CẤP THOÁT NƯỚC - CHƯƠNG 8 TÍNH TOÁN MẠNG LƯỚI CẤP NƯỚC VỚI PHẦN MỀM EPANET docx

1
1
TRƯỜNG ðẠI HỌC BÁCH KHOA TP. HCM
Khoa Kỹ Thuật Xây Dựng - BM KTTNN
Giảng viên: PGS. TS. NGUYỄN THỐNG
E-mail: or
Web: />T
é
l
.
(08) 38 640 979
-
098 99 66 719
NỘI DUNG MƠN HỌC
CHƯƠNG 1: Tổng quan về 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 trong.
CHƯƠNG 5: Mạng lưới thốt nước bên trong.
CHƯƠNG 6: Mạng lưới thốt nước khu vực.
CHƯƠNG 7: Tổng quan về xử lý nước thải.
CHƯƠNG 8: Phần mềm EPANET và SWMM
CẤP THỐT NƯỚC
Chương 8: Phần mềm EPANET và SWMM
T
T
Í
Í
NH TO
NH TO
Á

Á
N
N
M
M
Ạ
Ạ
NG LƯ
NG LƯ
Ớ
Ớ
I
I
C
C
Ấ
Ấ
P NƯ
P NƯ
Ớ
Ớ
C V
C V
Ớ
Ớ
I
I
PHA
PHA
À

À
N ME
N ME
À
À
M EPANET
M EPANET
CẤP THỐT NƯỚC
Chương 8: Phần mềm EPANET và SWMM
MẠNG LƯỚI CẤP NƯỚC KHU VỰC
PGS. Dr. Nguyễn Thống
MẠNG LƯỚI VỊNG
Nguồn nước
ðài nước
ðiểm lấy nước
1
2
3
4
5
6
7
8
9
131211
10
q
3
I
II III

IV
V
VI
CẤP THỐT NƯỚC
Chương 8: Phần mềm EPANET và SWMM
PHẦN MỀM EPANET
Đây là phần mềm cho phép tính toán thủy lực mạng
lưới đường ống có dòng chảy có áp:
TÓM TẮT LÝ THUYẾT
Tổn thất năng lượng cho mỗi đoạn đường ống (i,j):
Và tại mỗi nút ta có:
• Q
ij
: lưu lượng trong đường ống (ij)
• H
i
: cột nước đo áp tại nút i (thế năng + áp năng)
• q
k
: lưu lượng tiêu thụ (+) hoặc cấp vào (-) tại nút k
CẤP THỐT NƯỚC
Chương 8: Phần mềm EPANET và SWMM
PGS. Dr. Nguyễn Thống
n
i j ij ij
H H h rQ
− = =
ik kj k
i j
Q Q q 0

− − =
∑ ∑
THÔNG SỐ BAN ĐẦU


 Nút;


 Đoạn ống;


 Đài nước; bể nước;


 Bơm;


 Options (quy luật thủy lực, thời
gian mô phỏng).
CẤP THỐT NƯỚC
Chương 8: Phần mềm EPANET và SWMM
PGS. Dr. Nguyễn Thống
2
NÚT (Cao độ, q
tb
, N
0
pattern)
CẤP THỐT NƯỚC
Chương 8: Phần mềm EPANET và SWMM

PGS. Dr. Nguyễn Thống
Cao độ (m)
Q
tb
(l/s)
N
0
pattern:1,2,15,…
PATTERN N
0
1
CẤP THỐT NƯỚC
Chương 8: Phần mềm EPANET và SWMM
PGS. Dr. Nguyễn Thống
ĐOẠN ỐNG (L, d)
CẤP THỐT NƯỚC
Chương 8: Phần mềm EPANET và SWMM
PGS. Dr. Nguyễn Thống
L(m)
D(mm)
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)
CẤP THỐT NƯỚC
Chương 8: Phần mềm EPANET và SWMM
PGS. Dr. Nguyễn Thống
BỂ CHỨA
CẤP THỐT NƯỚC

Chương 8: Phần mềm EPANET và SWMM
PGS. Dr. Nguyễn Thống
NGUỒN CẤP NƯỚC
VƠ HẠN
CẤP THỐT NƯỚC
Chương 8: Phần mềm EPANET và SWMM
PGS. Dr. Nguyễn Thống
BƠM


 ðường
cong đặc tính bơm
(Q,H)
3
CẤP THỐT NƯỚC
Chương 8: Phần mềm EPANET và SWMM
PGS. Dr. Nguyễn Thống
ðƯỜNG CONG
ðẶC TÍNH BƠM
OPTION Quy luật thủy lực:
CẤP THỐT NƯỚC
Chương 8: Phần mềm EPANET và SWMM
PGS. Dr. Nguyễn Thống
CẤP THỐT NƯỚC
Chương 8: Phần mềm EPANET và SWMM
PGS. Dr. Nguyễn Thống
Litre Per Second
(ðơn vị lưu lượng)
Hazen – Williams
(Quy luật thủy lực)

OPTION (TIME)
CẤP THỐT NƯỚC
Chương 8: Phần mềm EPANET và SWMM
PGS. Dr. Nguyễn Thống
THỜI GIAN MƠ PHỎNG (h)
(24h or 48h or 72h,…)
V
V
Í
Í
DU
DU
Ï
Ï
1
1
CẤP THỐT NƯỚC
Chương 8: Phần mềm EPANET và SWMM
Ví dụ: Dùng EPANET để mô phỏng hoạt động của
mạng lưới trong 72h.
CẤP THỐT NƯỚC
Chương 8: Phần mềm EPANET và SWMM
PGS. Dr. Nguyễn Thống
BỂ
NƯỚC
BƠM
NÚT
ĐOẠN ỐNG
ĐÀI
NƯỚC

4
XEM V
XEM V
Í
Í
DU
DU
Ï
Ï
vidu0.NET
vidu0.NET
Download:
Download:
…
…
.
.
\
\
BAI GIANG
BAI GIANG






Capthoatnuoc
Capthoatnuoc
CẤP THỐT NƯỚC

Chương 8: Phần mềm EPANET và SWMM
PGS. Dr. Nguyễn Thống
Đơn vò sử dụng trong mô phỏng :
- Lưu lượng (l/s)
- Tổn thất năng lượng theo Hazen-Williams
- Chiều dài (m)
- Đường kính ống (mm)
- Cao trình (m)
Thời gian mô phỏng : 72 h.
CẤP THỐT NƯỚC
Chương 8: Phần mềm EPANET và SWMM
PGS. Dr. Nguyễn Thống
SỐ LIỆU NÚT
CẤP THỐT NƯỚC
Chương 8: Phần mềm EPANET và SWMM
PGS. Dr. Nguyễn Thống
1121Pattern
251025200q
tb
(l/s)
121312105Cao độ
(m)
65432NÚT
SỐ LIỆU ĐƯỜNG ỐNG
CẤP THỐT NƯỚC
Chương 8: Phần mềm EPANET và SWMM
PGS. Dr. Nguyễn Thống
400200200200200300d(mm)
25250250250250250L(m)
654321Ống

SỐ LIỆU ĐÀI NƯỚC
CẤP THỐT NƯỚC
Chương 8: Phần mềm EPANET và SWMM
PGS. Dr. Nguyễn Thống
683320
Đường
kính
đài (m)
Chiều
sâu tối
đa (m)
Chiều
sâu tối
thiểu (m)
Chiều sâu
nước
b/đầu (m)
Cao
độ đáy
(m)
THÔNG SỐ BƠM
CẤP THỐT NƯỚC
Chương 8: Phần mềm EPANET và SWMM
PGS. Dr. Nguyễn Thống
3580
Head (m)Flow (l/s)
5
PATTERN N
0
1

CẤP THỐT NƯỚC
Chương 8: Phần mềm EPANET và SWMM
PGS. Dr. Nguyễn Thống
PATTERN N
0
2
CẤP THỐT NƯỚC
Chương 8: Phần mềm EPANET và SWMM
PGS. Dr. Nguyễn Thống
TIME OPTION
CẤP THỐT NƯỚC
Chương 8: Phần mềm EPANET và SWMM
PGS. Dr. Nguyễn Thống
HYDRAULIQUE OPTION
CẤP THỐT NƯỚC
Chương 8: Phần mềm EPANET và SWMM
PGS. Dr. Nguyễn Thống
EPANET
EPANET






VIDU3.NET
VIDU3.NET
CẤP THỐT NƯỚC
Chương 8: Phần mềm EPANET và SWMM
PGS. Dr. Nguyễn Thống

Ví dụ 1: Dùng EPANET để mô phỏng hoạt động của
mạng lưới trong 72h.
CẤP THỐT NƯỚC
Chương 8: Phần mềm EPANET và SWMM
PGS. Dr. Nguyễn Thống
ĐÀI
NƯỚC
NÚT MẠNG
LƯỚI
ĐƯỜNG ỐNG
BỂ
BƠM
ĐƯỜNG ỐNG
6
Đơn vò sử dụng trong mô phỏng :
- Lưu lượng (l/s)
- Tổn thất năng lượng theo Hazen-
Williams
- Chiều dài (m)
- Đường kính ống (mm)
- Cao trình (m)
Thời gian mô phỏng : 72 h.
CẤP THỐT NƯỚC
Chương 8: Phần mềm EPANET và SWMM
PGS. Dr. Nguyễn Thống
Số liệu ban đầu cho mạng lưới như sau :
CẤP THỐT NƯỚC
Chương 8: Phần mềm EPANET và SWMM
PGS. Dr. Nguyễn Thống
1221

N
0
Pattern
201525200
Lưu lượng
(l/s)
101412100
Cao độ
65432
Nút
Pattens N
0
1
CẤP THỐT NƯỚC
Chương 8: Phần mềm EPANET và SWMM
PGS. Dr. Nguyễn Thống
Pattens N0 2
CẤP THỐT NƯỚC
Chương 8: Phần mềm EPANET và SWMM
PGS. Dr. Nguyễn Thống
Đường ống:
Đài nước:
400200200250300D (mm)
40250250250500L(m)
64321Ống
CẤP THỐT NƯỚC
Chương 8: Phần mềm EPANET và SWMM
PGS. Dr. Nguyễn Thống
6Đường kính đài (m)
6Chiều sâu max (m)

2Chiều sâu nước min (m)
6
(*)
Chiều sâu nước ban đầu (m)
30Cao độ đáy đài nước (m)
(*) Thông thường chiều sâu nước ban đầu cho
trong đài nước là « ngẫu nhiên », do đó với
mô phỏng lần đầu thì sau chu kỳ mực nước
đài sẽ không về đúng như ban đầu giả đònh.
Để hiệu chỉnh chỉ cần lấy số liệu mực nước đài
cuối chu kỳ mô phỏng và gắn giá trò này cho
mực nước ban đầu của đài.
CẤP THỐT NƯỚC
Chương 8: Phần mềm EPANET và SWMM
PGS. Dr. Nguyễn Thống
7
Số liệu về bơm 7
Pattern
N
0
đường đặc tính máy bơm
30Cột nước bơm (m)
80Lưu lượng bơm (l/s)
7N
0
bơm
CẤP THỐT NƯỚC
Chương 8: Phần mềm EPANET và SWMM
PGS. Dr. Nguyễn Thống
GIAO DIE

GIAO DIE
Ä
Ä
N
N
EPANET
EPANET
CẤP THỐT NƯỚC
Chương 8: Phần mềm EPANET và SWMM
PGS. Dr. Nguyễn Thống
Hướng dẫn nhập số liệu
vào EPANET
CẤP THỐT NƯỚC
Chương 8: Phần mềm EPANET và SWMM
PGS. Dr. Nguyễn Thống
Chạy
CT
H/C hình
Tạo nút
Tạo bể chứa
Tạo đài
Tạo bơm
Tạo đường ống
Xem kết quả
ĐỊNH NGHĨA ĐƠN VỊ SỬ DNG
Vào cửa sổ Browser :/ Options / Hydraulics
Flow Units


 LPS

Headloss
Formula


 H-W
CẤP THỐT NƯỚC
Chương 8: Phần mềm EPANET và SWMM
PGS. Dr. Nguyễn Thống
THỜI GIAN KÉO DÀI MÔ PHỎNG : 72H
• Vào cửa sổ Browser : / Options / Times
Total
Duration


 72
CẤP THỐT NƯỚC
Chương 8: Phần mềm EPANET và SWMM
PGS. Dr. Nguyễn Thống
Hiển thò ký
hiệu nút,
đường, đài
nước bể
chứa…
View
/ Options
/ Notation
 và chọn:
CẤP THỐT NƯỚC
Chương 8: Phần mềm EPANET và SWMM
PGS. Dr. Nguyễn Thống

8
- Hiển thò ký hiệu hướng dòng chảy :
View/Options
/FlowArrows :


Arrows Style :


° Open
Nhập số
liệu nút :
Ví dụ nút 2.
CẤP THỐT NƯỚC
Chương 8: Phần mềm EPANET và SWMM
PGS. Dr. Nguyễn Thống
CẤP THỐT NƯỚC
Chương 8: Phần mềm EPANET và SWMM
Nhập số
liệu
pattern :
pattern N
0
1
PGS. Dr. Nguyễn Thống
Trong trường hợp pattern cho nhu cầu nước
sinh hoạt trong một chu kỳ tính ta có giá trò
trung bình các hệ số bằng 1: Avg. =1.
CẤP THỐT NƯỚC
Chương 8: Phần mềm EPANET và SWMM

PGS. Dr. Nguyễn Thống
Patten
N
0
6 cho
bơm số 6.
CẤP THỐT NƯỚC
Chương 8: Phần mềm EPANET và SWMM
Có thể dùng
pattern này
để xác đònh
giờ hoạt động
của bơm
trong chu
kỳ dùng
nước.
PGS. Dr. Nguyễn Thống
Đường ống 1
Chiều dài:
Length=500m
Đường kính
Diameter
200mm.
CẤP THỐT NƯỚC
Chương 8: Phần mềm EPANET và SWMM
PGS. Dr. Nguyễn Thống
Đài nước
số 12.
CẤP THỐT NƯỚC
Chương 8: Phần mềm EPANET và SWMM

Cao độ
Đáy đài
Chiều sâu
nước t=0
Chiều sâu
Nước min
&ø max
Đường kính
đài
PGS. Dr. Nguyễn Thống
9
Bơm số
10 & 6:
CẤP THỐT NƯỚC
Chương 8: Phần mềm EPANET và SWMM
PGS. Dr. Nguyễn Thống
Đường đặc
tính bơm
(Pump
Curve)
ID 15.
CẤP THỐT NƯỚC
Chương 8: Phần mềm EPANET và SWMM
PGS. Dr. Nguyễn Thống
Lưu lượng
(l/s)
Cột nước
(m)
MỘT
SỐ

KẾT
QUẢ
CẤP THỐT NƯỚC
Chương 8: Phần mềm EPANET và SWMM
PGS. Dr. Nguyễn Thống
Lưu lượng trong các đường ống
Lưu
Lượng
Bơm
10
CẤP THỐT NƯỚC
Chương 8: Phần mềm EPANET và SWMM
PGS. Dr. Nguyễn Thống
Đài
TANK
12
CẤP THỐT NƯỚC
Chương 8: Phần mềm EPANET và SWMM
PGS. Dr. Nguyễn Thống
Chiều
sâu
nước
trong
đài
theo t
Vận
tốc
CẤP THỐT NƯỚC
Chương 8: Phần mềm EPANET và SWMM
PGS. Dr. Nguyễn Thống

Ống 1
Ống 3
Ống 2
10
Áp
suất
CẤP THỐT NƯỚC
Chương 8: Phần mềm EPANET và SWMM
PGS. Dr. Nguyễn Thống
Nút 2
Nút 3
Nút 4
Cân bằng lưu lượng vào và ra khỏi mạng lưới :
CẤP THỐT NƯỚC
Chương 8: Phần mềm EPANET và SWMM
PGS. Dr. Nguyễn Thống
PHA
PHA
À
À
N ME
N ME
À
À
M T
M T
Í
Í
NH
NH

THOA
THOA
Ù
Ù
T N
T N
Ư
Ư
Ơ
Ơ
Ù
Ù
C M
C M
Ư
Ư
A
A
SWMM
SWMM
(
(
S
S
torage
torage
W
W
ater
ater

M
M
anagement
anagement
M
M
odel)
odel)
CẤP THỐT NƯỚC
Chương 8: Phần mềm EPANET và SWMM
PGS. Dr. Nguyễn Thống
PHƯƠNG PHÁP THÍCH HỢP
 Dòng chảy ổn định đều,
 Mưa xảy ra trên tồn bơ khu
vực là như nhau.
 Diện tích khu vực tương đối bé
(< 5

 10km
2
).
CẤP THỐT NƯỚC
Chương 8: Phần mềm EPANET và SWMM
PGS. Dr. Nguyễn Thống
PHẦN MỀM SWMM
Phần mềm cho phép tính toán hệ
thống thoát nước mưa đô thò hoặc
khu vực:
- Dòng chảy trong ống không hoặc
có áp.

- Biên : không đổi hoặc đổi theo thời
gian.
CẤP THỐT NƯỚC
Chương 8: Phần mềm EPANET và SWMM
PGS. Dr. Nguyễn Thống
PHẦN MỀM SWMM
- Có thể xét sự làm việc của hồ điều
hòa.
- Độ dốc đặt cống <0 (option dòng
không ổn đònh).
- Nhiều dạng mặt cắt cống dẫn.
CẤP THỐT NƯỚC
Chương 8: Phần mềm EPANET và SWMM
PGS. Dr. Nguyễn Thống
11
CẤP THỐT NƯỚC
Chương 8: Phần mềm EPANET và SWMM
PGS. Dr. Nguyễn Thống
CẤP THỐT NƯỚC
Chương 8: Phần mềm EPANET và SWMM
PGS. Dr. Nguyễn Thống
Điểm thoát
nước khu vực
Đường ống
thoát nước
Điểm thu
nước khu S3
Trạm mưa
Diện tích
khu thoát

nước
Điểm nút
mạng lưới
CẤP THỐT NƯỚC
Chương 8: Phần mềm EPANET và SWMM
PGS. Dr. Nguyễn Thống
AMPTAMPTAMPTAMPT
GREENGREENGREENGREENMô hình thấm
0.50.50.50.5Độ dốc trung bình (%)
400400400400C/rộng trung bình (m)
10101010Diện tích (ha)
50505050Tỷ lệ d/tích không
thấm (%)
J6J3J1J5Điểm thoát nước
Gage1Gage1Gage1Gage1Trạm mưa liên hệ
S4S3S2S1Lưu vực
SỐ LIỆU TIỂU KHU VỰC
Đường ống tròn thoát nước:
CẤP THỐT NƯỚC
Chương 8: Phần mềm EPANET và SWMM
PGS. Dr. Nguyễn Thống
0.010.010.010.010.01n
500600800500700L (m)
110.750.750.75H
max
(m)
C5C4C3C2C1Ống
Nút mạng lưới:
CẤP THỐT NƯỚC
Chương 8: Phần mềm EPANET và SWMM

PGS. Dr. Nguyễn Thống
FREiều kiện biên
222.542.52Chiều sâu từ
đáy đến mặt
đất (m)
1719.519.518191919.5Cao độ mặt
đất (m)
Out1J6J5J4J3J2J1Nút
MƯA TRÊN LƯU VỰC
• Trạm mưa Gage1 trên lưu vực. Số
liệu mưa dưới dạng chuỗi thời gian,
tính bằng mm/h.
CẤP THỐT NƯỚC
Chương 8: Phần mềm EPANET và SWMM
PGS. Dr. Nguyễn Thống
12
CẤP THỐT NƯỚC
Chương 8: Phần mềm EPANET và SWMM
PGS. Dr. Nguyễn Thống
CHN ĐƠN VỊ VÀ LOI MÔ HÌNH
ĐỘNG LC CHO LƯU VƯC
• Hệ đơn vò SI : lưu lương LPS (l/s)
• Mô hình thủy lực loại sóng động lực :
dynamic wave
• Mô hình thấm vào đất : Green Ampt 


Ch
ương trình tính dòng chảy mặt tạo ra
từ số liệu mưa trên tiểu khu.

CẤP THỐT NƯỚC
Chương 8: Phần mềm EPANET và SWMM
PGS. Dr. Nguyễn Thống
CẤP THỐT NƯỚC
Chương 8: Phần mềm EPANET và SWMM
PGS. Dr. Nguyễn Thống
TH
TH
Ờ
Ờ
I GIAN
I GIAN
MƠ PH
MƠ PH
Ỏ
Ỏ
NG
NG
CẤP THỐT NƯỚC
Chương 8: Phần mềm EPANET và SWMM
PGS. Dr. Nguyễn Thống
CẤP THỐT NƯỚC
Chương 8: Phần mềm EPANET và SWMM
PGS. Dr. Nguyễn Thống
CẤP THỐT NƯỚC
Chương 8: Phần mềm EPANET và SWMM
PGS. Dr. Nguyễn Thống
13
Mô phỏng
3 h

27/11/2004
CẤP THỐT NƯỚC
Chương 8: Phần mềm EPANET và SWMM
PGS. Dr. Nguyễn Thống
Tiểu khu
S1
CẤP THỐT NƯỚC
Chương 8: Phần mềm EPANET và SWMM
PGS. Dr. Nguyễn Thống
Điểm thoát
nước
Tỷ lệ DT
k. thấm
Trạm mưa
liên hệ
Diện tích (ha)
Chiều rộng TB
Mô hình
thấm
Độ dốc
TB
Đường
ống C1
CẤP THỐT NƯỚC
Chương 8: Phần mềm EPANET và SWMM
PGS. Dr. Nguyễn Thống
Ống tròn
Chiều sâu
nước max
Chiều dài

(m)
Tên nút liên
kết đầu
Hệ số nhám
(defaut)
Số liệu
nút J1
CẤP THỐT NƯỚC
Chương 8: Phần mềm EPANET và SWMM
Cao trình mặt đất (m)
Chiều sâu
tối đa từ
Đáy đến
mặt đất (m)
PGS. Dr. Nguyễn Thống
Trạm
mưa
Gage 1
CẤP THỐT NƯỚC
Chương 8: Phần mềm EPANET và SWMM
PGS. Dr. Nguyễn Thống
Đơn vò mưa dạng
Cường độ (mm/h)
Chõi t/gian
Tên file
Đơn vò (mm)
CẤP THỐT NƯỚC
Chương 8: Phần mềm EPANET và SWMM
PGS. Dr. Nguyễn Thống
14

Cường
độ mưa
CẤP THỐT NƯỚC
Chương 8: Phần mềm EPANET và SWMM
PGS. Dr. Nguyễn Thống
Tên file
chuỗi thời gian
mm/h
XU
XU
Ấ
Ấ
T
T
K
K
Ế
Ế
T Q
T Q
UẢ
UẢ
CẤP THỐT NƯỚC
Chương 8: Phần mềm EPANET và SWMM
PGS. Dr. Nguyễn Thống
XUẤT KẾT QUẢ
CẤP THỐT NƯỚC
Chương 8: Phần mềm EPANET và SWMM
PGS. Dr. Nguyễn Thống
Kết quả:

CẤP THỐT NƯỚC
Chương 8: Phần mềm EPANET và SWMM
PGS. Dr. Nguyễn Thống
Đường mặt
Nước trắc dọc
J5-J2-J4-Out1
Lúc 0h45’
Ngày 27/11
CẤP THỐT NƯỚC
Chương 8: Phần mềm EPANET và SWMM
PGS. Dr. Nguyễn Thống
Chiều
sâu
nước
theo t
tại nút.
CẤP THỐT NƯỚC
Chương 8: Phần mềm EPANET và SWMM
PGS. Dr. Nguyễn Thống
Nút J4
Nút J2
Nút J1
Nút J6
Nút J3
15
EXAMPLES
\\ VIDU_SWM \vd111.INP
\\ VIDU_SWM \vd222.INP
CẤP THOÁT NƯỚC
Chương 8: Phần mềm EPANET và SWMM

PGS. Dr. Nguyễn Thống
HEÁT
CẤP THOÁT NƯỚC
Chương 8: Phần mềm EPANET và SWMM
PGS. Dr. Nguyễn Thống