GIÁO TRÌNH EPANET

EPANET PROGRAM TRẦN HẢI ĐĂNG
GIÁO TRÌNH GIẢNG DẠY
CHƯƠNG TRÌNH MÔ PHỎNG MẠNG LƯỚI CẤP NƯỚC- EPANET
CHƯƠNG I: GIỚI THIỆU CHUNG
EPANET là một chương trình máy tính được phát triển bởi khoa
cung cấp nước và nguồn nước thuộc tổ chức Bảo vệ môi trường của Mỹ
(US EPA) nhằm thực hiện các mô phỏng tính chất thủy lực và chất lượng
nước theo thời gian trong mạng lưới đường ống có áp. Xuất phát từ một
mô tả mạng lưới đường ống (bao gồm các đoạn ống, điểm nối các ống,
bơm, van, đài nước và bể chứa), các điều kiện ban đầu, các ước lượng về
nhu cầu nước và các qui luật về sự vận hành của hệ thống ( van, bơm,
đài nước), chương trình EPANET sẽ dự báo lưu lượng trong mỗi ống, áp
suất tại mỗi nút, chiều sâu nước trong mỗi đài nước và chất lượng nước
trong toàn mạng lưới cho một mô phỏng theo thời gian. Ngoài ra tuổi của
nước và theo vết nguồn nước cũng có thể được mô phỏng.
Chương trình EPANET được thiết kế như là một công cụ nghiên
cứu nhằm cải thiện sự hiểu biết của chúng ta về chuyển động và số phận
của các thành phần chất trong nước sinh hoạt trong các mạng lưới phân
phối nước. Mô đun chất lượng nước của chương trình EPANET được
trang bò để mô hình các hiện tượng như phản ứng trong dòng chảy, phản
ứng ở thành ống và trao đổi chất giữa dòng chảy và thành ống.
Chương trình có thể tính đồng thời một lời giải cho cả hai điều
kiện thủy lực và chất lượng nước. Hoặc nó có thể chỉ tính thủy lực mạng
lưới và lưu kết quả này vào file, hoặc dùng một file thuỷ lực đã lưu trước
đó để tiến hành mô phỏng chất lượng nước.
Chương trình EPANET có thể có nhiều áp dụng khác nhau trong
phân tích hệ thống cung cấp nước, thiết kế mạng lưới, hiệu chỉnh mô
hình thủy lực, phân tích hàm lượng clo dư thừa và đánh giá sự tiêu thụ
nước (của mạng lưới hiện hữu) là một ví dụ. Chương trình EPANET có
thể giúp đánh giá các chiến lược quản lý khác nhau nhằm cải thiện chất
lượng nước trên toàn hệ thống. Các chiến lược này bao gồm:

• Thay đổi việc sử dụng nguồn trong hệ thống bao gồm nhiều
nguồn nước.
• Thay đổi sơ đồ bơm và làm đầy hay tháo cạn đài nước.
Page 1
EPANET PROGRAM TRẦN HẢI ĐĂNG
• Sử dụng xử lý thứ yếu, chẳng hạn tái xử lý bằng clo tại các đài
nước.
• Làm sạch và thay thế ống được chỉ đònh.
Chương trình EPANET có thể cho xem kết quả mô phỏng ở dạng
các bản đồ màu của mạng lưới, các đồ thò của biến thay đổi theo thời
gian và các bảng biểu.
Page 2
EPANET PROGRAM TRẦN HẢI ĐĂNG
CHƯƠNG II. MÔ HÌNH MẠNG LƯỚI
Epanet có thể tạo một đối tượng mới với các lựa chọn mặc đònh:
1- Vào file >> New từ thanh Menu.
2- Sau đó vào Project >> Defaults để mở hộp thoại như hình vẽ
Hình 1
Chúng ta dùng hộp thoại này để đặt một số thông số mặc đònh cho toàn
bộ đối tượng:
Đơn vò lưu lượng: m
3
/h (CMH)
Công thức tính tổn thất: Hazen-William.
Số vòng lặp lớn nhất : 40
Độ chính xác: 0.001
Nếu không cân bằng thì: Chương trình tiếp tục chạy
Vào mục ID Labels, đặt increment =1 để nhãn của các đối tượng mới tự
động nhảy lần lượt theo cấp số cộng.
3- Tạo bản đồ nền cho mạng.

Ta có thể tạo một bản đồ nền đằng sau mạng lưới. Bản đồ nền có thể là
bản đồ đòa chính, bản đồ thiết bò, bản đồ đòa hình, bản đồ qui hoạch hoặc
những bản vẽ cần thiết. Tốt nhất là các file metafile hoặc bitmap. Kích
thước mạng phải tạo sao cho cùng tỷ lệ với bản đồ nền phía sau.
Page 3
EPANET PROGRAM TRẦN HẢI ĐĂNG
- Vào View>>Backdrop từ thanh Menu
+ Bấm Load để nạp file bản đồ vào đối tượng
+ Bấm Unload để gỡ bỏ bản đồ từ đối tượng.
+ Bấm Align để dóng thẳng mạng lưới với bản đồ nền.
+ Bấm Show/Hide để bật tắt nền phía sau.
Hình 2
4- Ta vào File >> Save để lưu đối tượng với tên mới ta đặt (ví dụ THUC
TAP). Đuôi của file sẽ được máy tự động cho là: NET
5- Tiếp theo chúng ta sẽ cho xuất hiện nhãn và biểu tượng trên bản
đồ:
Vào View >> Option, chọn Notation page và đánh dấu vào 2 mục như
hình 3 để cho số thứ tự nút và số thứ tự ống
6- Vẽ mạng lưới:
Vẽ bể chứa bấm vào biểu tượng BỂ CHỨA
Vẽ Đài nước bấm vào biểu tượng ĐÀI NƯỚC
Vẽ nút bấm vào biểu tượng NÚT
7- Đặt các liên kết ống bấm vào biểu tượng:
Sau đó bấm chuột vào nút đầu , rê chuột sang nút cuối, ta vẽ được
một đường ống.
Lặp lại tương tự cho các ống của toàn mạng ta sẽ được mạng như
Hình 4
Page 4
EPANET PROGRAM TRẦN HẢI ĐĂNG
8- Những đoạn ống cong, ta bấm chuột từ nút đầu, qua các đỉnh cong

cần vẽ rồi kết thúc ở nút cuối. Bấm chuột vào đoạn ống đa giác vừa
vẽ, bấm vào biểu tượng: SOẠN THẢO. Ống sẽ xuất hiện các đỉnh, có
thể thêm hay bớt các đỉnh cho phù hợp với đoạn cong. Thêm các đỉnh
bằng cách bấm chuột vào đoạn ống rồi bấm phím phải chuột, sau đó
chọn Add. Kết thúc thì bấm biểu tượng: MŨI TÊN
9- Thêm bơm vào mạng bấm vào biểu tượng:
Sau đó bấm vào nút 1 và nút 2 ( chú ý không nên có đoạn ống nào
trong khoảng nút 1-2).
10- Tiếp theo là đặt nhãn cho bể, bơm và đài nước, bấm và biểu
tượng: {T}
Hộp thoại Edit box sẽ xuất hiện và ta gõ tên các thành phần tương
ứng vào(ví dụ NGUON, BE CHUA, BOM SO 1).
Page 5
EPANET PROGRAM TRẦN HẢI ĐĂNG
Hình 4
11- Đặt đặc tính cho Nút
Khi đối tượng được thêm vào đã được khai báo mặc đònh một số tính chất
như đầu bài đã nói. Để thay đổi các giá trò này cho phù hợp bài toán, ta
cần:
- Bấm chuột vào đối tượng cần chọn.
- Rồi bấm phím phải chuột, chọn Properties từ Menu động. (Xem Hình
5)
- Nhập vào giá trò Junction ID để thay đổi số hiệu nút
- Nhập vào giá trò X-Coordinate(hoặc Y-coordinate) để thay đổi tọa độ.
- Nhập vào giá trò Elevation để thay đổi cao trình đối tượng
- Nhập vào Base Demand để thay đổi nhu cầu tại đối tượng
- Nhập vào Demand Pattern để đưa đối tượng vào nhóm chu kỳ thay
đổi của nhu cầu (Ta phải khai báo cho nhóm chu kỳ này)
12- Đặc tính cho đoạn ống
- Bấm chuột vào đối tượng cần chọn.

- Rồi bấm phím phải chuột, chọn Properties từ Menu động. (Xem Hình
6)
- Nhập vào giá trò Pipe ID để thay đổi số hiệu ống
Page 6
EPANET PROGRAM TRẦN HẢI ĐĂNG
- Nhập và giá trò X-Coordinate(hoặc Y-coordinate) để thay đổi tọa độ.
- Máy sẽ tính tự động khoảng cách từ 2 nút để ra chiều dài ống (m)
- Nhập vào Diameter để thay đổi đường kính ống (mm).
- Nhập vào Roughness để cho hệ số nhám thành ống (mặc đònh là 100)
HÌnh 5
Page 7
EPANET PROGRAM TRAÀN HAÛI ÑAÊNG
HÌnh 6
HÌnh 7
Page 8
EPANET PROGRAM TRẦN HẢI ĐĂNG
HÌnh 8
13- Đặt đặc tính cho bể chứa
- Bấm chuột vào bể chứa cần chọn.
- Rồi bấm phím phải chuột, chọn Properties từ Menu động. (Xem HÌnh
8)
- Nhập vào giá trò Resorvoir ID để thay đổi số hiệu Bể chứa
- Nhập và giá trò X-Coordinate(hoặc Y-coordinate) để thay đổi tọa độ.
- Nhập vào giá trò Total Head để thay đổi cột áp tổng (m)
- Nhập vào Head Pattern để đặt cột áp vào nhóm chu kỳ thay đổi của
nhu cầu (Ta phải khai báo cho nhóm chu kỳ này)
- Nhập vào giá trò Source quality để thay đổi chất lượng nguồn tại bể
(mg/l)
14- Đặc tính cho đài nước
- Bấm chuột vào đài nước cần chọn.

- Rồi bấm phím phải chuột, chọn Properties từ Menu động. (Xem Hình
7)
- Nhập vào giá trò Resorvoir ID để thay đổi số hiệu đài nước.
- Nhập và giá trò X-Coordinate(hoặc Y-coordinate) để thay đổi tọa độ.
- Nhập vào giá trò Elevation để thay cao độ đài nước (m)
Page 9
EPANET PROGRAM TRẦN HẢI ĐĂNG
- Nhập vào Initial level để thay đổi cao trình mặt nước lúc đầu trong
đài (m)
- Nhập vào Minimum level để thay đổi cao trình mặt nước thấp nhất có
thể tính từ đáy đài (m)
- Nhập vào Maximum level để thay đổi cao trình mặt nước cao nhất có
thể tính từ đáy đài (m)
- Nhập Diameter để vào đường kính đài nước (m)
- Nhập các giá trò Mixid hoặc 2COMP hoặc FIFO hoặc LIFO vào mục
Mixing Model để thay đổi cách trộn hoá chất như sau:
+ Mixed: Là trộn đều, giả thiết nước vào đài là không đổi
+ 2COMP: dùng cho đài chứa chia làm 2 ngăn.
+ FIFO: Dùng cho đài có vách ngăn theo chiều ngang
+ LIFO: Dùng cho đài có chia ngăn theo chiều đứng, nước vào và
ra ở đáy
- Nhập vào giá trò Source quality để thay đổi chất lượng nguồn tại đài
(mg/l)
15- Đặc tính cho bơm:
Bơm được nối vào mạng để tăng cường cột áp. Bơm phải làm việc tuân
theo đường đặc tính của bơm. Ta phải tạo ra một đường đặc tính cho loại
bơm trên mạng.
- Trong Menu Date Browser, chọn Curve.
- Bấm chuột vào nút Add ta có được bảng đường cong đặc tính như
Hình 9

- Nhập vào các thông số flow và head
- Bấm OK
- Bấm chuột vào bơm cần chọn.
- Rồi bấm phím phải chuột, chọn Properties từ Menu động. (Xem Hình
10)
- Nhập vào Start ID va End ID để gán nút đầu và nút cuối cho bơm.
- Nhập Pump Curve là số thứ tự của đường cong ta vừa tạo
Page 10
EPANET PROGRAM TRẦN HẢI ĐĂNG
- Nhập Initial Status để gán cho tạng thái mở của bơm lúc đầu.
HÌnh 9
Page 11
EPANET PROGRAM TRẦN HẢI ĐĂNG
Hình 10
16- Khai báo Chu kỳ thời gian.
- Vào Date Browser, Bấm và nút ADD ta được bảng khái báo chu kỳ
thời gian như hình 11
- Nhập vào Patern ID cho số thứ tự của chu kỳ
- Nhập vào Multiply cho hệ số nhân theo từng thời điềm của nhu cầu
cơ bản (base demand)
- Vào Date Browse >>Option, chọn Time
+ Nhập vào giá trò Total Duration cho khoảng thời gian chu kỳ lặp
lại (khoảng thời gian phân tích)
+ Nhập vào giá trò Time step cho bước thời gian mà nhu cầu thay
đổi. (Xem Hình 12)
17- Nhập bảng điều khiển cho bơm (hoặc van)
- Vào Date Browser, chọn control
- Chọn simple để soạn loại điều khiển đơn
- Soạn giống như trong Hình 13 cho qui luật đóng ngắt bơm
Page 12

EPANET PROGRAM TRAÀN HAÛI ÑAÊNG
HÌnh 11
Page 13
EPANET PROGRAM TRAÀN HAÛI ÑAÊNG
Hình 12
HÌnh 13
Page 14
EPANET PROGRAM TRẦN HẢI ĐĂNG
HÌnh 14
18- Phân loại nhu cầu loại nhu cầu.
Dùng để khai báo các nhu cầu cơ bản ứng với các chu kỳ thời gian khi có
nhiều loại nhu cầu sử dụng nước tại các nút. Chú ý nếu không khai báo,
các nút đều có nhu cầu cơ bản như mặc đònh
- Bấm chuột vào nút cần khai báo.
- Bấm phím phải chuột rồi chọn Demand catogories để xuất hiện bảng
phân loại nhu cầu.
- Nhập vào nhu cầu cơ bản (m3), chu kỳ thời gian, tên nhu cầu như
Hình 14
19- Khai báo chất lượng nguồn.
Dùng để khai báo chất lượng nguồn nước vào mạng tại các nút đặc biệt.
Nguồn hoá chất vào mạng có thể từø những trạm xử lý chính, các giếng,
các trạm lắng hoặc các nguồn bò nhiễm bẩn không mong muốn. Đối với
các nút nối, nếu có lưu lượng cấp vào từ nguồn bên ngoài (nhu cầu âm)
được gán cho nút thì chất lượng của nút luôn bằng chất lượng của nguồn.
Sử dụng tính chất này để mô phỏng xử lý thứ yếu như trạm tăng clo
- Bấm chuột vào nút cần khai báo.
- Bấm phím phải chuột rồi chọn Source quality để xuất hiện bảng soạn
thỏa nguồn nước tại các nút. (Xem Hình 15)
- Nhập vào Source quality để khai báo giá trò giá trò nồng độ hoá chất
tại nút.

- Nhập vào các giá trò Source Type để khai báo loại ô nhiễm
Page 15
EPANET PROGRAM TRẦN HẢI ĐĂNG
HÌnh 15
- Vào Date Browser rồi vào Option
- Bấm chuột vào Quality để khai báo thông số cần xử lý cho bài toán
mạng
- Nhập các giá trò vào ô Parameter như Hình 16
+ Nhập Chemical nếu bài toán cần phân tích nồng độ hoá chất tại các
nút
+ Nhập Trace nếu cần theo dấu nguồn nước
Page 16
EPANET PROGRAM TRẦN HẢI ĐĂNG
+ Nhập Age nếu cần phân tích tuổi của nước.
Hình 16
Vậy là ta đã nhập xong số liệu đầy đủ cho một mạng lưới phân phối
nước. Giờ ta chuyển qua bước phân tích.
20- Phân tích mạng
Bấm và ô biểu tượng Anlyze hoặc vào Project>>Run Analysis
Nếu không báo lỗi thì mạng đã được phân tích một cách thành công
Nếu có lỗi thì sẽ xuất hiện các bảng status mô tả lỗi.
Page 17
EPANET PROGRAM TRẦN HẢI ĐĂNG
CHƯƠNG III. XEM KẾT QUẢ PHÂN TÍCH
EPANET cho ta một bản đồ mạng lưới ống đã được mô hình hoá.
1- Chọn lựa phương thức thể hiện
Các thông số giá trò được biểu diễn bằng màu và được mặc đònh trong
bảng chú giải. Bảng chú giải dùng để đặt các vùng giá trò tương ứng với
màu được khai báo cho những thông số cụ thể trên mạng. Bảng chú giải
có 3 loại:

- Chú giải cho nút và đoạn ống
- Chú giải cho thời gian của chu kỳ.
Để bật hay tắt hoặc sửa mặc đònh một bảng chú giải, ta thực hiện:
- Vào menu View>> Legends >> Modify>>Node ( xem hình H17)
- Giá trò số trong ô tăng dần được nhập vào các ô để khai báo các
khoảng giá trò.
- Bấm vào thanh màu trong menu để thay đổi màu. Chọn màu cần thay
đổi trong bảng màu (Hình 18)
- Bấm vào Equal intervals để chia các vùng thành những khoảng bằng
nhau tương ứng với thời gian hiện tại
- Bấm Equal Quantiles để khai báo các vùng mà có các đối tượng trong
mỗi vùng bằng nhau dựa trên các giá trò tồn tại trong khoảng thời gian
hiện tại.
- Bấm Color Ramp để chọn thang màu.
- Bấm reverse color để đảo ngược thứ tự màu khai báo
- Đánh dấu ô framed để vẽ khung bao quanh bảng chú giải
Page 18
EPANET PROGRAM TRẦN HẢI ĐĂNG
HÌnh 17
HÌnh 18
2- Xem kết quả theo yêu cầu đặc biệt
Ta có thể yêu cầu xem các nút hoặc các ống ở trên mạng phù hợp với
điều kiện ta đặt ra (ví dụ các nút với áp lực nhỏ hơn 28m, các ống với
vận tốc trên 50m3/s v vv)
- Chọn khoảng thời gian mà ta cần yêu cầu xem trên Map Browser
- Vào View>>Query
- Điền các thông tin sau đây trong hộp thoại xuất hiện (xem hình 19)
+ Chọn nút hay ống
+ Chọn thông số cần xem như áp lực hay dòng chay v.vv
+ Chọn Giá trò cần so sánh

+ Bấm vào Submit
Ta sẽ thấy xuất hiện như yêu cầu trên bản đồ.
3- Xem kết quả bằng đồ thò
- Bấm vào Report>>Graph
- Điền sự lựa chọn thống số cầm xem vào hộp thoại lựa chọn (như Hình
20). Chú ý ta phải chọn trước đối tượng cần xem như nút hoặc đoạn
ống tại Date Browser rồi bấm ADD để đưa vào trong hộp thoại 19
Page 19
EPANET PROGRAM TRẦN HẢI ĐĂNG
- Trong Graph type chọn
+ Chọn Time Series để vẽ biểu đồ với trục hoành là thời gian ( HÌnh
21)
+ Chọn Profile Plot để vẽ biểu đồ với trục hoành là khoảng cách.
(Hình 22)
+ Chọn Contour Plot để vẽ một bản đồ phân vùng các giá trò nằm
trong khoảng khai báo ( Hình 23)
Hình 19
Page 20
EPANET PROGRAM TRAÀN HAÛI ÑAÊNG
HÌnh 20
Page 21
EPANET PROGRAM TRAÀN HAÛI ÑAÊNG
HÌnh 21
Hình 22
Page 22
EPANET PROGRAM TRAÀN HAÛI ÑAÊNG
HÌnh 23
HÌnh 24
Page 23
EPANET PROGRAM TRẦN HẢI ĐĂNG

HÌnh 25
+ Chọn Frequency Plot để vẽ biểu đồ sự phân chia giá trò của đối
tượng cần xem trong toàn mạng phân phối. ( Xem hình 24)
+ Chọn System Flow để vẽ công suất tiêu thụ tổng với thời gian
( xem Hình 25)
- Chọn nút ADD để thêm đối tượng được lựa chọn vào danh sách
4- Xem kết quả bằng bảng
EPANET cho xem kết quả thông qua bảng có 2 dạng
Chọn Report>> Table (Xem hình 26)Chọn các thông số sau: + Loại
bảng: (table type)
Network nodes, Network links:Bảng mạng liệt kê các đặc tính và
kết quả cho tất cả các nút hoăïc các ống tại khoảng thời gian đònh
sẵn
Time series for Nodes, time series for links: Bảng liệt kê các đặc
tính và kết quả cho một nút hoặc một ống trong tất cả thời gian
phân tích.
+ Loại cột: (Column)
Đánh dấu vào các lựa chọn cần xem như áp suất, lưu lượng, nồng
độ hoá chất v vv. ( Xem hình 27)
Page 24
EPANET PROGRAM TRẦN HẢI ĐĂNG
+ Chọn Filter để chọn xem các nút hay ống có các đặc trưng ta đònh sẵn
Page 25