MIKE URBAN
VÍZELOSZTÓ HÁLÓZAT
Az eredeti MIKE URBAN – WATER DISTRIBUTION alapján a fordítás az UWEX projekt keretén belül készült: LEONARDO DA VINCI Transfer of innovation Tempus No.: 09/0128-L/4006 Urban Water Expert: Development of complex mobile IT center for life-long learning by involvement of end-users and training network in urban water management.
MIKE URBAN – Vízelosztó hálózat
Szerzıi jog Ez a dokumentum egy szerzıi joggal védett számítógépes szoftverhez tartozik. Minden jog fenntartva. Ezen dokumentum vagy a hozzá tartozó szoftverek másolása vagy sokszorosítása a DHI hozzájárulása nélkül tilos. A részletekért kérjük olvassa el a DHI Szoftver Licencet. Korlátolt felelısség A DHI korlátozott felelıssége a DHI Szoftver Licenc Megállapodás III. Mellékletében lett meghatározva: „Semmilyen esetben sem tehetı felelıssé a DHI vagy képviselıje (ügynökei és forgalmazói) az esetleges károkért, beleértve a korlátozás nélküli, a speciális, a közvetett, a véletlen vagy a következményes károkat, az üzleti információ elvesztésével vagy egyéb használatból eredı vagyoni károkat vagy a szoftver használhatatlanságáért, annak ellenére, hogy a DHI tudatában van az esetleges hibákkal. Ez a korlátozás a személyi sérülésekre is kiterjed a törvény által megengedett mértékben. Néhány ország vagy állam nem engedi a felelısség korlátozását vagy kizárását a következményes, a különleges, a közvetett és járulékos károk esetében, így ennek megfelelıen a korlátozások egyes részei Önre nem vonatkoznak. A lezárt csomag felbontásával vagy a program telepítésével vagy használatával Ön elfogadta a fenti korlátozásokat vagy az erre vonatkozó legbıvebb jogi rendelkezést, ami az Ön ezen szoftvervásárlásra vonatkozik.
2
MIKE URBAN – Vízelosztó hálózat
Tartalomjegyzék
Szerzıi jog ................................................................................................................................. 2 Korlátolt felelısség ................................................................................................................... 2 1
AZ EPANET INPUTOK LEÍRÁSA .................................................................................. 8 1.1
A hálózati alkotóelemek szerkesztıi ........................................................................... 8
1.1.1 A szerkesztık közös tulajdonságai ....................................................................... 8 1.1.3 Csı szerkesztı .................................................................................................... 16 1.1.4 Szivattyú szerkesztı ........................................................................................... 22 1.1.5 Szelep szerkesztı................................................................................................ 29 1.1.6 Tartály szerkesztı ............................................................................................... 34 1.1.7 Légkamra szerkesztı .......................................................................................... 38 1.2 Egyéb szerkesztık ..................................................................................................... 41 1.2.1 Projekt választási lehetıségek ............................................................................ 41 1.2.2 Nyomás zóna szerkesztı .................................................................................... 44 1.2.3 Energia szerkesztı .............................................................................................. 45 1.2.4 Jelentés szerkesztı.............................................................................................. 45 1.2.5 Görbék és összefüggések szerkesztı .................................................................. 47 1.2.6 Határfeltételek szerkesztı .................................................................................. 49 1.3 Hálózati fogyasztás .................................................................................................... 50 1.3.1 A fogyasztás szétosztása .................................................................................... 50 1.3.2 Fogyasztás szétosztás szerkesztı ....................................................................... 54 1.3.3 Többszörös fogyasztás szerkesztı ..................................................................... 58 1.3.4 Fogyasztási statisztikák ...................................................................................... 59 1.4 Kibıvített szimulációs idıszak .................................................................................. 61 1.4.1 Egyszerő szabályozó szerkesztı........................................................................ 62 1.4.2 Elıírásra alapozott szabályozók ........................................................................ 65 1.4.3 Ismétlıdı menetrendek szerkesztıje ................................................................. 69 1.4.4 Idıbeállítás szerkesztı........................................................................................ 73 1.5 Vízminıségi szimuláció ............................................................................................ 75 1.5.1 A vízminıségi elemzés kiválasztása .................................................................. 76 1.5.2 A vízminıségi elemzés paraméterei .................................................................. 77 1.5.3 Kiindulási vízminıség szerkesztı ...................................................................... 77 1.5.4 Szennyezési pontforrások szerkesztı ................................................................. 78 1.5.5 Reakciósebesség szerkesztı ............................................................................... 80 1.5.6 Forrás nyomon követése..................................................................................... 83 1.6 Eszközök.................................................................................................................... 84 3
MIKE URBAN – Vízelosztó hálózat 1.6.1 1.6.2 1.6.3
Szokásos mértékegységek ................................................................................. 87 A nyilvántartási szelepek/szivattyúk átalakítása modell szelepekké/szivattyúkká89 Csıtulajdonságok másolása................................................................................ 90
MIKE URBAN - VÍZELOSZTÁS ........................................................................................... 92 2
A MODELL HASZNÁLATA .......................................................................................... 93 2.1
Áttekintés .................................................................................................................. 94
2.1.1 EPANET............................................................................................................ 94 2.1.2 Kosütés .............................................................................................................. 94 2.1.3 Vízelosztási eszközök ........................................................................................ 95 2.2 Ha segítségre van szüksége ....................................................................................... 96 2.3
Felkészülés................................................................................................................. 97
2.3.1 Program menük ............................................................................................... 100 2.4 Az alkalmazás alapjai ............................................................................................. 102 2.4.2 Input adat-igények ............................................................................................ 104 2.5 Adatbevitel.............................................................................................................. 106 2.5.1 Interaktív adatbevitel ....................................................................................... 106 2.5.2 Grafikus input ................................................................................................... 107 2.5.3 Grafikus adatok importja .................................................................................. 108 2.6 A fogyasztás feldolgozása ....................................................................................... 109 2.6.1 Szétosztott fogyasztás ...................................................................................... 109 2.7 Az elemzés végrehajtása .......................................................................................... 113 2.7.1 Az elemzés végrehajtása .................................................................................. 114 2.8 Az elemzés eredményeinek megtekintése ............................................................... 114 2.8.1 2.8.2 2.8.3 2.8.4 2.8.5 2.8.6 2.8.7 2.8.8 2.8.9 2.8.10 2.8.11 2.8.12 2.8.13 2.8.14 3
Az alternatív megoldások összehasonlítása ..................................................... 114 Az EPANET elemzés eredményeinek megtekintése ....................................... 115 Eredmény keresı ablak ................................................................................... 116 Eredmény táblázat ............................................................................................ 116 Tematikus térképezés ....................................................................................... 116 Hossz-szelvények ............................................................................................. 117 Idısorok ............................................................................................................ 117 A Q-H kapcsolat görbéje .................................................................................. 117 Tőzcsapok Q-H görbéje ................................................................................... 117 A mőködı szivattyú munkapontja a Q-H jelleggörbén .................................... 117 A csövek és csomópontok ellenırzése ............................................................ 117 Animáció .......................................................................................................... 118 EPANET hibaüzenetek és figyelmeztetések .................................................... 118 Az eredmények tárolása az adatbázisban ......................................................... 119
A VÍZELOSZTÁS ESZKÖZEI (WD-ESZKÖZÖK) ..................................................... 120 4
MIKE URBAN – Vízelosztó hálózat 3.1
Tőzoltási víz elemzése ............................................................................................. 120
3.2
A csıérdesség kalibrációja ...................................................................................... 123
3.3
PID szabályozás ....................................................................................................... 128
3.3.1 Az RTC rendszerek felépítése .......................................................................... 129 3.3.2 MIKE URBAN, a valósággal szemben ............................................................ 130 3.3.3 A PID algoritmus ............................................................................................. 131 3.4 Változtatható fordulatszámú (VSD) szivattyú ......................................................... 134
4
3.5
Kiterjesztett elıírásokon alapuló szabályozások ..................................................... 134
3.6
Nyomás zóna térképezés ........................................................................................ 134
MIKE URBAN Kosütés ................................................................................................. 136 4.1
A kosütés számítása ................................................................................................ 136
4.2
Elméleti háttér.......................................................................................................... 137
4.2.1 A kosütés modell leírása .................................................................................. 137 4.3 Numerikus séma és algoritmus ................................................................................ 140 4.4
A kosütés számítása ................................................................................................. 143
4.4.1 4.4.2 4.4.3 4.4.4 4.4.5 5
A kosütés modul futtatása ................................................................................ 144 A hálózat helyszínrajzának meghatározása ..................................................... 145 A további alkotóelemek listája ........................................................................ 155 A csomópontokban található alkotóelemek ..................................................... 155 Oktatói vázlat .................................................................................................. 158
EPANET ......................................................................................................................... 160 5.1
Történeti visszatekintés ........................................................................................... 160
5.1.1 Elemzési módszerek ......................................................................................... 161 5.1.2 A MIKE URBAN WATER alkalmazása ......................................................... 162 5.1.3 A hálózat egyszerősítése .................................................................................. 162 5.2 A vízelosztási hálózat .............................................................................................. 164 5.2.1 Csövek ............................................................................................................. 165 5.2.2 Szivattyúk ......................................................................................................... 167 5.2.3 Szelepek ........................................................................................................... 171 5.2.4 Helyi veszteségek ............................................................................................. 172 5.2.5 Csomópontok ................................................................................................... 173 5.3 Menetrendek ............................................................................................................ 175 5.4
A hidraulikai szimuláció modellje.......................................................................... 175
5.4.1 A víz kora és a forrás nyomon követése .......................................................... 182 5.5 Vízminıségi szimulációs modell ............................................................................. 182 5.5.1 5.5.2
Hosszirányú szállítás a csövekben .................................................................. 182 Keveredés a csı csomópontokban................................................................... 183 5
MIKE URBAN – Vízelosztó hálózat 5.5.3 Keveredés a tároló berendezésekben................................................................ 183 5.5.4 A víztömegben végbemenı reakciók ............................................................... 183 5.5.5 Csıfal-menti reakció ........................................................................................ 185 5.5.6 A Lagrange-féle transzport algoritmus ........................................................... 186 5.5.7 A Tartályban való keveredés modellje ............................................................. 186 5.6 Modell kalibráció ..................................................................................................... 189 5.6.1 5.6.2 5.6.3 5.6.4 5.6.5 6
Pontossági megfontolások ............................................................................... 189 Egy modell kalibrálásának okai ....................................................................... 190 A modell kalibráció adatigénye........................................................................ 190 Kalibrációs szimulációk .................................................................................. 192 A modell módosítása ........................................................................................ 193
GYAKORLATOK .......................................................................................................... 195 1. gyakorlat – A csıhálózati rendszer meghatározása ............................................. 195
6.1
6.1.1 A projekt meghatározása .................................................................................. 196 6.1.2 A csatlakozási csomópontok adatainak meghatározása .................................. 197 6.1.3 Tartály adatok meghatározása .......................................................................... 200 6.1.4 Csıadatok meghatározása ................................................................................ 201 6.1.5 Szivattyú adatok meghatározása ..................................................................... 204 6.1.6 A MIKE URBAN WD adatfájl megnyitása .................................................... 206 6.1.7 Az adatok mentése ........................................................................................... 206 6.1.8 Az elemzés elvégzése ....................................................................................... 206 6.1.9 Elıkészített input és output fájlok .................................................................... 207 6.1.10 Az elemzés eredményeinek áttekintése ............................................................ 207 6.2 2. gyakorlat – A nyomáscsökkentı szelep statikus elemzése .................................. 212 6.2.1 A nyomáscsökkentı szelep meghatározása...................................................... 214 6.2.2 A csatlakozási csomóponti fogyasztás változásának meghatározása ............... 215 6.2.3 A teljes fogyasztás változásának meghatározása ............................................. 216 6.2.4 A csıállapot változásának meghatározása ....................................................... 218 6.2.5 Elıre elkészített input és output fájlok ............................................................. 220 6.2.6 Az elemzés eredményeinek áttekintése ............................................................ 220 6.2.7 Az elemzési eredmények összehasonlítása ...................................................... 221 6.3 3. gyakorlat – Kibıvített idıtartamú elemzés .......................................................... 222 6.3.1 6.3.2 6.3.3 6.3.4 6.3.5 6.3.6 6.3.7 6.3.8 6
A kibıvített idıtartamú elemzés meghatározása .............................................. 223 A fogyasztási menetrendek meghatározása és alkalmazása ............................. 224 A Tároló tartály adatainak meghatározása ....................................................... 227 A szabályozási elıírások meghatározása ......................................................... 228 A kibıvített idıtartamú elemzés végrehajtása ................................................. 228 Elıre elkészített input és output fájlok ............................................................. 229 A kibıvített idıtartamú elemzés eredményeinek áttekintése ........................... 229 A kibıvített idıtartamú elemzési eredmények áttekintése ............................... 234
MIKE URBAN – Vízelosztó hálózat 6.4
4. gyakorlat – Tőzoltási víz elemzése...................................................................... 236
6.4.1 A tervezett tőzoltási víz mennyiségének megadása ......................................... 236 6.4.2 A tervezett tőzoltási nyomás megadása .......................................................... 238 6.4.3 Az elemzés eredményeinek áttekintése ........................................................... 239 6.5 5. gyakorlat – Vízminıség – Forrás nyomon követés ............................................. 240 6.5.1 A forrás nyomon követése elemzésének meghatározása ................................ 241 6.5.2 A forrás csomópont meghatározása ................................................................. 242 6.5.3 Elıre elkészített input és output fájlok ............................................................ 243 6.5.4 A forrás csomópontra vonatkozó eredmények elkészítése .............................. 243 6.5.5 A forrás csomóponti eredményeinek százalékos értékei.................................. 243 6.5.6 Az áram nyomon követése elıre és visszafelé ................................................. 247 6.5.7 Az elemzési eredmények áttekintése............................................................... 248 6.6 6. gyakorlat – Vízminıség – A víz korának elemzése ............................................ 249 6.6.1 A víz kora elemzésének meghatározása ........................................................... 249 6.6.2 Elıre elkészített input és output fájlok ............................................................. 251 6.6.3 A víz korának eredményei................................................................................ 251 6.6.4 Az elemzési eredmények áttekintése................................................................ 256 6.7 7. gyakorlat – Vízminıség – A klórtartalom elemzése ........................................... 256 6.7.1 A tartalom elemzés meghatározása .................................................................. 257 6.7.2 Az alkotórészek adatainak meghatározása ....................................................... 258 6.7.3 Elıre elkészített input és output fájlok ............................................................. 260 6.7.4 A klórtartalom lebomlásának eredményei........................................................ 260 6.7.5 Az elemzési eredmények áttekintése................................................................ 263 6.8 8. gyakorlat – Szétosztott fogyasztás és nyomás zónák .......................................... 264 6.8.1 Szétosztott fogyasztás ...................................................................................... 265 6.8.2 Elıre elkészített input és output fájlok ............................................................. 267 6.8.3 A fogyasztás szétosztás eredményeinek áttekintése......................................... 267 6.9 9. gyakorlat – MIKE NET fájlok importálása ......................................................... 269 6.9.1 MIKE NET fájlok importálása ......................................................................... 269 6.9.2 Elıre elkészített input és output fájlok ............................................................. 272 6.10 10. gyakorlat – Fogyasztás szétosztás ..................................................................... 272 6.10.1 Fogyasztási pontok importja ............................................................................ 272 6.10.2 A fogyasztás geokódolása ................................................................................ 273 6.10.3 A fogyasztások összegzése............................................................................... 275 6.10.4 Elıre elkészített input és output fájlok ............................................................. 276 6.11 11. gyakorlat – A kosütés elemzése légkamrával .................................................... 276 6.11.1 Légkamra nélkül ............................................................................................... 276 6.11.2 Légkamra .......................................................................................................... 278
7
