EJF Építőmérnöki Szak (BSC)

Az előadások a következő témára: "EJF Építőmérnöki Szak (BSC)"— Előadás másolata:

1 EJF Építőmérnöki Szak (BSC)
Vízellátás 6. előadás Hidraulikai modellezés EPANET-ben Hidraulikai ellenőrzés Dittrich Ernő egyetemi adjunktus PTE-PMMK Környezetmérnöki Tanszék Pécs, Boszorkány u. 2. B ép. 003.

2 Mire való az EPANET? Nyomott ivóvízvezeték hálózatok modellezése:
Hidraulikai modellezés Vízminőségi modellezés Vízkor meghatározás Nyomjelző anyag terjedés modellezése Csak a hidraulikai modellezéssel foglalkozunk

3 EPANET hidraulikai modell elemei I.
Limitálatlan méretű hálózati struktúra felépíthető a modellben Hossz-menti veszteség számítására 3-féle módszer választható: Hazen-Williams Darcy-Weisbach (javasolt) Chezy-Manning Tartalmazza az idomok, szerelvények veszteség értékének számítását, és spec. szerelvények modellbe történő beépítését (pl. nyomáscsökkentő, visszacsapó szelep, stb..)

4 EPANET hidraulikai modell elemei II.
Alkalmas konstans vagy változó szivattyúzás modellezésére Számítja a szivattyúzási energia igényt és energia költséget Bármilyen alakú víztározó kialakítható a modellben Csomópontonként időben változó vízigények definiálhatók Modellezhető a vizsgált kifolyási pontokon a nyomásfüggő kifolyási vízhozam (pl. öntözőfej, tűzcsap). Modellezhetőek különböző rendszerüzemeltetési stratégiák: Szintszabályzással Időbeni szabályozással Komplex szabályozással

5 EPANET modell felépítésének lépései
lépés: hálózat geometria bevitele lépés: a hálózati elemek adatainak megadása lépés: hálózat üzemeltetési információk megadása lépés: elemzési módszer megadása lépés: modell futtatás lépés: futtatási eredmények értékelése

6 Kezdeti lépések I. Új projekt kezdése: File/New
Projekt sorszám beállítása: Project/Defaults/ID Labels/ID Increments: érték beállítása 1-re Projektben használt mértékegység és számítási módszer beállítása: Project/Defaults/Hydarulics/ - Flow units: CMH (m3/s, Pa, m) - Headloss formula: D-W (Darcy-Weisbach)

7 Kezdeti lépések II. – térkép és rajzolási alapbeállítások
4. Méret és mértékegység: View/Dimensions Itt megadhatóak a térkép bal alsó és jobb felső sarkának koordinátái Map units: meter 5. Jelölési mód beállítása: View/Options/Notation Display node: ID Display link: ID 6. Auto Lenght :On (a koordináták alapján automatikusan számolja a program a vezeték hosszakat) Project – Defaults – Properties – Auto Lenght

8 Hálózat topológiai modell építése I.

9 Hálózat topológiai modell építése II.
Az ikonok segítségével felépíthető a hálózati topológia struktúrája: lépés: mélytározó helyének megadása lépés: csomópontok helyének megadása lépés: magas tározó helyének megadása lépés: tározók és csomópontok összekötése csővezetékekkel lépés: szivattyú helyének megadása: szivattyú ikon bekapcsolása után arra a két csomópontra kell klikkelni amelyek között a szivattyú el fog helyezkedni lépés: főbb elemek elnevezéseinek feliratozása Megjegyzések: Objektumok törlése: kijelölés + delete gomb Kilépés az aktuális funkcióból: jobb egérgomb Törtvonalú csővezeték is rajzolható két csomópont között

10 Hálózat topológiai modell építése III.
A megrajzolt objektumok bármelyike kijelölés után a bal egér gomb lenyomva tartásával mozgatható Vezetékekre többlet töréspontok beszúrhatóak: a vezeték kijelölése után, poligon kijelölési ikon (2), majd jobb egérgomb: Add vertex. Csomópontok adatainak megadása: (jobb egér gomb + properties) - X és Y koordináta bevihető - Elevation: magasság

11 Hálózat topológiai modell építése IV.
Tározók adatainak megadása Mélytározó: Total Head: vízszint abszolút magassága a tározóban Magastározó: Elevation: a magastározó fenekének abszolút magassága Min., max. level: minimális és maximális vízszintek a magastározó fenekétől Initial level: vízszint a magastározóban a szimuláció kezdetén Diamater: Henger alakú víztorony feltételezése esetén a víztorony átmérője. (Megadható bármilyen alakú víztorony a térfogat változási függvény megadásával: Volume Curve) Tipp: mivel a mélytározót a program végtelen nagy térfogattal értelmezi, ezért célszerű magas-tározót definiálni a mélytározó helyén.

12 Hálózat topológiai modell építése V.
Szivattyú adatainak megadása (Q-H görbe megadása) Minden szivattyúhoz kapcsolandó egy Q-H görbe: Browser menüben – Curves kiválasztása. Itt meg kell adni a Q-H görbét, majd a görbe számát be kell írni a szivattyú adatainál (properties) a „Pump Curve” ablakba.

13 Hálózat topológiai modell építése VI.
Ágak adatainak megadása (ágra klikkelve jobb egérgomb és properties parancs): Start node: ág kezdő pont End node: vég pont Lenght: hossz (Ha az „Auto Lenght” funkció be van kapcsolva, akkor automatikusan számolódik a hossz. De manuálisan is megadható.) Diameter: csőátmérő (mm-ben és belső átmérőt kell megadni) Roughness: csőérdesség

14 Ellenőrző futtatás A hálózati adatok és geometria bevitele után érdemes egy gyors ellenőrző futtatást végezni: Project – Run Analysis paranccsal (vagy futtatás (run) ikonnal). Ha sikeres a futtatás, akkor az eddig bevitt adatokban nincs futtatást akadályozó hiba. Futtatást követő üzenetek: „Run succesfully”: sikeres futtatás „Run unsuccesfully” sikertelen futtatás, ilyenkor a hibák okát is kiírja a program (Status Report)

15 Eredmények áttekintése, ellenőrzése I.
Browser menü Map fül alatt kiválasztható számos opció, melyek feltüntetésre kerülnek színkódosan a helyszínrajzon (a színkód módosítható tetszés szerint): Nodes: Pressure (nyomás) Demand (vízigény) Links: Flow (vízhozam) Velocity (áramlási sebesség) Unit headloss (fajlagos áramlási veszteség) Az elemekre kétszer kattintva a „Properties” felugró ablakban megtekinthetőek az adott objektumra vonatkozó számítási eredmények A Project – Summary és a Project – Defaults parancsokkal előhívhatóak a modell főbb adatai, beállításai

16 Eredmények áttekintése, ellenőrzése II.
Report menü – Table parancs vagy „Table” ikon segítségével előhívható a számítási eredményeket összefoglaló táblázat áganként (links) illetve csomópontonként (nodes)

17 Időben változó modell felépítése
Időparaméterek beállítása: Data Browser – Options – Times Total Duration: futtatási időtartam (24 h) Hydraulic Time Step: hidraulikai számítások időlépcsője (1 h) Pattern Time Step : fogyasztási menetgörbe időlépcsője Pattern Time Start : fogyasztási menetgörbe kezdeti időpontja Reporting Time Step: Kiértékelés időlépcsője Reporting Time Start: Kiértékelés kezdeti időpontja

18 Vízigények megadása Definiálhatók fogyasztási menetgörbék (pl. ipari, csúcsfogyasztás, tűzeset, stb...), Menete: Browser – Patterns – „Add” ikon. Az előugró ablakban minden órához be kell írni a napi fogyasztás adott órára eső százalékos értékét, mértékegység nélküli számban kifejezve. (pl: 3,2%=0,032) Annyi menetgörbe definiálandó, amennyi az üzemállapotok vizsgálatához szükséges. Ez után minden csomópontnál megadható (jobb egérgomb – Properties) a definiált menetgörbe száma (Demand Pattern), és a csomópont napi átlag fogyasztása (Base Demand) Tipp: Ha pl. egy csomópontban tűzesetet akarunk szimulálni, akkor célszerű azt is a csomóponti napi fogyasztás százalékában megadni.

19 Szivattyúzási menetgörbe megadása
A szivattyúzási menetgörbét a fogyasztási menetgörbével azonos módon kell definiálni. Annyi a különbség, hogy a Multiplier értékeinek 0-t (nincs szivattyúzás) vagy 1-et (van szivattyúzás) kell megadni. Ezt követően a szivattyú ikonján jobb egérgomb és Properties parancs, majd Pattern ablakban meg kell adni a menetgörbe sorszámát. Tipp: A szivattyú adatainál meg kell hogy legyen adva a Q-H görbe száma (Pump Curve) is! Tipp: minden nagyobb adatbevitel után érdemes lefuttatni a szimulációt és átgondolni a kapott eredményeket.

20 Időben változó eredmények áttekintése
Browser – Map alatt állítható az idő (Time) a megadott időperióduson belül, a megadott időlépcső szerint A „Time” tábla alatti ikonokkal a rendszer szimulációja lefuttatható a teljes periódusra Közben bármelyik vizsgált komponensre át lehet állítani a térkép megjelenítését. A térképen kérhető a folyásirány feltüntetése (View – Options – Flow Arrows) Az idő függvényében bármely csomópont illetve szakasz bármely számítási paraméterére vonatkozóan függvények készíttethetők (Report – Graph parancs, vagy „Graph” ikon) Táblázat is készíthető bármely egységre vonatkozóan (Report - Table parancs, vagy „Table” ikon”). A programban lehetőség van mért adatok alapján történő modell kalibrációra is (Project – Calibration Data)

21 Plusz gyakorlati tanácsok I.
Háttér térkép bevitele: Beilleszthető kiterjesztések: bmp, emf, wmf Javasolt wmf kiterjesztést használni View - Backdrop Load (háttér betöltése) Unload (háttér leválasztása) Align (a modell hálózat mozgatható vele a háttérkép fölé) Show/Hide (láthatóság ki-,bekapcsolása) Objektumok keresésére a View – Find parancs vagy a „Find” ikon ad módot. Kiválaszthatók bizonyos feltételeknek megfelelő objektumok View – Query paranccsal. Fontos hogy előtte legyen beállítva a Browser – Map – ben a vizsgált időpont.

22 Plusz gyakorlati tanácsok II.
Report – Full paranccsal készíthető külön fájlba egy, összegző jelentés mely minden fontosabb modellezési adatot tartalmaz. A kapott fájl Jegyzettömbbel megnyitható. Edit – Copy to paranccsal a képernyőn kijelölt elemek adat vagy wmf formátumban kimenthetőek. Adatok importálhatóak és exportálhatóak egy inp kiterjesztésű fájl elkészítésével. Érdemes meglévő exportált anyag átalakításával dolgozni!

23 Hidraulikai ellenőrzés céljai
Hidraulikai ellenőrzés céljai lehetnek: Szivattyú üzem optimalizálás Szivattyú rekonstrukció Váltás frekvencia szabályozású rendszerre Szivattyú üzemrend optimalizálás Tározás optimalizálása Tározási időtartam Szivattyú vezérlési szintek Tározó töltővezeték fojtása Vezérlési rendszer fejlesztése Üzemrend optimalizálás Nyomásviszonyok felülvizsgálata Vízsebességek felülvizsgálata Vízminőség javítás Rendszer terhelésváltozásaiból eredő vártozások előrejelzése

24 Hidraulikai ellenőrzés menete
Meglévő hálózat topológia bevitele (vonalvezetés, átmérők, csőanyagok, csomópontok magasságai, tározó térfogatok, vízszintek, szivattyú üzemrend, nyomásövezetek) Víztermelési adatok bevitele Fogyasztási adatok bevitele Kiegészítő mérési eredmények bevitele (valós szivattyú ki-be kapcsolási időpontok, betáplált vízhozam, nyomásviszonyok a hálózat mért pontjain, térfogatáramok a hálózat mért pontjain, stb…) Permanens modell felépítése átlag üzemi adatokkal. Nem permanens modell felépítése. Nem permanens modell kalibrálása. Modell pontosságának ellenőrzése. Érzékenység vizsgálat. Üzem szimuláció. Elemzési célú futtatások

25 Felhasznált irodalom Lewis A. Rossman: EPANET 2 – Users Manual. USEPA EPA/600/R-00/057. September 2000. Dombay Gábor: Epanet 2 segédlet. Oktatási segédanyag, EJF 2003. Öllős Géza: Vízellátás K+F eredmények. VDSZ, Budapest, 1987.

26 Köszönöm a megtisztelő figyelmet!