OpenFlows – 11 soluzioni per l'ingegneria idrologica, idraulica e sanitaria
Disporre di soluzioni per risolvere i problemi legati all’acqua non è una novità. Naturalmente, alla vecchia maniera l’ingegnere doveva farlo con metodi iterativi che erano noiosi e non legati all’ambiente CAD/GIS. Oggi, il gemello digitale collega ogni giorno i processi di analisi, progettazione delle infrastrutture e analisi, inclusa non solo la modellazione per la sua costruzione ma anche il funzionamento.
L'anno scorso ho avuto l'opportunità di incontrare un collega che seguo da allora presso Haestad Methods. Mi riferisco a Bob Mankowski, che insieme a Benoit Fredericque mi ha accompagnato durante l'evento Going Digital Awards a Singapore. E, parlando dei progressi dei gemelli digitali per il monitoraggio, abbiamo toccato il tema delle soluzioni idriche, facendo un confronto tra cosa era la modellazione prima del CAD/BIM e cosa rappresenta oggi la gestione integrata.
Da lì è nata questa sintesi, che ho infine graficato per riassumere gli strumenti esistenti per lo sviluppo di progetti di dimensioni significative, come master plan, piani di sviluppo territoriale e ottimizzazione degli interventi dei sistemi di distribuzione dell'acqua potabile, delle acque reflue e delle acque meteoriche.
A. Soluzioni per fognature tempestose (OpenFlows STORM)
STORM è una soluzione che consente analisi e simulazioni per la progettazione dei sistemi fognari delle acque meteoriche. Dispone di metodi per l'ingegneria idrologica in aspetti quali il calcolo del deflusso del bacino, delle capacità di ingresso e dei flussi delle reti di condotte e delle infrastrutture di canalizzazione. Fornisce funzionalità che hanno altre piattaforme, come HEC-RAS, con la differenza che questa è una soluzione più completa per un professionista, focalizzata non solo sull'analisi ma anche sulla progettazione e quindi può essere integrata nell'ingegneria stradale e dell'urbanizzazione con strumenti come OpenRoads o OpenSite.
OpenFlow STORM esiste in queste due versioni:
1. Tempesta civile
2. StormCAD.
La differenza tra queste due versioni è che CivilStorm funziona in modo indipendente o su Microstation/OpenRoads, mentre StormCAD funziona su AutoCAD. Entrambi hanno funzionalità simili, anche se quelle che girano su AutoCAD sono una versione più limitata e meno completa per interagire con altre soluzioni Bentley Sytstems.
Con STORM, un professionista di idrologia sarà in grado di applicare il metodo razionale per calcolare i flussi massimi nella progettazione delle fognature meteoriche. È possibile specificare i dati di intensità-durata-frequenza utilizzando equazioni o tabelle, quindi tracciare le isoiete e riutilizzare i dati in altri progetti. Supporta un numero illimitato di aree di sottobacino e coefficienti C per ciascun bacino di ingresso, essendo in grado di raggruppare aree contribuenti esterne, flussi aggiuntivi e flussi residui per modellare il deflusso non locale che contribuisce allo scarico in qualsiasi ingresso. StormCAD fornisce diversi metodi per calcolare il tempo di flusso, tra cui la velocità dell'intero tubo, la velocità normale, la velocità finale media e ponderata.
In questo modo un professionista, applicando il Metodo Razionale, sarà in grado di risolvere senza problemi una tabella di intensità-durata-frequenza (IDF) definita dall'utente, Hydro-35, equazione della tabella IDF, equazione della curva IDF, equazione logaritmica polinomiale IDF. Inoltre tempi di metodi di concentrazione: definiti dall'utente, Carter, Eagleson, Espey/Winslow, Federal Aviation Agency, Kerby/Hathaway, Kirpich (PA e TN), lunghezza e velocità, SCS Lag, TR-55 Sheet Flow, TR -55 Shallow Concentrated Flusso, flusso del canale TR-55, onda cinematica, Friend, Bransby-Williams.
Forse una delle cose che mi ha colpito di più è il numero di metodi già automatizzati. Un professionista dell'idraulica sarà in grado di eseguire simulazioni di stato stazionario, nonché analisi di capacità e ristagno utilizzando metodi di profilo. Anche con i metodi di perdita di pressione è possibile applicare la curva AASHTO, HEC-22, standard, assoluta, generica e perdita di pressione-flusso.
Inoltre, simulazione della deviazione, progettazione automatica basata su vincoli, metodi di perdita per attrito: Manning, Kutter, Darcy-Weisbach e Hazen-Williams.
In termini di interoperabilità, STORM ha la possibilità di integrare mappe di sfondo, come immagini Bing, nonché altre piattaforme CAD, GIS e database. Può interagire con dati LandXML, MX Drainage, DXF, DWG, Shapefile, MicroDrainage.
B. Soluzioni per sistemi idrosanitari (GEMS)
La linea GEMS prevede queste due versioni, molto simili alla STORM:
3. Gemme fognarie
4. SewerCAD
In sostanza, sono strumenti per modellare i sistemi delle reti fognarie e delle acque reflue.
A differenza di quanto si potrebbe fare con funzionalità di base come quelle fornite da Civil3D, SewerCAD è una soluzione specializzata per scenari completi che includono sia analisi, progettazione e funzionamento; applicare metodi di calibrazione e integrazione a modelli di regolazione come SCADA.
La forza di SewerCAD in termini di gestione dei modelli è che può gestire molteplici scenari e alternative. È possibile effettuare confronti, generare report personalizzabili, sia a livello di dati tabellari che spaziali, compreso il controllo topologico. Questi risultati possono essere visualizzati graficamente, direttamente in ArcMap o come i-model Bentley Map.
I professionisti dell'idraulica saranno in grado di trovare l'intera serie di equazioni di St. Venant, nonché i motori dinamici impliciti ed espliciti EPA-SWMM. È possibile generare simulazioni di periodi estesi e anche in modalità stazionaria. Inoltre, include funzionalità integrate per Storm, calcoli di canali sotterranei, integrazione di reti con stagni, infrastrutture di pompaggio e sanitarie, che normalmente verrebbero eseguite separatamente inserendo direttamente i dati; gestire un formato unificato per i progetti SewerCAD, CivilStorm e StormCAD.
Le altre soluzioni GEMS sono destinate alla progettazione e gestione di sistemi di reti di acqua potabile:
5. GEMME d'acqua
6. WaterCAD
Le funzionalità sono simili a Sewer in relazione all'approccio sistemico di ottimizzazione, progettazione, calibrazione e gestione di reti complete collegate a indicatori SCADA, con la possibilità di applicare parametri APEX automatizzati.
I professionisti dell'idraulica si divertiranno a vedere come i calcoli iterativi che facevano con i fogli logaritmici e l'interpolazione dei grafici sono inclusi qui in modo automatizzato, così come le procedure di calibrazione Darwin sia per la progettazione, il ripristino e il controllo delle reti di acqua potabile.
L'interoperabilità è molto simile a quella delle altre piattaforme, è possibile modellare letteralmente tutti i tipi di infrastrutture di un sistema di acqua potabile, potendo interagire sia con AutoCAD che con ArcMap, compreso HAMMER.
Similmente a STORM, SewerGEMS e WaterGEMS funzionano in modo autonomo o su piattaforme Bentley Systems (Microstation / OpenRoads), mentre SewerCAD e WaterCAD funzionano su AutoCAD. Inoltre, può funzionare su ArcGIS.
C. Soluzioni per la modellazione di dighe (PondPack)
7. Pacchetto stagno
Nella progettazione dei moderni sistemi urbani, dove la topografia non è così pronunciata, la gestione delle dighe di raccolta o di riciclaggio dell'acqua è vitale, poiché durante un temporale le acque non hanno un flusso naturale per gravità verso un fiume come accade nelle topografie irregolari. .
PondPack è una soluzione specifica per la gestione di sistemi di una o più dighe idrografici, in cui è necessario stimare le portate di punta, i tempi di riempimento e svuotamento applicando metodi idrologici che garantiscono la riduzione dei rischi di alluvione.
Simile alle altre applicazioni, ma con lo stesso nome, PondPack ha una versione standalone, una che gira su Microstation e un'altra su AutoCAD.
I professionisti dell'ingegneria idrologica o idraulica saranno in grado di modellare eventi illimitati utilizzando metodi come SCS 24 ore su XNUMX di tipo I, IA, II e II per sistemi di distribuzione dell'acqua piovana per modelli come Midwest U.S., dati sulle tempeste Gauded e anche curve I-D-F. Allo stesso modo, per i metodi di concentrazione, si possono applicare, tra gli altri, Carter, Eagleson, Espey/Winslow.
D. Soluzioni per le inondazioni (FLOOD)
8. ALluvione
Si tratta di uno strumento per la modellazione, l'analisi e la mitigazione dei rischi di alluvioni urbane, dei bordi dei fiumi e delle aree costiere di influenza. I professionisti della pianificazione territoriale troverebbero in FLOOD una soluzione sia per i sistemi di drenaggio urbano che per l'analisi delle infrastrutture critiche applicate all'idraulica e all'idrologia.
Con FLOOD è possibile simulare fenomeni come tempeste, saturazione del suolo, cedimento di dighe, cedimenti di argini, guasti al sistema di drenaggio, tsunami, innalzamento del livello del mare o scenari di marea atipici.
FLOOD è un'applicazione indipendente, ma può interagire con modelli elaborati su SewerGEMS riguardanti le reti fognarie. È possibile importare dati da formati TIN generati con gli strumenti Bentley Systems, ContexCapture; Può anche generare output per LumenRT e in termini di formati raster, GDAL supporta file ARC, ADF e TIFF. Altri formati supportati includono WKT, EsriShapefile, NASA DTM e LumenRT 3D.
E. Soluzioni per transitori idraulici (HAMMER)
9. MARTELLO
Si tratta di uno strumento specifico per uno dei processi critici dei sistemi idraulici, chiamati transitori. Quando si tratta di collegare sistemi, siano essi nuovi o in combinazione con sistemi già esistenti, è necessario stimare le criticità delle diverse infrastrutture interconnesse (serbatoi, valvole, tubazioni, turbine, ecc.)
HAMMER può modellare scenari e alternative illimitati, con topologie concettuali o geografiche. L'analisi può validare ciascun nodo, potendo testare diverse condizioni di pressione, velocità, caratteristiche gravimetriche dei liquidi, tensione di vapore e periodi di stima.
Un professionista sarà in grado di trovare metodi automatizzati che prima venivano eseguiti manualmente con iterazioni quasi infinite per compiti come un colpo d'ariete con pompaggio e velocità variabile, nonché metodi di attrito utilizzando Hazen Williams, Darcy Weisbach o Mannings sia diretti che combinati. E per quanto riguarda i controlli logici o basati su regole, è possibile applicare Unsteady – Vitovsky.
F. Soluzioni per calcoli idraulici (MASTER)
10. CurlvertMaster
11.FlowMaster
Si tratta di calcolatori idraulici per la progettazione delle infrastrutture per i sistemi idrici, che includono non solo l'analisi concettuale ma anche l'applicazione di diversi materiali, sezioni e condizioni di ingresso.
In conclusione, OpenFlows promette di essere la migliore soluzione per l'ingegneria idrica, soprattutto perché l'integrazione con ambienti CAD/GIS supera altri tipi di soluzioni che sono limitate nella loro completezza e orientamento al ciclo infrastrutturale completo.
Dove trovare i corsi di formazione OpenFlows
Una delle migliori alternative formative per queste piattaforme è AulaGEO.
Corso OpenFlows SewerGEMS / SewerCAD
