Hidrauliskā modeļa tīkls nodrošina pamatu ūdens kvalitātes modelēšanai sadales sistēmās. Hardijs Kross (Hardy Cross) pirmais piedāvāja izmantot matemātiskas metodes plūsmas aprēķināšanai kompleksā tīklā. Šī manuālā, atkārtojošā procedūra tika izmantota visur ūdens nozarē gandrīz 40 gadus. Ar datoru un mašīnas modelēšanu parādīšanos uzlabojas aprēķina metodes, kas attīstījās izmantojot Hardija Krosa metodiku.
Šī metodes uzlabotā izpildīšana bija plaši pielietota 1980-jos. 1980-jos gados sākumā ūdens kvalitātes modelēšanas koncepcija sadales sistēmas tīklos tika attīstīta uz statistiska formulējuma pamata. 1980-jos gados vidū ūdens kvalitātes modeļi tika attīstīti tā, kas bija pievienota ūdens tīkla dinamiskā uzvešanās. Šo modeļu izmantošanas ērtība un vienkāršība bija sasniegtas 1990-jos gados ar EPANETa modeļa un citu uz Windows pamata komerciālu ūdens sadales sistēmas modeļu ieviešanu.
Sākumā hidrauliskie modeļi modelēja plūsmu un spiedienu sadales tīklā ar noteiktiem nosacījumiem, kur visas prasības un operācijas palika nemainīgas. Tā kā sistēmas prasības mainās dienas laikā, EPS („Extended Period Simulation” – paplašināts modelēšanas periods) bija uztaisīti tā, lai modelēt sistēmas uzvedību, kas ir atkarīga no laika un no operācijas nosacījumiem. Tagad šos modeļus izmanto visur un tie ir neatņemama daļa ūdens tīkla modelēšanā, ģenerālā plānošanā un plūsmas analīzē ugunsgrēka gadījumā.
Hidraulikas un ūdens kvalitātes modelēšanas evolūcija kopš 1930-jos ilustrēta 1.attelā.
Modeļa tīkla modelēšana, īpaši ja iesaistīts liels cauruļu daudzums, ir salikts process. Sekojošas informācijas kategorijas ir nepieciešamas lai konstruēt hidraulisko modeli: tīkla komponentu raksturojums (caurules, sūkņi, rezervuāri, vārsti); izmantots ūdens (patēriņš); topogrāfiskā informācija (mezglu augstumi); regulēšanas informācija, kas apraksta kā strādā sistēma (piemēram, sūkņa darbība); aprēķina parametri (piemēram, laika solis).
Cauruļu tīkla un tas raksturojuma ievadīšana var būt ar roku vai izmantojot esošas datu bāzes, ko nodrošina GIS („Geographic Information System” – ģeogrāfiskas informācijas sistēma) vai CAD („Computer-Aided Design” – projektēšana ar datora palīdzību) paketes. Pirmais solis tīkla modeļa modelēšanā ir cauruļu noteikšana, kas tiks iekļautas modeli. Mezglus parasti ievieto cauruļu savienojumos, vai nozīmīgākos objektos (rezervuāros, sūkņos, kontrolējošos vārstos), vai kur caurule maina diametru, raupjumu vai izgatavošanas materiālu. Nepieciešama cauruļu tīkla komponentu informācija ietver sekojošo: caurules (garums, diametrs, raupjums); sūkņi ( sūkņa likme); vārsti, ūdenstvertnes.
Ūdens patēriņš vai ūdens prasības ir vadīšanas spēks ūdens sadales sistēmas procesā. Jebkuru vietu, kur ūdens atstāj sistēmu, var raksturot kā ūdens patēriņš sistēmā. Ūdens patēriņš ir apkopots un noteikts mezglos, kuros attēlota reālas situācijas skaidra vienkāršošana, kurā privātmāju krāni drīzāk iedalīti pa cauruli nevis savienojuma mezglos.
Ūdensapgādes sistēma sastāv no trim galvenajiem komponentiem: sūkņi, rezervuārs un cauruļvadu tīkls. Sistēmu vairums prasa sūkņus plūsmas pacelšanai lai pārvarēt augstuma starpību un spiediena zudumus berzēšanas rezultātā. Ūdens torņi iekļauti sistēmā neparedzētā gadījumā apgādei vai balansa saglabāšanai lai samazinātu enerģijas izmaksas. Caurules var ietvert plūsmas kontroles iekārtas, tādus kā regulēšanas vai spiediena dzēšanas vārstus.
Ūdensapgādes sistēmas mērķis ir patērētāju apgāde ar pieprasīto ūdens daudzumu ar atbilstošo spiedienu dažādiem slodzes nosacījumiem. Slodzes nosacījums ir patērētāju noteikto plūsmas prasību telpisks modelis.
Hidrauliskais modelis modificēts modelēšanas ilgstoša perioda apstrādei un izmanto dimaskas plūsmas caurulē izveidošanai hidraulisko etapa noteiktajā laikā (parasti 1 stunda).
Izmantotā literatūra:
1. Water Distribution System Analysis: Field Studies, Modeling and Management//A Reference Guide for Utilities. – December 2005. – 2-1÷2-13pp.
2. Mays L.W. Water Distribution Systems Handbook. 1st edn, American Water Works Association.-New York, USA, 2000. -523p.
3. Munavalli G.R., Mohan Kumar M.S. – Modified Lagrangian method for modeling water quality in distribution systems – Water Research.- 38 (2004), 2973-2988 pp.
Jekaterina Dmitrijeva