Bài giảng Cấp thoát nước: Chương 7 - PGS.TS. Nguyễn Thống

Bài giảng Cấp thoát nước - Chương 8: Phần mềm EPANET và SWMM cung cấp cho người học các kiến thức về tính toán mạng lưới cấp nước với phần mềm EPANET và SWMM. Đây là một tài liệu hữu ích dành cho các bạn sinh viên ngành Xây dựng và những ai quan tâm dùng làm tài liệu học tập và nghiên cứu.

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCHNƯỚC KHOA TP HCM CẤP THOÁT CẤP THOÁT NƯỚC Chương 8: Phần mềm EPANET SWMM Chương 8: Phần mềm EPANET SWMM Khoa Kỹ Thuật Xây Dựng - BM KTTNN NỘI DUNG MƠN HỌC Giảng viên: PGS TS NGUYỄN THỐNG E-mail: nguyenthong@hcmut.edu.vn or nthong56@yahoo.fr CHƯƠNG 1: Tổng quan cấp nước CHƯƠNG 2: Nguồn nước & Cơng trình thu nước CHƯƠNG 3: Mạng lưới cấp nước khu vực CHƯƠNG 4: Mạng lưới cấp nước bên CHƯƠNG 5: Mạng lưới thoát nước bên CHƯƠNG 6: Mạng lưới thoát nước khu vực CHƯƠNG 7: Tổng quan xử lý nước thải CHƯƠNG 8: Phần mềm EPANET SWMM Web: http://www4.hcmut.edu.vn/~nguyenthong/ PGS TS Nguyễn Thống Tél (08) 38 640 979 - 098 99 66 719 PGS TS Nguyễn Thống CẤP THOÁT NƯỚC CẤP THOÁT NƯỚC Chương 8: Phần mềm EPANET SWMM Chương 8: Phần mềm EPANET SWMM TÍNH TỐN MẠNG LƯỚI CẤP NƯỚC VỚI PHẦN MỀM EPANET MẠNG LƯỚI CẤP NƯỚC KHU VỰC IV q3 I II Đài nước VI V III Nguồn nước 10 Điểm lấy nước 11 12 13 MẠNG LƯỚI VÒNG PGS TS Nguyễn Thống PGS TS Nguyễn Thống CẤP THOÁT NƯỚC CẤP THOÁT NƯỚC Chương 8: Phần mềm EPANET SWMM Chương 8: Phần mềm EPANET SWMM PHẦN MỀM EPANET Đây phần mềm cho phép tính toán thủy lực mạng lưới đường ống có dòng chảy có áp: TÓM TẮT LÝ THUYẾT Tổn thất lượng cho đoạn đường ống (i,j): Và nút ta có: Ống vào nút Hi  H j  h ij  rQijn Q Q ik i j kj  qk  L/l lấy dùng • Qij: lưu lượng đường ống (ij) • Hi: cột nước đo áp nút i (thế + áp năng) • qk: lưu lượng tiêu thụ (+) cấp vào (-) nút k PGS TS NguyễnỐng Thốngra khỏi nút  Áp dụng phương trình cho tồn đoạn ống mạng lưới nút nhận hệ phương trình (phương trình phi tuyến)  Kết hợp với phương trình biểu diễn điều kiện biên  Giải phương pháp lặp để tìm cột nước đo áp H nút Chú ý: Đây tốn mơ theo thời gian PGS TS Nguyễn Thống CẤP THOÁT NƯỚC CẤP THOÁT NƯỚC Chương 8: Phần mềm EPANET SWMM Chương 8: Phần mềm EPANET SWMM THOÂNG SỐ BAN ĐẦU  Nút;  Đoạn ống;  Đài nước;  Bể nước (nguồn nước vơ hạn);  Bơm;  Options (quy luật thủy lực, thời gian mô phỏng, đơn vò,…) PGS TS Nguyễn Thống NÚT (Cao độ, qtb, N0 pattern)  Cao độ (m)  Qtb (l/s)  N0 pattern:1,2,15,… N0 pattern  hệ số khơng điều hòa Ki (Qi/Qtb) PGS TS Nguyễn Thống CẤP THOÁT NƯỚC CẤP THOÁT NƯỚC Chương 8: Phần mềm EPANET SWMM Chương 8: Phần mềm EPANET SWMM PATTERN N0 Ki  24 giá trị tương ứng 24h ngày PGS TS Nguyễn Thống ĐOẠN ỐNG (L, d)  L(m)  d(mm) PGS TS Nguyễn Thống CẤP THOÁT NƯỚC CẤP THOÁT NƯỚC Chương 8: Phần mềm EPANET SWMM Chương 8: Phần mềm EPANET SWMM ĐÀI NƯỚC Cao độ đáy đàiElevation (m), chiều sâu nước ban đầu (m), chiều sâu tối thiểu (m), chiều sâu tối đa (m), đừơng kính đài (m), đài hình trụ BỂ CHỨA NGUỒN CẤP NƯỚC VÔ HẠN PGS TS Nguyễn Thống PGS TS Nguyễn Thống CẤP THOÁT NƯỚC CẤP THOÁT NƯỚC Chương 8: Phần mềm EPANET SWMM Chương 8: Phần mềm EPANET SWMM BƠM  Đường cong đặc tính bơm (Q,H), Curve, Pattern (option) PGS TS Nguyễn Thống PGS TS Nguyễn Thống CẤP THOÁT NƯỚC CẤP THOÁT NƯỚC Chương 8: Phần mềm EPANET SWMM Chương 8: Phần mềm EPANET SWMM PGS TS Nguyễn Thống PGS TS Nguyễn Thống CẤP THOÁT NƯỚC CẤP THOÁT NƯỚC Chương 8: Phần mềm EPANET SWMM Chương 8: Phần mềm EPANET SWMM OPTION Quy luật thủy lực: PGS TS Nguyễn Thống PGS TS Nguyễn Thống CẤP THOÁT NƯỚC CẤP THOÁT NƯỚC Chương 8: Phần mềm EPANET SWMM Chương 8: Phần mềm EPANET SWMM OPTION (TIME) Litre Per Second (Đơn vị lưu lượng) THỜI GIAN MÔ PHỎNG (h) (24h or 48h or 72h,…) Hazen – Williams (Quy luật thủy lực) PGS TS Nguyễn Thống PGS TS Nguyễn Thống CẤP THOÁT NƯỚC CẤP THOÁT NƯỚC Chương 8: Phần mềm EPANET SWMM Chương 8: Phần mềm EPANET SWMM Ví dụ: Dùng EPANET để mô hoạt động mạng lưới 72h VÍ DỤ BƠM BỂ NƯỚC NÚT ĐOẠN ỐNG PGS TS Nguyễn Thống PGS TS Nguyễn Thống ĐÀI NƯỚC CẤP THỐT NƯỚC CẤP THỐT NƯỚC Chương 8: Phần mềm EPANET SWMM Chương 8: Phần mềm EPANET SWMM XEM VÍ DỤ vidu0.NET Download: ….\\BAI GIANG  … Capthoatnuoc PGS TS Nguyễn Thống Đơn vò sử dụng mô :  Hệ thống đơn vị SI - Lưu lượng (l/s) - Tổn thất lượng theo Hazen-Williams - Chiều dài (m) - Đường kính ống (mm) - Cao trình (m) - Thời gian mô : 72 h PGS TS Nguyễn Thống CẤP THOÁT NƯỚC CẤP THOÁT NƯỚC Chương 8: Phần mềm EPANET SWMM Chương 8: Phần mềm EPANET SWMM SỐ LIỆU NÚT SỐ LIỆU ĐƯỜNG ỐNG NÚT Ống Cao độ (m) 10 12 13 12 L(m) 250 250 250 250 250 25 qtb(l/s) 20 25 10 25 d(mm) 300 200 200 200 200 400 1 Pattern PGS TS Nguyễn Thống PGS TS Nguyễn Thống CẤP THOÁT NƯỚC CẤP THOÁT NƯỚC Chương 8: Phần mềm EPANET SWMM Chương 8: Phần mềm EPANET SWMM SỐ LIỆU ĐÀI NƯỚC (Hình trụ) THÔNG SỐ BƠM Cao Chiều sâu Chiều Chiều Đường độ đáy nước sâu tối sâu tối kính (m) b/đầu (m) thiểu (m) đa (m) đài (m) 20 3 PGS TS Nguyễn Thống Flow (l/s) Head (m) 80 35 PGS TS Nguyễn Thống CẤP THOÁT NƯỚC CẤP THOÁT NƯỚC Chương 8: Phần mềm EPANET SWMM Chương 8: Phần mềm EPANET SWMM PATTERN N0 PATTERN N0 PGS TS Nguyễn Thống PGS TS Nguyễn Thống CẤP THOÁT NƯỚC CẤP THOÁT NƯỚC Chương 8: Phần mềm EPANET SWMM Chương 8: Phần mềm EPANET SWMM HYDRAULIQUE OPTION TIME OPTION PGS TS Nguyễn Thống PGS TS Nguyễn Thống CẤP THOÁT NƯỚC CẤP THOÁT NƯỚC Chương 8: Phần mềm EPANET SWMM Chương 8: Phần mềm EPANET SWMM Ví dụ 1: Dùng EPANET để mô hoạt động mạng lưới 72h EPANET  VIDU3.NET ĐÀI NƯỚC NÚT MẠNG LƯỚI ĐƯỜNG ỐNG ĐƯỜNG ỐNG BỂ BƠM PGS TS Nguyễn Thống PGS TS Nguyễn Thống CẤP THOÁT NƯỚC CẤP THOÁT NƯỚC Chương 8: Phần mềm EPANET SWMM Chương 8: Phần mềm EPANET SWMM Đơn vò sử dụng mô : - Lưu lượng (l/s) - Tổn thất lượng theo HazenWilliams - Chiều dài (m) - Đường kính ống (mm) - Cao trình (m) Thời gian mô : 72 h PGS TS Nguyễn Thống Số liệu ban đầu cho mạng lưới sau : Nút Cao độ 10 12 14 10 Lưu lượng (l/s) N Pattern 20 25 15 20 2 PGS TS Nguyễn Thống CẤP THOÁT NƯỚC CẤP THOÁT NƯỚC Chương 8: Phần mềm EPANET SWMM Chương 8: Phần mềm EPANET SWMM Pattens N0 Pattens N0 PGS TS Nguyễn Thống PGS TS Nguyễn Thống CẤP THOÁT NƯỚC CẤP THOÁT NƯỚC Chương 8: Phần mềm EPANET SWMM Chương 8: Phần mềm EPANET SWMM Đường ống: Ống L(m) 500 250 250 250 40 D (mm) 300 250 200 200 400 Đài nước: Cao độ đáy đài nước (m) Chiều sâu nước ban đầu (m) Chiều sâu nước (m) Chiều sâu max (m) Đường kính đài (m) 30 (*) 6 PGS TS Nguyễn Thống (*) Thông thường chiều sâu nước ban đầu cho đài nước « ngẫu nhiên », với mô lần đầu sau chu kỳ mực nước đài không ban đầu giả đònh Để hiệu chỉnh cần lấy số liệu mực nước đài cuối chu kỳ mô gắn giá trò cho mực nước ban đầu đài PGS TS Nguyễn Thống CẤP THOÁT NƯỚC CẤP THOÁT NƯỚC Chương 8: Phần mềm EPANET SWMM Chương 8: Phần mềm EPANET SWMM Số liệu bơm N bơm GIAO DIỆN EPANET Lưu lượng bơm (l/s) 80 Cột nước bơm (m) 30 N đường đặc tính máy bôm Pattern PGS TS Nguyễn Thống PGS TS Nguyễn Thống CẤP THOÁT NƯỚC CẤP THOÁT NƯỚC Chương 8: Phần mềm EPANET SWMM Chương 8: Phần mềm EPANET SWMM ĐỊNH NGHĨA ĐƠN VỊ SỬ DNG Hướng dẫn nhập số liệu vào EPANET Chạy H/Chỉnh hình CT Tạo bơm Tạo nút Tạo đường ống Tạo bể chứa Vào cửa soå Browser :/ Options / Hydraulics Flow Units  LPS Headloss Formula  H-W Xem kết Tạo đài PGS TS Nguyễn Thống PGS TS Nguyễn Thống CẤP THOÁT NƯỚC CẤP THOÁT NƯỚC Chương 8: Phần mềm EPANET SWMM Chương 8: Phần mềm EPANET SWMM THỜI GIAN KÉO DÀI MÔ PHỎNG : 72H • Vào cửa sổ Browser : / Options / Times Total Duration  72 PGS TS Nguyễn Thống Hiển thò ký hiệu nút, đường ống, đài nước bể chứa, … View / Options / Notation  chọn: PGS TS Nguyễn Thống CẤP THỐT NƯỚC CẤP THOÁT NƯỚC Chương 8: Phần mềm EPANET SWMM Chương 8: Phần mềm EPANET SWMM - Hiển thò ký hiệu hướng dòng chảy : View/Options /FlowArrows : Arrows Style : ° Open Nhập số liệu nút : Nhập số liệu pattern : Browser/Data /Paterns/  Add (new) Ví dụ nút pattern N01 PGS TS Nguyễn Thống PGS TS Nguyễn Thống CẤP THOÁT NƯỚC CẤP THOÁT NƯỚC Chương 8: Phần mềm EPANET SWMM Chương 8: Phần mềm EPANET SWMM Trong trường hợp pattern cho nhu cầu nước sinh hoạt chu kỳ tính ta có giá trò trung bình hệ số 1: Avg =1 PGS TS Nguyễn Thống Patten N06 cho bơm số Có thể dùng pattern để xác đònh hoạt động bơm chu kỳ dùng nước PGS TS Nguyễn Thống CẤP THỐT NƯỚC CẤP THỐT NƯỚC Chương 8: Phần mềm EPANET SWMM Chương 8: Phần mềm EPANET SWMM Đường ống Chiều dài: Length=500m Đường kính Diameter Đài nước số 12 Cao độ Đáy đài Chiều sâu nước t=0 200mm Đường kính đài Chiều sâu Nước &ø max PGS TS Nguyễn Thống PGS TS Nguyễn Thống CẤP THOÁT NƯỚC CẤP THOÁT NƯỚC Chương 8: Phần mềm EPANET SWMM Chương 8: Phần mềm EPANET SWMM Bơm số 10 & 6: Đường đặc tính bơm (Pump Curve) ID 15 Lưu lượng (l/s) Cột nước (m) PGS TS Nguyễn Thống Browser/Data/Curves PGS TS Nguyễn Thống CẤP THOÁT NƯỚC CẤP THOÁT NƯỚC Chương 8: Phần mềm EPANET SWMM Chương 8: Phần mềm EPANET SWMM MỘT SỐ KẾT QUẢ Lưu Lượng Bơm 10 Lưu lượng đường ống PGS TS Nguyễn Thống PGS TS Nguyễn Thống CẤP THOÁT NƯỚC CẤP THOÁT NƯỚC Chương 8: Phần mềm EPANET SWMM Chương 8: Phần mềm EPANET SWMM Đài TANK 12 Vận tốc Ống Chiều sâu nước đài theo t Ống OÁng PGS TS Nguyễn Thống PGS TS Nguyễn Thống CẤP THOÁT NƯỚC CẤP THOÁT NƯỚC Chương 8: Phần mềm EPANET SWMM Chương 8: Phần mềm EPANET SWMM Áp suất Nút Nút Nút Nút Head (z+p/g) Nuùt PGS TS Nguyễn Thống PGS TS Nguyễn Thống 10 CẤP THOÁT NƯỚC CẤP THOÁT NƯỚC Chương 8: Phần mềm EPANET SWMM Chương 8: Phần mềm EPANET SWMM Cân lưu lượng vào khỏi mạng lưới : Pressure (p/g) Nút Nút Nuùt PGS TS Nguyễn Thống PGS TS Nguyễn Thống CẤP THOÁT NƯỚC CẤP THOÁT NƯỚC Chương 8: Phần mềm EPANET SWMM Chương 8: Phần mềm EPANET SWMM PHẦN MỀM TÍNH THOÁT NƯỚC MƯA SWMM (Storage Water Management Model) PGS TS Nguyễn Thống PHƯƠNG PHÁP THÍCH HỢP  Dòng chảy ổn định đều,  Mưa xảy toàn khu vực  Diện tích khu vực tương đối bé (< 5 10km2) PGS TS Nguyễn Thống CẤP THOÁT NƯỚC CẤP THOÁT NƯỚC Chương 8: Phần mềm EPANET SWMM Chương 8: Phần mềm EPANET SWMM PHẦN MỀM SWMM Phần mềm cho phép tính toán hệ thống thoát nước mưa đô thò khu vực: - Dòng chảy ống áp - Biên : không đổi đổi theo thời gian PGS TS Nguyễn Thống PHẦN MỀM SWMM - Có thể xét làm việc hồ điều hòa - Độ dốc đặt cống