ЕПАНЕТ

ЕПАНЕТ
Оригинальный автор(ы)	Льюис А. Россман
Разработчик(и)	Агентство по охране окружающей среды США (USEPA, Цинциннати , Огайо )
Стабильная версия	2.2 / 23 июля 2020 г .; 4 года назад
Написано в	Язык программирования C (движок) / Object Pascal ( пользовательский интерфейс )
Операционная система	Окна
Доступно в	Английский
Тип	Инженерное моделирование
Лицензия	Нет ( общественное достояние )
Веб-сайт	www .epa .gov /водные исследования /епанет

EPANET (Инструмент оценки сети Агентства по охране окружающей среды) — это программный общедоступный пакет для моделирования систем распределения воды , разработанный по охране окружающей среды США Отделом водоснабжения и водных ресурсов Агентства (EPA). Он выполняет долгосрочное моделирование поведения гидравлики и качества воды в трубопроводных сетях, находящихся под давлением, и призван стать «инструментом исследования, который улучшает наше понимание движения и судьбы компонентов питьевой воды в распределительных системах». ^[2] EPANET впервые появился в 1993 году. ^[3]

EPANET 2 доступен как в виде отдельной программы, так и в виде набора инструментов с открытым исходным кодом ( интерфейс прикладного программирования на языке C ). Его вычислительный механизм используется многими компаниями-разработчиками программного обеспечения, которые разработали более мощные собственные пакеты, часто ориентированные на ГИС . Формат входного файла EPANET «.inp», ^[4] который представляет топологию сети, потребление воды и правила управления, поддерживается многими бесплатными и коммерческими пакетами моделирования. Поэтому его можно считать отраслевым стандартом .

Функции

EPANET предоставляет интегрированную среду для редактирования входных сетевых данных, моделирования гидравлических систем и качества воды , а также просмотра результатов в различных форматах. EPANET обеспечивает полностью оборудованный и расширенный период гидравлического анализа, который может обрабатывать системы любого размера. Пакет также поддерживает моделирование пространственного и временного изменения потребности в воде, насосов с постоянной или регулируемой скоростью, а также незначительных потерь напора на изгибах и фитингах. Моделирование предоставляет такую информацию, как потоки в трубах, давление в соединениях, распространение загрязняющих веществ, концентрацию хлора, возраст воды и даже анализ альтернативных сценариев. Это помогает рассчитать энергию и стоимость перекачки, а затем смоделировать различные типы клапанов , включая запорные, контрольные регуляторы давления и регуляторы расхода .

Функциональность моделирования качества воды EPANET позволяет пользователям анализировать движение реактивного или нереактивного индикаторного материала, который со временем распространяется по сети. Он отслеживает распространение реактивного материала, измеряя процент потока из заданных узлов. В пакете используется глобальный коэффициент скорости реакции , который можно изменять для каждой трубы. Резервуары-хранилища могут быть смоделированы как реакторы полного смешения, реакторы идеального потока или двухкамерные реакторы.

Визуальный сетевой редактор EPANET упрощает процесс построения моделей трубопроводных сетей и редактирования их свойств. Эти различные типы инструментов визуализации отчетов используются для анализа сетей, которые включают графические представления, табличные представления и специальные отчеты.

Гидравлическое моделирование

Потеря напора в сегментах труб

Гидравлический двигатель EPANET рассчитывает потери напора в трубах, используя одну из трех формул:

Формула Хейзена-Вильямса : используется для моделирования условий полного потока в упрощенных условиях (турбулентный поток, температура около 60 градусов по Фаренгейту и вязкость, подобная воде) https://www.epa.gov/water-research/epanet
Формула Дарси-Вейсбаха : используется для моделирования потока под давлением в более широком диапазоне гидравлических условий.
Формула Шези-Мэннинга: используется для моделирования потока под давлением с использованием коэффициентов шероховатости Чези для уравнения Мэннинга.

Поскольку уравнение потери напора в сегменте трубы используется в решателе сети, приведенная выше формула выбирается для всей модели.

Кривые напора насосов

В EPANET насосы моделируются с использованием кривой напора-расхода, которая определяет соотношение между гидравлическим напором, сообщаемым системе насосом, и расходом, передаваемым насосом. На основе этой кривой модель рассчитывает расход, передаваемый насосным элементом для данного состояния напора в системе. EPANET также может моделировать насос как источник постоянной мощности, эффективно добавляя заданное количество энергии в систему после насосного элемента. ^[4]

Сетевой решатель

Решающая программа сетевой гидравлики, используемая EPANET, использует «градиентный метод», впервые предложенный Тодини и Пилати. ^[5] который является вариантом метода Ньютона-Рафсона .

Моделирование качества воды

EPANET включает в себя возможность моделировать возраст воды и прогнозировать поток нереактивных и, в упрощенных условиях, реактивных материалов. ^[4] Эта возможность часто используется для прогнозирования остаточного хлора в системах водоснабжения. Хотя возможности внутреннего моделирования качества воды оценивают только распад или рост одного компонента, доступно расширение (EPANET-MSX), которое позволяет моделировать взаимодействие между компонентами.

Инструментарий EPANET

Вычислительный механизм EPANET доступен для загрузки в виде отдельной библиотеки динамической компоновки для включения в другие приложения. ^[6] Исходный код EPANET 2 доступен на веб-сайте EPANET Агентства по охране окружающей среды. ^[7]

В 2012 году набор инструментов EPANET, написанный на C, был переписан на Java в более объектно-ориентированном стиле. Код на Java доступен на GitHub: https://github.com/Baseform/Baseform-Epanet-Java-Library .

Совместимость

EPANET использует двоичный формат файлов, но также включает возможность импорта и экспорта данных в форматах файлов dxf , метафайлов и ASCII. Формат файла ASCII EPANET называется входным файлом в EPANET и использует расширение файла «.inp». ^[4] Входной файл может включать данные, описывающие топологию сети, потребление воды и правила управления, и поддерживается многими бесплатными и коммерческими пакетами моделирования.

Хотя EPANET используется в качестве вычислительного механизма для большинства моделей систем водоснабжения, большинство моделей разрабатываются и поддерживаются в пакетах гидравлического моделирования на основе вычислительного механизма EPANET. Некоторые из основных пакетов гидравлического моделирования:

InfoWorks WS Pro, InfoWater Pro и InfoWater , разработанные Innovyze [компания Autodesk]
Qatium , разработанный Qatium
Fluidit Water , разработанная Fluidit
Pipe2000 , разработанный компанией KYPipe, LLC.
МАЙК УРБАН, разработанный DHI
WaterCAD, WaterGEMS, HAMMER и SewerCAD, разработанные группой Bentley Haestad Methods (гидравлика и гидрология).
WatDis, разработанный Transparent Blue
Hydronet , программное обеспечение для расчета напорных сетей: акведуков, противопожарных систем, газовых сетей с совместимостью BIM через IFC и ГИС через Shapefile, разработанное Newsoft
WaterNAM, модель анализа водопроводной сети, разработанная Streamstech Inc. ^[8]
Giswater, программное обеспечение с открытым исходным кодом, разработанное Ассоциацией Giswater. ^[9]
GISpipe , программное обеспечение, которое легко использовать для анализа, проектирования и эксплуатации сетей водоснабжения. Интегрировано с системой ГИС, разработанной Jinbosoft. ^[10]
Urbano Hydra , прикладное программное обеспечение AutoCAD/Map3D/Civil3D, используемое для гидравлического расчета, анализа, проектирования и эксплуатации водопроводных сетей. Интегрирован с ГИС-системой и готов к рабочим процессам BIM, разработанным компанией StudioARS. ^[11]
GeoSan , ГИС-программное обеспечение с открытым исходным кодом для управления водопроводами и потребителями, разработанное NEXUS GeoEngenharia, доступное на сайте www.softwarepublico.gov.br .
WateNET-CAD, разработанный Diolkos3D.
Esurvey Water — разработано { https://www.esurveying.net ]. Выходные файлы из EPANET можно использовать для создания LS и презентабельных окончательных чертежей.

Большинство этих приложений допускают множественные условия спроса, сценарии планирования и различные методы интеграции с другими источниками данных, которые агентство может уже иметь, не поддерживаемыми в EPANET, такими как ГИС , и поддерживают дополнительные типы анализа, которых нет в EPANET. Программа ESurvey Water разработана для создания автоматически спроектированных продольных профилей и автоматического формирования окончательных результатов после завершения гидравлического проектирования в EPANET и другом программном обеспечении.

См. также

Ссылки

^ «EPANET — Исследования водных ресурсов — Агентство по охране окружающей среды США» . epa.gov . Проверено 5 апреля 2021 г.
^ Россман, Луизиана, «Компьютерные модели / EPANET» в изд. Л. Мэйса, Справочник по системам распределения воды, глава 12, McGraw-Hill Companies, Inc., Нью-Йорк, штат Нью-Йорк, 1999.
^ Россман, Луизиана, «Модель качества воды EPANET» в издании Б. Коулбека, «Интегрированные компьютерные приложения в водоснабжении», Vol. 2, Research Studies Press Ltd., Сомерсет, Англия, 1993.
^ Jump up to: ^а ^б ^с ^д Россман, Луизиана, «Руководство пользователя EPANET 2», 2000 г.
^ Тодини Э. и Пилати С. 1988. Градиентный алгоритм для анализа трубопроводных сетей. В книге Б. Коулбека и Ч. Орра (ред.) Компьютерные приложения в водоснабжении, Том 1 (Системный анализ и моделирование), John Wiley & Sons, Лондон, стр. 1-20.
^ Агентство по охране окружающей среды США «Инструментарий программиста» , Агентство по охране окружающей среды США , Обновлено 5 января 2012 г. Проверено 21 января 2012 г.
^ «Приложение для моделирования систем распределения питьевой воды» . www.epa.gov.
^ «Streams Tech, Inc. | Продукты» . streamstech.com . Проверено 31 мая 2020 г.
^ «3.2.1 Краткое руководство | Гисуотер» . Архивировано из оригинала 13 августа 2016 г. Проверено 14 июля 2015 г.
^ «GISpipe — программное обеспечение для интеграции EPANET и SWMM на основе ГИС» . ГИСпайп . Проверено 31 мая 2020 г.
^ «Урбано Гидра — YouTube» . Ютуб .

Внешние ссылки

Веб-страница Агентства по охране окружающей среды (загрузить отсюда)
EPANET на SourceForge — репозиторий разработки
Дискуссионная группа Epanet и развития
Форум поддержки EPANET по открытой водной аналитике
Сообщество EPANET (группа в Facebook)

[1] «EPANET — Исследования водных ресурсов — Агентство по охране окружающей среды США» . epa.gov . Проверено 5 апреля 2021 г.

[2] Россман, Луизиана, «Компьютерные модели / EPANET» в изд. Л. Мэйса, Справочник по системам распределения воды, глава 12, McGraw-Hill Companies, Inc., Нью-Йорк, штат Нью-Йорк, 1999.

[3] Россман, Луизиана, «Модель качества воды EPANET» в издании Б. Коулбека, «Интегрированные компьютерные приложения в водоснабжении», Vol. 2, Research Studies Press Ltd., Сомерсет, Англия, 1993.

[manual2000-4] Jump up to: ^а ^б ^с ^д Россман, Луизиана, «Руководство пользователя EPANET 2», 2000 г.

[5] Тодини Э. и Пилати С. 1988. Градиентный алгоритм для анализа трубопроводных сетей. В книге Б. Коулбека и Ч. Орра (ред.) Компьютерные приложения в водоснабжении, Том 1 (Системный анализ и моделирование), John Wiley & Sons, Лондон, стр. 1-20.

[6] Агентство по охране окружающей среды США «Инструментарий программиста» , Агентство по охране окружающей среды США , Обновлено 5 января 2012 г. Проверено 21 января 2012 г.

[7] «Приложение для моделирования систем распределения питьевой воды» . www.epa.gov.

[8] «Streams Tech, Inc. | Продукты» . streamstech.com . Проверено 31 мая 2020 г.

[9] «3.2.1 Краткое руководство | Гисуотер» . Архивировано из оригинала 13 августа 2016 г. Проверено 14 июля 2015 г.

[10] «GISpipe — программное обеспечение для интеграции EPANET и SWMM на основе ГИС» . ГИСпайп . Проверено 31 мая 2020 г.

[11] «Урбано Гидра — YouTube» . Ютуб .

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]

[9]

[10]

[11]