HƯỚNG DẪN SỬ DỤNG PHẦN MỀM WATERCAD

Mô phỏng chất lượng nước Mô phỏng chất lượng nước là đặc tính cơ bản của WaterCAD, mô phỏng chất lượng nước bao gồm mô phỏng nồng độ hóa chất trong mạng lưới, tuổi của nước, hòa trộn hó

Mục lục

Chương 1 Tổng Quan Về WaterCAD V8i 5

Chương trình chạy độc lập hoặc chạy trên nền AutoCAD 5

Xây dựng mạng lưới năng động 5

Mô phỏng chất lượng nước 5

Phân tích lưu lượng nước chữa cháy 5

Tiêu chí phân tích và vận hành mạng lưới 5

Quản lý so sánh giữa các kịch bản mô hình 6

Sự tương thích về giao diện làm và hiệu chỉnh các đối tượng mạng lưới 6

Phân tích thủy lực, vận hành và chất lượng nước 6

Xây dựng mô hình và liên kết dữ liệu 7

Mô hình quản lý 7

Trình bày kết quả 7

Tối ưu hóa mạng lưới cấp nước – sử dụng thuật toán di truyền 7

Quản lý chi phí năng lượng và quản lý vốn 7

Chương 2 Xây Dựng Nhanh Mạng Lưới Cấp Nước 8

Xây dựng mạng lưới và phân tích mạng lưới cấp nước tại một thời điểm – bài 1 8

Bước 1: Tạo một dự án mới 8

Bước 2: Xây dựng mạng lưới 9

Bước 3: Nhập và hiệu chỉnh dữ liệu cho mạng lưới 11

Bước 4: Nhập dữ liệu thông qua FlexTables 18

Bước 5: Chạy mô phỏng mạng lưới, mô phỏng dạng Steady-Sate Analysis 21

Mô phỏng mạng lưới cấp nước theo khoảng thời gian – bài 2 22

Bước 1: Khai báo hệ số nhu cầu dùng nước 22

Bước 2: Chạy mô phỏng thủy lực mạng lưới theo thời gian 29

Xây dựng kịch bản mạng lưới cấp nước – bài 3 30

Bước 1: Tạo một phương án mới 30

Bước 2: Tạo và chỉnh sửa kịch bản 33

Bước 3: Tính toán kịch bản 34

Bước 4: Tạo phương án kích thước mạng lưới 35

Lập báo cáo kết quả tính toán – bài 4 37

Report - Lập báo cáo 38

FlexTable – bảng thuộc tính các đối tượng 39

Sử dụng tính năng Global Edit và Filtering 40

Tạo bản in và xuất trắc dọc ống 44

Tạo đường đồng mức - Contour cho mạng lưới 45

Thể hiện nhãn cho các đối tượng mạng lưới 47

Phân tích lưu lượng chữa cháy – bài 5 48

Bước 1: khai báo lưu lượng nước chữa cháy 48

Bước 2: tính toán phân tích lưu lượng nước chữa cháy 51

Bước 3: Xem kết quả phân tích 53

Phân tích chất lượng nước – bài 6 54

Bước 1: Mở file đã có 54

Bước 2: Tính toán tuổi của nước 54

Bước 3: Phân tích Constituent Concentrations –hàm lượng Chlorine 59

Tối ưu hóa mạng lưới ống cấp nước bằng thuật toán di truyền Darwin – bài 7 61

Bước 1: Mở file đã có 61

Bước 2: Tạo kịch bản tối ưu mạng lưới 62

Chương 3 Lý Thuyết Mô Hình 66

Thủy lực mạng lưới ống có áp 66

Các thành phần mạng lưới cấp nước 66

Nguyên lý năng lượng 66

Phương trình năng lượng 67

Độ dốc thủy lực và năng lượng 68

Bảo toàn năng lượng và khối lượng 69

Thuật toán xác định độ dốc thủy lực ống –The Gradient Algorithm 71

Giải phương trình tuyến tính 73

Lý thuyết của bơm 73

Lý thuyết về Van điều khiển mạng lưới – Valve Theory 75

Tổn thất dọc đường và tổn thất cục bộ 76

Hệ số sức kháng của ống 81

Mô hình chất lượng nước 83

Quá trình vận chuyển nước trong ống 83

Quá trình hòa trộn tại nút 83

Quá trình hòa trộn trong đài nước, bể chứa 84

Phương pháp luận của thuật toán di truyền học 85

Phương pháp luận định cỡ mô hình theo Darwin 85

Phương pháp luận thiết kế theo Darwin 85

Chương 4 Giải Thích Một Số Thuật Ngữ Tiếng Anh trong WaterCAD V8i 86

A 86

B 86

C 86

D 88

E 88

F 89

G 89

H 90

I 90

L 91

M 91

N 91

O 91

P 91

R 92

S 92

T 93

V 93

W 94

Tài Liệu Tham Khảo 95

Tài liệu trong nước 95

Tài liệu nước ngoài 95

Chương 1 Tổng Quan Về WaterCAD V8i

WaterCAD V8i là phần mềm của hãng phần mềm nổi tiếng Bentley, ở Mỹ WaterCAD

là một chương trình được để dùng để mô phỏng thủy lực và chất lượng nước trong hệ mạng lưới phân phối nước Hiện nay có nhiều công ty trong nước đã lựa chọn phần mềm này như một công cụ hỗ trợ đắc lực trong công tác quy hoạch và thiết kế mạng lưới cấp nước đô thị

Từ việc phân tích lưu lượng nước chữa cháy, nồng độ hóa chất đến chi phí năng lượng, quản lý chi phí, WaterCAD giúp người thiết kế có nhiều lựa chọn phương án trong quá trình phân tích, thiết kế, tối ưu hóa mạng lưới cấp nước

Chương trình chạy độc lập hoặc chạy trên nền AutoCAD

Ngoài khả năng chương trình có thể chạy độc lập, WaterCAD v8i còn có khả năng chạy trực tiếp trên giao diện của MicroStation hoặc AutoCAD Sử dụng WaterCAD trên nền AutoCAD là một lợi thế, vì đa số các bản vẽ quy hoạch, hay thiết kế kỹ thuật đều được thực hiện bằng AutoCAD, và AutoCAD là phần mềm quen thuộc đối với các kỹ sư Việt Nam

Xây dựng mạng lưới năng động

Sử dụng bộ công cụ LoadBuilder và Trex, WaterCAD cho phép nhập dữ liệu của mạng lưới như nhu cầu dùng nước, cao độ tại nút…, dựa trên cở sở file thông tin địa lý định dạng ở dạng Shapefiles, DEMs, kiểm tra lỗi trong quá trình xây dựng mạng lưới

Mô phỏng chất lượng nước

Mô phỏng chất lượng nước là đặc tính cơ bản của WaterCAD, mô phỏng chất lượng nước bao gồm mô phỏng nồng độ hóa chất trong mạng lưới, tuổi của nước, hòa trộn hóa trong đài nước, bể chứa, mô phỏng các bất trắc về nồng độ hóa chất trong mạng lưới cấp nước, giúp đưa ra phương án cải thiện nồng độ hóa chất trong mạng lưới tốt nhất

Phân tích lưu lượng nước chữa cháy

sử dụng tính năng này, giúp người thiết kế nhanh chóng xác định, và tính chính xác nhu cầu dành cho nước cháy, khả năng cung cấp nước chữa cháy của các mạng lưới hiện hữu WaterCAD mô phỏng lưu lượng nước chữa cháy là mô phỏng mối quan hệ chặt chẽ giữa lưu lượng và áp lực

Tiêu chí phân tích và vận hành mạng lưới

Tiêu chí cần đạt tới cho mạng lưới cấp nước là yếu tố quan trọng trong việc xác định tính toán mạng lưới cấp nước, đồng thời từ các tiêu chí này sẽ đưa ra các giải pháp phù

hợp đề phòng các tình huống xấu xảy ra trên mạng lưới Từ việc kiểm soát điều khiển van trên mạng lưới, mô phỏng bơm biến tần (VSP), phân tích sự phụ thuộc giữa áp lực

và nhu cầu (PDD), phân tích giảm tối thiểu chi phí năng lượng, mô phỏng hoạt động theo thời gian thực của mạng lưới

Quản lý so sánh giữa các kịch bản mô hình

WaterCAD cung cấp bộ công cụ, xây dựng kịch bản cho mạng lưới, giúp tạo phương án

so sánh, phân tích… với mạng lưới hiện hữu, hoặc nhiều phương án cho khu quy hoạch mới…WaterCAD không giới hạn số lượng kịch bản cho một file mạng lưới Từ đó người kỹ sư dễ dàng quyết định lựa chọn phương án nào trong các phương án đưa ra

Sự tương thích về giao diện làm và hiệu chỉnh các đối tượng mạng lưới

 Chạy trên ba giao diện: chạy độc lập, chạy trên nền AutoCAD, Microstation

 Không giới hạn lệnh Undo và Redo

 Phân chia đoạn ống, thay đổi nút đầu cuối cho ống linh hoạt

 Nối các thuộc tính của nút

 Tự động gán nhãn cho các đối tượng và cập nhật khi có sự thay đổi

 Sử dụng nhiều lớp layer

Phân tích thủy lực, vận hành và chất lượng nước

 Mô phỏng với chế độ ổn định đều

 Mô phỏng theo thời gian

 Phân tích nồng độ hóa chất trong mạng lưới

 Phân tích dựa vào tiêu chuẩn đưa vào

 Theo dõi nguồn nước

 Phân tích sự hòa trộn hóa chất trong bể chứa và đài nước

 Phân tích tuổi của nước

 Phân tích lưu lượng chữa cháy

 Kiểm soát mạng lưới bằng câu lệnh control

 Bơm biến tần

 Mô phỏng rò rỉ và phun nước

 Phân tích mối quan hệ áp lực và nhu cầu dùng nước

 Các loại van

 Đường cong đặc tính

 Kịch bản mạng lưới

 Phân tích van xả khí trên mạng lưới

 Tổng hợp đường cong đặc tính bơm

Xây dựng mô hình và liên kết dữ liệu

 Sử dụng bảng dạng cột, ODBC Connect

 Chuyển các đường polyline thành ống từ file DXF

 Nhận dữ liệu từ Shapefiles, GIS

 Tự động xác định nhu cầu thông qua dữ liệu địa dư

 Xác nhu cầu dùng nước thông qua đồng hồ nước khách hàng từ file dữ liệu địa dư

 Tính toán nhu cầu dùng nước từ dữ liệu địa dư

 Sử dụng hệ số Pattern, với các khoảng thời gian, ngày, tuần, tháng

 Thất thoát nước, lượng nước không đếm được và rò rỉ

 Chỉnh sửa thuộc tính nhanh bằng tính năng Global Edition

Mô hình quản lý

 Không giới hạn kịch bản và phương án

 So sánh kết quả giữa các kịch bản

 Quản lý kịch bản ở dạng cây thư mục

 Chỉnh sửa thuộc tính các đối tượng theo biến toàn cục

 Kịch bản và phương án có tính kế thừa, tạo kịch bản và phương án con

 Quản lý áp lực theo khu vực

Trình bày kết quả

 Trắc dọc áp lực, lưu lượng, chất lượng nước…

 Trình bày kết quả dạng bảng cột hàng

 Copy dữ liệu sang các file định dạng các chương trình khác, ví dụ txt và xls

 Thể hiện theo đường đồng mức

Tối ưu hóa mạng lưới cấp nước – sử dụng thuật toán di truyền

 Tự động định cỡ mô hình mạng lưới cấp nước bằng công cụ Darwin Calibrator

 Thiết kế tối ưu mạng lưới cấp nước mới và cải tạo bằng công cụ Darwin Designer

 Tối ưu hóa hoạt động của bơm bằng công cụ Darwin Scheduler

Quản lý chi phí năng lượng và quản lý vốn

 Phân tích chi phí dành cho năng lượng

 Phân tích chi phí vốn

 Tự động thiết kế và cải tạo

 Tự động vận hành quá trình bơm

Chương 2 Xây Dựng Nhanh Mạng Lưới Cấp Nước

Xây dựng mạng lưới và phân tích mạng lưới cấp nước tại một thời điểm – bài 1

Khi xây dựng mạng lưới trong chương này chưa đề cập đến việc gán nhãn cho nút, cho ống, bởi vì Bentley WaterCAD V8i sẽ gán các nhãn này tự động Khi tạo mô hình mạng lưới, chiều dài ống có thể nhập thủ công cho từng đoạn ống hoặc tỉ lệ bản vẽ được thiết lập, lúc đó chiều dài ống sẽ do chương trình tự động tính toán dựa trên vị trí điểm đầu cuối của đoạn ống

Trong mạng lưới sắp xây dựng, mạng lưới gồm có bể chứa được kết nối với bơm từ đó nối vào tuyến ống chính trong hệ thống phân phối Để đơn giản hóa mạng lưới có thể xem áp lực do mạng lưới cung cấp nhỏ hơn áp lực yêu cầu Với yêu cầu này không phải lúc nào cũng xảy ra, cần phải cẩn thận khi xây dựng mạng lưới gặp các trường hợp như vậy

Trong chương này, sẽ xây dựng và phân tích mạng lưới cấp nước như hình bên dưới Sử dụng bản vẽ nền làm cơ sở cho việc vạch tuyến mạng lưới, chiều dài ống cấp nước sẽ được tự động tính toán

Bước 1: Tạo một dự án mới

Trong chương này sẽ giới thiệu hai cách tạo một dự án, sử dụng bản WaterCAD V8i chạy trên nền AutoCAD 2009

1 Double-click vào biểu tượng WaterCAD V8i for AutoCAD 2009 trên desktop để

khởi động chương trình

2 Chọn menu WaterCAD >Tools> Options > Units Thiết lập đơn vị cho dự án, đơn vị mặc định của chương trình là US, chọn Reset Defaults > System International, thiết lập hệ đơn vị SI

3 Kiểm tra lại hệ SI lần nữa nếu chưa được có thể chọn

4 Ok

5 Chọn menu File > Save, lưu file trước khi thực hiện xây dựng mạng lưới

Bước 2: Xây dựng mạng lưới

1 Chọn biểu tượng từ thanh công cụ vẽ nằm bên tay trái phái trên của màn hình

2 Di chuyển chuột vào vùng làm việc của bản vẽ, nhấn chuột phải chọn Reservoir or

chọn biểu tượng từ thanh công cụ, để vẽ bể chứa nước

3 Chọn trên bản vẽ một điểm để đặt bể chứa

4 Di chuyển chuột đến vị trí bơm P-1, nhấn chuột phải chọn Pump từ menu

Click chuột trái để đặt bơm

5 Click chuột phải, chọn Junction từ menu và nhấn chuột trái để xác định vị trí J-1

6 Thực hiện tương tự cho các nút J-2, J-3, J-4

7 Click chuột lên nút J-1

8 Click chuột phải chọn Done từ menu để hoàn tất việc vẽ 4 nút và 6 đoạn ống

9 Tạo nút J-5

a Chọn biểu tượng vẽ ống từ thanh công cụ vẽ ống một lần nữa

b Click lên nút J-3

c Di chuyển chuột đến vị trí nút J-5, và click chuột để xác định vị trí

d Click chuột phải và chọn Done từ menu

10 Vẽ nút PRV và nút J-6

a Chọn biểu tượng vẽ ống từ thanh công cụ vẽ ống một lần nữa

b Click chuột lên nút J-4

c Click chuột phải chọn van PRV, click chuột xác định vị trí van PRV

d Click chuột phải chọn Junction, click chuột xác định vị trí nút J-6

11 Thêm đài nước, T-1

b Di chuyển chuột tới vị trí đặt đài nước và click chuột để xác định vị trí đài

12 Vẽ đoạn ống nối từ T-1 vào nút J-3

a Click vào biểu tượng từ thanh công cụ vẽ ống một lần nữa

b Click chuột lên T-1 sau đó click lên nút J-3

c Click chuột phải chọn Done

13 Lưu bản vẽ, click menu chọn File > Save hoặc nhấn Ctrl+S

Bước 3: Nhập và hiệu chỉnh dữ liệu cho mạng lưới

 Dialog Boxes – nhập và chỉnh sửa dữ liệu các đối tượng mạng lưới thông qua hộp thuộc tính các đối tượng giống như AutoCAD Thực hiện bằng cách double-click vào đối tượng cần xem

 FlexTables – bảng hộp thoại thống kê của WaterCAD, cho phép nhập nhanh các thuộc tính giống nhau cho các đối tượng cùng loại trên mạng lưới

 User Data Extensions –sử dụng tính năng nhập dữ liệu cho các đối tượng mạng lưới từ tệp dữ liệu ngoài thông qua file định dạng XML, dùng biểu tượng

 Alternative Editors – dùng trong việc tạo các kịch bản cho mạng lưới

Nhập dữ liệu thông qua Dialog Boxes

Trong AutoCAD, double-click vào đối tượng muốn chỉnh sửa, sẽ xuất hiện hộp thoại Properties để chỉnh sửa

1 Sửa thông số cho bể chứa R-1

2 Nhập cao độ của bể chứa là 198, và hiểu đơn vị ở đây là 198 mét

3 Thiết lập phân vùng cho bể chứa

a Click vào Zone, click vào biểu tượng và chọn Edit Zone, xuất hiện hộp thoại quản lý Zone

b Click biểu tượng

c Tạo một nhãn mới, để phân biệt các vùng áp lực, ở đây được gọi là: khu kết nối

d Click Close

e Chọn Zone vừa tạo cho bể chứa

f Nhấm tổ hợp phím Ctrl+S để lưu thông tin cho bể chứa

4 Mở hộp thoại sửa thông số cho đài nước T-1

a Di chuyển chuột đến đài nước T-1, click chọn đài nước, thông số đài nước sẽ xuất hiện

b Nhập các thông số cho đài nước như sau:

Elevation (Base) (m) = 200 Elevation (Minimum) (m) = 220 Elevation (Initial) (m) = 225 Elevation (Maximum) (m) = 226 Diameter (m) = 8

Section = Circular

c Thiết lập Zone-1 cho đài nước, làm tương tự như bước thiết lập zone cho bể chứa, lúc này tên tạo mới đặt tên là Zone-1

d Nhấn tổ hợp phím Ctrl+S để lưu thông tin cho đài nước

5 Mở hộp thoại chỉnh sửa thông số bơm PMP-1

a Cao độ bơm nhập vào 193

b Click vào vùng Pump Definition, click vào mũi tên đổ xuống và chọn Edit

Pump Definitions, để mở hộp thoại Pump Definitions

c Click New để tạo định nghĩa cho bơm Tên là PMP-1

d Chọn kiểu định nghĩa bơm trong vùng Pump Definition Type là Standard (3 Point)

e Click chuột phải lên vùng Flow, để định nghĩa định dạng và đơn vị lưu lượng cho bơm

f Trong hộp thoại Set Field Options, chọn Unit là L/min – lít/phút

g Click OK

h Nhập các thông số cho bơm như sau:

Sau khi nhập xong, đường cong đặc tính sẽ do chương trình tự vẽ

i Click Close

j Chọn PMP-1 cho bơm từ vùng Pump Definition

k Nhấn tổ hợp phím Ctrl+S để lưu thông tin cho bơm PMP-1

6 Mở hộp thoại chỉnh sửa thông số cho van PRV-1

a Nhập các thông số cho van như sau:

b Tạo Zone-2, và thiết lập Zone-2 cho van PRV-1

c Lưu thông tin cho van PRV-1

7 Nhập dữ liệu cho từng Junction – nút

Click vào nút J-1 Để khai báo điển hình, các nút còn lại làm tương tự

a Trong vùng Demand Collection, click vào biểu tượng xuất hiện hộp thoại khai báo nhu cầu

b Trong vùng Demand (Base), click chuột phải chọn Unit and Formatting, chọn lại đơn vị lưu lượng cho nút là L/min

c Nhập lưu lượng cho nút J-1 là 38 L/min

d Click

Các nút còn lại nhập với các thông số sau:

8 Mở hộp thoại chỉnh sửa thông số ống

Chiều dài các đoạn ống đã được tự động tính toán, chỉ còn cần nhập đường kính ống

Đường kính các đoạn ống nhập như sau:

Pipe Diameter (mm) Pipe Diameter (mm)

Bước 4: Nhập dữ liệu thông qua FlexTables

Trong mạng lưới cấp nước, có nhiều dữ liệu giống nhau cho cùng một số thành phần mạng lưới, ví dụ vật liệu ống, hệ số nhám ống…, những thuộc tính này nếu nhập dữ liệu

liệu thông qua FlexTables, nó là dạng bảng có cột dòng, rất thuận tiện cho việc chỉnh sửa

dữ liệu các đối tượng mạng lưới

1 Click vào biểu tượng hoặc vào menu WaterCAD >View > FlexTables

2 Double click vào Pipe Table

Nhập đường kính các đoạn ống theo bảng thống kế đường kính ống ở mục 8 của bước 3 Lưu ý trong bảng hiệu chỉnh dữ liệu các đối tượng mạng lưới, cột màu trắng có thể chỉnh sửa, cột màu không cho phép chỉnh sửa

3 Khai báo vật liệu cho ống, khai báo vật liệu các ống theo bảng sau

Pipe Material

Vật liệu

Pipe Material

Vật liệu P-1 Ductile Iron P-6 Ductile Iron

P-3 Ductile Iron P-8 Ductile Iron

P-5 Ductile Iron P-10 Ductile Iron

4 Trong vùng Material của hộp thoại Flextable: Pipe Table, click vào biểu tượng

để mở hộp thoại Engineering Libraries Click Material Libraries > Material Libraries.xml, trong danh sách này có nhiều loại vật liệu, rất phong phú, chọn một loại vật liệu phù hợp với yêu cầu mạng lưới thiết kế

5 Giá trị hệ số nhám ống C của mỗi loại ống sẽ tự động liên kết tương ứng với mỗi loại vật liệu ống, tuy nhiên giá trị này có thể chỉnh sửa lại nếu có yêu cầu đặc biệt

6 Click Close, để chọn các giá trị theo mặc định chương trình

7 Click Close

Bước 5: Chạy mô phỏng mạng lưới, mô phỏng dạng Steady-Sate Analysis

1 Click biểu tượng để mở hộp thoại Base Calculation Options hoặc vào menu WaterCAD > Analysis > Calculation Options

2 Double-click hoặc click chuột phải chọn Properties, để xuất hiện hộp thoại Modeling Properties, và chỉnh sửa thông số Time Analysis Type ở dạng Steady State trong vùng Calculation Times

3 Click vào biểu tượng để đóng hộp thoại

4 Click vào biểu tượng , hoặc vào menu WaterCAD > Analysis > Validate để kiểm tra mạng lưới có tồn tại lỗi gì không trước khi chạy mô phỏng mạng lưới

Hộp thoại báo như trên là OK

5 Click vào biểu tượng hoặc vào menu WaterCAD > Analysis > Compute

6 Sau khi chương trình tính toán xong hộp thoạiCalculation Summary xuất hiện

Màu xanh – chương trình chạy thành công không có lỗi

Màu vàng – chương trình chạy nhưng có một vài cảnh báo, người cần lưu ý

Màu đỏ - đặc biết quan tâm, vì chương trình xảy ra lỗi

7 Click Close để đóng hộp thoại Calculation Summary

8 Nhấn Ctrl+S để lưu file

Mô phỏng mạng lưới cấp nước theo khoảng thời gian – bài 2

Trong bài học này sẽ tìm hiểu cách khai báo để cho chương trình WaterCAD V8i có thể

mô phỏng thủy lực mạng lưới cấp nước trong một khoảng thời gian do người dùng định nghĩa được gọi là EPS – Extended Period Simulation Các loại phân tích của EPS có thể

là phân tích dao động mực nước trong đài nước, quá trình hoạt động của bơm, van thời điểm nào đóng, thời điểm nào mở, quá trình thay đổi nhu cầu dùng nước trong ngày

Bài học này dựa trên cơ sở của bài Xây dựng mạng lưới và phân tích mạng lưới tại

một thời điểm – bài 1

Bước 1: Khai báo hệ số nhu cầu dùng nước

Nhu cầu dùng nước trong mạng lưới cấp nước luôn dao động theo thời gian Ví dụ, nhu cầu dùng nước trong khu nhà ở điển hình cho một ngày, vào buổi sáng và chiều tối nhu cầu dùng nước sẽ cao hơn các giờ còn lại trong ngày, vì lúc đó diễn ra các hoạt động, tắm, giặt, nấu ăn… Sự thay đổi nhu cầu dùng nước theo thời gian trong một ngày có thể quy đổi thành các hệ số, gọi các hệ số này là hệ số không điều hòa ngày – demand

demand để thành nhu cầu thực tại ngay thời điểm mô phỏng, có thể mô tả bằng công thức như sau:

Actual demand = (Base demand) x (demand pattern)

Giá trị Base demand có thể là giá trị trung bình ngày, hoặc theo một giờ nào đó tùy vào người thiết kế quy định, các giờ còn lại trong ngày sẽ được quy đổi từ giá trị mà người thiết kế cố định

Trong bài này, sẽ tiến hành nhập các hệ số nhu cầu cho các nút, với nhiều loại nhu cầu khác nhau

1 Mở hộp thoại chỉnh sửa nút J-1 (double-click nút J-1), và click vào biểu tượng trong vùng Demand Collection

2 Theo mặc định, hệ số nhu cầu được chọn là Fixed Nhập giá trị lưu lượng tại nút Demand (Base) 23 l/min

3 Click vào vùng Pattern (Demand) và click vào biểu tượng để mở hộp thoại Patterns – hộp thoại khai báo hệ số không điều hòa

4 Click vào biểu tượng để tạo pattern cho nhu cầu nước sinh hoạt

a Sửa tên mặc định thành sinh hoạt

b Chọn thời gian bắt đầu là 12:00:00 AM

c Giá trị Starting Multiplier nhập 0.5

d Trong vùng Pattern Format chọn định dạng Stepwise

e Nhập giá trị thời gian và hệ số như sau:

Time from Start Multiplier

5 Click vào biểu tượng để tạo pattern cho nhu cầu nước công trình thương mại

a Sửa tên mặc định thành thương mại

b Chọn thời gian bắt đầu – Start Time là 12:00:00 AM

c Giá trị Starting Multiplier nhập 0.4

d Trong vùng Pattern Format chọn định dạng Stepwise

e Nhập giá trị thời gian và hệ số như sau:

Time from Start Multiplier

6 Click Close

7 Trong vùng Pattern, chọn sinh hoạt từ menu đổ xuống

8 Tại dòng thứ 2, nhập giá trị 15 l/min và chọn Pattern là thương mại

9 Đóng hộp thoại Demands

10 Đóng hộp thoại thuộc tính nút J-1

11 Nhập nhu cầu cho các nút còn J-2, J-3, J-4, J-5 và J-6, có khai báo hệ số nhu cầu sinh hoạt và thương mại đã được khai báo, thông tin cho mỗi loại lưu lượng tương ứng mỗi loại nhu cầu như sau:

Junction Nút

Sinh hoạt (l/min)

Thương mại (l/min)

c Click biểu tượng , để tạo mới hệ số nhu cầu cho chữa cháy

d Đổi tên mặc định thành chữa cháy – 3h

e Chọn Start time – thời gian bắt đầu12:00:00 AM

f Nhập giá trị Starting Multiplier là 0.00

g Trong vùng Pattern Format chọn định dạng Stepwise

h Nhập thời gian và hệ số như sau:

Time from Start Multiplier

i Sau khi nhập các dữ liệu, biểu đồ hệ số nhu cầu nước cho chữa cháy như sau:

Giá trị hệ số bằng không, ngoại trừ khoảng thời gian từ 18 đến 21 giờ bằng 1.00 Với nhu cầu demand (Base) là 2000 l/min, thì nhu cầu thực sẽ là 2000 l/min, đám cháy xảy ra tại nút J-6 từ 18 đến 21 giờ

j Click Close

13 Chọn hệ số Pattern mới, chữa cháy – 3h, từ vùng Pattern tại dòng thứ 3 trong bảng

Demand

14 Nhấn biểu tượng , để đóng hộp thoại Demands

15 Đóng hộp thoại chỉnh sửa thuộc tính nút

Bước 2: Chạy mô phỏng thủy lực mạng lưới theo thời gian

1 Click chọn biểu tượng hoặc vào menu WaterCAD > Analysis >Calculation Options, để mở hộp thoại Calculation Options

2 Click chọn vào Base Calculation Options, chọn vào biểu tượng , hoặc nhấn F2,

để sửa tên thành cháy nút J-6 (EPS)

3 Double-click hoặc click chuột phải, để hộp thoại chỉnh sửa thuộc tính lập thời gian

mô hình thủy lực mạng lưới Chọn EPS từ Time Analysis Type

4 Đóng hộp thoại Modeling Properties

5 Click vào biểu tượng Validate , sau đó có hộp thoại thông báo, click OK

6 Click vào biểu tượng Compute , để chạy mô hình

7 Đóng các hộp thoại, Calculation Summary và User Notification

8 Nhấn Ctrl+S để lưu file

Xây dựng kịch bản mạng lưới cấp nước – bài 3

Một trong số các công cụ phát triển dự án mạng lưới cấp nước của WaterCAD V8i là quản lý xây dựng các kịch bản mạng lưới cấp nước Kịch bản cho phép chúng ta tính toán với phương châm “chuyện gì sẽ xảy ra nếu?” công việc này thực hiện ngay trên cùng một file Chúng ta có thể đưa ra nhiều kịch bản cho thiết kế, phân tích mạng lưới hiện hữu, so sánh phân tích kết quả cho các kịch bản khác nhau, hoặc chạy mô phỏng mạng lưới với các kịch bản nhu cầu khác nhau, cùng kích thước mạng lưới, để so sánh

Bài học này dựa tiếp và các thông số và kết quả từ bài: mô phỏng mạng lưới cấp nước

theo khoảng thời gian – bài 2

Bước 1: Tạo một phương án mới

Trước tiên, thiết lập các dữ liệu yêu cầu cho phương án Một phương án bao gồm nhóm

dữ liệu một phần hoặc cả toàn bộ của mạng lưới

Có 12 loại phương án có thể thiết lập:

Flushing

User Data Extensions

Trong ví dụ này, sẽ thiết lập các trường hợp đường kính ống và nhu cầu cung cấp nước tại mỗi nút khác nhau tương ứng với mỗi phương án kịch bản cho mạng lưới

Trong phần mềm WaterCAD V8i, có thể tạo các phương án từ phương án chuẩn – Base Alternative, Base alternative là phương án mặc định sẵn có của chương trình, phương án này không kế thừa bất kỳ dữ liệu nào của các phương án khác Phương án con – child alternative có thể được tạo ra Base alternative Child alternative sẽ kế thừa toàn bộ dữ liệu từ phương án cha – parent alternative, nhưng dữ liệu trong phương án con vẫn có thể chỉnh sửa mà không làm ảnh hưởng tới dữ liệu của phương án cha

1 Click vào menu WaterCAD > Analysis > Alternative hoặc click vào biểu tượng

2 Click vào biểu tượng của vùng Demand Có một phương án mặc định sẵn có của chương trình là Base Demand Click chuột vào Base demand

3 Thay đổi tên mặc định

a Click vào biểu tượng hoặc click chuột phải để đổi tên

b Gõ tên mới, trung bình ngày 2000 l/min có cháy

c Double-click lên phương án để mở hộp thoại quản lý phương án nhu cầu – Demand

4 Tạo ra phương án nhu cầu con của phương án trung bình ngày 2000 l/min có cháy,

phương án nhu cầu mới sẽ kế thừa toàn bộ dữ liệu nhu cầu của phương án trước đó Sau đó, vẫn có thể chỉnh sửa dữ liệu cụ bộ trong phương án con nếu muốn Ở bài ví

dụ này sẽ tăng giá trị nhu cầu nước dùng cho chữa cháy từ 2000 l/min lên 4000 l/min

a Click chuột phải lên phương án trung bình ngày 2000 l/min có cháy, chọn New

> Child Alternative

b Đổi tên mặc định thành 4000 l/min có cháy

c Double-click để mở hộp thoại Demand, tiến hành chỉnh sửa dữ liệu, lưu ý dữ liệu nhu cầu của phương án mới này như đã nói ở trên sẽ kế thừa toàn bộ dữ liệu phương án cha của nó

5 Click vào dòng dữ liệu của nút J-6 Thay đổi lưu lượng chữa cháy 2000 l/min thành

4000 l/min, chọn hệ số Pattern là chữa cháy – 3h

6 Click Close để đóng hộp thoại Demand

7 Click biểu tượng để đóng hộp thoại Alternatives

Bước 2: Tạo và chỉnh sửa kịch bản

Phương án là các khối của kịch bản một kịch bản có thể chứa một hoặc nhiều phương

án tương ứng với các loại phương án cho các thành phần của mạng lưới

Kịch bản tương tự như phương án có kịch bản cha – parent, kịch bản con – child, kịch bản cơ sở - base Sự khác nhau giữa kịch bản và phương án là kịch bản kề thừa toàn bộ

dữ liệu của phương án Muốn thiết lập kịch bản thì tối thiểu phải có một phương án cho một trong các loại đối tượng của mạng lưới

Trong ví dụ này, sẽ tạo một kịch bản mới tương ứng với một số điều kiện khác nhau ứng với phương án nhu cầu đã tạo ở bước 1

1 Click vào menu WaterCAD > Analysis > Scenarios hoặc biểu tượng

Mặc định của chương trình luôn luôn có một kịch bản Base, không có thêm một kịch bản nào khác vì chúng ta chưa tạo mới một kịch bản nào

2 Click biểu tượng để sửa tên Base thành 2000 l/min, 3h-cháy, tại J-6 (EPS)

3 Tạo kịch bản con từ kịch bản 2000 l/min, 3h-cháy, tại J-6 (EPS) Với phương án

nhu cầu mới đã tạo ở bước 1

a Click chuột phải vào 2000 l/min, 3h-cháy, tại J-6 (EPS), chọn New > Child

Scenario

b Nhập tên kịch bản mới 4000 l/min, 3h-cháy, tại J-6 (EPS), và double-click để

mở hộp thoại thuộc tính kịch bản

Kịch bản này kế thừa toàn bộ dữ liệu của kịch bản cha

4 Thiết lập phương án nhu cầu đã tạo ở bước 1 cho kịch bản này

a Click chuột vào vùng Demand

b Từ menu đổ xuống chọn 4000 l/min có cháy

c Click biểu tượng để tắt hộp thoại thuộc tính kịch bản

Bước 3: Tính toán kịch bản

1 Click vào biểu tượng và chọn Batch Run

2 Click chọn vào hai kịch bản trong hộp thoại Batch Run

3 Click Batch

4 Click Yes trong hộp thoại Please Confirm

5 Sau khi chương trình toán xong, click OK

6 Để xem kết quả từng kịch bản chọn kịch bản tương ứng, click chuột phải và chọn Report

Bước 4: Tạo phương án kích thước mạng lưới

1 Tạo kịch bản mới có thông số kích thước ống mới cho đoạn ống P-8 và P-9 là 200

mm

a Click biểu tượng hoặc chọn menu WaterCAD > Analysis > Scenarios

b Chọn kịch bản 4000 l/min, 3h-cháy, tại J-6 (EPS)

c Click chuột phải chọn New > Child Scenario

d Nhập tên kịch bản P-8 và P-9, D=200mm

e Click vào tab Alternatives, chọn Physical > Base Physical > click chuột phải > New > Child Alternative

f Nhập tên phương án P-8 và P-9, D=200mm

g Double-click để mở hộp thoại phương án vừa tạo Trong bảng thông số click vào tab Pipe, thay đường kính ống P-8 và P-9 thành 200 mm

i Click vào tab Scenarios

j Double-click vào kịch bản P-8 và P-9, D=200mm, để mở hộp thoại thuộc tính

kịch bản

k Trong vùng Alternative, chọn Physical, menu đổ xuống chọn P-8 và P-9,

D=200mm

l Click biểu tượng đóng hộp thoại thuộc tính kịch bản

m Click vào biểu tượng , menu đổ xuống chọn Batch Run và chọn P-8 và P-9,

n Click Batch và chọn Yes để đồng ý

o Click OK sau khi tính toán xong

2 Đóng hộp thoại quản lý kịch bản

3 Click biểu tượng hoặc vào menu WaterCAD > View > Plextables

4 Mở Junction table để xem kết quả nhu cầu tại nút

5 Đóng hộp thoại và lưu dự án

Lập báo cáo kết quả tính toán – bài 4

Một phần công việc tương đối quan trọng trong phân tích mạng lưới cấp nước là phải trình bày kết quả tính toán mạng lưới thật rõ ràng, để phục vụ công tác kiểm tra giữa bộ phận nhằm giảm thiểu các sai sót trong quá trình thiết kế mạng lưới Chương trình WaterCAD V8i hỗ trợ một số cách để trình bày kết quả với mong muốn trên

 Report–trình bày kết quả thành bạng file chứa đầy đủ các thành phần thuộc tính trong mạng lưới

 Element Tables (FlexTables)–xem, hiệu chỉnh các đối tượng của mạng lưới

 Profiles – biểu diễn các yếu tố về mặt áp lực, đường đo áp

 Contouring – biểu diễn các thuộc tính ở dạng đường đồng mức, ví dụ áp lực trên đường ống…

 Element Annotation–thể hiện thông số các đối tượng của mạng lưới trên mặt bằng mạng lưới

 Color Coding – thể hiện theo mảng màu, dùng tính năng này để phát hiện nhanh các vấn đề chưa hợp lý trên mạng lưới

Trong ví dụ này, tiếp tục kế thừa dữ liệu của bài 3 – xây dựng kịch bản mạng lưới cấp

nước

Report - Lập báo cáo

1 Click menu WaterCAD > Analysis > Scenarios hoặc click biểu tượng để mở hộp thoại quản lý kịch bản

2 Chọn kịch bản 2000 l/min, 3h-cháy, tại J-6 (EPS)

3 Click để tính toán kịch bản vừa chọn

4 Click menu WaterCAD >Report > Scenario Summary

5 Quá trình xuất báo cáo

6 Bản báo cáo sẽ tự động mở

7 Có thể in hoặc copy dữ liệu sang các chương trình khác

8 Đóng hộp thoại báo cáo

9 Click vào menu WaterCAD > Report > Element Tables > Tank

10 Click biểu tượng để xuất báo cáo và chọn Report Current Time Step hoặc Report All Time Steps

11 Click vào biểu tượng để xem các trang tiếp theo của báo cáo

12 Báo cáo này có thể copy, in ấn…

13 Đóng hộp thoại báo cáo, và đóng bảng thuộc tính Flextable: Tank table

FlexTable – bảng thuộc tính các đối tượng

Khi dữ liệu cần nhập cho mạng lưới lớn bao gồm nhiều nút và nhiều ống, lúc này nếu vẫn tiếp tục công việc nhập cho từng nút và từng ống thì sẽ tốn rất nhiều thời gian FlexTable, là bảng thuộc tính cho phép khai báo các thuộc tính giống nhau cho các đối tượng cùng một lúc thông qua tính năng Global Edit Khi dữ liệu ở bảng Flextable thay đổi, dữ liệu cho các đối tượng sẽ được cập nhật vào mạng lưới ngay lập tức Ngoài ra với bảng thuộc tính Flextable còn có thể điều chỉnh các cột cần thể hiện theo ý người thiết kế

Flextable là một bảng động, vừa chứa kết quả tính toán và chứa thông tin ban đầu của các đối tượng Cột màu vàng là các cột kết quả không thể chỉnh sửa, cột màu trắng là cột

dữ liệu đầu vào có thể chỉnh sửa được Bảng này có đầy đủ tính năng có thể copy hoặc in

Sử dụng tính năng Global Edit và Filtering

1 Tạo một phương án và kịch bản mới tương ứng với giá trị C mới, C = 120

a Click menu WaterCAD > Analysis > Alternatives hoặc click biểu tượng

b Double-click vào Physical > Base Physical > click chuột phải > New > Child Alternative

c Nhập tên mới: ống sau 5 năm

d Click vào Tab Scenario

e Chọn vào kịch bản P-8 và P-9, D=200mm

f Click chuột phải chọn New >Child Scenario

g Nhập tên mới: ống sau 5 năm

h Double-click vào kịch bản ống sau 5 năm Trong vùng Alternative> Physical, chọn phương án mới cho yếu tố vật lý của mạng lưới là ống sau 5 năm