110/14/2010 1
TRƯỜNG ðẠI HỌC BÁCH KHOA TP. HCM
Khoa KTXD - Bộ mụn KTTNN
PGS. TS. NGUYỄN THỐNG
E-mail: nthong56@gmail.com or nthong56@yahoo.fr
Web: //www4.hcmut.edu.vn/~nguyenthong
Tộl. (08) 38 640 979 - 098 99 66 719 10/14/2010 2
NỘI DUNG MễN HỌC
Chương 1. Chất lượng, ht. phõn phối nước & thiết bị.
Chương 2. Quản lý cung - cầu trong cấp nước.
Chương 3. Mụ hỡnh hoỏ & thiết kế ht. cấp nước.
Chương 4: Phõn tớch mạng lưới cấp nước.
Chương 5: Nước va trong ủường ống chảy cú ỏp.
Chương 6.
12 trang |
Chia sẻ: huongnhu95 | Lượt xem: 403 | Lượt tải: 0
Tóm tắt tài liệu Giáo trình Mạng lưới cấp thoát nước - Chương 3: Mô hình hóa và thiết kế hệ thống cấp nước - Nguyễn Thống, để xem tài liệu hoàn chỉnh bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
Quy hoạch hệ thống thóat nước.
Chương 7. Mô hình hoá & thiết kế ht. thoát nước.
Chương 8. Thoát nước vùng triều.
Chương 9. Quản lý vận hành ht. cấp và thoát nước.
Phần mềm SWMM & EPANET
MẠNG LƯỚI CẤP THOÁT NƯƠÙC
10/14/2010 3
NỘI DUNG
Thực hành 1: Mô hình dự báo nhu cầu
nước dùng với p/p Hồi quy tuyến tính
Thực hành 2: Mô phỏng mạng lưới cấp
nước với EPANET.
Thực hành 3: Mô phỏng mạng lưới thoát
nước với SWMM.
Thực hành 4: Mô phỏng thủy lực với HEC-
RAS
MAÏNG LÖÔÙI CAÁP THOAÙT NÖÔÙC
Chöông 1: Chaát löôïng, heä thoáng phaân phoái & thieát bò
PGS. Dr. Nguyễn Thống
10/14/2010 4
CHÖÔNG 3
MOÂ HÌNH HOAÙ & THIEÁT KEÁ HEÄ THOÁNG
CAÁP NÖÔÙC
Noäi dung:
- Moâ hình hoaù heä thoáng caáp nöôùc
- Lyù thuyeát laäp moâ hình
- Moâ phoûng heä thoáng caáp nöôùc
- Moâ phoûng heä thoáng vôùi phaàn meàm Epanet
MAÏNG LÖÔÙI CAÁP THOAÙT NÖÔÙC
Chöông 3: Moâ hình hoaù & thieát keá heä thoáng caáp nöôùc
PGS. Dr. Nguyễn Thống
10/14/2010 5
MOÂ HÌNH HOAÂ ÙÙ HEÄÄ THOÁÁ NG
PHAÂN PHOÂ ÁÁ I NÖÔÙÙ C
PGS. Dr. Nguyễn Thống
MAÏNG LÖÔÙI CAÁP THOAÙT NÖÔÙC
Chöông 3: Moâ hình hoaù & thieát keá heä thoáng caáp nöôùc
10/14/2010 6
KIEÁN THÖÙC CAÀN THIEÁT
- Lyù thuyeát thuûy löïc cô baûn;
- Kieán thöùc thöïc teá veà vaän haønh moät heä thoáng phaân
phoái nöôùc.
MUÏC ÑÍCH MOÂ PHOÛNG
- Quy hoaïch toång theå daøi haïn;
- Söï phuïc hoài;
- Caùc nghieân cöùu veà chöõa chaùy;
- Quan saùt chaát löôïng;
- Quaûn lyù naêng löôïng;
- Thieát keá heä thoáng;
- Nhu caàu vaän haønh, öùng phoù & xöû lyù söï coá haøng ngaøy.
PGS. Dr. Nguyễn Thống
MAÏNG LÖÔÙI CAÁP THOAÙT NÖÔÙC
Chöông 3: Moâ hình hoaù & thieát keá heä thoáng caáp nöôùc
210/14/2010 7
Quy hoaïch toång theå daøi haïn:
Xaùc ñònh caùc döï aùn phaùt trieån chính ñeå ñaûm
baûo chaát löôïng phuïc vuï töông lai.
Nhaän ra caùc vuøng coù nguy cô ’tieàm aån’ (aùp
suaát thaáp, chaát löôïng nöôùc,).
Xaùc ñònh quy moâ vaø vò trí ñöôøng oáng chuyeån
nöôùc, traïm bôm, coâng trình tröõ nöôùc ñeå ‘ñaûm
baûo’ khoâng xaûy ra veà söï thay ñoåi löu löôïng,
aùp suaát vöôït quaù cho pheùp.
PGS. Dr. Nguyễn Thống
MAÏNG LÖÔÙI CAÁP THOAÙT NÖÔÙC
Chöông 3: Moâ hình hoaù & thieát keá heä thoáng caáp nöôùc
10/14/2010 8
Söï phuïc hoài:
Nhaän bieát caùc haïng muïc (ñöôøng oáng, van, beå
chöùa,) ñaõ xuoáng caáp caàn phaûi thay theá.
Moâ hình thuûy löïc cho pheùp ñaùnh giaù caùc khaû
naêng coù theå xaûy ra vôùi caùc phöông aùn caûi taïo
khaùc nhau phöông aùn caûi taïo kinh teá nhaát.
PGS. Dr. Nguyễn Thống
MAÏNG LÖÔÙI CAÁP THOAÙT NÖÔÙC
Chöông 3: Moâ hình hoaù & thieát keá heä thoáng caáp nöôùc
10/14/2010 9
Theo doõi chaát löôïng nöôùc:
Moâ hình moâ phoûng coù theå moâ phoûng: tuoåi
nöôùc, chaát ñaùnh daáu nguoàn, phaân boá noàng ñoä
hoaù chaát (ví duï Clo dö).
Quaûn lyù naêng löôïng:
Ngoaøi chi phí baûo döôõng vaø söûa chöõa haï taàng,
chi phí naêng löôïng bôm & quaûn lyù chieám tyû leä
lôùn.
Moâ phoûng thuûy löïc cho pheùp ñaùnh giaù hieäu
quaû tieâu thuï naêng löôïng bôm (hieäu suaát chaïy
cuûa bôm).
PGS. Dr. Nguyễn Thống
MAÏNG LÖÔÙI CAÁP THOAÙT NÖÔÙC
Chöông 3: Moâ hình hoaù & thieát keá heä thoáng caáp nöôùc
10/14/2010 10
VAÄN HAØNH HAØNG NGAØY
Khi vaän haønh caàn ñaûm baûo:
- aùp suaát;
- löu löôïng;
- möïc nöôùc trong caùc ñaøi.
dao ñoäng trong phaïm vi cho pheùp.
PGS. Dr. Nguyễn Thống
MAÏNG LÖÔÙI CAÁP THOAÙT NÖÔÙC
Chöông 3: Moâ hình hoaù & thieát keá heä thoáng caáp nöôùc
10/14/2010 11
THEÅ HIEÄN MOÂ HÌNH CAÁP NÖÔÙC
- Beå chöùa.
Trong moâ hình ñöôïc theå hieän baèng moät nuùt ôû
bieân.
Xem ñoù laø nguoàn nöôùc caáp ‘voâ haïn’ cho heä
thoáng.
Trong moâ hình hoaù maïng löôùi duøng ñeå moâ taû:
ao gieáng nöôùc ngaàm.
beå chöùa nöôùc saïch sau traïm xöû lyù cuûa bôm
caáp 1.
PGS. Dr. Nguyễn Thống
MAÏNG LÖÔÙI CAÁP THOAÙT NÖÔÙC
Chöông 3: Moâ hình hoaù & thieát keá heä thoáng caáp nöôùc
10/14/2010 12
- Ñaøi nöôùc:
Laø moät nuùt bieân.
Ñöôøng ño aùp thay ñoåi theo doøng chaûy vaøo, ra
ñaøi.
Dung tích höõu haïn (gioáng thöïc teá).
Caùc thoâng soá khi moâ phoûng ñaøi: ñoä cao ñaùy,
ñöôøng kính, trong tröôøng hôïp ñaøi hình truï
[neáu daïng khaùc W=f(h), chieàu saâu nöôùc
trong ñaøi], caùc möïc nöôùc ban ñaàu (t=0), möïc
nöôùc thaáp nhaát & möïc nöôùc cao nhaát.
PGS. Dr. Nguyễn Thống
MAÏNG LÖÔÙI CAÁP THOAÙT NÖÔÙC
Chöông 3: Moâ hình hoaù & thieát keá heä thoáng caáp nöôùc
310/14/2010 13
THOÂNG SOÁ MOÂ PHOÛNG ÑAØI NÖÔÙC
PGS. Dr. Nguyễn Thống
MAÏNG LÖÔÙI CAÁP THOAÙT NÖÔÙC
Chöông 3: Moâ hình hoaù & thieát keá heä thoáng caáp nöôùc
Cao trình ñaùy ñaøi
MN thaáp nhaát
MN ban ñaàu
MN lôùn nhaát
h
W=f(h)Q
pa
10/14/2010 14
COÙ 3 LOAÏI ÑAØI NÖÔÙC CÔ BAÛN
- Ñaøi noåi vôùi maët nöôùc töï do
- Ñaøi coù aùp (ñaøi thuûy löïc neùn khí)
- Ñaøi duøng bôm.
Caùc ñaøi nöôùc cuõng giöõ vai troø nhö
ñieåm nguoàn cung caáp nöôùc saïch.
PGS. Dr. Nguyễn Thống
MAÏNG LÖÔÙI CAÁP THOAÙT NÖÔÙC
Chöông 3: Moâ hình hoaù & thieát keá heä thoáng caáp nöôùc
10/14/2010 15
ÑAØI NEÙN KHÍ
Laø loaïi ñaøi kín, moät phaàn ñöôïc laøm ñaày bôûi khí
neùn. Noù coù theå ôû vò trí ‘thaáp’ trong heä thoáng
so vôùi yeâu caàu ñaøi nöôùc coù maët thoaùng töï do:
PGS. Dr. Nguyễn Thống
MAÏNG LÖÔÙI CAÁP THOAÙT NÖÔÙC
Chöông 3: Moâ hình hoaù & thieát keá heä thoáng caáp nöôùc
Bôm
Bình neùn khí MNmax
MNmin
Vhieäu qiaû
p>pa
10/14/2010 16
Moái noái: Nuùt maïng löôùi.
Vò trí giao nhau cuûa hai hay nhieàu ñöôøng oáng.
Nôi coù theå laáy löu löôïng
Thoâng soá moái noái: cao trình & löu löôïng TB
(vôùi patten töông öùng) vaøo (ra nuùt) neáu coù.
PGS. Dr. Nguyễn Thống
MAÏNG LÖÔÙI CAÁP THOAÙT NÖÔÙC
Chöông 3: Moâ hình hoaù & thieát keá heä thoáng caáp nöôùc
d1
d2
q
d1 d2
d3
Ñöôøng oáng
10/14/2010 17
Ñoaïn (ñöôøng) oáng
Giôùi haïn giöõa 2 moái noái (nuùt).
Quy öôùc coù d khoâng ñoåi.
Khi tính toaùn thuûy löïc Khoâng coù
löu löôïng ra (vaøo) doïc tuyeán (trong
tröôøng hôïp coù löu löôïng doïc tuyeán
quy ñoåi gaàn ñuùng veà löu löôïng taäp
trung ôû nuùt 2 ñaàu).
PGS. Dr. Nguyễn Thống
MAÏNG LÖÔÙI CAÁP THOAÙT NÖÔÙC
Chöông 3: Moâ hình hoaù & thieát keá heä thoáng caáp nöôùc
10/14/2010 18
Thoâng soá: Chieàu daøi (l), ñöôøng kính
(mm), heä soá nhaùm.
Trong caùc moâ hình moâ phoûng ngöôøi ta
ñöa vaøo giaù trò ñöôøng kính ñònh danh.
PGS. Dr. Nguyễn Thống
MAÏNG LÖÔÙI CAÁP THOAÙT NÖÔÙC
Chöông 3: Moâ hình hoaù & thieát keá heä thoáng caáp nöôùc
D ngoaøi
d thöïc
D ñịnh danh
410/14/2010 19
Maùy bôm:
Thieát bò boå sung naêng löôïng cho heä thoáng
döôùi daïng naâng coät nöôùc (aùp suaát).
Caùc thoâng soá veà bôm:
Ñöôøng ñaëc tính H ~ Q
Ñöôøng ñaëc tính η ~ Q, H
Ñöôøng ñaëc tính N ~ Q, H
Ñöôøng ñaëc tính [Hck]cp ~ Q
PGS. Dr. Nguyễn Thống
MAÏNG LÖÔÙI CAÁP THOAÙT NÖÔÙC
Chöông 3: Moâ hình hoaù & thieát keá heä thoáng caáp nöôùc
10/14/2010 20
ÑÖÔØNG CONG ÑAËC TÍNH BÔM
PGS. Dr. Nguyễn Thống
H (m)
Q (m3/s)
Htk
Qtk
Quan hê Q=f(H)
xác ñịnh tư$ nha $
SX bơm
0
H=33.3-20.84.10-5Q2
EPANET H(m), Q(l/s)
MAÏNG LÖÔÙI CAÁP THOAÙT NÖÔÙC
Chöông 3: Moâ hình hoaù & thieát keá heä thoáng caáp nöôùc
10/14/2010 21
Van:
Thay ñoåi löu löôïng ñi qua thoâng qua vieäc
thay ñoåi söùc caûn ñoái vôùi doøng chaûy.
- Van caùch li;
- Van moät chieàu;
- Van giöõ cao ñoä;
- Van xaû khí & phaù chaân khoâng;
- Van giaûm aùp;
- Van khoáng cheá (löu löôïng).
PGS. Dr. Nguyễn Thống
MAÏNG LÖÔÙI CAÁP THOAÙT NÖÔÙC
Chöông 3: Moâ hình hoaù & thieát keá heä thoáng caáp nöôùc
10/14/2010 22
PGS. Dr. Nguyễn Thống
(a) vane roâbinet,
(b) vane böôùm,
(c) vane clap et 1 ch ieàu,
(d) vane giaûm aùp
MAÏNG LÖÔÙI CAÁP THOAÙT NÖÔÙC
Chöông 3: Moâ hình hoaù & thieát keá heä thoáng caáp nöôùc
10/14/2010 23
Toång coät nöôùc
H khi khoâng coù
van giaûm aùp
Sô ñoà minh hoaï söï laøm vieäc VAN GIẢM ÁP
PGS. Dr. Nguyễn Thống
MAÏNG LÖÔÙI CAÁP THOAÙT NÖÔÙC
Chöông 3: Moâ hình hoaù & thieát keá heä thoáng caáp nöôùc
Van giaûm aùp
Vuøng phuïc vuï treân cao
Vuøng phuïc vuï döôùi thaáp
Beå chöùa
treân ñoài
H khi coù van
(H=Z+p/γ)
Maët chuaån
p/γ
Z
∆H
10/14/2010 24
Toång coät nöôùc
H khi khoâng coù
van giöõ aùp
Sô ñoà minh hoaï söï laøm vieäc VAN GIỮ ÁP
PGS. Dr. Nguyễn Thống
MAÏNG LÖÔÙI CAÁP THOAÙT NÖÔÙC
Chöông 3: Moâ hình hoaù & thieát keá heä thoáng caáp nöôùc
Van giöõ aùp
Vuøng phuïc vuï treân cao
Vuøng phuïc vuï döôùi thaáp
Beå chöùa
treân ñoài
H khi coù van
Möùc thaáp
nhaát
p/γ khi k/coù van!
∆H
510/14/2010 25
PGS. Dr. Nguyễn Thống
MAÏNG LÖÔÙI CAÁP THOAÙT NÖÔÙC
Chöông 3: Moâ hình hoaù & thieát keá heä thoáng caáp nöôùc
Ñaøi nöôùc
Nuùt
(ñieåm laáy nöôùc)
Ñoaïn oángBôm
Beå
chöùa
10/14/2010 26
LYÙ THUYEÁT LAÄP MOÂ HÌNH
Phaân tích thuûy löïc
Phaân tích chaát löôïng nöôùc
PGS. Dr. Nguyễn Thống
MAÏNG LÖÔÙI CAÁP THOAÙT NÖÔÙC
Chöông 3: Moâ hình hoaù & thieát keá heä thoáng caáp nöôùc
10/14/2010 27
TOÅN THAÁT NAÊNG LÖÔÏNG
Coøn goïi laø toån thaát coät nöôùc bao goàm:
- Toån thaát doïc ñöôøng (ñöôøng daøi) do ma saùt
giöõa doøng chaûy vaø thaønh oáng.
- Toån thaát cuïc boä do söï roái loaïn doøng chaûy sinh
ra khi doøng chaûy thay ñoåi phöông ñoät ngoät
hoaëc qua choã noái oáng, thay ñoåi tieát dieän chaûy
ñoät ngoät.
PGS. Dr. Nguyễn Thống
MAÏNG LÖÔÙI CAÁP THOAÙT NÖÔÙC
Chöông 3: Moâ hình hoaù & thieát keá heä thoáng caáp nöôùc
10/14/2010 28
TOÅN THAÁT NAÊNG LÖÔÏNG ÑÖÔØNG DAØI
- Darcy-Weisbach:
- Hazen-Williams:
- Manning:
PGS. Dr. Nguyễn Thống
MAÏNG LÖÔÙI CAÁP THOAÙT NÖÔÙC
Chöông 3: Moâ hình hoaù & thieát keá heä thoáng caáp nöôùc
pi5
2
L gD
fLQ8dh =
852,187,4
852,1
L CD
LQ7,10dh =
33,5
22
L D
LQn3,10dh =
10/14/2010 29
dhL (m) toån thaát coät nöôùc
Q (m3/s) löu löôïng qua oáng
D (m) ñöôøng kính oáng
f heä soá ma saùt:
- Colebrook-White:
- Swamee-Jain:
PGS. Dr. Nguyễn Thống
MAÏNG LÖÔÙI CAÁP THOAÙT NÖÔÙC
Chöông 3: Moâ hình hoaù & thieát keá heä thoáng caáp nöôùc
)
fRe
51.2
D7.3
elg(2
f
1
+
∆
−=
2
9.0 )Re
74.5
D7.3
eln(
25.0f
+
∆
=
10/14/2010 30
- Federov:
- ñoä nhaùm töông ñöông, R baùn kính thuûy löïc.
- Re soá Reynold, a2 phuï thuoäc tính nhaùm thaønh oáng
& chaát lô löûng.
- n heä soá nhaùm (0.01 0.025)
- C heä soá phuï thuoäc loaïi vaø tình traïng oáng (50
140)
PGS. Dr. Nguyễn Thống
MAÏNG LÖÔÙI CAÁP THOAÙT NÖÔÙC
Chöông 3: Moâ hình hoaù & thieát keá heä thoáng caáp nöôùc
)
Re
a
R68.13
elg(2
f
1 2+∆−=
e∆
610/14/2010 31
TÍNH THUÛÛ Y LÖÏÏ C
MAÏÏ NG LÖÔÙÙ I
PHAÂN PHOÂ ÁÁ I NÖÔÙÙ C
PGS. Dr. Nguyễn Thống
MAÏNG LÖÔÙI CAÁP THOAÙT NÖÔÙC
Chöông 3: Moâ hình hoaù & thieát keá heä thoáng caáp nöôùc
10/14/2010 32
Caùc phöông phaùp tính thuûy löïc maïng löôùi:
- Maïng löôùi cuït: Phöông phaùp tröïc tieáp (Q, H).
- Maïng löôùi voøng:
Phöông phaùp Hardy Cross (giaûi laëp).
Phöông phaùp caân baèng löu löôïng nuùt (ma traän).
Phöông phaùp toång quaùt (Epanet).
- Maïng löôùi hoãn hôïp (cuït+voøng):
Phöông phaùp taùch thaønh maïng löôùi cuït + maïng
löôùi voøng.
Phöông phaùp toång quaùt.
PGS. Dr. Nguyễn Thống
MAÏNG LÖÔÙI CAÁP THOAÙT NÖÔÙC
Chöông 3: Moâ hình hoaù & thieát keá heä thoáng caáp nöôùc
10/14/2010 33
TÍNH THUÛY LÖÏC MAÏNG LÖÔÙI
• Muïc ñích: Xaùc ñònh phaân phoái löu löôïng trong
ñöôøng oáng (hoaëc coät nöôùc ño aùp taïi caùc nuùt) theo
thôøi gian (moâ phoûng thuûy löïc maïng löôùi).
• Phöông phaùp:
– Maïng löôùi hôû (cuït): Giaûi tröïc tieáp töø cuoái maïng
(cuoái ñöôøng oáng nhaùnh) veà ‘nguoàn’. Xem lyù
thuyeát trong Cô chaát loûng hoaëc Caáp thoaùt nöôùc.
– Maïng löùôi voøng: Phöông phaùp ñuùng daàn Hardy
Cross, Phöông phaùp caân baèng löu löôïng nuùt (ma
traän).
PGS. Dr. Nguyễn Thống
MAÏNG LÖÔÙI CAÁP THOAÙT NÖÔÙC
Chöông 3: Moâ hình hoaù & thieát keá heä thoáng caáp nöôùc
10/14/2010 34
TÍNH THUÛY LÖÏC MAÏNG LÖÔÙI BAÈNG PHÖÔNG
PHAÙP CAÂN BAÈNG L/L NUÙT
Quan heä Q vaø dh, Q (m3/s) : löu löôïng qua oáng
dh (m) toån thaát naêng löôïng
K heä soá phuï thuoäc ñaëc tính oáng, Q (quan heä phi tuyeán)
H=z+p/γ coät nöôùc ño aùp toaøn phaàn, m=12
MAÏNG LÖÔÙI CAÁP THOAÙT NÖÔÙC
Chöông 3: Moâ hình hoaù & thieát keá heä thoáng caáp nöôùc
PGS. Dr. Nguyễn Thống
k
j
oo
Hj
Hk
Ñöôøng
c/nöôùc ño aùp
H=z+p/γ
Q(i) z
p/γ
dh
QKQ.Kdh 'm ==
10/14/2010 35
TÍNH THUÛÛ Y LÖÏÏ C
MAÏÏ NG LÖÔÙÙ I
PP. CAÂN BAÂ ÈÈ NG
LÖU LÖÔÏÏ NG NUÙÙ T
PGS. Dr. Nguyễn Thống
MAÏNG LÖÔÙI CAÁP THOAÙT NÖÔÙC
Chöông 3: Moâ hình hoaù & thieát keá heä thoáng caáp nöôùc
10/14/2010 36
PHÖÔNG PHAÙP CAÂN BAÈNG LÖU LÖÔïNG NUÙT
Xeùt quan heä toån thaát naêng löôïng vaø löu löôïng qua 1
ñoaïn oáng cô baûn i:
Taïi nuùt k:
Taïi nuùt j:
Vieát döôùi daïng ma traän ta coù:
(daïng ma traän)
PGS. Dr. Nguyễn Thống
( )ijikiiiik HHkHkQ −=∆= ( )ijikiij HHkQ −−=
−
−
=
i
j
i
k
ii
j
i
k
H
H
kQ
Q
11
11
i
i
i HKQ =
MAÏNG LÖÔÙI CAÁP THOAÙT NÖÔÙC
Chöông 3: Moâ hình hoaù & thieát keá heä thoáng caáp nöôùc
Teân oáng
Teân nuùt
710/14/2010 37
HEÄ THOÁNG P/T CHO
TOAØN MAÏNG LÖÔÙI
• Ñeå thieát laäp heä phöông trình bieåu dieãn
cho toaøn maïng löôùi, ta seõ döïa vaøo
nguyeân taéc caân baèng löu löôïng laàn löôït
taïi caùc nuùt.
• Ñeå ñôn giaûn, ta xeùt ví duï cho moät maïng
löôùi ñôn giaûn sau:
PGS. Dr. Nguyễn Thống
MAÏNG LÖÔÙI CAÁP THOAÙT NÖÔÙC
Chöông 3: Moâ hình hoaù & thieát keá heä thoáng caáp nöôùc
10/14/2010 38
SÔ ÑOÀ MAïNG LÖÔÙI
PGS. Dr. Nguyễn Thống
1
2
3
4
5
6
1
2
3
4
56
8
7
9
C1 C5
C6
MAÏNG LÖÔÙI CAÁP THOAÙT NÖÔÙC
Chöông 3: Moâ hình hoaù & thieát keá heä thoáng caáp nöôùc
10/14/2010 39
Ta goïi Cj laø löu löôïng vaøo (hoaëc ra) heä thoáng maïng
löôùi taïi nuùt j vôùi quy öôùc:
• Cj > 0 : löu löôïng ñi vaøo nuùt
• Cj < 0 : löu löôïng ra khoûi nuùt
Söï caân baèng löu löôïng taïi moät nuùt baát kyø j cho pheùp
ta vieát:
• vôùi chæ soá i bieåu thò taát caû caùc ñöôøng oáng hoäi tuï veà
nuùt j.
PGS. Dr. Nguyễn Thống
j
i
i
j CQ =∑
MAÏNG LÖÔÙI CAÁP THOAÙT NÖÔÙC
Chöông 3: Moâ hình hoaù & thieát keá heä thoáng caáp nöôùc
Trong các ñoạn ống
hội tụ về nút
10/14/2010 40
• Ví duï taïi nuùt j=5 cho maïng löôùi neâu treân ta
coù phöông trình caân baèng löu löôïng nhö sau:
• Xeùt phaàn töû ñöôøng oáng i=5 ta coù:
PGS. Dr. Nguyễn Thống
5
8
5
7
5
5
5 CQQQ =++
−
−
=
2
5
55
2
5
5
11
11
H
H
kQ
Q
(1)
MAÏNG LÖÔÙI CAÁP THOAÙT NÖÔÙC
Chöông 3: Moâ hình hoaù & thieát keá heä thoáng caáp nöôùc
Tên nút
Tên ñoạn ống
10/14/2010 41
Xeùt phaàn töû ñöôøng oáng i=7 ta coù:
Xeùt phaàn töû ñöôøng oáng i=8 ta coù:
PGS. Dr. Nguyễn Thống
−
−
=
5
4
77
5
7
4
11
11
H
H
kQ
Q
−
−
=
5
3
88
5
8
3
11
11
H
H
kQ
Q
MAÏNG LÖÔÙI CAÁP THOAÙT NÖÔÙC
Chöông 3: Moâ hình hoaù & thieát keá heä thoáng caáp nöôùc
10/14/2010 42
Thay vaøo phöông trình caân baèng nuùt vaø thu goïn ta
coù:
Ví duï taïi nuùt j=1:
Vôùi nuùt naøy ta coù 2 phaàn töû i=1 vaø i=2 lieân keát vaøo
nuùt. Xeùt phaàn töû i=1 ta coù:
PGS. Dr. Nguyễn Thống
( ) 55785473825 CHkkkHkHkHk =+++−−−
−
−
=
2
1
11
2
1
1
11
11
H
H
kQ
Q
(1)
MAÏNG LÖÔÙI CAÁP THOAÙT NÖÔÙC
Chöông 3: Moâ hình hoaù & thieát keá heä thoáng caáp nöôùc
810/14/2010 43
Xeùt phaàn töû i=2 ta coù:
Thay vaøo phöông trình caân baèng nuùt ta coù:
PGS. Dr. Nguyễn Thống
−
−
=
3
1
22
3
2
1
11
11
H
H
kQ
Q
( ) 13221121 CHkHkHkk =−−+ (2)
MAÏNG LÖÔÙI CAÁP THOAÙT NÖÔÙC
Chöông 3: Moâ hình hoaù & thieát keá heä thoáng caáp nöôùc
10/14/2010 44
Ta coù theå toång quaùt hoaù ra quy luaät chung vaø vieát
döôùi daïng ma traän toång theå nhö sau:
PGS. Dr. Nguyễn Thống
( )
( )
( )
( )
( )
=
++
−−+++
−−+++
−−−+++
−−+
6
2
1
6
2
1
9
875
979764
868632
5435431
2121
.
.
.
.
.
.
0
0
0
000
C
C
C
H
H
H
k
kkkDX
kkkkkk
kkkkkk
kkkkkkk
kkkk
Chuù yù: Ma traän [K] ñoái xöùng
MAÏNG LÖÔÙI CAÁP THOAÙT NÖÔÙC
Chöông 3: Moâ hình hoaù & thieát keá heä thoáng caáp nöôùc
10/14/2010 45
CHÚ Ý
Trong phương pháp giải lặp
Hardy Cross ẩn số là lưu
lượng Qi trong các ñoạn ống.
Trong phương pháp ma trận
ẩn số là cột nước ño áp H
tại các nút của mạng lưới.
PGS. Dr. Nguyễn Thống
MAÏNG LÖÔÙI CAÁP THOAÙT NÖÔÙC
Chöông 3: Moâ hình hoaù & thieát keá heä thoáng caáp nöôùc
10/14/2010 46
SÔ ÑOÀ MAïNG LÖÔÙI
PGS. Dr. Nguyễn Thống
1
2
3
4
5
6
1
2
3
4
56
8
7
9
C1 C5
C6
MAÏNG LÖÔÙI CAÁP THOAÙT NÖÔÙC
Chöông 3: Moâ hình hoaù & thieát keá heä thoáng caáp nöôùc
10/14/2010 47
ÑIEÀU KIEÄN BIEÂN
• Tröôùc khi tieán haønh giaûi heä phöông trình tuyeán
tính treân, caùc ñieàu kieän bieân aùp duïng trong
maïng löôùi phaûi ñöôïc ñöa vaøo heä phöông trình.
Thoâng thöôøng ta coù 2 loaïi ñieàu kieän bieân cô
baûn sau ñaây:
Hi : bieát tại nút i
Ci : bieát tại nút i
Trong tröôøng hôïp thöù 1, vôùi Hi bieát tröôùc, giaù trò
naøy seõ ñöôïc xöû lyù vaøo heä phöông trình baèng 1
trong 2 phöông phaùp sau:PGS. Dr. Nguyễn Thống
MAÏNG LÖÔÙI CAÁP THOAÙT NÖÔÙC
Chöông 3: Moâ hình hoaù & thieát keá heä thoáng caáp nöôùc
10/14/2010 48
• Phöông phaùp 1: (Duøng trong p/p PTHH)
Giöõ nguyeân heä phöông trình cuûa maïng löôùi,
chæ tieán haønh bieán ñoåi haøng thöù i trong heä
phöông trình.
Cho taát caû caùc heä soá kij=0 neáu i≠j, kij=1 neáu
i=j vaø thay Ci=Hi: giaù trò coät nöôùc bieát taïi
nuùt i.
hoặc cho kii=A (A giá trị rất « lớn ») và thay Ci
bởi A.Hi (Hi là giá trị ñiều kiện biên ñã biết của
H tại nút i).
PGS. Dr. Nguyễn Thống
MAÏNG LÖÔÙI CAÁP THOAÙT NÖÔÙC
Chöông 3: Moâ hình hoaù & thieát keá heä thoáng caáp nöôùc
910/14/2010 49
• Phöông phaùp 2:
Thay giaù trò Hi ñaõ bieát vaøo phöông trình
vaø bieán ñoåi thích hôïp ñeå nhaän heä
phöông trình môùi coù soá phöông trình ít
hôn (khoâng coù phöông trình cho Hi ñaõ
bieát).
Giaû söû coù n giaù trò Hi bieát, soá phöong
trình coøn laïi seõ laø (N-n) vôùi N laø soá nuùt
cuûa maïng löôùi.
PGS. Dr. Nguyễn Thống
MAÏNG LÖÔÙI CAÁP THOAÙT NÖÔÙC
Chöông 3: Moâ hình hoaù & thieát keá heä thoáng caáp nöôùc
10/14/2010 50
Baøi taäp: Vieát ma traän bieåu thò sô ñoà maïng
löôùi thuûy löïc sau (ẩn số là Hi):
PGS. Dr. Nguyễn Thống
MAÏNG LÖÔÙI CAÁP THOAÙT NÖÔÙC
Chöông 3: Moâ hình hoaù & thieát keá heä thoáng caáp nöôùc
1 2
3 4
1
2
3 5
4
C1
C4
C2
C3
10/14/2010 51
Ví duï 1: Cho heä thoáng maïng löôùi nhö hình veõ. Giaû thieát
laø doøng chaûy taàng. Cho bieát H1=10 m; C2=-2 m3/s;
L1=L2=1000 m; φ1=0.1 m; φ2=0.2 m; ν=10-6 m2/s vaø
doøng chaûy taàng coù:
µ =ν*ρ : heä soá nhôùt ñoäng löïc
ρ: khoái löôïng rieâng cuûa nöôùc.PGS. Dr. Nguyễn Thống
L128
gk
4
µ
φpiρ
=
1 2
1
2
MAÏNG LÖÔÙI CAÁP THOAÙT NÖÔÙC
Chöông 3: Moâ hình hoaù & thieát keá heä thoáng caáp nöôùc
C2C1
10/14/2010 52
a. Vieát ma traän bieåu dieãn heä thoáng.
b. Xaùc ñònh coät nöôùc H2 vaø löu löôïng
qua caùc ñoaïn oáng.
CHÚ Ý: Quy luật thủy lực dòng
chảy tầng trong ống tròn:
PGS. Dr. Nguyễn Thống
MAÏNG LÖÔÙI CAÁP THOAÙT NÖÔÙC
Chöông 3: Moâ hình hoaù & thieát keá heä thoáng caáp nöôùc
dh
L128
gdh.kQ
4
µ
φpiρ
==
10/14/2010 53
Giaûi:
Treân cô sôû soá lieäu ta tính ñö ôïc: k1=0.024 m2/s vaø
k2=0.385 m2/s
Ma traän cô baûn cho phaàn töû i=1:
Ma traän cô baûn cho phaàn töû i=2:
PGS. Dr. Nguyễn Thống
−
−
=
2
1
1
2
1
1
024.0024.0
024.0024.0
H
H
Q
Q
−
−
=
2
1
2
2
2
1
385.0385.0
385.0385.0
H
H
Q
Q
MAÏNG LÖÔÙI CAÁP THOAÙT NÖÔÙC
Chöông 3: Moâ hình hoaù & thieát keá heä thoáng caáp nöôùc
10/14/2010 54
Ma traän toång theå cho heä thoáng seõ laø:
PGS. Dr. Nguyễn Thống
( ) ( )
( ) ( )
=
+−−
−−+
2
1
2
1
2121
2121
C
C
H
H
kkkk
kkkk
( ) ( )
( ) ( )
=
+−−
−−+
2
1
2
1
C
C
H
H
385.0024.0385.0024.0
385.0024.0385.0024.0
MAÏNG LÖÔÙI CAÁP THOAÙT NÖÔÙC
Chöông 3: Moâ hình hoaù & thieát keá heä thoáng caáp nöôùc
10
10/14/2010 55
• Töø ñieàu kieän H1 =10 m vaø C2 =-2 m3/s ta coù:
-0.409H1+0.409H2= - 2 ⇒ H2=5.11 m
• Töø ñoù:
Q1 =k1(H1-H2) =0.024(10-5.11) =0.1173 m3/s
Q2 =k2(H1-H2) =0.385(10-5.11) =1.8826 m3/s
PGS. Dr. Nguyễn Thống
MAÏNG LÖÔÙI CAÁP THOAÙT NÖÔÙC
Chöông 3: Moâ hình hoaù & thieát keá heä thoáng caáp nöôùc
10/14/2010 56
• Ví duï 2: Cho maïng löôùi nhö hình veõ. Caùc soá lieäu nhö
sau:
12.9770.57320005
0.7720.28320004
0.7720.28320003
0.3850.210002
6.1640.410001
k(m
2
/s)d(m)L(m)Phaàn töû
PGS. Dr. Nguyễn Thống
MAÏNG LÖÔÙI CAÁP THOAÙT NÖÔÙC
Chöông 3: Moâ hình hoaù & thieát keá heä thoáng caáp nöôùc
10/14/2010 57
Sô ñoà maïng löôùi
PGS. Dr. Nguyễn Thống
H1=20m
H4=10m
3
1
4
2
12
45
C2=10m3/s
C3=10m3/s
Xaùc ñònh löu löôïng (Q) vaø
coät nöôùc (H) taïi caùc vò trí chöa bieát.
MAÏNG LÖÔÙI CAÁP THOAÙT NÖÔÙC
Chöông 3: Moâ hình hoaù & thieát keá heä thoáng caáp nöôùc
3
10/14/2010 58
Giaûi: Ma traän toång theå cho maïng löôùi nhö sau:
Giaûi heä phöông trình treân ta coù:
H2=19.443m;H3=11.495m;C1=6.7m3/s;C4=-
26.7m3/s
PGS. Dr. Nguyễn Thống
( )
( )
( )
( )
=
+
−++
−−++
−−+
4
1
3
2
10
10
10
20
977.12772.0
977.12977.12772.0385.0
772.0772.0772.0772.0164.6
0385.0164.6385.0164.6
C
C
H
H
DX
MAÏNG LÖÔÙI CAÁP THOAÙT NÖÔÙC
Chöông 3: Moâ hình hoaù & thieát keá heä thoáng caáp nöôùc
10/14/2010 59
Ví duï 2: Cho maïng löôùi nhö hình veõ. Caùc soá lieäu nhö
sau:
8.00.44004
2.00.24003
2.00.25002
8.00.45001
k(m
2
/s)d(m)L(m)Phaàn töû
PGS. Dr. Nguyễn Thống
MAÏNG LÖÔÙI CAÁP THOAÙT NÖÔÙC
Chöông 3: Moâ hình hoaù & thieát keá heä thoáng caáp nöôùc
10/14/2010 60
Sô ñoà maïng löôùi
PGS. Dr. Nguyễn Thống
H4=20m3
1
4
2
1 2
3 4
C2=-5m3/sC1=10m3/s
H1=40m
Xaùc ñònh löu löôïng vaø coät nöôùc taïi caùc vò trí chöa bieát.
MAÏNG LÖÔÙI CAÁP THOAÙT NÖÔÙC
Chöông 3: Moâ hình hoaù & thieát keá heä thoáng caáp nöôùc
11
10/14/2010 61
BAØI TAÄP
Thieát laäp heä phöông trình döôùi daïng ma traän caùc aån
soá coät nöôùc H cho caùc maïng löôùi sau:
PGS. Dr. Nguyễn Thống
4
1 2 3
65
C1 1
2
3
4
5
7
6
1
2
3
4
5
6
7
1
2
3
4
5
6
7
1
2
3
4
5
6
7
1
2
4
3
5
6
MAÏNG LÖÔÙI CAÁP THOAÙT NÖÔÙC
Chöông 3: Moâ hình hoaù & thieát keá heä thoáng caáp nöôùc
10/14/2010 62
PHÖÔNG PHAÙP TOÅNG QUAÙT
(Phaàn meàm EPANET)
PGS. Dr. Nguyễn Thống
MAÏNG LÖÔÙI CAÁP THOAÙT NÖÔÙC
Chöông 3: Moâ hình hoaù & thieát keá heä thoáng caáp nöôùc
10/14/2010 63
Toån thaát coät nöôùc cho ñoaïn oáng (ij) baát kyø:
Hi=zi + pi/ρg : coät nöôùc toaøn phaàn taïi nuùt i
dhij toån thaát coät nöôùc trong ñoaïn oáng (ij)
Qij löu löôïng trong oáng (ij)
r: heä soá khaùng thuûy löïc
n: soá muõ (Hazen Williams n=1.852)
m: heä soá chæ maát naêng cuïc boä trong ñoaïn (ij).
PGS. Dr. Nguyễn Thống
MAÏNG LÖÔÙI CAÁP THOAÙT NÖÔÙC
Chöông 3: Moâ hình hoaù & thieát keá heä thoáng caáp nöôùc
2
ij
n
ijjiij mQrQHHdh +=−=
10/14/2010 64
Trong tröôøng hôïp bôm ta coù:
h0 coät nöôùc bôm, ω toác ñoä töông ñoái, r & n laø
caùc heä soá cuûa ñöôøng ñaëc tính bôm.
PGS. Dr. Nguyễn Thống
MAÏNG LÖÔÙI CAÁP THOAÙT NÖÔÙC
Chöông 3: Moâ hình hoaù & thieát keá heä thoáng caáp nöôùc
ω
−ω−=
n
ij
0
2
ij
Q
rhh
Q(m3/s)
H(m)
Qtk
Htk
P=ρgQtkHtk(watt)
10/14/2010 65
Phöông trình lieân tuïc taïi taát caû caùc nuùt i:
j chæ taát caû caùc nuùt coøn laïi cuûa caùc oáng hoäi tuï veà nuùt
i (i=1,N).
Di löu löôïng yeâu caàu taïi nuùt i (quy öôùc >0 ñi Q vaøo
nuùt).
PGS. Dr. Nguyễn Thống
MAÏNG LÖÔÙI CAÁP THOAÙT NÖÔÙC
Chöông 3: Moâ hình hoaù & thieát keá heä thoáng caáp nöôùc
0DQ i
j
ij =−∑
10/14/2010 66
AÙp duïng caùc phöông trình cho toaøn heä thoáng seõ
nhaän ñöôïc heä phöông trình vieát döôùi daïng ma
traän:
AH =F
A ma traän heä soá (caùc heä soá cuûa [A] phuï
thuoäc daïng hình hoïc cuûa oáng & H (baøi toaùn
phi tuyeán).
Trong Epanet söï duïng phöông phaùp gradient
ñeå giaûi heä thoáng (giaûi laëp).
PGS. Dr. Nguyễn Thống
MAÏNG LÖÔÙI CAÁP THOAÙT NÖÔÙC
Chöông 3: Moâ hình hoaù & thieát keá heä thoáng caáp nöôùc
12
10/14/2010 67
GIÔÙÙ I THIEÄÄ U VÍ DUÏÏ
TRONG VIDU_EPA
PGS. Dr. Nguyễn Thống
MAÏNG LÖÔÙI CAÁP THOAÙT NÖÔÙC
Chöông 3: Moâ hình hoaù & thieát keá heä thoáng caáp nöôùc
10/14/2010 68
HEÁT CHÖÔNG 3
PGS. Dr. Nguyễn Thống
MAÏNG LÖÔÙI CAÁP THOAÙT NÖÔÙC
Chöông 3: Moâ hình hoaù & thieát keá heä thoáng caáp nöôùc
Các file đính kèm theo tài liệu này:
- giao_trinh_mang_luoi_cap_thoat_nuoc_chuong_3_mo_hinh_hoa_va.pdf