zunia.vn

Tuyển sinh 2024 dành cho Gen-Z

zunia.vn

» Kỹ Thuật - Công Nghệ

» Kiến trúc - Xây dựng

Bài giảng Mạng lưới cấp thoát nước: Chương 3 - PGS.TS. Nguyễn Thống

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:12

Báo xấu

64
lượt xem 7
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Bài giảng "Mạng lưới cấp thoát nước - Chương 3: Mô hình hóa về thiết kế hệ thống cấp thoát nước" trình bày mô hình hóa hệ thống cấp thoát nước, lý thuyết lập mô hình, mô phỏng hệ thống cấp nước, mô phỏng hệ thống với phần mềm Epanet. Mời các bạn cùng tham khảo.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Bài giảng Mạng lưới cấp thoát nước: Chương 3 - PGS.TS. Nguyễn Thống

TRƯỜNG ðẠI HỌC BÁCH KHOA TP. HCM MẠNG LƯỚI CẤP THOÁT NƯƠÙC Khoa KTXD - Bộ môn KTTNN NỘI DUNG MÔN HỌC Chương 1. Chất lượng, ht. phân phối nước & thiết bị. Chương 2. Quản lý cung - cầu trong cấp nước. Chương 3. Mô hình hoá & thiết kế ht. cấp nước. Chương 4: Phân tích mạng lưới cấp nước. Chương 5: Nước va trong ñường ống chảy có áp. Chương 6. Quy hoạch hệ thống thóat nước. Chương 7. Mô hình hoá & thiết kế ht. thoát nước. PGS. TS. NGUYỄN THỐNG Chương 8. Thoát nước vùng triều. Chương 9. Quản lý vận hành ht. cấp và thoát nước. E-mail: nthong56@gmail.com or nthong56@yahoo.fr Phần mềm SWMM & EPANET Web: //www4.hcmut.edu.vn/~nguyenthong 10/14/2010 1 10/14/2010 2 Tél. (08) 38 640 979 - 098 99 66 719 MAÏNG LÖÔÙI CAÁP THOAÙT NÖÔÙC MAÏNG LÖÔÙI CAÁP THOAÙT NÖÔÙC Chöông 1: Chaát löôïng, heä thoáng phaân phoái & thieát bò Chöông 3: Moâ hình hoaù & thieát keá heä thoáng caáp nöôùc CHÖÔNG 3 NỘI DUNG MOÂ HÌNH HOAÙ & THIEÁT KEÁ HEÄ THOÁNG Thực hành 1: Mô hình dự báo nhu cầu CAÁP NÖÔÙC nước dùng với p/p Hồi quy tuyến tính Noäi dung: Thực hành 2: Mô phỏng mạng lưới cấp - Moâ hình hoaù heä thoáng caáp nöôùc nước với EPANET. - Lyù thuyeát laäp moâ hình Thực hành 3: Mô phỏng mạng lưới thoát nước với SWMM. - Moâ phoûng heä thoáng caáp nöôùc Thực hành 4: Mô phỏng thủy lực với HEC- - Moâ phoûng heä thoáng vôùi phaàn meàm Epanet RAS 10/14/2010 3 10/14/2010 4 PGS. Dr. Nguyễn Thống PGS. Dr. Nguyễn Thống MAÏNG LÖÔÙI CAÁP THOAÙT NÖÔÙC MAÏNG LÖÔÙI CAÁP THOAÙT NÖÔÙC Chöông 3: Moâ hình hoaù & thieát keá heä thoáng caáp nöôùc Chöông 3: Moâ hình hoaù & thieát keá heä thoáng caáp nöôùc KIEÁN THÖÙC CAÀN THIEÁT - Lyù thuyeát thuûy löïc cô baûn; - Kieán thöùc thöïc teá veà vaän haønh moät heä thoáng phaân MOÂ HÌNH HOAÙ HOAÙ HEÄ HEÄ THOÁ THOÁNG NG phoái nöôùc. MUÏC ÑÍCH MOÂ PHOÛNG PHAÂN PHOÁ PHOÁI NÖ NÖÔÙC - 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; 10/14/2010 PGS. Dr. Nguyễn Thống 5 Nhu caàu vaän haønh, öùng phoù & xöû lyù söï coá haøng ngaø6y. - 10/14/2010 PGS. Dr. Nguyễn Thống 1
MAÏNG LÖÔÙI CAÁP THOAÙT NÖÔÙC MAÏNG LÖÔÙI CAÁP THOAÙT NÖÔÙC Chöông 3: Moâ hình hoaù & thieát keá heä thoáng caáp nöôùc Chöông 3: Moâ hình hoaù & thieát keá heä thoáng caáp nöôùc Quy hoaïch toång theå daøi haïn: Söï phuïc hoài: Xaùc ñònh caùc döï aùn phaùt trieån chính ñeå ñaûm Nhaän bieát caùc haïng muïc (ñöôøng oáng, van, beå baûo chaát löôïng phuïc vuï töông lai. chöùa,…) ñaõ xuoáng caáp caàn phaûi thay theá. Nhaän ra caùc vuøng coù nguy cô ’tieàm aån’ (aùp Moâ hình thuûy löïc cho pheùp ñaùnh giaù caùc khaû suaát thaáp, chaát löôïng nöôùc,…). naêng coù theå xaûy ra vôùi caùc phöông aùn caûi taïo Xaùc ñònh quy moâ vaø vò trí ñöôøng oáng chuyeån khaùc nhau phöông aùn caûi taïo kinh teá nhaát. 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. 10/14/2010 7 10/14/2010 8 PGS. Dr. Nguyễn Thống PGS. Dr. Nguyễn Thống MAÏNG LÖÔÙI CAÁP THOAÙT NÖÔÙC MAÏNG LÖÔÙI CAÁP THOAÙT NÖÔÙC Chöông 3: Moâ hình hoaù & thieát keá heä thoáng caáp nöôùc Chöông 3: Moâ hình hoaù & thieát keá heä thoáng caáp nöôùc Theo doõi chaát löôïng nöôùc: VAÄN HAØNH HAØNG NGAØY Moâ hình moâ phoûng coù theå moâ phoûng: tuoåi nöôùc, chaát ñaùnh daáu nguoàn, phaân boá noàng ñoä Khi vaän haønh caàn ñaûm baûo: hoaù chaát (ví duï Clo dö). - aùp suaát; Quaûn lyù naêng löôïng: Ngoaøi chi phí baûo döôõng vaø söûa chöõa haï taàng, - löu löôïng; chi phí naêng löôïng bôm & quaûn lyù chieám tyû leä - möïc nöôùc trong caùc ñaøi. lôùn. Moâ phoûng thuûy löïc cho pheùp ñaùnh giaù hieäu dao ñoäng trong phaïm vi cho pheùp. quaû tieâu thuï naêng löôïng bôm (hieäu suaát chaïy cuûa bôm). 10/14/2010 9 10/14/2010 10 PGS. Dr. Nguyễn Thống PGS. Dr. Nguyễn Thống MAÏNG LÖÔÙI CAÁP THOAÙT NÖÔÙC MAÏNG LÖÔÙI CAÁP THOAÙT NÖÔÙC Chöông 3: Moâ hình hoaù & thieát keá heä thoáng caáp nöôùc Chöông 3: Moâ hình hoaù & thieát keá heä thoáng caáp nöôùc THEÅ HIEÄN MOÂ HÌNH CAÁP NÖÔÙC - Ñaøi nöôùc: - Beå chöùa. Laø moät nuùt bieân. Trong moâ hình ñöôïc theå hieän baèng moät nuùt ôû Ñöôøng ño aùp thay ñoåi theo doøng chaûy vaøo, ra bieân. ñaøi. Dung tích höõu haïn (gioáng thöïc teá). Xem ñoù laø nguoàn nöôùc caáp ‘voâ haïn’ cho heä thoáng. Caùc thoâng soá khi moâ phoûng ñaøi: ñoä cao ñaùy, ñöôøng kính, trong tröôøng hôïp ñaøi hình truï Trong moâ hình hoaù maïng löôùi duøng ñeå moâ taû: [neáu daïng khaùc W=f(h), chieàu saâu nöôùc ao gieáng nöôùc ngaàm. trong ñaøi], caùc möïc nöôùc ban ñaàu (t=0), möïc beå chöùa nöôùc saïch sau traïm xöû lyù cuûa bôm nöôùc thaáp nhaát & möïc nöôùc cao nhaát. caáp 1. 10/14/2010 PGS. Dr. Nguyễn Thống 11 10/14/2010 PGS. Dr. Nguyễn Thống 12 2
MAÏNG LÖÔÙI CAÁP THOAÙT NÖÔÙC MAÏNG LÖÔÙI CAÁP THOAÙT NÖÔÙC Chöông 3: Moâ hình hoaù & thieát keá heä thoáng caáp nöôùc Chöông 3: Moâ hình hoaù & thieát keá heä thoáng caáp nöôùc THOÂNG SOÁ MOÂ PHOÛNG ÑAØI NÖÔÙC COÙ 3 LOAÏI ÑAØI NÖÔÙC CÔ BAÛN MN lôùn nhaát pa - Ñaøi noåi vôùi maët nöôùc töï do MN ban ñaàu MN thaáp nhaát h - Ñaøi coù aùp (ñaøi thuûy löïc neùn khí) Cao trình ñaùy ñaøi - Ñaøi duøng bôm. Q W=f(h) Caùc ñaøi nöôùc cuõng giöõ vai troø nhö ñieåm nguoàn cung caáp nöôùc saïch. 10/14/2010 13 10/14/2010 14 PGS. Dr. Nguyễn Thống PGS. Dr. Nguyễn Thống MAÏNG LÖÔÙI CAÁP THOAÙT NÖÔÙC MAÏNG LÖÔÙI CAÁP THOAÙT NÖÔÙC Chöông 3: Moâ hình hoaù & thieát keá heä thoáng caáp nöôùc Chöông 3: Moâ hình hoaù & thieát keá heä thoáng caáp nöôùc ÑAØI NEÙN KHÍ Moái noái: Nuùt maïng löôùi. Laø loaïi ñaøi kín, moät phaàn ñöôïc laøm ñaày bôûi khí Vò trí giao nhau cuûa hai hay nhieàu ñöôøng oáng. neùn. Noù coù theå ôû vò trí ‘thaáp’ trong heä thoáng Nôi coù theå laáy löu löôïng so vôùi yeâu caàu ñaøi nöôùc coù maët thoaùng töï do: Ñöôøng oáng q Bình neùn khí p>pa MNmax d1 d2 Vhieäu qiaû d1 d2 MNmin d3 Bôm Thoâng soá moái noái: cao trình & löu löôïng TB (vôùi patten töông öùng) vaøo (ra nuùt) neáu coù. 10/14/2010 15 10/14/2010 16 PGS. Dr. Nguyễn Thống PGS. Dr. Nguyễn Thống MAÏNG LÖÔÙI CAÁP THOAÙT NÖÔÙC MAÏNG LÖÔÙI CAÁP THOAÙT NÖÔÙC Chöông 3: Moâ hình hoaù & thieát keá heä thoáng caáp nöôùc Chöông 3: Moâ hình hoaù & thieát keá heä thoáng caáp nöôùc Ñoaïn (ñöôøng) oáng Thoâng soá: Chieàu daøi (l), ñöôøng kính Giôùi haïn giöõa 2 moái noái (nuùt). (mm), heä soá nhaùm. Quy öôùc coù d khoâng ñoåi. Trong caùc moâ hình moâ phoûng ngöôøi ta Khi tính toaùn thuûy löïc Khoâng coù ñöa vaøo giaù trò ñöôøng kính ñònh danh. 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). D ngoaøi d thöïc D ñịnh danh 10/14/2010 17 10/14/2010 18 PGS. Dr. Nguyễn Thống PGS. Dr. Nguyễn Thống 3
MAÏNG LÖÔÙI CAÁP THOAÙT NÖÔÙC MAÏNG LÖÔÙI CAÁP THOAÙT NÖÔÙC Chöông 3: Moâ hình hoaù & thieát keá heä thoáng caáp nöôùc Chöông 3: Moâ hình hoaù & thieát keá heä thoáng caáp nöôùc Maùy bôm: ÑÖÔØNG CONG ÑAËC TÍNH BÔM Thieát bò boå sung naêng löôïng cho heä thoáng H (m) döôùi daïng naâng coät nöôùc (aùp suaát). Quan hê Q=f(H) xác ñịnh tư$ nha$ Caùc thoâng soá veà bôm: SX bơm Ñöôøng ñaëc tính H ~ Q Htk Ñöôøng ñaëc tính η ~ Q, H H=33.3-20.84.10-5Q2 Ñöôøng ñaëc tính N ~ Q, H EPANET H(m), Q(l/s) Ñöôøng ñaëc tính [Hck]cp ~ Q 0 Qtk Q (m3/s) 10/14/2010 19 10/14/2010 20 PGS. Dr. Nguyễn Thống PGS. Dr. Nguyễn Thống MAÏNG LÖÔÙI CAÁP THOAÙT NÖÔÙC MAÏNG LÖÔÙI CAÁP THOAÙT NÖÔÙC Chöông 3: Moâ hình hoaù & thieát keá heä thoáng caáp nöôùc Chöông 3: Moâ hình hoaù & thieát keá heä thoáng caáp nöôùc Van: Thay ñoåi löu löôïng ñi qua thoâng qua vieäc thay ñoåi söùc caûn ñoái vôùi doøng chaûy. - Van caùch li; - Van moät chieàu; (a)vane roâbinet, (b) vane böôùm, - Van giöõ cao ñoä; (c)vane clapet 1 chieàu, (d) vane giaûm aùp - Van xaû khí & phaù chaân khoâng; - Van giaûm aùp; - Van khoáng cheá (löu löôïng). 10/14/2010 21 10/14/2010 22 PGS. Dr. Nguyễn Thống PGS. Dr. Nguyễn Thống MAÏNG LÖÔÙI CAÁP THOAÙT NÖÔÙC MAÏNG LÖÔÙI CAÁP THOAÙT NÖÔÙC Chöông 3: Moâ hình hoaù & thieát keá heä thoáng caáp nöôùc Chöông 3: Moâ hình hoaù & thieát keá heä thoáng caáp nöôùc Sô ñoà minh hoaï söï laøm vieäc VAN GIẢM ÁP Sô ñoà minh hoaï söï laøm vieäc VAN GIỮ ÁP (H=Z+p/γγ) Toång coät nöôùc Toång coät nöôùc H khi khoâng coù H khi khoâng coù van giaûm aùp Möùc thaáp van giöõ aùp Beå chöùa Beå chöùa nhaát p/γγ ∆H treân ñoài treân ñoài ∆H H khi coù van p/γγ khi k/coù van! Vuøng phuïc vuï treân cao Z H khi coù van Vuøng phuïc vuï treân cao Van giaûm aùp Van giöõ aùp Maët chuaån 10/14/2010 23 10/14/2010 24 PGS. Dr. Nguyễn Thống Vuøng phuïc vuï döôùi thaáp PGS. Dr. Nguyễn Thống Vuøng phuïc vuï döôùi thaáp 4
MAÏNG LÖÔÙI CAÁP THOAÙT NÖÔÙC MAÏNG LÖÔÙI CAÁP THOAÙT NÖÔÙC Chöông 3: Moâ hình hoaù & thieát keá heä thoáng caáp nöôùc Chöông 3: Moâ hình hoaù & thieát keá heä thoáng caáp nöôùc LYÙ THUYEÁT LAÄP MOÂ HÌNH Bôm Ñoaïn oáng Phaân tích thuûy löïc Nuùt (ñieåm laáy nöôùc) Phaân tích chaát löôïng nöôùc Beå chöùa Ñaøi nöôùc 10/14/2010 25 10/14/2010 26 PGS. Dr. Nguyễn Thống PGS. Dr. Nguyễn Thống MAÏNG LÖÔÙI CAÁP THOAÙT NÖÔÙC MAÏNG LÖÔÙI CAÁP THOAÙT NÖÔÙC Chöông 3: Moâ hình hoaù & thieát keá heä thoáng caáp nöôùc Chöông 3: Moâ hình hoaù & thieát keá heä thoáng caáp nöôùc TOÅN THAÁT NAÊNG LÖÔÏNG TOÅN THAÁT NAÊNG LÖÔÏNG ÑÖÔØNG DAØI Coøn goïi laø toån thaát coät nöôùc bao goàm: - Darcy-Weisbach: 8fLQ 2 - Toån thaát doïc ñöôøng (ñöôøng daøi) do ma saùt dh L = giöõa doøng chaûy vaø thaønh oáng. gD5π - Toån thaát cuïc boä do söï roái loaïn doøng chaûy sinh - Hazen-Williams: 10,7 LQ1,852 ra khi doøng chaûy thay ñoåi phöông ñoät ngoät dh L = hoaëc qua choã noái oáng, thay ñoåi tieát dieän chaûy D 4,87 C1,852 ñoät ngoät. - Manning: 10,3n 2 LQ2 dh L = 10/14/2010 27 10/14/2010 D 5,33 28 PGS. Dr. Nguyễn Thống PGS. Dr. Nguyễn Thống MAÏNG LÖÔÙI CAÁP THOAÙT NÖÔÙC MAÏNG LÖÔÙI CAÁP THOAÙT NÖÔÙC Chöông 3: Moâ hình hoaù & thieát keá heä thoáng caáp nöôùc Chöông 3: Moâ hình hoaù & thieát keá heä thoáng caáp nöôùc dhL (m) toån thaát coät nöôùc - Federov: 1 ∆e a = −2 lg( + 2) Q (m3/s) löu löôïng qua oáng f 13 . 68 R Re D (m) ñöôøng kính oáng f heä soá ma saùt: ∆ - e ñoä nhaùm töông ñöông, R baùn kính thuûy löïc. 1 ∆e 2.51 - Colebrook-White: = −2 lg( + ) - Re soá Reynold, a2 phuï thuoäc tính nhaùm thaønh oáng f 3.7D Re f & chaát lô löûng. - Swamee-Jain: - n heä soá nhaùm (0.01 0.025) 0.25 - C heä soá phuï thuoäc loaïi vaø tình traïng oáng (50 f= ∆e 140) 2  5.74  ln( 3.7 D + Re 0.9 )  10/14/2010 29 10/14/2010 30 PGS. Dr. Nguyễn Thống PGS. Dr. Nguyễn Thống 5
MAÏNG LÖÔÙI CAÁP THOAÙT NÖÔÙC MAÏNG LÖÔÙI CAÁP THOAÙT NÖÔÙC Chöông 3: Moâ hình hoaù & thieát keá heä thoáng caáp nöôùc Chöông 3: Moâ hình hoaù & thieát keá heä thoáng caáp nöôùc Caùc phöông phaùp tính thuûy löïc maïng löôùi: - Maïng löôùi cuït: Phöông phaùp tröïc tieáp (Q, H). TÍNH THUÛ THUÛY LÖÏ LÖÏC - Maïng löôùi voøng: MAÏ MAÏNG NG LÖ LÖÔÙI Phöông phaùp Hardy Cross (giaûi laëp). Phöông phaùp caân baèng löu löôïng nuùt (ma traän). PHAÂN PHOÁ PHOÁI NÖ NÖÔÙC 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. 10/14/2010 31 10/14/2010 32 PGS. Dr. Nguyễn Thống PGS. Dr. Nguyễn Thống MAÏNG LÖÔÙI CAÁP THOAÙT NÖÔÙC MAÏNG LÖÔÙI CAÁP THOAÙT NÖÔÙC Chöông 3: Moâ hình hoaù & thieát keá heä thoáng caáp nöôùc Chöông 3: Moâ hình hoaù & thieát keá heä thoáng caáp nöôùc TÍNH THUÛY LÖÏC MAÏNG LÖÔÙI TÍNH THUÛY LÖÏC MAÏNG LÖÔÙI BAÈNG PHÖÔNG • Muïc ñích: Xaùc ñònh phaân phoái löu löôïng trong PHAÙP CAÂN BAÈNG L/L NUÙT ñöôøng oáng (hoaëc coät nöôùc ño aùp taïi caùc nuùt) theo Ñöôøng dh thôøi gian (moâ phoûng thuûy löïc maïng löôùi). p/γγ H c/nöôùc ño aùp Q(i) j • Phöông phaùp: z j H=z+p/γγ – Maïng löôùi hôû (cuït): Giaûi tröïc tieáp töø cuoái maïng Hk dh = K.Q m = K 'Q (cuoái ñöôøng oáng nhaùnh) veà ‘nguoàn’. Xem lyù o k o thuyeát trong Cô chaát loûng hoaëc Caáp thoaùt nöôùc. Quan heä Q vaø dh, Q (m3/s) : löu löôïng qua oáng – Maïng löùôi voøng: Phöông phaùp ñuùng daàn Hardy Cross, Phöông phaùp caân baèng löu löôïng nuùt (ma dh (m) toån thaát naêng löôïng traän). K heä soá phuï thuoäc ñaëc tính oáng, Q (quan heä phi tuyeán) 10/14/2010 33 H=z+p/γ 10/14/2010 coät nöôùc ño aùp toaøn phaàn, m=1 2 34 PGS. Dr. Nguyễn Thống PGS. Dr. Nguyễn Thống MAÏNG LÖÔÙI CAÁP THOAÙT NÖÔÙC MAÏNG LÖÔÙI CAÁP THOAÙT NÖÔÙC Chöông 3: Moâ hình hoaù & thieát keá heä thoáng caáp nöôùc Chöông 3: Moâ hình hoaù & thieát keá heä thoáng caáp nöôùc PHÖÔNG PHAÙP CAÂN BAÈNG LÖU LÖÔïNG NUÙT Xeùt quan heä toån thaát naêng löôïng vaø löu löôïng qua 1 TÍNH THUÛ THUÛY LÖÏ LÖÏC ñoaïn oáng cô baûn i: Teân oáng MAÏ MAÏNG NG LÖ LÖÔÙI Taïi nuùt k: ( Qk = k i ∆H = k i H k − H ij i i i ) Taïi nuùt j: PP. CAÂN BAÈ ( Q ij = −k i H ki − H ij ) BAÈNG NG Teân nuùt Vieát döôùi daïng ma traän ta coù: LÖU LÖ LÖÔÏNG NG NUÙ NUÙT Qki   1 − 1  H k  i  i = k i  i  Q j  − 1 1   H j  10/14/2010 35 10/14/2010 (daïng ma traän) Qi = Ki H i 36 PGS. Dr. Nguyễn Thống PGS. Dr. Nguyễn Thống 6
MAÏNG LÖÔÙI CAÁP THOAÙT NÖÔÙC MAÏNG LÖÔÙI CAÁP THOAÙT NÖÔÙC Chöông 3: Moâ hình hoaù & thieát keá heä thoáng caáp nöôùc Chöông 3: Moâ hình hoaù & thieát keá heä thoáng caáp nöôùc HEÄ THOÁNG P/T CHO SÔ ÑOÀ MAïNG LÖÔÙI 6 TOAØN MAÏNG LÖÔÙI 9 2 4 4 • Ñeå thieát laäp heä phöông trình bieåu dieãn C6 1 cho toaøn maïng löôùi, ta seõ döïa vaøo 1 3 nguyeân taéc caân baèng löu löôïng laàn löôït 5 7 6 taïi caùc nuùt. C1 2 C5 • Ñeå ñôn giaûn, ta xeùt ví duï cho moät maïng 3 8 5 löôùi ñôn giaûn sau: 10/14/2010 37 10/14/2010 38 PGS. Dr. Nguyễn Thống PGS. Dr. Nguyễn Thống MAÏNG LÖÔÙI CAÁP THOAÙT NÖÔÙC MAÏNG LÖÔÙI CAÁP THOAÙT NÖÔÙC Chöông 3: Moâ hình hoaù & thieát keá heä thoáng caáp nöôùc Chöông 3: Moâ hình hoaù & thieát keá heä thoáng caáp nöôùc Ta goïi Cj laø löu löôïng vaøo (hoaëc ra) heä thoáng maïng • Ví duï taïi nuùt j=5 cho maïng löôùi neâu treân ta löôùi taïi nuùt j vôùi quy öôùc: coù phöông trình caân baèng löu löôïng nhö sau: • Cj > 0 : löu löôïng ñi vaøo nuùt • Cj < 0 : löu löôïng ra khoûi nuùt Q55 + Q57 + Q58 = C 5 (1) Tên ñoạn ống Söï caân baèng löu löôïng taïi moät nuùt baát kyø j cho pheùp ta vieát: • Xeùt phaàn töû ñöôøng oáng i=5 ta coù: Tên nút Trong các ñoạn ống ∑Q i j =Cj hội tụ về nút Q55   1 − 1  H 5   5  = k5  i • vôùi chæ soá i bieåu thò taát caû caùc ñöôøng oáng hoäi tuï veà    nuùt j. Q 2  − 1 1   H 2  10/14/2010 39 10/14/2010 40 PGS. Dr. Nguyễn Thống PGS. Dr. Nguyễn Thống MAÏNG LÖÔÙI CAÁP THOAÙT NÖÔÙC MAÏNG LÖÔÙI CAÁP THOAÙT NÖÔÙC Chöông 3: Moâ hình hoaù & thieát keá heä thoáng caáp nöôùc Chöông 3: Moâ hình hoaù & thieát keá heä thoáng caáp nöôùc Xeùt phaàn töû ñöôøng oáng i=7 ta coù: Thay vaøo phöông trình caân baèng nuùt vaø thu goïn ta coù:  1 − 1  H 4  Q47   7  = k7     − k H − k H − k H + k + k + k H = C (1) 5 2 8 3 7 4 (5 8 7 ) 5 5 Q5  − 1 1   H 5  Ví duï taïi nuùt j=1: Xeùt phaàn töû ñöôøng oáng i=8 ta coù: Vôùi nuùt naøy ta coù 2 phaàn töû i=1 vaø i=2 lieân keát vaøo nuùt. Xeùt phaàn töû i=1 ta coù: Q38   1 − 1  H 3   8  = k8     Q11   1 − 1  H 1  Q 5  − 1 1   H 5   1  = k1     Q2  − 1 1   H 2  10/14/2010 41 10/14/2010 42 PGS. Dr. Nguyễn Thống PGS. Dr. Nguyễn Thống 7
MAÏNG LÖÔÙI CAÁP THOAÙT NÖÔÙC MAÏNG LÖÔÙI CAÁP THOAÙT NÖÔÙC Chöông 3: Moâ hình hoaù & thieát keá heä thoáng caáp nöôùc Chöông 3: Moâ hình hoaù & thieát keá heä thoáng caáp nöôùc Xeùt phaàn töû i=2 ta coù: Ta coù theå toång quaùt hoaù ra quy luaät chung vaø vieát döôùi daïng ma traän toång theå nhö sau: Q  2  1 − 1  H 1    = k2  (k1 +k2) 1    −k1 −k2 0 0 0 H1 C1 − 1 1   H 3  2 Q  3  (k +k +k +k ) − k − k −k5 0 H2 C2  1 3 4 5 3 4 Thay vaøo phöông trình caân baèng nuùt ta coù:  (k2 +k3 +k6 +k8) −k6 −k8 0  .   .     =   (k4 +k6 +k7 +k9) −k7 −k9 .   .   (k5 +k7 +k8) 0  .   .  (k1 + k 2 )H 1 − k1 H 2 − k 2 H 3 = C1 DX (2)       k9 H6 C6 10/14/2010 43 10/14/2010 Chuù yù: Ma traän [K] ñoái xöùng 44 PGS. Dr. Nguyễn Thống PGS. Dr. Nguyễn Thống MAÏNG LÖÔÙI CAÁP THOAÙT NÖÔÙC MAÏNG LÖÔÙI CAÁP THOAÙT NÖÔÙC Chöông 3: Moâ hình hoaù & thieát keá heä thoáng caáp nöôùc Chöông 3: Moâ hình hoaù & thieát keá heä thoáng caáp nöôùc CHÚ Ý SÔ ÑOÀ MAïNG LÖÔÙI 6 Trong phương pháp giải lặp 9 2 4 4 Hardy Cross ẩn số là lưu 1 C6 lượng Qi trong các ñoạn ống. 1 3 5 7 Trong phương pháp ma trận 6 C1 2 C5 ẩn số là cột nước ño áp H 3 8 5 tại các nút của mạng lưới. 10/14/2010 45 10/14/2010 46 PGS. Dr. Nguyễn Thống PGS. Dr. Nguyễn Thống MAÏNG LÖÔÙI CAÁP THOAÙT NÖÔÙC MAÏNG LÖÔÙI CAÁP THOAÙT NÖÔÙC Chöông 3: Moâ hình hoaù & thieát keá heä thoáng caáp nöôùc Chöông 3: Moâ hình hoaù & thieát keá heä thoáng caáp nöôùc ÑIEÀU KIEÄN BIEÂN • Phöông phaùp 1: (Duøng trong p/p PTHH) • Tröôùc khi tieán haønh giaûi heä phöông trình tuyeán Giöõ nguyeân heä phöông trình cuûa maïng löôùi, tính treân, caùc ñieàu kieän bieân aùp duïng trong chæ tieán haønh bieán ñoåi haøng thöù i trong heä maïng löôùi phaûi ñöôïc ñöa vaøo heä phöông trình. phöông trình. Thoâng thöôøng ta coù 2 loaïi ñieàu kieän bieân cô Cho taát caû caùc heä soá kij=0 neáu i≠ ≠j, kij=1 neáu baûn sau ñaây: i=j vaø thay Ci=Hi: giaù trò coät nöôùc bieát taïi Hi : bieát tại nút i nuùt i. Ci : bieát tại nút i hoặc cho kii=A (A giá trị rất « lớn ») và thay Ci Trong tröôøng hôïp thöù 1, vôùi Hi bieát tröôùc, giaù trò bởi A.Hi (Hi là giá trị ñiều kiện biên ñã biết của naøy seõ ñöôïc xöû lyù vaøo heä phöông trình baèng 1 H tại nút i). trong 2 phöông phaùp sau: 10/14/2010 47 10/14/2010 48 PGS. Dr. Nguyễn Thống PGS. Dr. Nguyễn Thống 8
MAÏNG LÖÔÙI CAÁP THOAÙT NÖÔÙC MAÏNG LÖÔÙI CAÁP THOAÙT NÖÔÙC Chöông 3: Moâ hình hoaù & thieát keá heä thoáng caáp nöôùc Chöông 3: Moâ hình hoaù & thieát keá heä thoáng caáp nöôùc • Phöông phaùp 2: Baøi taäp: Vieát ma traän bieåu thò sô ñoà maïng Thay giaù trò Hi ñaõ bieát vaøo phöông trình löôùi thuûy löïc sau (ẩn số là Hi): vaø bieán ñoåi thích hôïp ñeå nhaän heä 1 1 2 phöông trình môùi coù soá phöông trình ít C1 C2 hôn (khoâng coù phöông trình cho Hi ñaõ 2 bieát). 3 5 Giaû söû coù n giaù trò Hi bieát, soá phöong C4 trình coøn laïi seõ laø (N-n) vôùi N laø soá nuùt C3 4 3 cuûa maïng löôùi. 4 10/14/2010 49 10/14/2010 50 PGS. Dr. Nguyễn Thống PGS. Dr. Nguyễn Thống MAÏNG LÖÔÙI CAÁP THOAÙT NÖÔÙC MAÏNG LÖÔÙI CAÁP THOAÙT NÖÔÙC Chöông 3: Moâ hình hoaù & thieát keá heä thoáng caáp nöôùc Chöông 3: Moâ hình hoaù & thieát keá heä thoáng caáp nöôùc 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; a. Vieát ma traän bieåu dieãn heä thoáng. L1=L2=1000 m; φ1=0.1 m; φ2=0.2 m; ν=10-6 m2/s vaø doøng chaûy taàng coù: b. Xaùc ñònh coät nöôùc H2 vaø löu löôïng πρgφ 4 k= qua caùc ñoaïn oáng. 1 128µL CHÚ Ý: Quy luật thủy lực dòng C1 1 2 C2 chảy tầng trong ống tròn: 2 πρgφ 4 Q = k.dh = dh µ =ν ν*ρ ρ : heä soá nhôùt ñoäng löïc 128µL 10/14/2010 PGS. Dr. Nguyễn Thống ρ: khoái löôïng rieâng cuûa nöôùc. 51 10/14/2010 PGS. Dr. Nguyễn Thống 52 MAÏNG LÖÔÙI CAÁP THOAÙT NÖÔÙC MAÏNG LÖÔÙI CAÁP THOAÙT NÖÔÙC Chöông 3: Moâ hình hoaù & thieát keá heä thoáng caáp nöôùc Chöông 3: Moâ hình hoaù & thieát keá heä thoáng caáp nöôùc Giaûi: Ma traän toång theå cho heä thoáng seõ laø: Treân cô sôû soá lieäu ta tính ñöôïc: k1=0.024 m2/s vaø k2=0.385 m2/s  (k1 + k 2 ) (− k1 − k 2 )  H1  C1  (− k − k ) (k1 + k2 )  H  = C  Ma traän cô baûn cho phaàn töû i=1:  1 2  2  2 Q11   0.024 − 0.024  H 1   1 =      (0.024+ 0.385) (− 0.024− 0.385)H1  C1  Q2  − 0.024 0.024   H 2  (− 0.024− 0.385) = Ma traän cô baûn cho phaàn töû i=2:  (0.024+ 0.385) H2  C2  Q12   0.385 − 0.385  H1   2 =   H  10/14/2010 Q2  − 0.385 0.385   2 53 10/14/2010 54 PGS. Dr. Nguyễn Thống PGS. Dr. Nguyễn Thống 9
MAÏNG LÖÔÙI CAÁP THOAÙT NÖÔÙC MAÏNG LÖÔÙI CAÁP THOAÙT NÖÔÙC Chöông 3: Moâ hình hoaù & thieát keá heä thoáng caáp nöôùc Chöông 3: Moâ hình hoaù & thieát keá heä thoáng caáp nöôùc • Töø ñieàu kieän H1 =10 m vaø C2 =-2 m3/s ta coù: • Ví duï 2: Cho maïng löôùi nhö hình veõ. Caùc soá lieäu nhö sau: -0.409H1+0.409H2= - 2 ⇒ H2=5.11 m 2 • Töø ñoù: Phaàn töû L(m) d(m) k(m /s) Q1 =k1(H1-H2) =0.024(10-5.11) =0.1173 m3/s 1 1000 0.4 6.164 Q2 =k2(H1-H2) =0.385(10-5.11) =1.8826 m3/s 2 1000 0.2 0.385 3 2000 0.283 0.772 4 2000 0.283 0.772 5 2000 0.573 12.977 10/14/2010 55 10/14/2010 56 PGS. Dr. Nguyễn Thống PGS. Dr. Nguyễn Thống MAÏNG LÖÔÙI CAÁP THOAÙT NÖÔÙC MAÏNG LÖÔÙI CAÁP THOAÙT NÖÔÙC Chöông 3: Moâ hình hoaù & thieát keá heä thoáng caáp nöôùc Chöông 3: Moâ hình hoaù & thieát keá heä thoáng caáp nöôùc Sô ñoà maïng löôùi Giaûi: Ma traän toång theå cho maïng löôùi nhö sau: H1=20m (6.164+ 0.385) − 6.164 − 0.385 0  20 C1  1  (6.164+ 0.772+ 0.772) − 0.772 − 0.772 H2  10  = 2 1 C2=10m3/s  (0.385+ 0.772+12.977) −12.977 H3  10      C3=10m3/s  DX (0.772 +12.977)  C4  10 3 3 2 Giaûi heä phöông trình treân ta coù: 5 4 H2=19.443m;H3=11.495m;C1=6.7m3/s;C4=- 4 H4=10m 26.7m3/s Xaùc ñònh löu löôïng (Q) vaø 10/14/2010 coät nöôùc (H) taïi caùc vò trí chöa bieá57t. 10/14/2010 58 PGS. Dr. Nguyễn Thống PGS. Dr. Nguyễn Thống MAÏNG LÖÔÙI CAÁP THOAÙT NÖÔÙC MAÏNG LÖÔÙI CAÁP THOAÙT NÖÔÙC Chöông 3: Moâ hình hoaù & thieát keá heä thoáng caáp nöôùc Chöông 3: Moâ hình hoaù & thieát keá heä thoáng caáp nöôùc Ví duï 2: Cho maïng löôùi nhö hình veõ. Caùc soá lieäu nhö Sô ñoà maïng löôùi sau: H4=20m 2 3 3 4 Phaàn töû L(m) d(m) k(m /s) 1 500 0.4 8.0 2 2 500 0.2 2.0 1 C2=-5m3/s 3 400 0.2 2.0 C1=10m3/s 4 400 0.4 8.0 H1=40m 1 4 2 Xaùc ñònh löu löôïng vaø coät nöôùc taïi caùc vò trí chöa bieát. 10/14/2010 59 10/14/2010 60 PGS. Dr. Nguyễn Thống PGS. Dr. Nguyễn Thống 10
MAÏNG LÖÔÙI CAÁP THOAÙT NÖÔÙC MAÏNG LÖÔÙI CAÁP THOAÙT NÖÔÙC Chöông 3: Moâ hình hoaù & thieát keá heä thoáng caáp nöôùc Chöông 3: Moâ hình hoaù & thieát keá heä thoáng caáp nöôùc BAØI TAÄP Thieát laäp heä phöông trình döôùi daïng ma traän caùc aån soá coät nöôùc H cho caùc maïng löôùi sau: 1 2 2 53 3 PHÖÔNG PHAÙP TOÅNG QUAÙT 2 2 C1 1 4 7 1 4 6 (Phaàn meàm EPANET) 1 3 6 3 5 4 5 6 6 4 5 7 1 2 4 57 6 1 3 5 7 2 4 6 3 10/14/2010 61 10/14/2010 62 PGS. Dr. Nguyễn Thống PGS. Dr. Nguyễn Thống MAÏNG LÖÔÙI CAÁP THOAÙT NÖÔÙC MAÏNG LÖÔÙI CAÁP THOAÙT NÖÔÙC Chöông 3: Moâ hình hoaù & thieát keá heä thoáng caáp nöôùc Chöông 3: Moâ hình hoaù & thieát keá heä thoáng caáp nöôùc Toån thaát coät nöôùc cho ñoaïn oáng (ij) baát kyø: Trong tröôøng hôïp bôm ta coù: dh ij = H i − H j = rQ + mQ n 2   Qij   n ij ij h ij = −ω h 0 − r 2   Hi=zi + pi/ρρg : coät nöôùc toaøn phaàn taïi nuùt i   ω   dhij toån thaát coät nöôùc trong ñoaïn oáng (ij) h0 coät nöôùc bôm, ω toác ñoä töông ñoái, r & n laø Qij löu löôïng trong oáng (ij) caùc heä soá cuûa ñöôøng ñaëc tính bôm. r: heä soá khaùng thuûy löïc H(m) P=ρgQtkHtk(watt) n: soá muõ (Hazen Williams n=1.852) Htk m: heä soá chæ maát naêng cuïc boä trong ñoaïn (ij). Q(m3/s) 10/14/2010 63 10/14/2010 64 PGS. Dr. Nguyễn Thống PGS. Dr. Nguyễn Thống Qtk MAÏNG LÖÔÙI CAÁP THOAÙT NÖÔÙC MAÏNG LÖÔÙI CAÁP THOAÙT NÖÔÙC Chöông 3: Moâ hình hoaù & thieát keá heä thoáng caáp nöôùc Chöông 3: Moâ hình hoaù & thieát keá heä thoáng caáp nöôùc Phöông trình lieân tuïc taïi taát caû caùc nuùt i: AÙp duïng caùc phöông trình cho toaøn heä thoáng seõ nhaän ñöôïc heä phöông trình vieát döôùi daïng ma ∑Q j ij − Di = 0 traän: j chæ taát caû caùc nuùt coøn laïi cuûa caùc oáng hoäi tuï veà nuùt AH =F i (i=1,N). A ma traän heä soá (caùc heä soá cuûa [A] phuï Di löu löôïng yeâu caàu taïi nuùt i (quy öôùc >0 ñi Q vaøo nuùt). thuoäc daïng hình hoïc cuûa oáng & H (baøi toaùn phi tuyeán). Trong Epanet söï duïng phöông phaùp gradient ñeå giaûi heä thoáng (giaûi laëp). 10/14/2010 65 10/14/2010 66 PGS. Dr. Nguyễn Thống PGS. Dr. Nguyễn Thống 11
MAÏNG LÖÔÙI CAÁP THOAÙT NÖÔÙC MAÏNG LÖÔÙI CAÁP THOAÙT NÖÔÙC Chöông 3: Moâ hình hoaù & thieát keá heä thoáng caáp nöôùc Chöông 3: Moâ hình hoaù & thieát keá heä thoáng caáp nöôùc GIÔÙ GIÔÙI THIEÄ THIEÄU VÍ VÍ DUÏ DUÏ HEÁT CHÖÔNG 3 TRONG VIDU_EPA 10/14/2010 67 10/14/2010 68 PGS. Dr. Nguyễn Thống PGS. Dr. Nguyễn Thống 12

CÓ THỂ BẠN MUỐN DOWNLOAD

LV.15: Bộ Đồ Án Tốt Nghiệp Chuyên Ngành Cơ Khí

65 tài liệu

2431 lượt tải

THÔNG TIN

TRỢ GIÚP

HỖ TRỢ KHÁCH HÀNG

Theo dõi chúng tôi

Chịu trách nhiệm nội dung:

Nguyễn Công Hà - Giám đốc Công ty TNHH TÀI LIỆU TRỰC TUYẾN VI NA

LIÊN HỆ

Địa chỉ: P402, 54A Nơ Trang Long, Phường 14, Q.Bình Thạnh, TP.HCM

Hotline: 093 303 0098

Email: support@tailieu.vn

Giấy phép Mạng Xã Hội số: 670/GP-BTTTT cấp ngày 30/11/2015 Copyright © 2022-2032 TaiLieu.VN. All rights reserved.