Добрый вечер, буду краток! (с). Решил я, значится, собрать весь накопленный опыт проектировщика-гидравлика и bim-инженера в одном файле. А то обидно выходит: выставленных презентационных моделей зданий и станков пруд-пруди, а у изыскателей, гидротехников и генпланистов пустота куда ни плюнь.
Саму модельку (которая была собрана и рассчитана в среде Civil_3d) можно покрутить прямо в браузере, если ткнуть сюда: https://autode.sk/3Z06od5. (Не придирайтесь особо, Autodesk Viewer несколько скукоживает геометрию объектов, поэтому в браузере будет ознакомительная модель местами без соблюдения инженерной точности).
Каждый объект имеет атрибуты. Например: для поверхности воды это описание расхода, для труб - отметки лотков и уклоны, и тд. Выделив объект, вы можете посмотреть его свойства. Мои атрибуты записаны в группах DKS_property.
Так-как сфера моих интересов на стыке гидрологии, гидрогеологии и гидротехники, то основной акцент в модели я сделал на воде. В этой модели собраны типичные задачи, которые надо решать в процессе проектирования площадных и линейных объектов:
1. перенос русла реки
2. гидравлический подпор перед опорой моста
3. гидравлический подпор перед водопропускной трубой
4. гашение энергии в успокоителе быстротока
5. очистное сооружение поверхностного стока
6. береговой незатопленный водовыпуск
7. сооружения сбора и отведения поверхностного стока (лотки, канавы, трубы).
И что важно отметить: все поверхности воды в этой модели сгенерированы модулем River and Flood analysis в среде Civil 3d. Грубо говоря, указал сечения каналов, указал шероховатости, указал трубы и мосты, задал граничные условия и вуаля: на выходе имеешь сечения с уровнями и скоростями, а также изогипсы воды с настроенным шагом.
В общем был такой встроенный в civil кусок HEC-RAS на стационарное течение. Последняя версия от 2021. (я же работаю на технологиях уже далекого 2019).
Водопропускная труба:
И вот вам сходу задача "двухочковая водопропусная труба". Виден подпор воды на входе, увеличенный гидравлический уклон на трубах, сжатое сечение на выходе с увеличенным скоростным напором:
В целом модуль River and flood analysis с расчетом водопропускных труб справился удовлетворительно, но не на отлично: он распределил падение энергии потока по трубе равномерно. Я считаю что для инженерных целей этого достаточно.
А вот результат одномерного расчета тех-же труб в калькуляторе Civil 3d Hydraflow Express: на входе и выходе уровни схожи с моделью, но основное падение энергии осуществляется в начале трубы.
То-есть калькулятор выдал более точный результат, указав на то, что условие втекания потока по входной оголовок своим сопротивлением диктует распределение потерь на трении. Кстати, при расчете тип оголовка использовался projecting (т.е тупо торчащая труба).
Быстроток:
Ну вы посмотрите на этого красавца! В модели поток 0,5 м3/сек по бетонным лоткам (ширина по дну 0,5м, шероховатость n=0.013) несется с уклоном 500 промилле и влетает в абсолютно горизонтальный успокоитель из габионов (l=30м, ширина по дну=2м, шероховатость n=0.025). После гидравлического прыжка и гашения скоростного напора, нормальный режим потока с уклоном канала 3 промилле и втекание в речку.
Опора моста:
В этой BIM сборке также есть задачка с гидравлическим сопротивлением моста. Я нарочно поставил в это место реки опору, чтобы показать эффект. Расчет шел с учетом энергии и импульса.
Мы видим ситуацию, схожую с водопропускными трубами. Перед опорой моста уровень повышается, это дает бОльший гидравлический уклон, но на выходе мы получаем несколько заниженный уровень, который компенсируется увеличенным скоростным напором. Спустя некоторое расстояние течение устаканивается.
Короче, модуль River and flood analysis играючи перераспределяет потенциальную и кинетическую энергии по оси потока. И это очень радует.
Ливневая сеть и очистное сооружение:
Я особо не морочился с темой регулировки поверхностного стока "по объему" или "по расходу". Просто коротко напомню: проточное очистное сооружение с регулировкой "по расходу" отправляет в перелив пик гидрографа. А именно пиковые расходы тащат в себе максимальные концентрации загрязнений. Если вы любите природу, то старайтесь минимизировать такие решения.
И, кстати, гидродинамику сетей К2 и очистного сооружения мы тоже можем замоделировать (например, экспорт сети из Civil 3d в модуль Storm and Sanitary analysis). Причем расчет поверхностного стока начинается с кривой редукции дождя, а это значит что время поверхностной концетрации программа сама сможет посчитать. Кроме того, там есть такие приятные бонусы, как:
1. разделительные камеры и боковые водосливы
2. наполнение прудов и приемных резервуаров КНС
3. работа дождеприемников
4. перенос загрязнений
5. параллельная работа коллекторов и байпасных линий....
На последок:
Формат IFC 4x1 позволяет передавать и данные систем координат. Вся эта модель собрана в итоге в UTM84-37N. А это значит, что все поверхности можно экспортировать в ГИС форматы и переносить в такие программы как Qgis.
Также в эту модель можно добавить и гидрогеологические задачи: имея на руках геологические разрезы и начальные уровни грунтовых вод, мы можем спрогнозировать подтопление территории в Modflow. Но об этом чуточку позже $).
