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OpenFlows – 수문학, 수력학 및 위생 공학을 위한 11가지 솔루션

물 관련 문제를 해결하기 위한 솔루션을 갖는 것은 새로운 것이 아닙니다. 물론 예전 방식에서는 엔지니어가 CAD/GIS 환경과 관련이 없고 지루한 반복적인 방법을 사용하여 작업을 수행해야 했습니다. 오늘날 디지털 트윈은 건설 모델링뿐만 아니라 운영까지 매일 분석, 인프라 설계, 분석 프로세스를 연결합니다.

작년에 나는 Haestad Methods에서 그 이후로 따라온 동료와 함께 앉을 기회를 가졌습니다. 나는 Benoit Fredericque와 함께 싱가포르에서 열린 Going Digital Awards 행사에 참석한 Bob Mankowski를 언급하고 있습니다. 그리고 모니터링을 위한 디지털 트윈의 발전에 대해 이야기하면서 CAD/BIM 이전의 모델링이 무엇인지, 현재 통합 관리가 무엇인지 비교하면서 물 솔루션이라는 주제를 다루었습니다.

거기에서 이 요약이 나왔고, 최종적으로 마스터 플랜, 영토 개발 계획, 식수 운영 최적화, 폐수 및 빗물 분배 시스템과 같은 상당한 규모의 프로젝트 개발을 위해 존재하는 도구를 요약하기 위해 그래프로 작성했습니다.

A. 우수 하수 솔루션(OpenFlows STORM)

STORM은 우수 하수 시스템 설계를 위한 분석 및 시뮬레이션이 가능한 솔루션입니다. 유역 유출수 계산, 유입 용량, 파이프 네트워크 흐름 및 채널링 인프라와 같은 측면에서 수문학 공학을 위한 방법을 갖추고 있습니다. HEC-RAS와 같은 다른 플랫폼이 가지고 있는 기능을 제공하지만, 분석뿐만 아니라 설계에도 초점을 맞춘 전문가를 위한 보다 포괄적인 솔루션이므로 다음과 같은 도구를 사용하여 도로 및 도시화 엔지니어링에 통합할 수 있다는 차이점이 있습니다. OpenRoads 또는 OpenSite.

OpenFlow STORM은 다음 두 가지 버전으로 존재합니다.

1. 시빌스톰

2. 스톰CAD.

두 버전의 차이점은 CivilStorm은 독립적으로 실행되거나 Microstation/OpenRoads에서 실행되는 반면 StormCAD는 AutoCAD에서 실행된다는 것입니다. 둘 다 유사한 기능을 가지고 있지만, AutoCAD에서 실행되는 버전은 다른 Bentley Sytstems 솔루션과 상호 작용하기에는 더 제한적이고 덜 포괄적인 버전입니다.

STORM을 사용하면 수문학 전문가는 빗물 하수도 설계의 최대 유량을 계산하는 합리적인 방법을 적용할 수 있습니다. 방정식이나 표를 사용하여 강도-지속 시간-빈도 데이터를 지정한 다음 등소하이트를 플롯하고 다른 설계에서 데이터를 재사용할 수 있습니다. 각 유입 유역에 대한 하위 유역 및 C 계수를 무제한으로 지원하며 외부 기여 영역, 추가 흐름 및 잔여 흐름을 그룹화하여 모든 유입구에서 배출에 기여하는 비국소 유출수를 모델링할 수 있습니다. StormCAD는 전체 파이프 속도, 정상 속도, 평균 및 가중 최종 속도를 포함하여 흐름 시간을 계산하는 여러 가지 방법을 제공합니다.

따라서 전문가는 Rational Method를 적용하여 사용자가 정의한 강도-지속-주파수(IDF) 테이블, Hydro-35, IDF 테이블 방정식, IDF 곡선 방정식, IDF 다항 로그 방정식을 문제 없이 풀 수 있습니다. 추가 집중 시간 방법: 사용자 정의, Carter, Eagleson, Espey/Winslow, Federal Aviation Agency, Kerby/Hathaway, Kirpich(PA 및 TN), 길이 및 속도, SCS Lag, TR-55 Sheet Flow, TR -55 Shallow Concentrated 흐름, TR-55 채널 흐름, 운동파, 친구, Bransby-Williams.

아마도 저에게 가장 깊은 인상을 준 것 중 하나는 이미 자동화된 방법의 수가 많다는 것입니다. 수리학 전문가는 프로파일 방법을 사용하여 정상 상태 시뮬레이션은 물론 용량 및 역류 분석도 수행할 수 있습니다. 또한 압력 손실 방법을 통해 AASHTO, HEC-22, 표준, 절대, 일반 및 압력 손실-유량 곡선을 적용할 수 있습니다.

또한 편차 시뮬레이션, 제약 조건에 따른 자동 설계, 마찰 손실 방법: Manning, Kutter, Darcy-Weisbach 및 Hazen-Williams.

상호 운용성 측면에서 STORM은 Bing 이미지뿐만 아니라 다른 CAD, GIS 및 데이터베이스 플랫폼과 같은 배경 맵을 통합하는 방법을 제공합니다. LandXML, MX Drainage, DXF, DWG, Shapefile, MicroDrainage 데이터와 상호 작용할 수 있습니다.

B. 수력 위생 시스템(GEMS)용 솔루션

GEMS 라인에는 STORM과 매우 유사한 두 가지 버전이 있습니다.

3. 하수구젬스

4. 하수도CAD

본질적으로 이는 폐수 및 하수 네트워크 시스템을 모델링하기 위한 도구입니다.

Civil3D에서 제공하는 것과 같은 기본 기능으로 수행할 수 있는 것과 달리 SewerCAD는 분석, 설계 및 운영을 모두 포함하는 완전한 시나리오를 위한 전문 솔루션입니다. SCADA와 같은 규제 모델에 교정 및 통합 방법을 적용합니다.

모델 관리 측면에서 SewerCAD의 강점은 다양한 시나리오와 대안을 처리할 수 있다는 것입니다. 토폴로지 제어를 포함하여 표 형식 및 공간 데이터 수준 모두에서 비교가 가능하고 사용자 정의 가능한 보고서가 생성될 수 있습니다. 이러한 결과는 그래픽으로 표시되거나 ArcMap에 직접 표시되거나 Bentley Map i-model로 표시될 수 있습니다.

유압 전문가는 St. Venant 방정식의 전체 세트는 물론 EPA-SWMM 암시적 및 명시적 동적 모터도 찾을 수 있습니다. 확장된 기간 및 정상 상태 모드에 대한 시뮬레이션을 생성하는 것이 가능합니다. 또한 여기에는 일반적으로 데이터를 직접 입력하여 별도로 수행되는 폭풍, 암거 계산, 연못과 네트워크 통합, 펌핑 및 위생 인프라에 대한 통합 기능이 포함됩니다. SewerCAD, CivilStorm 및 StormCAD 프로젝트의 통합 형식을 관리합니다.

다른 GEMS 솔루션은 식수 네트워크 시스템의 설계 및 운영을 위한 것입니다.

5. 워터젬스

6. 워터캐드

기능은 자동화된 APEX 매개변수를 적용하는 옵션과 함께 SCADA 지표에 연결된 전체 네트워크를 최적화, 설계, 교정 및 운영하는 체계적인 접근 방식과 관련하여 하수구와 유사합니다.

수력학 전문가들은 로그 시트 및 그래프 보간을 사용하여 수행한 반복 계산이 여기에 어떻게 자동화된 방식으로 포함되어 있는지, 식수 네트워크의 설계, 재활 및 제어를 위한 다윈 보정 절차도 포함되어 있는지 확인하는 것을 좋아할 것입니다.

상호 운용성은 다른 플랫폼과 매우 유사합니다. 문자 그대로 식수 시스템의 모든 유형의 인프라를 모델링할 수 있으며 HAMMER를 포함하여 AutoCAD 및 ArcMap과 상호 작용할 수 있습니다.

STORM과 유사하게 SewerGEMS 및 WaterGEMS는 독립형으로 작동하거나 Bentley Systems 플랫폼(Microstation/OpenRoads)에서 작동하는 반면 SewerCAD 및 WaterCAD는 AutoCAD에서 작동합니다. 또한 ArcGIS에서도 작동할 수 있습니다.

C. 댐 모델링 솔루션(PondPack)

7. 연못 팩

지형이 그다지 뚜렷하지 않은 현대 도시 시스템의 설계에서는 폭풍우 시 물이 지형에서 발생하는 것처럼 중력에 의해 강을 향해 자연스럽게 흐르지 않기 때문에 물 수집 또는 재활용 댐의 관리가 필수적입니다. .

PondPack은 홍수 위험 감소를 보장하는 수문학적 방법을 적용하여 최대 유량, 채우기 및 비우기 시간을 추정해야 하는 하나 또는 여러 집수 댐의 시스템 관리를 위한 특정 솔루션입니다.

다른 응용 프로그램과 유사하지만 이름이 같은 PondPack에는 Microstation에서 실행되는 독립형 버전과 AutoCAD에서 실행되는 독립형 버전이 있습니다.

수문학 또는 수력 공학 전문가는 미국 중서부 모델의 폭우 분배 시스템에 대해 SCS 24시간 유형 I, IA, II 및 II와 같은 방법을 사용하여 무제한 이벤트를 모델링할 수 있으며, 가우디드 폭풍 데이터 및 I-D-F 곡선도 가능합니다. 마찬가지로 농축 방법으로는 Carter, Eagleson, Espey/Winslow 등을 적용할 수 있습니다.

D. 홍수에 대한 해결책(FLOOD)

8. 홍수

이는 도시 홍수 위험, 강 가장자리 및 영향을 받는 해안 지역을 모델링, 분석 및 완화하기 위한 도구입니다. 국토 계획 전문가는 FLOOD에서 도시 배수 시스템과 수력학 및 수문학에 적용되는 중요 인프라 분석을 위한 솔루션을 찾을 수 있습니다.

FLOOD를 사용하면 폭풍, 토양 포화, 댐 실패, 제방 실패, 배수 시스템 실패, 쓰나미, 해수면 상승 또는 비정형 조수 시나리오와 같은 현상을 시뮬레이션할 수 있습니다.

FLOOD는 독립적인 애플리케이션이지만 하수관망과 관련하여 SewerGEMS에서 작업된 모델과 상호 작용할 수 있습니다. Bentley Systems 도구인 ContexCapture로 생성된 TIN 형식에서 데이터를 가져올 수 있습니다. 또한 LumenRT에 대한 출력을 생성할 수 있으며 래스터 형식 측면에서 GDAL은 ARC, ADF 및 TIFF 파일을 지원합니다. 기타 지원되는 형식으로는 WKT, EsriShapefile, NASA DTM 및 LumenRT 3D가 있습니다.

E. 유압 과도 현상에 대한 솔루션(HAMMER)

9. 해머

이는 과도 현상이라고 불리는 유압 시스템의 중요한 프로세스 중 하나를 위한 특정 도구입니다. 새로운 시스템이든 기존 시스템과의 조합이든 시스템을 연결하는 경우 상호 연결된 다양한 인프라(탱크, 밸브, 파이프, 터빈 등)의 중요한 상황을 예측해야 합니다.

HAMMER는 개념적 또는 지리적 토폴로지를 사용하여 무제한 시나리오와 대안을 모델링할 수 있습니다. 분석을 통해 각 노드를 검증할 수 있으며 압력, 속도, 액체의 중량 특성, 증기압 및 추정 기간의 다양한 조건을 테스트할 수 있습니다.

전문가는 펌핑 및 가변 속도를 갖춘 수격 현상뿐만 아니라 직접 및 결합을 모두 사용하는 Hazen Williams, Darcy Weisbach 또는 Mannings를 사용하는 마찰 방법과 같은 작업에 대해 거의 끝없는 반복을 통해 이전에 수동으로 수행되었던 자동화된 방법을 찾을 수 있습니다. 그리고 논리적 또는 규칙 기반 제어로는 Unsteady – Vitovsky를 적용할 수 있습니다.