Мы поможем вам стать лучшими в отрасли Тел./факс +7(495)737-60-28, +7(499)151-06-54     e‑mail: info@citycom.ru

Гидравлический расчет и моделирование сетей водоснабжения и водоотведения

Подсистема "Гидравлика" ИГС "CityCom‑ГидроГраф" для систем водоснабжения и водоотведения



Подсистема включает в себя полный набор функциональных компонент и соответствующих им информационных структур базы данных, необходимых для гидравлического расчета и моделирования водопроводных и канализационных сетей, систем водоснабжения и водоотведения любой сложности.

Подсистема "Гидравдика" для систем водоснабжения и водоотведения позволяет решать следующие задачи: 

Размерность рассчитываемых водопроводных и канализационных сетей, степень закольцованности и количество источников и насосных станций в системе водоснабжения, работающих на общую сеть – не ограничены.


Задать вопрос или направить запрос на получение дополнительной информации


Расчет гидравлического режима водопроводной сети

Это классический расчет потокораспределения в однотрубных сетях с терминальными узлами - источниками и потребителями.  

Как правило, по узлам-потребителям (абонентам) задаются нагрузки (лимиты), по источникам - напоры, по насосным станциям 2-го подъема - расходно-напорные характеристики агрегатов, а также геометрия и уровни резервуаров чистой воды и уставки регуляторов в регулирующих узлах водопроводной сети. В отдельных случаях возможно задание давлений на потребителях вместо расходов, и расход по источнику вместо напора (хотя это вряд ли целесообразно). 

Результатом гидравлического расчета является полное потокораспределение в водопроводной сети и давления во всех ее точках.

Насосные группы на станциях второго подъема описываются полной моделью, включающей расходно-напорную характеристику группы насосных агрегатов.


Расходно-напорная характеристика может быть получена двумя способами:

  • заданием параметров граничных пар "расход-напор", описывающих рабочую зону;
  • заданием паспортных характеристик установленных насосных агрегатов (выбор из справочника насосов) и комбинацией их включения.

Инструментарий подсистемы включает в себя табличные и графические средства анализа режима водоснабжения, полученного в результате гидравлического расчета, включая пьезометрические графики.

Гидравлический расчет является инструментом имитационного моделирования водопроводных сетей. С его помощью возможен ответ на вопрос, что произойдет с гидравлическим режимом при тех или иных штатных или аварийных воздействиях на сеть, а также при различных условиях водопотребления в силу суточной или нерегулярной неравномерности.



 

ИГС "CityCom - ГидроГраф". Подсистема "Гидравлика" 

Для получения более подробной информации о возможностях и опыте использования инструментария CityCom в водоснабжении и водоотведении необходимо направить запрос.









Расчет гидравлических режимов самотечных и напорных канализационных сетей

При расчёте потокораспределения в канализационной сети на терминальных узлах-выпусках задается расход сточных вод. Гидравлический расчёт выполняется как для напорных, так и для самотечных компонент сети. Канализационные насосные станции описываются полной моделью.

Инструментарий подсистемы включает в себя табличные и графические средства анализа режима водоотведения, полученного в результате гидравлического расчета.

Гидравлический расчет является инструментом имитационного моделирования канализационных сетей. С его помощью возможен ответ на вопрос, что произойдет с гидравлическим режимом при тех или иных штатных или аварийных воздействиях на сеть, а также при различных условиях водоотведения в силу суточной или нерегулярной неравномерности.

Задать вопрос


Моделирование переключений

Это именно тот инструмент, который, главным образом, позволяет говорить о "гидравлической модели" водопроводной сети. Суть заключается в автоматическом отслеживании системой состояния запорно-регулирующей арматуры и насосных агрегатов в базе данных описания сети водоснабжения. Любое переключение на схеме водопровода влечет за собой автоматическое выполнение гидравлического расчета, и, таким образом, в любой момент времени пользователь видит тот гидравлический режим, который соответствует текущему состоянию всей совокупности запорно-регулирующей арматуры и насосных агрегатов на схеме водопроводной сети.

Переключения могут быть как одиночными, так и групповыми, для любой выбранной (отмеченной) совокупности переключаемых элементов.

Задвижки типа "дроссель", помимо двух крайних состояний (открыта/закрыта), могут иметь промежуточное состояние "прижата", определяемое в процентах открытия клапана, либо в числе оборотов штока. При этом состоянии задвижка моделируется своим гидравлическим сопротивлением, рассчитанным по характеристике клапана.

Для насосных агрегатов и их групп в модели доступны несколько видов переключений:

  • включение/выключение;
  • дросселирование;
  • изменение частоты вращения привода.

При любом переключении насосных агрегатов в насосной станции автоматически пересчитывается суммарная расходно-напорная характеристика всей совокупности работающих насосов.

Для регуляторов давления и расхода переключением является изменение уставки.

Для потребителей переключением является любое из следующих действий:

  • включение/отключение нагрузки водопотребления;
  • ограничение нагрузки водопотребления (в %% от паспортной, в т.ч. и более 100%);
  • изменение вида нагрузки водопотребления из списка, имеющегося в паспорте (проектная/фактическая...);

Предусмотрена генерация специальных отчетов об отключенных/включенных абонентах и участках водопроводной сети, состояние которых изменилось в результате последнего произведенного единичного или группового переключения. Эти отчеты могут, по желанию пользователя, содержать любую информацию об этих объектах, содержащуюся в базе данных.

Режим гидравлического моделирования позволяет оперативно получать ответы на вопросы типа "Что будет, если...?" Это дает возможность избежать ошибочных действий при регулировании режима и переключениях на реальной водопроводной сети, могущих повлечь неприятные и даже фатальные последствия. 

Кроме того, гидравлическое моделирование позволяет производить расчет перспективных режимов, а также оценить резервы пропускной способности водопроводных сетей, производительности источников, насосных станций 2-го подъема и резервуаров чистой воды при формировании и выдаче технических условий на подключение новых потребителей.


Модельные базы

Подсистема гидравлических расчетов позволяет моделировать произвольные режимы, в том числе аварийные и перспективные, на пиковый, средний или минимальный водоразбор. Само по себе гидравлическое моделирование предполагает внесение в модель каких-то изменений с целью воспроизведения режимных последствий этих изменений. Очевидно, что такие изменения искажают реальные данные, описывающие эксплуатируемую водопроводную сеть в ее текущем состоянии, что категорически недопустимо.

Подсистема гидравлических расчетов содержит специальный инструментарий, позволяющий для целей моделирования создавать и администрировать специальные "модельные" базы - наборы данных, клонируемых из основной (контрольной) базы данных описания водопроводной сети, на которых можно производить любые манипуляции без риска исказить или повредить контрольную базу.

Кроме свободы манипуляций, этот механизм также обеспечивает возможность осуществления сравнительного анализа различных режимов работы водопроводной сети, реализованных в модельных базах, между собой. В частности, великолепным аналитическим инструментом является сравнительный пьезометрический график, на котором наглядно видно изменение гидравлического режима, произошедшее в результате тех или иных манипуляций, или изменения режима в разрезе различных часов суток и дней недели.

Отправить запрос


Пьезометрические графики

Это важный аналитический инструмент специалиста по гидравлическим расчетам водопроводных сетей. Пьезометр представляет собой графический документ, на котором изображена линия давления в трубопроводах водопроводной сети, а также профиль рельефа местности вдоль определенного пути, соединяющего между собой два произвольных узла водопроводной сети по неразрывному потоку воды. 

На пьезометрическом графике наглядно представлены все основные характеристики гидравлического режима по узлам и участкам водопровода вдоль выбранного пути: манометрические и полные давления, полные и удельные потери напора на участках водопроводной сети, расходы воды, перепады, создаваемые на насосных станциях и источниках, избыточные напоры и т.д.

Построению собственно пьезометрического графика предшествует выбор искомого пути. Для этой цели на схеме водопроводной сети отмечаются не менее двух узлов, через которые должен пройти выбранный путь. Путь строится программой автоматически с учетом состояния запорной арматуры в узлах коммутации (колодцах), найденный путь "подсвечивается" на экране цветом выделения.

После выбора требуемого пути одним кликом мыши строится пьезометрический график. Состав отображаемой на нем информации, легенда и масштаб представления легко настраиваются пользователем в удобном для него виде. Среди прочих настроек, имеется возможность выделить на графике нарушения гидравлического режима, критерии нарушений задаются пользователем. График может быть при необходимости распечатан либо экспортирован в другие приложения через буфер обмена Windows.

На одном координатном поле могут быть одновременно построены сравнительные графики гидравлических режимов, построенные по модельным базам. Типы и цвета линий и точек графика легко настраиваются так, чтобы графики различных гидравлических режимов на одном поле были различимы между собой.

В случае наличия связи ИГС "ГидроГраф" с АСУ ТП на пьезометрическом графике возможно, помимо расчетных линий давлений, показать реальные узловые давления, измереряемые непосредственно на водопроводной сети датчиками. Это позволяет сопоставить режим, полученный в результате гидравлического расчета, с данными фактических замеров, и сильно упрощает процесс калибровки расчетной гидравлической модели.

Отправить запрос


Анализ режимов насосных станций

Это графический инструмент, позволяющий оценить гидравлический режим нагруженности водопроводной насосной станции второго подъема (канализационной насосной станции). На графике представлена рассчитанная расходно-напорная характеристика всей совокупности работающих насосных агрегатов, а также графики потребляемой мощности и КПД насосной станции. На расходно-напорной характеристике отмечаются крайние точки рабочей зоны, а также изображается текущее положение рабочей точки (подача насосной станции и создаваемый ею напор). Этот график позволяет наглядно оценить текущий режим загрузки насосной станции с точки зрения величины запаса или "перегруженности" по производительности, КПД и экономичности. Так, если рабочая точка лежит вблизи левой границы рабочей зоны, это свидетельствует о значительной избыточности включенных насосных агрегатов; если же она "прижата" к правому краю рабочей зоны, это означает необходимость включения в работу дополнительных насосных агрегатов в группе.

Как отмечалось выше, совокупная расходно-напорная характеристика рассчитывается на основе паспортных характеристик реальных насосных агрегатов, установленных на станциях второго подъема (КНС), либо характеристик, полученных идентификацией по натурным испытаниям, либо теоретических характеристик, заданных "по двум точкам".

В комплекте инструментария подсистемы гидравлических расчетов поставляется обширная база данных по нескольким сотням видов насосов, используемых в водоснабжении (водоотведении). Если у конкретного пользователя встречаются насосные агрегаты, отсутствующие в базе данных "CityCom-ГидроГраф", мы в течение нескольких часов централизованно заносим такие агрегаты в справочник, с тем, чтобы с этого момента и в дальнейшем их характеристики были доступны и другим многочисленным пользователям технологии "CityCom".

Отправить запрос


Групповые изменения характеристик нагрузок (стоков) абонентов водопроводной (канализационной) сети по заданным критериям

В подсистеме гидравлических расчетов имеется специальный инструмент для осуществления массовых изменений характеристик нагрузок потребителей (выпусков) с целью моделирования - таким образом, чтобы при этом не менять паспортные значения нагрузок абонентов водопроводной (канализационной) сети.

Инструмент групповых операций позволяет выполнить изменение характеристик для подмножества участков водопроводной (канализационной) сети, определяемого заданным критерием отбора, в частности:

  • по всей базе данных;
  • по одной из связных компонент водопроводной (канализационной) сети (зоне водоснабжения/водоотведения);
  • по некоторой графической области, заданной произвольным многоугольником;
  • по типу объектов водоснабжения/водоотведения (жилье, административные здания, промышленность и т.д);
  • по признаку ведомственной подчиненности;
  • по признаку административного деления; и т.п.
Критерии отбора могут быть любыми, единственное существенное требование: соответствующая информация, на основании которой строится критериальный отбор, должна в явном виде присутствовать в базе данных описания абонентов водопроводных (канализационных) сетей.

Для потребителей (водопровод), отобранных по заданному критерию, можно выполнить любое из следующих изменений характеристик нагрузки:

  • включение/отключение нагрузки водопотребления;
  • ограничение нагрузки водопотребления (в %% от паспортной, в т.ч. и более 100%);
  • изменение способа задания нагрузки водопотребления из списка, имеющегося в паспорте (проектная/фактическая/...)

После проведения серии изменений характеристик нагрузок автоматически производится гидравлический расчет, результаты которого сразу же доступны для визуализации на схеме и анализа.

Поскольку при изменении характеристик нагрузки водопотребления паспорта абонентов не меняются, очень просто вернуться к исходному состоянию модели, определяемому паспортными значениями нагрузок.

Групповые изменения характеристик участков сети по заданным критериям

Данный инструмент применим для различных целей и задач гидравлического моделирования, однако его основное предназначение - калибровка расчетной гидравлической модели водопроводной (канализационной) сети. Реальная водопроводная сеть всегда имеет физические характеристики, отличающиеся от проектных, в силу происходящих во времени изменений - коррозии и выпадения отложений, отражающихся на изменении эквивалентной шероховатости и уменьшении внутреннего диаметра вследствие зарастания. Очевидно, что эти изменения влияют на гидравлические сопротивления участков трубопроводов, и в масштабах сети в целом это приводит к весьма значительным расхождениям результатов гидравлического расчета по "проектным" значениям с реальным гидравлическим режимом, наблюдаемым в сети. С другой стороны, измерить действительные значения шероховатостей и внутренних диаметров участков эксплуатируемой водопроводной сети не представляется возможным, поскольку это потребовало бы массового вскрытия трубопроводов, что вряд ли реализуемо. Поэтому эти значения можно лишь косвенным образом оценить на основании сравнения реального (наблюдаемого) гидравлического режима с результатами расчетов на гидравлической модели, и внести в расчетную модель соответствующие поправки. В этом, в первом приближении, и состоит процесс калибровки.

Инструмент групповых операций позволяет выполнить изменение характеристик для подмножества участков водопроводной (канализационной) сети, определяемого заданным критерием отбора, в частности:

  • по всей базе данных;
  • по одной из связных компонент водопроводной (канализационной) сети (зоне водоснабжения/водоотведения);
  • по некоторой графической области, заданной произвольным многоугольником;
  • вдоль выбранного пути.
При этом на любой из вышеперечисленных пространственных критериев может быть наложена суперпозиция критериев отбора по классифицирующим признакам:

  • по виду сетей водоснабжения (магистральные, квартальные, внутридворовые) и водоотведения (напорные, безнапорные, хозбытовые, ливневые);
  • по участкам водопровода (канализации) определенного условного диаметра;
  • по участкам определенного способа прокладки, и т.п.
Критерии отбора могут быть произвольными при соблюдении основного требования: информация, на основании которой строится отбор, должна в явном виде присутствовать в паспортных описаниях участков водопроводной (канализационной) сети.

Для участков водопроводной сети, отобранных по определенной совокупности критериев, можно произвести любую из следующих операций:

  • изменение эквивалентной шероховатости;
  • изменение степени зарастания трубопровода;
  • изменение способа расчета сопротивления.

После проведения серии изменений характеристик участков трубопроводов водопроводной (канализационной) сети автоматически производится гидравлический расчет, результаты которого сразу же доступны для визуализации на схеме и анализа.

Поскольку при изменении характеристик участков водопроводной (канализационной) сети их паспорта не модифицируются, в любой момент можно вернуться к исходному состоянию модели, определяемому паспортными значениями характеристик участков.


Отправить запрос


Табличные и графические аналитические инструменты

Наряду с самым востребованным инструментом, - пьезометрическими графиками, - подсистема гидравлических расчетов снабжена большим количеством удобных средств анализа. В частности, следующие:

  • "гидравлическая" раскраска водопроводной (канализационной) сети: разными цветами выделяются включенные, отключенные и тупиковые участки сетей;
  • специальные раскраски водопроводной (канализационной) сети по значениям различных характеристик гидравлического режима (по скорости, по зонам давлений, по удельным потерям напора на участках, по уровню заполнения и т.п.);
  • графические выделения (выделения цветом или иным способом узлов и/или участков водопроводной (канализационной) сети по некоторому критерию), например: потребители с низким напором на вводе, колодцы с "прижатыми" задвижками, участки с превышением заданной скорости потока, участки с контруклоном, участки со скоростью  ниже скорости самоочищения и т.п.)
  • расстановка значков-стрелок, указывающих направление движения воды по трубопроводам;
  • подпись на схеме водопровода (канализации) значений расходов по участкам и давлений в узлах сети;
  • произвольные табличные аналитические документы, построенные на исходных данных и результатах гидравлического расчета водопроводной (канализационной) сети;
  • гидравлические справки по отдельным узлам, участкам, источникам, насосным станциям и потребителям водопроводной сети/выпускам канализационной сети;
  • произвольные запросы и выборки из базы данных, содержащие любые описанные функции от параметров гидравлического режима.

Набор раскрасок, графических выделений и аналитических документов ничем не ограничен, кроме потребностей пользователя и соблюдения общего принципа: группировать, фильтровать и анализировать можно только те данные, которые в явном виде присутствуют в базе данных проекта, либо вычисляемы из последних.


Отправить запрос


Режим гидравлического моделирования позволяет оперативно получать ответы на вопросы типа "Что будет, если...?" Это дает возможность избежать ошибочных действий при регулировании режима и переключениях на реальной сети, могущих повлечь неприятные и даже фатальные последствия, а также эффективно планировать перспективные режимы при формировании технических условий на присоединение новых объектов или разработке мероприятий по реконструкции и модернизации сетей.