Nguyên tắc để chọn lựa được những thơng số hợp lý của đài nước là:
- Hoạt động đúng theo yêu cầu trữ nước (vào giờ dùng nước ít) và cấp nước bổ sung cho mạng (vào giờ cao điểm).
- Cĩ kích thước cân đối giữa đường kính và chiều cao. - Cĩ quy mơ vừa đủ theo yêu cầu hoạt động.
Cần chú ý rằng việc thiết kế một đài nước trong EPANET hồn tồn khác với phương pháp lập bảng cổ điển, trong đĩ người ta giả thiết trước chuỗi lưu lượng vào và ra khỏi đài từ đĩ xác định ra dung tích điều tiết của đài nước.
Một số người cĩ khuynh hướng áp dụng trước phương pháp lập bảng để mong rằng cĩ thể tìm ra một ước lượng gần đúng cho các thơng số kỹ thuật của đài nước được khai báo trong lần chạy thử đầu tiên của EANET. Việc làm này thật ra vừa mất thời gian lại vừa vơ ích. Với một vài kinh nghiệm đơn giản, việc xác định thơng số của đài nước trong EPANET cĩ thể được thực hiện xong trong thời gian của vài lần chạy thử.
Trong lần chạy thử đầu tiên, chiều sâu lớp nước ban đầu (INITIAL LEVEL) cĩ thể sơ bộ chọn tùy ý. Chiều sâu lớp nước tối thiểu (MIN LEVEL) chọn = 0.3 m đến 0.5 m (tương ứng với lớp nước chết trong đài). Chiều sâu lớp nước tối đa (MAX LEVEL) nên chọn lớn tùy ý (20 – 50 m). Đường kính đài nước được giả định tùy ý từ 5 – 10 m tùy theo quy mơ của hệ thống. Cao độ đáy đài (ELEVATION) nên chọn khá thấp ( = Hyc trong mạng).
Sau lần chạy thử đầu tiên, dựa theo kết quả của quá trình mực nước trong đài ta sẽ chỉnh lại các thơng số này.
Trong bài tập 10 sau đây, chúng ta sẽ thực hiện cụ thể việc hiệu chỉnh các thơng số kỹ thuật cho một đài nước nối vào nút 7 của hệ thống cho trong các ví dụ trước đây.
Bài tập 10:
Sử dụng sơ đồ đã cĩ trong các bài tập trước. Trong bài tập này ta sẽ bố trí thêm một đài nước nối vào nút 7 bằng đường ống 9 dài 50m đường kính 200mm C=130. Giả định sơ bộ các thơng số của đài nước như sau:
Elevation (m)
Initial level (m)
Min. level (m) Max lev. (m)
Diameter (m)
- Chạy thử lần đầu và quan sát kết quả lớp nước trong đài (chọn Đài nước, click GRAPH và chọn TIME SERIES-NODES-PRESSURE).
Nhận xét:
- Giá trị PRESSURE của nút 8 (đài nước) mơ tả diễn biến của chiều sâu lớp nước trong đài. Như vậy mực nước trong đài khơng tuần hồn sau 2 chu kỳ của pattern dùng nước (48 giờ). Điều này cĩ thể được gây ra do hai nguyên nhân sau đây:
- Giá trị trung bình của biểu đồ DEMAND PATTERN khơng bằng 1; - Chọn sai giá trị ban đầu của lớp nước trong đài (INITIAL LEV.)
Ta chọn lại INITIAL LEV. = 11 (giá trị cuối thời đoạn mơ phỏng) và chạy lại. (Click nút phải của mouse lên nút đài nước, chọn PROPERTIES và sửa lại giá trị của INITIAL LEVEL.
Để dễ quan sát hơn, hãy click nút phải của mouse lên trục tung và khai báo lại tính chất của trục.
Nhận xét:
- Mực nước trong đài đã thay đồi theo chu kỳ tuần hồn 24 giờ.
- Chiều sâu lớp nước trong đài khơng bao giờ nhỏ hơn 7.27 m và khơng lớn hơn 16.55 m. Điều này cho thấy nếu ta chọn chiều cao (chân) đài nước là 15m như trong phương án này thì mực nước trong đài nước sẽ khơng bao giờ về đến mực nước chết. Điều này nĩi lên rằng chiều cao đài nước đã chọn là cịn thấp.
- Biên độ dao động của mực nước trong đài là 16.5 -7.3 = 9.2 m. Như vậy nếu kể thêm lớp nước chết và chiều cao an tồn (tổng cộng vào khoảng 1m) thì tỉ lệ giữa chiều cao và đường kính đài là 10.2 / 5 ~ 2. Kết quả này cho thấy đường kính đài đã chọn là hơi nhỏ. Tỉ lệ này nên được quyết định dựa theo sự cân xứng về hình học giữa chiều cao và đường kính đài. Thơng thường những giá trị H/D ≤1 được áp dụng phổ biến.
Trong lần chạy thử thứ 3 ta tăng đường kính đài lên 7 m và thay đổi lại giá trị của ELEVATION = 23 m (tăng thêm 8 m so với giá trị giả định ban đầu để giảm lớp nước min trong đài cịn 0.5 m).
Lần chạy thứ 4 ta chỉnh lại ELEVATION sao cho mực nước min trong đài về đến 0.5 m bằng cách tăng ELEVATION lên thêm 0.3 m thành 22.3 m.
Cuối cùng cần chỉnh lại giá trị của INITIAL LEVEL = 2.1m để đảm bảo tính tuần hồn của dao động mực nước trong đài. Kết quả cuối cùng được cho trong biểu đồ:
Nhận xét:
- Giá trị thấp nhất của lớp nước trong đài là khoảng 0.5m. Như vậy chiều cao đài giả định là chấp nhận được. Đài nước cĩ chiều cao chân đài là 22.3 m.
- Giá trị cao nhất của lớp nước trong đài là 6.4 m, như vậy tổng chiều cao bầu đài kể cả khoảng an tồn phía trên sẽ vào khoảng gần 6.7 m: Đường kính đài giả định cho tỉ số H / D = 0.96 là cĩ thể chấp nhận được.
- Sự thay đổi về ELEVATION khơng làm thay đổi quy luật diễn biến của lớp nước trong đài. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
- Việc chọn giá trị ban đầu của ELEVATION nhỏ là nhằm mực đích tránh cho biểu đồ quá trình lớp nước trong đài khơng bị cắt mất phần chân, làm cho ta khơng thể xác định được giá trị thấp nhất của lớp nước thực tế xảy ra khi vận hành đài.
- Giá trị giả định của MAX LEVEL là 20 m khơng ảnh hưởng gì đến kết quả cuối cùng vì chiều cao bầu đài được chọn theo mực nước cao nhất thực tế là 6.4 m. Việc giả định giá trị của MAX LEVEL lớn chỉ nhằm mục đích tránh cho biểu đồ mực nước đài bị cắt mất phần đỉnh, làm cho khơng xác định được giá trị lớn nhất của lớp nước thực tế trong đài xảy ra trong quá trình vận hành.
- Đài nước tích nước trong thời gian từ 23 giờ đến 4 giờ sáng ngày hơm sau là khoảng thời gian dùng nước ít nhất trong ngày (xem biểu đồ DEMAND PATTERN). Từ 5 giờ đến 13 giờ đài cấp nước cho hệ thống để bù vào lưu lượng thiếu hụt của bơm trong thời gian này.
- Quá trình lưu lượng của đường ống cấp vào đài (LINK 9) cho thấy lưu lượng vào / ra đài khơng phải là hằng số mà hồn tồn phụ thuộc vào tình trạng áp lực trong mạng. Do đĩ việc tùy tiện giả định lưu lượng cấp của bơm vào đài như trong phương pháp lập bảng là khơng cĩ cơ sở. Trong biểu đồ dưới đây diễn tả lưu lượng vào-ra đài:
Q < 0: đài nhận nước Q > 0: đài cấp nước
- So sánh với diễn biến áp lực tại nút 7 (nút được nối trực tiếp với đài), ta thấy khi áp lực tại nút 7 tăng lên thì đài nhận nước, khi áp lực tại nút 7 giảm xuống thì đài cấp nước cho mạng. Nhận xét này một lần nữa giải thích nguyên lý hoạt động của đài nước trong hệ thống cấp nước.
- Cĩ thể xem xét diễn biến cao trình mực nước trong đài bằng cách chọn biến quan sát HEAD thay vì PRESSURE.
Kết quả cuối cùng của thơng số đài nước thu được như sau: Chiều cao chân đài: 23.3 m ( so với mặt đất);
Đường kính bầu đài: D = 7 m;
Chiều cao bầu đài: chiều sâu lớn nhất của lớp nước trong đài + khoảng dự trữ H = 6.4 + 0.3 = 6.7 m.
Bài tập 11
Sử dụng lại các kết quả của các bài tập trên và trả lời các câu hỏi sau đây.
1. Đánh giá tình trạng áp lực trong mạng trong 2 trường hợp khơng cĩ đài và cĩ đài (gợi ý: nhận xét về áp lực tối đa và tối thiểu trong mạng vào các thời gian khác nhau trong
ngày).
2. So sánh hiệu quả về năng lượng (hiệu suất trung bình, điện năng và chi phí) trong 2 trường hợp nĩi trên.
3. Thay đổi vị trí đài bằng cách nối lần lượt với các nút 2, 3, 4, 5 và 6. Trong mỗi phương án vị trí đài hãy thực hiện lại các bước 1. và 2. như trên.
4. Sử dụng kết quả của câu 3 hãy lập bảng so sánh kết quả phân tích hiệu quả kỹ thuật và kinh tế của các phương án bố trí đài.
Bài tập 12
Lập lại giống như bài tập 10, tuy nhiên giả định sơ bộ các thơng số ban đầu của đài nước như sau:
Elevation (m)
Initial level (m)
Min. level (m) Max lev. (m)
Diameter (m)
25 1 0.5 4 5 1. Nhận xét biểu đồ dao động chiều sâu lớp nước trong đài và giải thích.
(Gợi ý: Biểu đồ bị cắt chân cho thấy ELEVATION quá cao, Biểu đồ bị cắt đỉnh là do bị giới hạn cao trình mực nước tối đa.)
2. Hãy chỉnh chiều sâu lớp nước ban đầu sao cho quá trình mực nước trong đài là tuần hồn.
(Gợi ý: Chọn INITIAL LEVEL = giá trị cuối của lần chạy thử)
3. Chọn lại cao trình đáy đài (thơng số ELEVATION) chân đài sao cho lớp nước tối thiểu trong ngày là 0.3m.
4. Chọn lại MAX LEVEL sao cho cĩ thể quan sát được mực nước tối đa trong đài. 5. Kiểm chứng rằng việc thay đổi ELEVATION và MAX LEVEL khơng làm ảnh hưởng đến biên độ dao động cũng như quá trình mực nước trong đài.
(adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});