Hidrológiai Közlöny 2006 (86. évfolyam)

4. szám - Kubatov István: Ivóvízellátó vezetékhálózatok hidraulikai modelljének létrehozása digitális térkép alapján

38 HIDROLÓGIAI KÖZLÖNY 2006. 86. ÉVF. 4. SZ. 2,2. Digitális térkép és térinformatika ArcView alapokon A térinformatika területén az AutoCAD-alapú alkalmazások egyik alternatívája az ESRI cég ArcView programja. Ezt az alkalmazást már a kezdetektől térinformatikai szemlélettel fejlesztették, talán ez az oka annak, hogy a grafikai megoldások terén lemaradt a versenytárstól. Azonban jól kitalált, belső adatbázis-kezelő rendszere a kiegészítő adatokkal végzett műveleteket könnyen elvégezhetővé teszi. Éppen ezért ésszerűtlen csupán digitális térkép létrehozására, illetve módosítására használni. Említést kell tenni arról is, hogy jelentős számú úgynevezett „beépülő modul" érhető el, melyek az alapprogram funkcióit tovább bővítik. 3. A hidraulikai modell 3.1. Alapok Egy vezetékhálózat a hidraulikai modellezés szempontjából vezetékekből és csomópontokból áll. A csomópont típusú elem fő jellemzői a nyomás és a fogyasztás, a vezeték típusú elem fő jellemzői a nyomásesés és a térfogatáram. Minden vezeték típusú elem iránnyal is rendelkezik, amit a kezdő és a végpont helyzete határoz meg. Vegyük észre azonban, hogy például egy szivattyú pontszerű elemként jelenik meg a térképen, de hidraulikai szempontból „vezeték" típusúnak számít, hiszen a két végpontja között (szívó- és nyomócsonk) nyomáskülönbség lép fel, valamint a végpontok helyzete (az áramlás iránya) sem mellékes. Hasonló a helyzet a csővezetéki szerelvények esetében is. Ez a koncepcionális eltérés a hidraulikai modell és a térkép között bonyolítja ugyan a helyzetet, de több lehetőség is kínálkozik a megoldásra. A következőkben a szivattyúkat és szerelvényeket virtuális vonalnak fogom nevezni. A virtuális vonalak esetén tulajdonképpen az a kérdés, hogy milyen módon tároljuk a térképen az adott elem orientációját Az első megoldás kézenfekvő: a pontszerű rajzi elemhez járulékos információként csatoljuk. Ez természetesen azzal jár, hogy a digitális térkép méretei megnőnek. A másik megoldás esetében nincs szükség járulékos adatok tárolására, a virtuális vonalak orientációját a csatlakozó vezetékek alapján határozzuk meg. Ez a megoldás kedvező a digitális állomány mérete szempontjából, de bizonyos megszorításokat is jelent. Ezek a következők: - Minden virtuális vonalnak pontosan két vezetékhez kell kapcsolódnia, - Mindkét csatlakoztatott vezetéknek azonos irányításúnak kell lennie, az egyik a virtuális vonalnál végződik, a másik ott kezdődik. A térképen pontszerűen megjelenő elemek a hidraulikai modellbe mint „vezeték" típusú elemek kerülhetnek be. Eredményül olyan hálózatot kapunk, amely „csomópont" és „vezeték" típusú elemekből épül fel, s mint ilyen igazak rá a hurok- és csomóponti törvények, valamint a gráfelmélet megállapításai. A hálózat kialakítása szempontjából az alábbi szabályokat kell betartani: - minden csomóponthoz legalább egy vezetéknek csatlakoznia kell, - minden vezeték mindkét végén csomópontnak kell lennie, - egy vezeték kezdő- és végpontja között nem lehet csomópont, - egy vezeték kezdő- és végpontja között lehetnek segédpontok (ún. vertextk), de ezek csak a vezeték nyomvonalának leírására szolgálnak, hozzájuk vezeték nem csatlakozhat. Természetesen egy működőképes hidraulikai modellhez a felsoroltaknál jóval több adat szükséges. A későbbiekben részletesen ismertetni fogom, hogy az egyes elemtípusokat milyen adatokkal kell feltölteni. 3.2. A modellező szoftver kiválasztása A szimulációt végző alkalmazás kiválasztásánál nincs könnyű dolgunk. Az informatikai piac - mint annyi más terület esetében is - a legkülönfélébb tudású és árszintű szoftvert kínál e feladat megoldására. A következő szempontokat azonban tartsuk szem előtt a termék kiválasztásakor: - grafikus kezelőfelülettel rendelkezzen, - önmagában alkalmas legyen a modell létrehozására, - a kész modellt egyszerűen lehessen módosítani, - a modell alapján képes legyen az áramlás jellemző adatainak megfelelő pontosságú kiszámítására időtartományban, - az eredményeket mind grafikus, mind szöveges formában képes legyen megjeleníteni, - legyen alkalmas - minél szélesebb körben - import és export műveletekre (kommunikáció más alkalmazásokkal), - lehetőleg szerint legyen alkalmas vízminőségi szimuláció elvégzésére is. i Tank » Soujco , 1. ábra, Egyszerű hálózat EPANET modellje Az én választásom az EPANET nevű szoftverre esett. A felsoroltakon kívül további szolgáltatásokat is nyújt, például definiálhatók szabály alapú vezérlések, szimulálható vele frekvenciaváltós szivattyúüzem stb. Mindezeken túl freeware, azaz szabadon letölthető, felhasználható és terjeszthető. A név első három betűje az Egyesült Államok Környezetvédelmi Ügynökségének (U.S. Environmental Protection Agency) rövidítése, mivel e hivatal kutatási programja keretében alkották meg. További előnye, hogy rendelkezik parancssori változattal is, tehát saját fejlesztésű alkalmazások, külső programok számára is elérhető az EPANET által alkalmazott matematikai egyenletrendszer. Az EPANET forráskódja szintén szabadon letölthető, lehetővé téve a program továbbfejlesztését, és az esetleges hibák gyors javítását. Tanszékünkön a közelmúltban elkészült az EPANET fejlesztett változata, amely magyar nyelvű kezelőfelülettel, és több javított funkcióval rendelkezik