Đường cong (Curve)
Đường cong là các đối tượng có chứa các cặp số liệu về mối quan hệ giữa hai đại lượng. Hai hay nhiều đối tượng có thể cùng chia sẻ một đường cong. EPANET có thể
sử dụng các loại đường cong sau:
- Đường cong máy bơm;
- Đường cong hiệu suất;
- Đường cong tổn thất cột nước.
Đường cong máy bơm
Đường cong máy bơm biểu diễn quan hệ giữa lưu lượng và cột nước mà máy bơm tạo ra. Trục hoành biểu diễn lưu lượng, còn trục tung biểu diễn cột nước (H~Q).
EPANET vẽ đường cong máy bơm theo số liệu nhập vào. Tuỳ theo tình hình cung cấp số liệu mà có các trường hợp xây dựng đường cong như sau:
Nếu chỉ nhập 1 điểm A(Q0, H1), EPANET sẽ mặc định vẽđường cong H~Q, lấy điểm nhập và làm điểm thiết kế của máy bơm, và tự kéo dài đường cong ra hai phía. EPANET tự bổ sung theo 2 điểm nữa: B(0; 133%H1) và C(2Q1; 0) rồi tự vẽ đường cong đi qua 3 điểm A, B, C này.
Nếu nhập 3 điểm, EPANET có đủ cơ sởđể vẽ đường cong theo lý thuyết theo hàm số
dạng: H = a − b.Qc, trong đó a, b, c là các hằng số.
Nếu nhập nhiều điểm (số điểm lớn hơn hoặc bằng 4 thì đường H~Q được vẽ có dạng gãy khúc nối liền các điểm.
Khi số vòng quay của máy bơm thay đổi từ n1 thành n2 thì các mối quan hệ (được biết trong lý thuyết đồng dạng của máy bơm) là:
21 1 2 1 n n Q Q = 2 2 1 2 1 n n H H ⎟⎟ ⎠ ⎞ ⎜⎜ ⎝ ⎛ =
Nếu cho số vòng quay của máy bơm thay đổi thì ta có nhiều đường quan hệ H~Q.
Đường ban đầu ứng với số vòng quay mặc định n1; các đường sau được suy ra theo các công thức đồng dạng trên.
a) Đường cong bơm 1 điểm b) Đường cong bơm 3 điểm
c) Đường cong bơm nhiều điểm d) Đường cong bơm 1 điểm với nhiều số vòng quay
Hình 3.2. Ví dụ các đường cong máy bơm
Chúng ta nhìn thấy EPANET vẽ đường cong máy bơm trong các hộp thoại Curve Editor lấy ra từ cửa sổ Data Browser như các hình vẽ dưới đây.
Hình 3.3b. Đường cong bơm 3 điểm
Hình 3.3c. Đường cong bơm nhiều điểm
Hình 4.4. Đường cong hiệu suất máy bơm
Đường cong hiệu suất máy bơm là đường biểu diễn mối quan hệ giữa lưu lượng và hiệu suất máy bơm: η~Q.
Đường cong dung tích
Hình 3.4. Đường cong dung tích đài nước
Đường cong tổn thất cột áp
Đường này để biểu diễn tổn thất cột nước theo lưu lượng qua van mục đích chung (GPV).
Các mẫu hình thời gian (Time Patterns)
Mẫu hình thời gian là tập hợp các nhân tử mà nó có thể được sử dụng cho một đại lượng để làm cho đại lượng đó thay đổi theo thời gian. Có thể có các mẫu hình thời gian cho: các nhu cầu nút, cột nước bể chứa, tốc độ quay của máy bơm, chất lượng nước nguồn đi vào mạng lưới,...
Khoảng thời gian được sử dụng cho tất cả các mẫu hình là một giá trị cốđịnh (ấn định trong Time Option). Trong mỗi khoảng thời gian, trị số của đại lượng giữ không đổi, bằng tích số của giá trị danh nghĩa và nhân tử. Các mẫu hình thời gian có thể có số
khoảng thời gian khác nhau. Khi đồng hồ mô phỏng vượt quá số khoảng thời gian của một mẫu hình thì mẫu hình đó được quay lại (lặp lại) khoảng thời gian đầu tiên của nó.
Lệnh điều khiển (Controle)
Lệnh điều khiển là những mệnh lệnh xác định mạng lưới hoạt động theo thời gian như
thế nào. Chúng chỉ rõ trạng thái của một đường nối như là một hàm của thời gian, mực nước trong đài và áp suất tại một điểm bên trong mạng. Có hai loại điều khiển được sử
dụng:
- Lệnh điều khiển có quy tắc (Rule-Based Controls)
Lệnh điều khiển đơn
Lệnh điều khiển đơn làm thay đổi trạng thái hay thiết lập của một đường nối dựa trên: - Mực nước trong một đài nước,
- Áp lực tại một mối nối, - Thời gian mô phỏng, - Thời gian trong ngày.
Chúng là những dòng lệnh được diễn tả như một trong ba dạng sau: LINK x status IF NODE y ABOVE/BELOW z
LINK x status AT TIME t
LINK x status AT CLOCKTIME c AM/PM trong đó:
x - nhãn của nút;
status - MỞ hay ĐÓNG (OPEN or CLOSED), hay một tốc độ (tương đối) của máy bơm, hay một thiết lập (setting) của van điều khiển;
y - nhãn hiệu nút;
z - một áp suất cho một mối nối hay một mức nước trong đài;
t - một thời gian từ khi bắt đầu mô phỏng, tính bằng số giờ thập phân hay giờ:phút; c - một thời gian đồng hồ.
Không giới hạn về số lượng lệnh điều khiển đơn có thể sử dụng.
Chú ý: Việc sử dụng một cặp lệnh điều khiển đơn để kiểm soát áp lực đểđóng mở một
đường nối có thể làm cho hệ thống trở nên bất ổn nếu các thiết lập áp lực quá gần nhau. Trong trường hợp này việc sử dụng cặp lệnh điều khiển có quy tắc có thể giúp hệ thống ổn định hơn.
Một số thí dụ về lệnh điều khiển đơn:
Lệnh điều khiển Ý nghĩa
LINK 12 CLOSED IF NODE 23 BELOW 20
(Đóng đường nối 12 khi mức nước trong đài (tính từ đáy đài) 23 vượt quá 20 ft.)
LINK 12 OPEN IF NODE 130 BELOW 30 (Mở đường nối 12 nếu áp suất tại nút 130 giảm xuống dưới 30 psi) LINK 12 1.5 AT TIME 16
(Ấn định tốc độ tương đối của bơm 12 tới 1,5 tại 16 giờ vào mô phỏng)
LINK 12 CLOSED AT CLOCKTIME 10 AM LINK 12 OPEN AT CLOCKTIME 8 PM
(Đường nối 12 đóng tại 10 giờ
sáng mỗi ngày, và mở tại 8 giờ
chiều mỗi ngày trong suốt thời gian mô phỏng)
Lệnh điều khiển có quy tắc
Lệnh điều khiển có quy tắc cho phép các trạng thái nối và các thiết lập được dựa vào một tổ hợp của các điều kiện có thể tồn tại trong mạng sau khi trạng thái thuỷ lực ban
đầu của hệ thống được tính toán. Sau đây là một số ví dụ về lệnh điều khiển có quy tắc:
Ví dụ 1:
Bộ quy tắc này đóng một máy bơm và mở một ống khi mức nước trong đài vượt quá một giá trị nhất định và làm ngược lại khi mức nước thấp hơn một giá trị khác:
RULE 1
THEN PUMP 335 STATUS IS CLOSED AND PIPE 330 STATUS IS OPEN
RULE 2
IF TANK 1 LEVEL BELOW 17.1 THEN PUMP 335 STATUS IS OPEN AND PIPE 330 STATUS IS CLOSED Ví dụ 2:
Các quy tắc này làm thay đổi mức nước đài mà tại đó bơm bật lên tuỳ theo thời gian trong ngày:
RULE 3
IF SYSTEM CLOCKTIME >= 8 AM AND SYSTEM CLOCKTIME < 6 PM AND TANK 1 LEVEL BELOW 12 THEN PUMP 335 STATUS IS OPEN
RULE 4
IF SYSTEM CLOCKTIME >= 6 PM OR SYSTEM CLOCKTIME < 8 AM AND TANK 1 LEVEL BELOW 14 THEN PUMP 335 STATUS IS OPEN
Bạn có thể tìm các dạng lệnh điều khiển có quy tắc ở phần Phụ lục C trong tài liệu hướng dẫn kèm theo EPANET, dưới tiêu đề [RULES].