OpenFlows – 11 Lösungen für Hydrologie, Wasserbau und Sanitärtechnik
Lösungen zur Lösung wasserbezogener Probleme zu haben, ist nicht neu. Natürlich musste der Ingenieur dies auf die alte Art und Weise mit iterativen Methoden tun, die mühsam waren und keinen Bezug zur CAD/GIS-Umgebung hatten. Der digitale Zwilling verbindet heute tagtäglich Analyse, Infrastrukturdesign und Analyseprozesse, darunter nicht nur die Modellierung für deren Bau, sondern auch den Betrieb.
Letztes Jahr hatte ich die Gelegenheit, mich mit einem Kollegen zusammenzusetzen, den ich seitdem bei Haestad Methods verfolge. Ich beziehe mich auf Bob Mankowski, der mich zusammen mit Benoit Fredericque bei der Going Digital Awards-Veranstaltung in Singapur begleitete. Und als wir über Fortschritte bei digitalen Zwillingen für die Überwachung sprachen, berührten wir das Thema Wasserlösungen und verglichen, was Modellierung vor CAD/BIM war und was integriertes Management heute darstellt.
Daraus entstand diese Zusammenfassung, die ich schließlich grafisch darstellte, um die Instrumente zusammenzufassen, die für die Entwicklung von Projekten erheblicher Größe vorhanden sind, wie etwa Masterpläne, territoriale Entwicklungspläne und die Optimierung des Betriebs von Trinkwasser-, Abwasser- und Regenwasserverteilungssystemen.
A. Regenwasserkanallösungen (OpenFlows STORM)
STORM ist eine Lösung, die Analysen und Simulationen für die Planung von Regenwasserkanalsystemen ermöglicht. Es verfügt über Methoden für den Wasserbau in Aspekten wie der Berechnung von Einzugsgebietsabflüssen, Zulaufkapazitäten und Flüssen von Rohrnetzen und Kanalinfrastrukturen. Es bietet Funktionen, über die andere Plattformen wie HEC-RAS verfügen, mit dem Unterschied, dass es sich um eine umfassendere Lösung für den Fachmann handelt, die sich nicht nur auf die Analyse, sondern auch auf das Design konzentriert und daher mit Tools wie in die Straßen- und Urbanisierungsplanung integriert werden kann OpenRoads oder OpenSite.
OpenFlow STORM gibt es in diesen beiden Versionen:
1. CivilStorm
2. StormCAD.
Der Unterschied zwischen diesen beiden Versionen besteht darin, dass CivilStorm unabhängig oder auf Microstation/OpenRoads läuft, während StormCAD auf AutoCAD läuft. Beide verfügen über ähnliche Funktionalitäten, obwohl die auf AutoCAD ausgeführten Versionen eine eingeschränktere und weniger umfassende Version für die Interaktion mit anderen Lösungen von Bentley Sytstems darstellen.
Mit STORM kann ein Hydrologieexperte die rationale Methode zur Berechnung maximaler Durchflussmengen bei der Planung von Regenwasserkanälen anwenden. Sie könnten Intensitäts-Dauer-Frequenz-Daten mithilfe von Gleichungen oder Tabellen angeben, dann die Isohyeten grafisch darstellen und die Daten in anderen Designs wiederverwenden. Es unterstützt eine unbegrenzte Anzahl von Teileinzugsgebieten und C-Koeffizienten für jedes Einzugsgebiet und ist in der Lage, externe beitragende Gebiete, zusätzliche Flüsse und Restflüsse zu gruppieren, um nicht-lokalen Abfluss zu modellieren, der zum Abfluss an jedem Einlass beiträgt. StormCAD bietet mehrere Methoden zur Berechnung der Fließzeit, einschließlich Vollrohrgeschwindigkeit, Normalgeschwindigkeit, durchschnittlicher und gewichteter Endgeschwindigkeit.
Damit ein Fachmann durch Anwendung der rationalen Methode problemlos eine benutzerdefinierte Intensitäts-Dauer-Frequenz-Tabelle (IDF), Hydro-35, eine IDF-Tabellengleichung, eine IDF-Kurvengleichung und eine polynomiale logarithmische IDF-Gleichung lösen kann. Zusätzliche Konzentrationszeitmethoden: benutzerdefiniert, Carter, Eagleson, Espey/Winslow, Federal Aviation Agency, Kerby/Hathaway, Kirpich (PA und TN), Länge und Geschwindigkeit, SCS Lag, TR-55 Sheet Flow, TR -55 Shallow Concentrated Fluss, TR-55-Kanalfluss, kinematische Welle, Freund, Bransby-Williams.
Was mich vielleicht am meisten beeindruckt hat, ist die Anzahl der bereits automatisierten Methoden. Ein Hydraulikfachmann ist in der Lage, stationäre Simulationen sowie Kapazitäts- und Rückstauanalysen mithilfe von Profilmethoden durchzuführen. Auch bei den Druckverlustmethoden können Sie AASHTO, HEC-22, Standard-, Absolut-, generische und Druckverlust-Durchfluss-Kurven anwenden.
Zusätzlich Abweichungssimulation, automatisches Design basierend auf Randbedingungen, Reibungsverlustmethoden: Manning, Kutter, Darcy-Weisbach und Hazen-Williams.
Im Hinblick auf die Interoperabilität bietet STORM Möglichkeiten zur Integration von Hintergrundkarten wie Bing-Bildern sowie mit anderen CAD-, GIS- und Datenbankplattformen. Kann mit LandXML-, MX Drainage-, DXF-, DWG-, Shapefile- und MicroDrainage-Daten interagieren.
B. Lösungen für hydro-sanitäre Systeme (GEMS)
Die GEMS-Reihe verfügt über diese beiden Versionen, die STORM sehr ähnlich sind:
3. SewerGEMS
4. KanalCAD
Im Wesentlichen handelt es sich dabei um Werkzeuge zur Modellierung von Abwasser- und Kanalnetzsystemen.
Im Gegensatz zu dem, was mit Basisfunktionen, wie sie etwa von Civil3D bereitgestellt werden, möglich wäre, ist SewerCAD eine spezialisierte Lösung für komplette Szenarien, die sowohl Analyse, Design als auch Betrieb umfasst; Anwendung von Kalibrierungs- und Integrationsmethoden auf Regulierungsmodelle wie SCADA.
Die Stärke von SewerCAD im Hinblick auf die Modellverwaltung besteht darin, dass es mehrere Szenarien und Alternativen bewältigen kann. Es können Vergleiche durchgeführt und anpassbare Berichte erstellt werden, sowohl auf tabellarischer als auch auf räumlicher Datenebene, einschließlich topologischer Kontrolle. Diese Ergebnisse können grafisch, direkt in ArcMap oder als Bentley Map i-model dargestellt werden.
Hydraulikfachleute können den gesamten Satz der St.-Venant-Gleichungen sowie implizite und explizite dynamische EPA-SWMM-Motoren finden. Es ist möglich, Simulationen über längere Zeiträume und auch im stationären Modus zu erstellen. Darüber hinaus umfasst es integrierte Funktionen für Sturm- und Durchlassberechnungen sowie die Integration von Netzwerken mit Teichen, Pumpen und sanitären Infrastrukturen, die normalerweise separat durch direkte Eingabe der Daten erfolgen würden. Verwaltung eines einheitlichen Formats für SewerCAD-, CivilStorm- und StormCAD-Projekte.
Die anderen GEMS-Lösungen dienen der Planung und dem Betrieb von Trinkwassernetzsystemen:
5. WaterGEMS
6. WasserCAD
Die Funktionalitäten ähneln Sewer in Bezug auf den systemischen Ansatz der Optimierung, Gestaltung, Kalibrierung und des Betriebs kompletter Netzwerke, die an SCADA-Indikatoren angeschlossen sind, mit der Möglichkeit, automatisierte APEX-Parameter anzuwenden.
Hydraulikfachleute werden es genießen zu sehen, wie die iterativen Berechnungen, die sie früher mit logarithmischen Blättern und Diagramminterpolation durchführten, hier automatisiert integriert werden, ebenso wie die Darwin-Kalibrierungsverfahren für Entwurf, Sanierung und Steuerung von Trinkwassernetzen.
Die Interoperabilität ist den anderen Plattformen sehr ähnlich. Es können buchstäblich alle Arten der Infrastruktur eines Trinkwassersystems modelliert werden, wobei sowohl mit AutoCAD als auch mit ArcMap, einschließlich HAMMER, interagiert werden kann.
Ähnlich wie STORM funktionieren SewerGEMS und WaterGEMS eigenständig oder auf Bentley Systems-Plattformen (Microstation / OpenRoads), während SewerCAD und WaterCAD auf AutoCAD funktionieren. Darüber hinaus kann es mit ArcGIS arbeiten.
C. Lösungen für die Dammmodellierung (PondPack)
7. Teichpackung
Bei der Gestaltung moderner städtischer Systeme, in denen die Topografie nicht so ausgeprägt ist, ist die Verwaltung von Wassersammel- oder Recyclingdämmen von entscheidender Bedeutung, da das Wasser bei einem Sturm nicht wie bei unregelmäßigen Topografien durch die Schwerkraft auf natürliche Weise in Richtung eines Flusses fließt .
PondPack ist eine spezifische Lösung für das Management von Systemen mit einem oder mehreren Staudämmen, bei denen es darum geht, Spitzenabflüsse sowie Füll- und Entleerungszeiten abzuschätzen, indem hydrologische Methoden angewendet werden, die die Reduzierung von Überschwemmungsrisiken gewährleisten.
Ähnlich wie die anderen Anwendungen, aber mit demselben Namen, verfügt PondPack über eine eigenständige Version, eine, die auf Microstation und eine andere auf AutoCAD läuft.
Fachleute für Hydrologie oder Wasserbau können unbegrenzte Ereignisse mithilfe von Methoden wie SCS 24-Stunden-Typ I, IA, II und II für Regenwasserverteilungssysteme für Modelle wie den Mittleren Westen der USA, Gauded-Sturmdaten und auch I-D-F-Kurven modellieren. Ebenso können für Konzentrationsmethoden unter anderem Carter, Eagleson, Espey/Winslow angewendet werden.
D. Lösungen für Überschwemmungen (FLOOD)
8. Überschwemmung
Dabei handelt es sich um ein Werkzeug zur Modellierung, Analyse und Minderung städtischer Überschwemmungsrisiken, Flussränder und Küsteneinflussgebiete. Fachleute für Raumplanung würden in FLOOD eine Lösung sowohl für städtische Entwässerungssysteme als auch für die Analyse kritischer Infrastrukturen in den Bereichen Hydraulik und Hydrologie finden.
Mit FLOOD ist es möglich, Phänomene wie Stürme, Bodensättigung, Dammversagen, Deichversagen, Entwässerungsversagen, Tsunamis, Meeresspiegelanstieg oder atypische Gezeitenszenarien zu simulieren.
FLOOD ist eine unabhängige Anwendung, kann jedoch mit Modellen interagieren, die in SewerGEMS für Kanalnetze erstellt wurden. Sie können Daten aus TIN-Formaten importieren, die mit den Tools von Bentley Systems, ContexCapture, generiert wurden. Es kann auch Ausgaben für LumenRT generieren und in Bezug auf Rasterformate unterstützt GDAL ARC-, ADF- und TIFF-Dateien. Weitere unterstützte Formate sind WKT, EsriShapefile, NASA DTM und LumenRT 3D.
E. Lösungen für hydraulische Transienten (HAMMER)
9. HAMMER
Dabei handelt es sich um ein spezielles Werkzeug für einen der kritischen Prozesse hydraulischer Systeme, die sogenannten Transienten. Bei der Verbindung von Systemen, ob neu oder in Kombination mit bestehenden Systemen, ist es notwendig, kritische Situationen in den verschiedenen miteinander verbundenen Infrastrukturen (Tanks, Ventile, Rohre, Turbinen usw.) abzuschätzen.
HAMMER kann unbegrenzte Szenarien und Alternativen mit konzeptionellen oder geografischen Topologien modellieren. Die Analyse kann jeden Knoten validieren und verschiedene Bedingungen für Druck, Geschwindigkeit, gravimetrische Eigenschaften von Flüssigkeiten, Dampfdruck und Schätzzeiträume testen.
Ein Fachmann wird in der Lage sein, automatisierte Methoden zu finden, die zuvor manuell mit fast endlosen Iterationen für Aufgaben wie einen Wasserschlag mit Pumpen und variabler Geschwindigkeit durchgeführt wurden, sowie Reibungsmethoden mit Hazen Williams, Darcy Weisbach oder Mannings, sowohl direkt als auch kombiniert. Und was logische oder regelbasierte Steuerungen betrifft, kann Unsteady – Vitovsky angewendet werden.
F. Lösungen für hydraulische Berechnungen (MASTER)
10. CurlvertMaster
11.FlowMaster
Hierbei handelt es sich um hydraulische Rechner für die Infrastrukturplanung von Wassersystemen, die nicht nur eine konzeptionelle Analyse, sondern auch die Anwendung verschiedener Materialien, Abschnitte und Einlassbedingungen umfassen.
Zusammenfassend verspricht OpenFlows, die beste Lösung für die Wassertechnik zu sein, insbesondere weil die Integration in CAD/GIS-Umgebungen andere Arten von Lösungen übertrifft, die in ihrer Vollständigkeit und Ausrichtung auf den gesamten Infrastrukturzyklus begrenzt sind.
Wo Sie Schulungskurse für OpenFlows finden
Eine der besten Trainingsalternativen für diese Plattformen ist AulaGEO.
OpenFlows SewerGEMS / SewerCAD-Kurs
