AutoCAD-AutoDesk การเรียนการสอน CAD / GIS วิศวกรรม Microstation เบนท์ลีย์

OpenFlows – 11 โซลูชันสำหรับวิศวกรรมอุทกวิทยา ไฮดรอลิก และสุขาภิบาล

การมีวิธีแก้ปัญหาเกี่ยวกับน้ำไม่ใช่เรื่องใหม่ แน่นอนว่า ในทางเก่า วิศวกรต้องทำด้วยวิธีวนซ้ำที่น่าเบื่อและไม่เกี่ยวข้องกับสภาพแวดล้อม CAD/GIS ปัจจุบัน Digital Twin เชื่อมต่อการวิเคราะห์ การออกแบบโครงสร้างพื้นฐาน และกระบวนการวิเคราะห์ทุกวัน ไม่เพียงแต่การสร้างแบบจำลองสำหรับการก่อสร้างเท่านั้น แต่ยังรวมถึงการดำเนินงานด้วย

ปีที่แล้วฉันมีโอกาสนั่งพูดคุยกับเพื่อนร่วมงานที่ฉันติดตามมาตั้งแต่ครั้งนั้นที่ Haestad Methods ฉันหมายถึง Bob Mankowski ซึ่งร่วมกับ Benoit Fredericque เข้าร่วมกับฉันในงาน Going Digital Awards ในสิงคโปร์ และเมื่อพูดถึงความก้าวหน้าในฝาแฝดดิจิทัลสำหรับการตรวจสอบ เราได้พูดถึงหัวข้อโซลูชันน้ำ โดยทำการเปรียบเทียบว่าการสร้างแบบจำลองใดก่อน CAD/BIM และสิ่งที่การจัดการแบบผสมผสานในปัจจุบันเป็นตัวแทน

จากที่นั่น บทสรุปนี้ ซึ่งในที่สุดฉันก็สร้างกราฟเพื่อสรุปเครื่องมือที่มีอยู่สำหรับการพัฒนาโครงการที่มีขนาดสำคัญ เช่น แผนแม่บท แผนพัฒนาอาณาเขต และการเพิ่มประสิทธิภาพการดำเนินงานของน้ำดื่ม น้ำเสีย และระบบจ่ายน้ำจากพายุ

ก. โซลูชั่นท่อระบายน้ำทิ้งพายุ (OpenFlows STORM)

STORM เป็นโซลูชันที่ช่วยให้สามารถวิเคราะห์และจำลองการออกแบบระบบระบายน้ำทิ้งพายุได้ โดยมีวิธีวิศวกรรมอุทกวิทยาในด้านต่างๆ เช่น การคำนวณปริมาณน้ำที่ไหลบ่า ความจุทางเข้า และการไหลของเครือข่ายท่อ และโครงสร้างพื้นฐานของช่องทาง มีฟังก์ชันที่แพลตฟอร์มอื่นๆ มี เช่น HEC-RAS โดยมีความแตกต่างตรงที่เป็นโซลูชันที่ครอบคลุมมากขึ้นสำหรับมืออาชีพ โดยมุ่งเน้นไม่เพียงแต่ในการวิเคราะห์เท่านั้น แต่ยังรวมไปถึงการออกแบบด้วย จึงสามารถบูรณาการเข้ากับวิศวกรรมถนนและการขยายตัวของเมืองด้วยเครื่องมือต่างๆ เช่น OpenRoads หรือ OpenSite

OpenFlow STORM มีอยู่ในสองเวอร์ชันนี้:

1. ซีวิลสตอร์ม

2. สตอร์มแคด

ความแตกต่างระหว่างสองเวอร์ชันนี้คือ CivilStorm ทำงานแยกกันหรือบน Microstation / OpenRoads ในขณะที่ StormCAD ทำงานบน AutoCAD ทั้งสองมีฟังก์ชันการทำงานที่คล้ายกัน แม้ว่าฟังก์ชันที่ทำงานบน AutoCAD จะเป็นเวอร์ชันที่จำกัดและครอบคลุมน้อยกว่าในการโต้ตอบกับโซลูชัน Bentley Sytstems อื่นๆ

ด้วย STORM ผู้เชี่ยวชาญด้านอุทกวิทยาจะสามารถใช้วิธีการที่มีเหตุผลเพื่อคำนวณการไหลสูงสุดในการออกแบบท่อระบายน้ำฝนได้ คุณสามารถระบุข้อมูลความเข้ม-ระยะเวลา-ความถี่ได้โดยใช้สมการหรือตาราง จากนั้นพล็อตไอโซไฮเอตและนำข้อมูลไปใช้ในการออกแบบอื่นๆ อีกครั้ง รองรับพื้นที่ลุ่มน้ำย่อยและค่าสัมประสิทธิ์ C ไม่จำกัดจำนวนสำหรับแต่ละแอ่งทางเข้า โดยสามารถจัดกลุ่มพื้นที่ที่มีส่วนร่วมภายนอก การไหลเพิ่มเติม และการไหลที่เหลือ เพื่อจำลองการไหลบ่าที่ไม่ใช่ท้องถิ่นซึ่งมีส่วนช่วยในการระบายน้ำที่ทางเข้าใดๆ StormCAD มีวิธีการคำนวณเวลาไหลหลายวิธี รวมถึงความเร็วท่อเต็ม ความเร็วปกติ ความเร็วสุดท้ายเฉลี่ยและถ่วงน้ำหนัก

เพื่อให้มืออาชีพใช้วิธีการ Rational จะสามารถแก้ปัญหาตารางความเข้ม-ระยะเวลา-ความถี่ (IDF) ที่ผู้ใช้กำหนด, Hydro-35, สมการตาราง IDF, สมการเส้นโค้ง IDF, สมการลอการิทึมพหุนาม IDF เวลาเพิ่มเติมของวิธีการเข้มข้น: ผู้ใช้กำหนด, Carter, Eagleson, Espey/Winslow, Federal Aviation Agency, Kerby/Hathaway, Kirpich (PA และ TN), ความยาวและความเร็ว, SCS Lag, TR-55 Sheet Flow, TR -55 Shallow Concentrated โฟลว์, โฟลว์ช่อง TR-55, คลื่นจลนศาสตร์, เพื่อน, แบรนส์บี-วิลเลียมส์

บางทีสิ่งหนึ่งที่ทำให้ฉันประทับใจมากที่สุดก็คือวิธีการอัตโนมัติที่มีอยู่มากมาย ผู้เชี่ยวชาญด้านระบบไฮดรอลิกจะสามารถทำการจำลองสภาวะคงตัวได้ เช่นเดียวกับการวิเคราะห์ความจุและน้ำนิ่งโดยใช้วิธีการโปรไฟล์ นอกจากนี้ ด้วยวิธีการสูญเสียแรงดัน คุณสามารถใช้เส้นโค้งการไหลของการสูญเสียแรงดัน AASHTO, HEC-22, มาตรฐาน, สัมบูรณ์, ทั่วไป และทั่วไปได้

นอกจากนี้ การจำลองการเบี่ยงเบน การออกแบบอัตโนมัติตามข้อจำกัด วิธีการสูญเสียแรงเสียดทาน: แมนนิ่ง, คัตเตอร์, ดาร์ซี-ไวส์บาค และฮาเซน-วิลเลียมส์

ในแง่ของการทำงานร่วมกัน STORM มีวิธีในการรวมแผนที่พื้นหลัง เช่น รูปภาพ Bing ตลอดจน CAD, GIS และแพลตฟอร์มฐานข้อมูลอื่นๆ สามารถโต้ตอบกับข้อมูล LandXML, MX Drainage, DXF, DWG, Shapefile, MicroDrainage

B. โซลูชั่นสำหรับระบบสุขาภิบาลพลังน้ำ (GEMS)

กลุ่ม GEMS มี 2 เวอร์ชันนี้ ซึ่งคล้ายกับ STORM มาก:

3. ท่อระบายน้ำทิ้งGEMS

4. SewerCAD

โดยพื้นฐานแล้ว สิ่งเหล่านี้เป็นเครื่องมือสำหรับการสร้างแบบจำลองระบบเครือข่ายน้ำเสียและท่อระบายน้ำทิ้ง

ซึ่งแตกต่างจากสิ่งที่สามารถทำได้ด้วยฟังก์ชันพื้นฐานเช่นที่มีให้โดย Civil3D SewerCAD เป็นโซลูชันพิเศษสำหรับสถานการณ์สมมติที่สมบูรณ์ซึ่งรวมถึงการวิเคราะห์ การออกแบบ และการดำเนินการ การใช้วิธีการสอบเทียบและบูรณาการกับโมเดลการควบคุม เช่น SCADA

จุดแข็งของ SewerCAD ในแง่ของการจัดการโมเดลคือสามารถจัดการสถานการณ์และทางเลือกได้หลากหลาย สามารถเปรียบเทียบได้ สร้างรายงานที่ปรับแต่งได้ ทั้งในระดับข้อมูลแบบตารางและข้อมูลเชิงพื้นที่ รวมถึงการควบคุมทอพอโลยี ผลลัพธ์เหล่านี้สามารถแสดงเป็นกราฟิกได้โดยตรงใน ArcMap หรือเป็น Bentley Map i-model

ผู้เชี่ยวชาญด้านชลศาสตร์จะสามารถค้นหาสมการเซนต์เวแนนท์ทั้งชุด รวมถึงมอเตอร์ไดนามิกโดยนัยและชัดเจนของ EPA-SWMM เป็นไปได้ที่จะสร้างการจำลองระยะเวลาที่ขยายออกไปและในโหมดสภาวะคงตัวด้วย นอกจากนี้ ยังมีฟังก์ชันการทำงานแบบบูรณาการสำหรับการคำนวณพายุ ท่อระบายน้ำ การบูรณาการเครือข่ายกับบ่อน้ำ ระบบสูบน้ำ และโครงสร้างพื้นฐานด้านสุขอนามัย ซึ่งโดยปกติจะทำแยกกันโดยการป้อนข้อมูลโดยตรง การจัดการรูปแบบรวมสำหรับโครงการ SewerCAD, CivilStorm และ StormCAD

โซลูชัน GEMS อื่นๆ มีไว้สำหรับการออกแบบและการทำงานของระบบเครือข่ายน้ำดื่ม:

5. วอเตอร์เจมส์

6. วอเตอร์แคด

ฟังก์ชันการทำงานจะคล้ายกับ Sewer ที่เกี่ยวข้องกับแนวทางที่เป็นระบบในการเพิ่มประสิทธิภาพ ออกแบบ สอบเทียบ และใช้งานเครือข่ายทั้งหมดที่แนบมากับตัวบ่งชี้ SCADA พร้อมตัวเลือกในการใช้พารามิเตอร์ APEX อัตโนมัติ

ผู้เชี่ยวชาญด้านระบบไฮดรอลิกส์จะเพลิดเพลินไปกับการได้เห็นว่าการคำนวณซ้ำที่เคยทำกับแผ่นลอการิทึมและการประมาณค่ากราฟถูกรวมไว้ที่นี่ในลักษณะอัตโนมัติ เช่นเดียวกับขั้นตอนการสอบเทียบของ Darwin สำหรับทั้งการออกแบบ การฟื้นฟู และการควบคุมเครือข่ายน้ำดื่ม

ความสามารถในการทำงานร่วมกันนั้นคล้ายคลึงกับแพลตฟอร์มอื่น ๆ มาก โดยแท้จริงแล้วโครงสร้างพื้นฐานทุกประเภทของระบบน้ำดื่มสามารถจำลองได้ โดยสามารถโต้ตอบกับทั้ง AutoCAD และ ArcMap รวมถึง HAMMER

เช่นเดียวกับ STORM SewerGEMS และ WaterGEMS ทำงานเดี่ยวๆ หรือบนแพลตฟอร์ม Bentley Systems (Microstation / OpenRoads) ในขณะที่ SewerCAD และ WaterCAD ทำงานบน AutoCAD นอกจากนี้ยังสามารถทำงานบน ArcGIS ได้อีกด้วย

ค. โซลูชั่นสำหรับการสร้างแบบจำลองเขื่อน (PondPack)

7. บ่อแพ็ค

ในการออกแบบระบบเมืองสมัยใหม่ซึ่งภูมิประเทศไม่ชัดเจน การจัดการเขื่อนเก็บน้ำหรือเขื่อนรีไซเคิลถือเป็นสิ่งสำคัญ เนื่องจากในพายุ น้ำจะไม่มีการไหลตามธรรมชาติด้วยแรงโน้มถ่วงไปยังแม่น้ำตามที่เกิดขึ้นในภูมิประเทศ .

PondPack เป็นโซลูชันเฉพาะสำหรับการจัดการระบบของเขื่อนรับน้ำหนึ่งหรือหลายเขื่อน ซึ่งจำเป็นต้องประมาณปริมาณการไหลสูงสุด เวลาการเติม และเวลาระบายน้ำออกโดยใช้วิธีการทางอุทกวิทยาที่รับประกันการลดความเสี่ยงจากน้ำท่วม

คล้ายกับแอปพลิเคชั่นอื่น ๆ แต่มีชื่อเดียวกัน PondPack มีเวอร์ชันสแตนด์อโลน เวอร์ชันหนึ่งที่ทำงานบน Microstation และอีกเวอร์ชันหนึ่งบน AutoCAD

ผู้เชี่ยวชาญด้านวิศวกรรมอุทกวิทยาหรือไฮดรอลิกจะสามารถจำลองเหตุการณ์ได้ไม่จำกัดโดยใช้วิธีการ เช่น SCS 24 ชั่วโมงประเภท I, IA, II และ II สำหรับระบบกระจายน้ำพายุสำหรับแบบจำลอง เช่น มิดเวสต์ของสหรัฐอเมริกา ข้อมูลพายุแบบ Gauded และเส้นโค้ง I-D-F ในทำนองเดียวกัน สำหรับวิธีการทำให้เข้มข้น สามารถใช้ Carter, Eagleson, Espey/Winslow และอื่นๆ ได้

ง. แนวทางแก้ไขน้ำท่วม (น้ำท่วม)

8. น้ำท่วม

นี่เป็นเครื่องมือสำหรับการสร้างแบบจำลอง การวิเคราะห์ และการลดความเสี่ยงน้ำท่วมในเมือง ขอบแม่น้ำ และพื้นที่ชายฝั่งที่มีอิทธิพล ผู้เชี่ยวชาญด้านการวางแผนอาณาเขตจะพบวิธีแก้ปัญหาในน้ำท่วมสำหรับทั้งระบบระบายน้ำในเมืองและการวิเคราะห์โครงสร้างพื้นฐานที่สำคัญที่ใช้กับระบบชลศาสตร์และอุทกวิทยา

น้ำท่วมเป็นไปได้ในการจำลองปรากฏการณ์ เช่น พายุ ความอิ่มตัวของดิน เขื่อนแตก เขื่อนกั้นน้ำล้มเหลว ระบบระบายน้ำขัดข้อง สึนามิ ระดับน้ำทะเลเพิ่มขึ้น หรือสถานการณ์น้ำขึ้นน้ำลงที่ไม่ปกติ

FLOOD เป็นแอปพลิเคชันอิสระ แต่สามารถโต้ตอบกับโมเดลที่ทำงานบน SewerGEMS เกี่ยวกับเครือข่ายท่อระบายน้ำได้ คุณสามารถนำเข้าข้อมูลจากรูปแบบ TIN ที่สร้างด้วยเครื่องมือ Bentley Systems, ContexCapture; นอกจากนี้ยังสามารถสร้างเอาต์พุตสำหรับ LumenRT และในแง่ของรูปแบบแรสเตอร์ GDAL รองรับไฟล์ ARC, ADF และ TIFF รูปแบบอื่นๆ ที่รองรับ ได้แก่ WKT, EsriShapefile, NASA DTM และ LumenRT 3D

E. โซลูชั่นสำหรับระบบไฮดรอลิกชั่วคราว (HAMMER)

9. ค้อน

นี่เป็นเครื่องมือเฉพาะสำหรับกระบวนการวิกฤตอย่างหนึ่งของระบบไฮดรอลิกที่เรียกว่าภาวะชั่วคราว เมื่อพูดถึงระบบการเชื่อมต่อ ไม่ว่าจะเป็นระบบใหม่หรือผสมผสานกับระบบที่มีอยู่ จำเป็นต้องประเมินสถานการณ์ที่สำคัญในโครงสร้างพื้นฐานที่เชื่อมต่อถึงกันต่างๆ (ถัง วาล์ว ท่อ กังหัน ฯลฯ)

HAMMER สามารถสร้างแบบจำลองสถานการณ์และทางเลือกได้ไม่จำกัด ด้วยโทโพโลยีเชิงแนวคิดหรือทางภูมิศาสตร์ การวิเคราะห์สามารถตรวจสอบแต่ละโหนด โดยสามารถทดสอบสภาวะความดัน ความเร็ว คุณลักษณะกราวิเมตริกของของเหลว ความดันไอ และระยะเวลาการประมาณค่าที่แตกต่างกัน

มืออาชีพจะสามารถค้นหาวิธีการอัตโนมัติที่เคยทำด้วยตนเองก่อนหน้านี้โดยวนซ้ำจนแทบไม่สิ้นสุดสำหรับงานต่างๆ เช่น ค้อนน้ำที่มีการสูบน้ำและความเร็วแปรผัน เช่นเดียวกับวิธีการเสียดสีโดยใช้ Hazen Williams, Darcy Weisbach หรือ Mannings ทั้งทางตรงและทางผสม และสำหรับการควบคุมเชิงตรรกะหรือตามกฎ สามารถใช้ Unsteady – Vitovsky ได้

F. โซลูชั่นสำหรับการคำนวณไฮดรอลิก (MASTER)

10. เคิร์ลเวิร์ตมาสเตอร์

11.โฟลว์มาสเตอร์

เครื่องคำนวณแบบไฮดรอลิกสำหรับการออกแบบโครงสร้างพื้นฐานสำหรับระบบน้ำ ซึ่งไม่เพียงแต่รวมถึงการวิเคราะห์แนวคิดเท่านั้น แต่ยังรวมถึงการใช้วัสดุ ส่วนต่างๆ และสภาพทางเข้าที่แตกต่างกันด้วย

โดยสรุป OpenFlows สัญญาว่าจะเป็นโซลูชันที่ดีที่สุดสำหรับวิศวกรรมน้ำ โดยเฉพาะอย่างยิ่งเนื่องจากการบูรณาการเข้ากับสภาพแวดล้อม CAD/GIS นั้นเหนือกว่าโซลูชันประเภทอื่นๆ ที่จำกัดในด้านความครอบคลุมและทิศทางของวงจรโครงสร้างพื้นฐานที่สมบูรณ์