OpenFlows – 11 حلاً للهندسة الهيدرولوجية والهيدروليكية والصحية
إن إيجاد حلول للمشاكل المتعلقة بالمياه ليس بالأمر الجديد. بالطبع، بالطريقة القديمة كان على المهندس أن يفعل ذلك بطرق تكرارية كانت مملة وغير مرتبطة ببيئة CAD/GIS. واليوم، يربط التوأم الرقمي عمليات التحليل وتصميم البنية التحتية والتحليل يوميًا، بما في ذلك ليس فقط نمذجة بنائه ولكن أيضًا تشغيله.
لقد أتيحت لي الفرصة في العام الماضي للجلوس مع زميل كنت أتابعه منذ ذلك الوقت في شركة Haestad Methods. أشير هنا إلى بوب مانكوفسكي، الذي حضرني مع بينوا فريدريك خلال حدث Going Digital Awards في سنغافورة. وبالحديث عن التقدم في مجال التوائم الرقمية للمراقبة، تطرقنا إلى موضوع حلول المياه، وأجرينا مقارنة بين النمذجة التي كانت موجودة قبل CAD/BIM وما تمثله الإدارة المتكاملة الآن.
ومن هنا جاء هذا الملخص، والذي قمت أخيرًا برسمه بيانيًا لتلخيص الأدوات الموجودة لتطوير المشاريع ذات الحجم الكبير، مثل الخطط الرئيسية وخطط التنمية الإقليمية وتحسين عمليات مياه الشرب وأنظمة توزيع مياه الصرف الصحي ومياه الأمطار.
أ. حلول مجاري العواصف (OpenFlows STORM)
STORM هو الحل الذي يسمح بالتحليل والمحاكاة لتصميم أنظمة الصرف الصحي لمياه الأمطار. لديها طرق للهندسة الهيدرولوجية في جوانب مثل حساب جريان المياه في مستجمعات المياه، وقدرات الدخول وتدفقات شبكات الأنابيب والبنية التحتية للقنوات. فهو يوفر وظائف تتمتع بها المنصات الأخرى، مثل HEC-RAS، مع اختلاف أن هذا حل أكثر شمولاً للمحترفين، ولا يركز فقط على التحليل ولكن أيضًا على التصميم، وبالتالي يمكن دمجه في هندسة الطرق والتحضر باستخدام أدوات مثل OpenRoads أو OpenSite.
يوجد OpenFlow STORM في هذين الإصدارين:
1. العاصفة المدنية
2. ستورم كاد.
الفرق بين هذين الإصدارين هو أن CivilStorm يعمل بشكل مستقل أو على Microstation / OpenRoads، بينما يعمل StormCAD على AutoCAD. يتمتع كلاهما بوظائف مماثلة، على الرغم من أن تلك التي تعمل على AutoCAD هي إصدار أكثر محدودية وأقل شمولاً للتفاعل مع حلول Bentley Sytstems الأخرى.
باستخدام STORM، سيتمكن متخصص الهيدرولوجيا من تطبيق الطريقة العقلانية لحساب الحد الأقصى للتدفقات في تصميم مجاري العواصف. يمكنك تحديد بيانات الكثافة-المدة-التكرار باستخدام المعادلات أو الجداول، ثم رسم الخطوط المتساوية وإعادة استخدام البيانات في تصميمات أخرى. وهو يدعم عددًا غير محدود من مناطق الأحواض الفرعية ومعاملات C لكل حوض مدخل، مع القدرة على تجميع المناطق المساهمة الخارجية والتدفقات الإضافية والتدفقات المتبقية لنموذج الجريان السطحي غير المحلي الذي يساهم في التصريف عند أي مدخل. يوفر StormCAD عدة طرق لحساب وقت التدفق، بما في ذلك سرعة الأنبوب الكاملة والسرعة العادية والسرعة النهائية المتوسطة والمرجحة.
بحيث يكون المحترف، من خلال تطبيق الطريقة العقلانية، قادرًا على حل جدول كثافة ومدة وتكرار (IDF) المحدد من قبل المستخدم، Hydro-35، ومعادلة جدول IDF، ومعادلة منحنى IDF، ومعادلة لوغاريتمية متعددة الحدود لـ IDF. بالإضافة إلى ذلك، وقت طرق التركيز: يحددها المستخدم، كارتر، إيجلسون، إسبي/وينسلو، وكالة الطيران الفيدرالية، كيربي/هاثاواي، كيربيش (PA وTN)، الطول والسرعة، SCS Lag، TR-55 تدفق الورقة، TR -55 الضحلة المركزة التدفق، تدفق القناة TR-55، الموجة الحركية، الصديق، برانزبي ويليامز.
ربما يكون أحد الأشياء التي أثارت إعجابي أكثر هو عدد الأساليب الآلية بالفعل. سيكون المحترف الهيدروليكي قادرًا على إجراء عمليات محاكاة الحالة المستقرة، بالإضافة إلى تحليل السعة والمياه الراكدة باستخدام طرق الملف الشخصي. أيضًا من خلال طرق فقدان الضغط، يمكنك تطبيق منحنى تدفق فقدان الضغط القياسي والمطلق والعامة AASHTO وHEC-22.
بالإضافة إلى ذلك، محاكاة الانحراف، التصميم الآلي المبني على القيود، طرق فقدان الاحتكاك: مانينغ، كوتر، دارسي فايسباخ، هازن ويليامز.
فيما يتعلق بقابلية التشغيل البيني، لدى STORM طرق لدمج خرائط الخلفية، مثل صور Bing بالإضافة إلى منصات CAD وGIS وقواعد البيانات الأخرى. يمكن أن تتفاعل مع بيانات LandXML، وMX Drainage، وDXF، وDWG، وShapefile، وMicroDrainage.
ب. حلول الأنظمة الصحية المائية (GEMS)
يحتوي خط GEMS على هذين الإصدارين، المشابهين جدًا لـ STORM:
3. جواهر الصرف الصحي
4. سيويركاد
وهي في جوهرها أدوات لنمذجة أنظمة شبكات الصرف الصحي والصرف الصحي.
على عكس ما يمكن فعله بالوظائف الأساسية مثل تلك التي توفرها Civil3D، يعد SewerCAD حلاً متخصصًا للسيناريوهات الكاملة التي تشمل التحليل والتصميم والتشغيل؛ تطبيق طرق المعايرة والتكامل على نماذج التنظيم مثل SCADA.
تكمن قوة SewerCAD من حيث إدارة النماذج في قدرتها على التعامل مع سيناريوهات وبدائل متعددة. يمكن إجراء المقارنات، ويمكن إنشاء تقارير قابلة للتخصيص، سواء على مستوى البيانات الجدولية أو المكانية، بما في ذلك التحكم الطوبولوجي. يمكن عرض هذه النتائج بيانيًا، مباشرة في ArcMap أو كنموذج Bentley Map i.
سيتمكن متخصصو علم السوائل المتحركة من العثور على المجموعة الكاملة من معادلات St. Venant، بالإضافة إلى المحركات الديناميكية الضمنية والصريحة EPA-SWMM. من الممكن إنشاء عمليات محاكاة لفترات طويلة وأيضًا في وضع الحالة المستقرة. بالإضافة إلى ذلك، فهو يتضمن وظائف متكاملة لحسابات العاصفة والبربخ، وتكامل الشبكات مع البرك، والبنى التحتية للضخ والصرف الصحي، والتي يتم إجراؤها عادةً بشكل منفصل عن طريق إدخال البيانات مباشرة؛ إدارة تنسيق موحد لمشاريع SewerCAD وCivilStorm وStormCAD.
حلول GEMS الأخرى مخصصة لتصميم وتشغيل أنظمة شبكات مياه الشرب:
5. الجواهر المائية
6. واتركاد
تشبه الوظائف وظائف Sewer فيما يتعلق بالنهج النظامي لتحسين وتصميم ومعايرة وتشغيل الشبكات الكاملة المرتبطة بمؤشرات SCADA، مع خيار تطبيق معلمات APEX الآلية.
سيستمتع المتخصصون في علم الهيدروليكا برؤية كيفية تضمين الحسابات التكرارية التي اعتادوا إجراؤها على الأوراق اللوغاريتمية واستيفاء الرسوم البيانية هنا بطريقة آلية، وكذلك إجراءات معايرة داروين لكل من تصميم شبكات مياه الشرب وإعادة تأهيلها والتحكم فيها.
إن قابلية التشغيل البيني مشابهة جدًا للمنصات الأخرى، حيث يمكن تصميم جميع أنواع البنية التحتية لنظام مياه الشرب حرفيًا، والقدرة على التفاعل مع كل من AutoCAD وArcMap، بما في ذلك HAMMER.
على غرار STORM، تعمل SewerGEMS وWaterGEMS بشكل مستقل أو على منصات Bentley Systems (Microstation / OpenRoads)، بينما تعمل SewerCAD وWaterCAD على AutoCAD. بالإضافة إلى ذلك، يمكنه العمل على ArcGIS.
ج. حلول نمذجة السدود (PondPack)
7. حزمة البركة
في تصميم الأنظمة الحضرية الحديثة، حيث التضاريس ليست واضحة جدًا، تعد إدارة جمع المياه أو إعادة تدوير السدود أمرًا حيويًا، لأنه في العاصفة لا يكون للمياه تدفق طبيعي عن طريق الجاذبية نحو النهر كما يحدث في التضاريس. .
يعد PondPack حلاً محددًا لإدارة أنظمة سد واحد أو أكثر من سدود مستجمعات المياه، حيث يلزم تقدير ذروة التدفقات وأوقات الملء والتفريغ من خلال تطبيق الأساليب الهيدرولوجية التي تضمن الحد من مخاطر الفيضانات.
على غرار التطبيقات الأخرى، ولكن بنفس الاسم، يحتوي PondPack على إصدار مستقل، أحدهما يعمل على Microstation والآخر على AutoCAD.
سيتمكن متخصصو الهندسة الهيدرولوجية أو الهيدروليكية من تصميم أحداث غير محدودة باستخدام طرق مثل SCS 24-hour type I وIA وII وII لأنظمة توزيع مياه الأمطار لنماذج مثل الغرب الأوسط للولايات المتحدة وبيانات العواصف المبهجة وأيضًا منحنيات I-D-F. وبالمثل، بالنسبة لطرق التركيز، يمكن تطبيق كارتر وإيجليسون وإسبي/وينسلو وغيرهم.
د. حلول الفيضانات (FLOOD)
8. الفيضان
هذه أداة لنمذجة وتحليل وتخفيف مخاطر الفيضانات في المناطق الحضرية وحواف الأنهار والمناطق الساحلية المتأثرة. سيجد متخصصو التخطيط الإقليمي في FLOOD حلاً لكل من أنظمة الصرف الحضرية وتحليل البنى التحتية الحيوية المطبقة على الهيدرولوجيا والهيدرولوجيا.
من الممكن باستخدام FLOOD محاكاة ظواهر مثل العواصف، أو تشبع التربة، أو فشل السدود، أو فشل السدود، أو فشل نظام الصرف، أو موجات التسونامي، أو ارتفاع مستوى سطح البحر أو سيناريوهات المد والجزر غير التقليدية.
FLOOD هو تطبيق مستقل، لكنه يمكنه التفاعل مع النماذج التي تم العمل عليها على SewerGEMS فيما يتعلق بشبكات الصرف الصحي. يمكنك استيراد البيانات من تنسيقات TIN التي تم إنشاؤها باستخدام أدوات Bentley Systems، ContexCapture؛ يمكنه أيضًا إنشاء مخرجات لـ LumenRT وفيما يتعلق بالتنسيقات النقطية، يدعم GDAL ملفات ARC وADF وTIFF. تشمل التنسيقات المدعومة الأخرى WKT وEsriShapefile وNASA DTM وLumenRT 3D.
هـ. حلول للعابرين الهيدروليكيين (HAMMER)
9. المطرقة
هذه أداة محددة لإحدى العمليات الهامة للأنظمة الهيدروليكية، والتي تسمى العمليات العابرة. عندما يتعلق الأمر بربط الأنظمة، سواء كانت جديدة أو مدمجة مع الأنظمة الحالية، فمن الضروري تقدير المواقف الحرجة في مختلف البنى التحتية المترابطة (الخزانات، والصمامات، والأنابيب، والتوربينات، وما إلى ذلك)
يمكن لـ HAMMER أن تصمم سيناريوهات وبدائل غير محدودة، باستخدام طبولوجيا مفاهيمية أو جغرافية. يمكن للتحليل التحقق من صحة كل عقدة، والقدرة على اختبار ظروف الضغط والسرعة والخصائص الوزنية للسوائل وضغط البخار وفترات التقدير المختلفة.
سيتمكن المحترف من العثور على طرق آلية تم إجراؤها يدويًا في السابق مع تكرارات لا نهاية لها تقريبًا لمهام مثل المطرقة المائية ذات الضخ والسرعة المتغيرة، بالإضافة إلى طرق الاحتكاك باستخدام Hazen Williams أو Darcy Weisbach أو Mannings بشكل مباشر ومجتمع. وأما الضوابط المنطقية أو المبنية على القواعد فيمكن تطبيق Unsteady – Vitovsky.
و. حلول الحسابات الهيدروليكية (MASTER)
10. كيرلفرت ماستر
11.فلو ماستر
هذه هي الآلات الحاسبة الهيدروليكية لتصميم البنية التحتية لأنظمة المياه، والتي لا تتضمن التحليل المفاهيمي فحسب، بل تتضمن أيضًا تطبيق مواد وأقسام وظروف مدخل مختلفة.
في الختام، يعد OpenFlows بأن يكون الحل الأفضل لهندسة المياه، خاصة وأن التكامل مع بيئات CAD/GIS يفوق الأنواع الأخرى من الحلول المحدودة في شمولها وتوجهها إلى دورة البنية التحتية الكاملة.
أين يمكن العثور على دورات تدريبية لـ OpenFlows
أحد أفضل البدائل التدريبية لهذه المنصات هو AulaGEO.
دورة OpenFlows SewerGEMS / SewerCAD
