tương ứng, vị trí rò rỉ cao nhất tương ứng vị trí tại nút J-183 và J-
254 với hệ số rò ri K=0.8 và K=0.7 06 vị trí cồn lại có giá trị hệ số K=0.1 và
Các hệ số rỏ rỉ được mô hình gán tự động vào nhu cầu dùng nước của mô hình điển hình như nút J-183 giá trị nhu cầu dùng nước trước khi cân chỉnh đạt 0.041/s sau khi hiệu chỉnh giá tri này đã 2,225 I/s Kết quả sau khi tính toán thì tong lượng nước cung cấp cho hệ thống 18.765 I/s so với lượng nước tiêu thu ban dau gan cho mô hình 12.6781/s có nghĩa trong lời giải 1 lượng nước thất thoát khoảng 6.0871⁄s tương đương 525.92 m°/ngay.
Bảng 4.3: Hệ số rò rỉ và lưu lượng lời giải 1 tee Loi giai 1 Lưu lượng tai nút (I/s) SO vị tri mô hình Hệ so rò ri chính chỉnh l J-183 0.8 0.04 2.225 2 J-254 0.7 0 1.941 3 J-245 0.2 0 0.557 4 J-19 0.1 0 0.277 5 J-151 0.1 0 0.278 6 J-172 0.1 0.04 0.314 7 J-274 0.1 0 0.283 8 J-308 0.1 0.116 0.378
- Wé gia tri áp lực tại các nút trên mô hình sau khi cân chỉnh có sự thay đối, ở khu vực cuối nguồn giá trị áp lực trung bình khoảng 7.7m so với giá trị trước khi điều chỉnh giảm khoảng 0.5m (vị trí cuối tuyến đường Tân Kỳ Tân Quý).
Hình 4.7: Giá trị áp lực sau khi cân chỉnh doc tuyến đường Tân Kỳ Tân Quy
- _ Đối với các giá trị áp lực đo ngoài hiện trường sau khi được cân chỉnh thấp hơn so với mô hình ban đầu khoảng từ 0.2 + 0.4m và chiều hướng tiễn gần với các giá trị đo đạt ngoài hiện trường Giá trị chênh lệch cao nhất giữa áp lực sau khi cân chỉnh và áp lực do ngoài hiện trường 0.7m Kết quả được trình bày trong
Bang 4.4 : Ap lực trước và sau cân chỉnh mô hình lời giải 1 Áp lực ghi nhận | Ap lực mô hình 7 Lời pial 1
Vị trí ngoài hiện mô phỏng ban Ap lực mo phong Độ lệch trường (m) đầu tại nút sau khi (m) chinh (m)
Giá tri hàm mục tiêu (Fitness) ở lời giải 1 đạt được là F = 1.045 ứng với nhóm tham số các giá trị hệ số nhám C cần hiệu chỉnh với hệ số nhân là 1,05 và nhóm tham số giá trỊ lưu lượng tại các nút (hệ số rò ri) cần hiệu chỉnh.
Hình 4.8: So sánh các giá trị áp lực mô phỏng và thực tế lời giải 1
Các vị trí rò ri
A Nguồn cung cấp (gan thiết bi đo lưu lượng va áp lực)
Hình 4.9: 06 Vi trí mô hình thuy lực tính toán cho lời giải 1
- Như đã trình bay ở lời giải 1, kết quả hiệu chỉnh hệ số nhám Hazen William đường ống của công cụ Dawin Calibrator trong phần mềm thủy luc WaterGEMs là như nhau ở các lời giải Do đó, trong phần này sẽ xét đến kết quả của các thông số và các giá trị khác.
