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OpenFlows – 水文学、水力工学、衛生工学のための 11 のソリューション

水関連の問題を解決するソリューションがあることは新しいことではありません。もちろん、以前の方法では、エンジニアは退屈で CAD/GIS 環境とは無関係な反復的な方法で作業を行う必要がありました。現在、デジタルツインは、構築のためのモデリングだけでなく運用も含め、分析、インフラストラクチャ設計、分析プロセスを日々接続しています。

昨年、私はHaestad Methodsで当時からフォローしてきた同僚と話す機会がありました。私が言及しているのは、シンガポールで開催された Going Digital Awards イベントに Benoit Fredericque とともに出席した Bob Mankowski のことです。また、監視用のデジタルツインの進歩については、水ソリューションの話題にも触れ、CAD/BIM 以前のモデリングと現在の統合管理の比較を行いました。

そこからこの概要が生まれ、マスタープラン、領土開発計画、飲料水、下水、雨水配水システムの運用の最適化など、かなりの規模のプロジェクトの開発に存在するツールを要約するために最終的にグラフ化しました。

A. 雨水下水道ソリューション (OpenFlows STORM)

STORM は、雨水下水道システムの設計のための分析とシミュレーションを可能にするソリューションです。集水域の流出量、取水口の容量、パイプネットワークや水路インフラの流れの計算など、水文学工学の手法を備えています。 HEC-RAS などの他のプラットフォームが備えている機能を提供しますが、これが専門家向けのより包括的なソリューションであり、分析だけでなく設計にも焦点を当てているため、次のようなツールを使用して道路および都市化エンジニアリングに統合できるという違いがあります。オープンロードまたはオープンサイト。

OpenFlow STORM には次の 2 つのバージョンがあります。

1.シビルストーム

2.ストームCAD。

これら 2 つのバージョンの違いは、CivilStorm は独立して実行されるか Microstation/OpenRoads 上で実行されるのに対し、StormCAD は AutoCAD 上で実行されることです。どちらも同様の機能を備えていますが、AutoCAD 上で実行されるものは、他の Bentley Sytstems ソリューションと連携するためのより限定的で包括的なバージョンではありません。

STORM を使用すると、水文学の専門家は雨水下水道の設計において最大流量を計算する合理的な方法を適用できるようになります。方程式または表を使用して強度-持続時間-周波数データを指定し、等温をプロットして、そのデータを他の設計で再利用できます。各流域の流域面積と C 係数の無制限の数をサポートし、外部寄与面積、追加流量、残留流量をグループ化して、任意の流入口での排出に寄与する非局所流出をモデル化できます。 StormCAD には、パイプの全速度、法線速度、平均および加重最終速度など、流動時間を計算するためのいくつかの方法が用意されています。

そのため、専門家は、合理的方法を適用することにより、ユーザー定義の強度-持続時間-周波数 (IDF) テーブル、Hydro-35、IDF テーブル方程式、IDF 曲線方程式、IDF 多項式対数方程式を問題なく解くことができるようになります。追加の集中時間方法: ユーザー定義、カーター、イーグルソン、エスペイ/ウィンスロー、連邦航空庁、カービー/ハサウェイ、キルピッチ (PA および TN)、長さと速度、SCS ラグ、TR-55 シートフロー、TR -55 浅い集中フロー、TR-55 チャンネルフロー、キネマティックウェーブ、フレンド、ブランズビーウィリアムズ。

おそらく私が最も感銘を受けたことの 22 つは、すでに自動化されたメソッドの数です。水力学の専門家は、定常状態のシミュレーションだけでなく、プロファイル手法を使用した容量および背水解析も行うことができます。また、圧力損失法により、AASHTO、HEC-XNUMX、標準、絶対、一般、および圧力損失-流量曲線を適用できます。

さらに、偏差シミュレーション、制約に基づく自動設計、摩擦損失法: Manning、Kutter、Darcy-Weisbach、Hazen-Williams。

相互運用性の観点から、STORM には、Bing 画像などの背景マップや他の CAD、GIS、データベースプラットフォームを統合する方法があります。 LandXML、MX Drainage、DXF、DWG、Shapefile、MicroDrainage データを操作できます。

B. 水力衛生システム (GEMS) のソリューション

GEMS ラインには、STORM によく似た次の 2 つのバージョンがあります。

3.下水道GEMS

4.下水道CAD

本質的に、これらは下水および下水道ネットワークシステムをモデル化するためのツールです。

Civil3D が提供するような基本機能で実行できるものとは異なり、SewerCAD は、解析、設計、操作の両方を含む完全なシナリオに特化したソリューションです。 SCADA などの規制モデルに校正および統合手法を適用します。

モデル管理に関する SewerCAD の強みは、複数のシナリオと代替案を処理できることです。トポロジー制御を含め、表形式と空間データの両方のレベルで比較を行ったり、カスタマイズ可能なレポートを生成したりできます。これらの結果は、ArcMap で直接、または Bentley Map i-model としてグラフィカルに表示できます。

油圧の専門家は、St. Venant 方程式のセット全体と、EPA-SWMM の暗黙的および明示的な動的モーターを見つけることができます。長期間のシミュレーションや定常状態モードでのシミュレーションを生成することが可能です。さらに、雨水、暗渠の計算、池とネットワークの統合、ポンプおよび衛生インフラストラクチャの統合機能も含まれています。これらの機能は、通常はデータを直接入力することで個別に実行されます。 SewerCAD、CivilStorm、および StormCAD プロジェクトの統一フォーマットを管理します。

他の GEMS ソリューションは、飲料水ネットワークシステムの設計と運用用です。

5.ウォーターGEMS

6.ウォーターキャド

この機能は、自動化された APEX パラメーターを適用するオプションを備えた、SCADA インジケーターに接続された完全なネットワークの最適化、設計、校正、運用という体系的なアプローチに関して下水道と似ています。

水力学の専門家は、対数シートやグラフ補間を使用して行っていた反復計算がどのように自動化された方法でここに組み込まれているかを見て楽しむでしょう。また、飲料水ネットワークの設計、修復、制御の両方のためのダーウィン校正手順も同様です。

相互運用性は他のプラットフォームと非常に似ており、文字通り飲料水システムのあらゆるタイプのインフラストラクチャをモデル化でき、AutoCAD と ArcMap (HAMMER を含む) の両方と対話できます。

STORM と同様に、SewerGEMS と WaterGEMS はスタンドアロンまたは Bentley Systems プラットフォーム (Microstation / OpenRoads) 上で動作し、SewerCAD と WaterCAD は AutoCAD 上で動作します。さらに、ArcGIS でも動作します。

C. ダムモデリングのためのソリューション (PondPack)

7. 池パック

地形がそれほど顕著ではない現代の都市システムの設計では、嵐の際には地形のように重力によって川に向かって水が自然に流れることがないため、集水ダムやリサイクルダムの管理が極めて重要です。。

PondPack は、1 つまたは複数の集水ダムのシステム管理に特化したソリューションであり、洪水リスクの軽減を保証する水文学的手法を適用して、ピーク流量、充填時間、排出時間を推定する必要があります。

他のアプリケーションと似ていますが、同じ名前ですが、PondPack にはスタンドアロンバージョンがあり、1 つは Microstation で実行され、もう 1 つは AutoCAD で実行されます。

水文学または水力工学の専門家は、米国中西部のモデルの雨水分配システム用の SCS 24 時間タイプ I、IA、II、II などの手法、Gauded storm データ、I-D-F 曲線などの手法を使用して、無制限のイベントをモデル化できます。同様に、集中法については、特に Carter、Eagleson、Espey/Winslow が適用できます。

D. 洪水（FLOOD）に対する解決策

8. 洪水

これは、都市部の洪水リスク、川岸、沿岸の影響範囲をモデル化、分析、軽減するためのツールです。領土計画の専門家は、FLOOD で都市の排水システムと、水文学と水文学に適用される重要なインフラの分析の両方のソリューションを見つけるでしょう。

FLOOD を使用すると、嵐、土壌飽和、ダムの決壊、堤防の決壊、排水システムの障害、津波、海面上昇、または異常な潮汐シナリオなどの現象をシミュレートすることができます。

FLOOD は独立したアプリケーションですが、下水道ネットワークに関して SewerGEMS で動作するモデルと対話できます。 Bentley Systems ツールの ContexCapture で生成された TIN 形式からデータをインポートできます。また、LumenRT 用の出力を生成することもでき、ラスター形式に関しては、GDAL は ARC、ADF、および TIFF ファイルをサポートします。その他のサポートされている形式には、WKT、EsriShapefile、NASA DTM、LumenRT 3D などがあります。

E. 油圧過渡現象のソリューション (HAMMER)

9. ハンマー

これは、過渡現象と呼ばれる油圧システムの重要なプロセスの 1 つに特化したツールです。システムの接続に関しては、新しいシステムであろうと、既存のシステムとの組み合わせであろうと、相互接続されたさまざまなインフラストラクチャ (タンク、バルブ、パイプ、タービンなど) における重大な状況を推定する必要があります。

HAMMER は、概念的または地理的なトポロジーを使用して、無制限のシナリオと代替案をモデル化できます。解析では各ノードを検証し、圧力、速度、液体の重量特性、蒸気圧、推定期間などのさまざまな条件をテストできます。

専門家は、ポンピングと可変速度を備えたウォーターハンマーなどのタスクで、以前はほぼ無限の繰り返しで手動で実行されていた自動化された方法や、ヘイゼン・ウィリアムズ、ダーシー・ワイスバッハ、またはマニングスの直接および組み合わせを使用した摩擦方法を見つけることができるようになります。また、論理またはルールベースの制御については、Unsteady – Vitovsky を適用できます。