OpenFlows – 11 solutions pour l’ingénierie hydrologique, hydraulique et sanitaire
Avoir des solutions pour résoudre les problèmes liés à l’eau n’est pas nouveau. Bien entendu, autrefois, l'ingénieur devait le faire avec des méthodes itératives fastidieuses et sans rapport avec l'environnement CAO/SIG. Aujourd’hui, le jumeau numérique connecte quotidiennement les processus d’analyse, de conception et d’analyse des infrastructures, incluant non seulement la modélisation de leur construction mais aussi leur exploitation.
L'année dernière, j'ai eu l'occasion de m'asseoir avec un collègue que je suis depuis lors chez Haestad Methods. Je fais référence à Bob Mankowski, qui m'a accompagné avec Benoit Fredericque lors de l'événement Going Digital Awards à Singapour. Et, en parlant des avancées des jumeaux numériques pour la surveillance, nous avons abordé le thème des solutions liées à l'eau, en comparant ce qu'était la modélisation avant CAO/BIM et ce que représente aujourd'hui la gestion intégrée.
De là est né cette synthèse, que j'ai finalement graphiquement synthétisée pour résumer les outils qui existent pour le développement de projets de taille significative, tels que les schémas directeurs, les schémas d'aménagement du territoire et l'optimisation des opérations des réseaux de distribution d'eau potable, d'eaux usées et d'eaux pluviales.
A. Solutions pour les égouts pluviaux (OpenFlows STORM)
STORM est une solution qui permet des analyses et des simulations pour la conception de réseaux d'égouts pluviaux. Il dispose de méthodes d'ingénierie hydrologique dans des aspects tels que le calcul du ruissellement des bassins versants, des capacités d'entrée et des débits des réseaux de canalisations et des infrastructures de canalisation. Il offre des fonctions dont disposent d'autres plateformes, comme HEC-RAS, à la différence qu'il s'agit d'une solution plus complète pour un professionnel, axée non seulement sur l'analyse mais aussi sur la conception et peut donc être intégrée dans l'ingénierie routière et urbanistique avec des outils comme OpenRoads ou OpenSite.
OpenFlow STORM existe dans ces deux versions :
1. Tempête civile
2. StormCAD.
La différence entre ces deux versions est que CivilStorm s'exécute indépendamment ou sur Microstation/OpenRoads, tandis que StormCAD s'exécute sur AutoCAD. Les deux ont des fonctionnalités similaires, bien que celles qui fonctionnent sur AutoCAD constituent une version plus limitée et moins complète pour interagir avec d'autres solutions Bentley Sytstems.
Avec STORM, un professionnel de l'hydrologie sera en mesure d'appliquer la méthode rationnelle pour calculer les débits maximaux dans la conception des égouts pluviaux. Vous pouvez spécifier les données Intensité-Durée-Fréquence à l'aide d'équations ou de tableaux, puis tracer les isohyètes et réutiliser les données dans d'autres conceptions. Il prend en charge un nombre illimité de zones de sous-bassins et de coefficients C pour chaque bassin d'entrée, étant capable de regrouper les zones contributives externes, les débits supplémentaires et les flux résiduels pour modéliser le ruissellement non local contribuant au rejet à n'importe quelle entrée. StormCAD propose plusieurs méthodes pour calculer le temps d'écoulement, notamment la vitesse totale du tuyau, la vitesse normale, la vitesse moyenne et finale pondérée.
Pour qu'un professionnel, en appliquant la méthode rationnelle, soit capable de résoudre sans problèmes un tableau intensité-durée-fréquence (IDF) défini par l'utilisateur, Hydro-35, une équation de tableau IDF, une équation de courbe IDF, une équation logarithmique polynomiale IDF. Méthodes supplémentaires de temps de concentration : définies par l'utilisateur, Carter, Eagleson, Espey/Winslow, Federal Aviation Agency, Kerby/Hathaway, Kirpich (PA et TN), longueur et vitesse, SCS Lag, TR-55 Sheet Flow, TR -55 Shallow Concentrated Flux, flux de canal TR-55, onde cinématique, ami, Bransby-Williams.
L’une des choses qui m’a le plus impressionné est peut-être le nombre de méthodes déjà automatisées. Un professionnel de l’hydraulique sera en mesure d’effectuer des simulations en régime permanent, ainsi que des analyses de capacité et de reflux à l’aide de méthodes de profil. Également par les méthodes de perte de pression, vous pouvez appliquer AASHTO, HEC-22, courbe standard, absolue, générique et perte de pression-débit.
De plus, simulation d'écart, conception automatique basée sur des contraintes, méthodes de perte de frottement : Manning, Kutter, Darcy-Weisbach et Hazen-Williams.
En termes d'interopérabilité, STORM dispose de moyens d'intégrer des cartes d'arrière-plan, telles que des images Bing, ainsi qu'avec d'autres plates-formes de CAO, SIG et bases de données. Peut interagir avec les données LandXML, MX Drainage, DXF, DWG, Shapefile, MicroDrainage.
B. Solutions pour systèmes hydro-sanitaires (GEMS)
La ligne GEMS a ces deux versions, très similaires à STORM :
3. ÉgoutsGEMS
4. ÉgoutCAD
Il s’agit essentiellement d’outils de modélisation des réseaux d’eaux usées et d’égouts.
Contrairement à ce qui pourrait être fait avec des fonctionnalités de base telles que celles fournies par Civil3D, SewerCAD est une solution spécialisée pour des scénarios complets incluant à la fois l'analyse, la conception et l'exploitation ; appliquer des méthodes d'étalonnage et d'intégration à des modèles de régulation tels que SCADA.
La force de SewerCAD en termes de gestion de modèles est qu'il peut gérer plusieurs scénarios et alternatives. Des comparaisons peuvent être effectuées et des rapports personnalisables peuvent être générés, tant au niveau des données tabulaires que spatiales, y compris le contrôle topologique. Ces résultats peuvent être affichés graphiquement, directement dans ArcMap ou sous forme d'i-modèle Bentley Map.
Les professionnels de l'hydraulique pourront retrouver l'ensemble des équations de St. Venant, ainsi que les moteurs dynamiques implicites et explicites EPA-SWMM. Il est possible de générer des simulations sur des périodes prolongées et également en régime permanent. De plus, il comprend des fonctionnalités intégrées pour les calculs de tempêtes, de ponceaux, l'intégration de réseaux avec étangs, infrastructures de pompage et sanitaires, ce qui serait normalement fait séparément en saisissant directement les données ; gestion d'un format unifié pour les projets SewerCAD, CivilStorm et StormCAD.
Les autres solutions GEMS sont destinées à la conception et à l'exploitation de systèmes de réseaux d'eau potable :
5. EauGEMS
6. EauCAD
Les fonctionnalités sont similaires à celles de Sewer en ce qui concerne l'approche systémique d'optimisation, de conception, de calibrage et d'exploitation de réseaux complets attachés à des indicateurs SCADA, avec la possibilité d'appliquer des paramètres APEX automatisés.
Les professionnels de l'hydraulique apprécieront de voir comment les calculs itératifs qu'ils effectuaient auparavant avec des feuilles logarithmiques et l'interpolation de graphiques sont ici intégrés de manière automatisée, tout comme les procédures d'étalonnage Darwin pour la conception, la réhabilitation et le contrôle des réseaux d'eau potable.
L'interopérabilité est très similaire à celle des autres plates-formes, littéralement tous les types d'infrastructures d'un système d'eau potable peuvent être modélisés, pouvant interagir à la fois avec AutoCAD et ArcMap, y compris HAMMER.
Semblables à STORM, SewerGEMS et WaterGEMS fonctionnent de manière autonome ou sur les plates-formes Bentley Systems (Microstation / OpenRoads), tandis que SewerCAD et WaterCAD fonctionnent sur AutoCAD. De plus, il peut fonctionner sur ArcGIS.
C. Solutions pour la modélisation des barrages (PondPack)
7. Pack Étang
Dans la conception des systèmes urbains modernes, où la topographie n'est pas si prononcée, la gestion des barrages de collecte ou de recyclage des eaux est vitale, car lors d'une tempête, les eaux n'ont pas un écoulement naturel par gravité vers une rivière comme cela se produit dans les topographies irrégulières. .
PondPack est une solution spécifique pour la gestion de systèmes d'un ou plusieurs barrages-capteurs, dans laquelle il est nécessaire d'estimer les débits de pointe, les temps de remplissage et de vidange en appliquant des méthodes hydrologiques qui garantissent la réduction des risques d'inondation.
Semblable aux autres applications, mais portant le même nom, PondPack dispose d'une version autonome, une qui fonctionne sur Microstation et une autre sur AutoCAD.
Les professionnels de l'ingénierie hydrologique ou hydraulique seront en mesure de modéliser un nombre illimité d'événements à l'aide de méthodes telles que SCS 24 heures de type I, IA, II et II pour les systèmes de distribution des eaux pluviales pour des modèles tels que le Midwest des États-Unis, les données de tempête Gauded et également les courbes IDF. De même, pour les méthodes de concentration, Carter, Eagleson, Espey/Winslow, entre autres, peuvent être appliquées.
D. Solutions aux inondations (INONDATION)
8. INONDATION
Il s’agit d’un outil de modélisation, d’analyse et d’atténuation des risques d’inondations urbaines, des bords de rivières et des zones d’influence côtières. Les professionnels de l'aménagement du territoire trouveraient dans FLOOD une solution aussi bien pour les systèmes de drainage urbain que pour l'analyse des infrastructures critiques appliquées à l'hydraulique et à l'hydrologie.
Il est possible avec FLOOD de simuler des phénomènes tels que les tempêtes, la saturation des sols, la rupture de barrages, la rupture de digues, les ruptures de systèmes de drainage, les tsunamis, l'élévation du niveau de la mer ou des scénarios de marées atypiques.
FLOOD est une application indépendante, mais elle peut interagir avec les modèles travaillés sur SewerGEMS concernant les réseaux d'égouts. Vous pouvez importer des données à partir de formats TIN générés avec les outils Bentley Systems, ContexCapture ; Il peut également générer des sorties pour LumenRT et en termes de formats raster, GDAL prend en charge les fichiers ARC, ADF et TIFF. Les autres formats pris en charge incluent WKT, EsriShapefile, NASA DTM et LumenRT 3D.
E. Solutions pour les transitoires hydrauliques (HAMMER)
9. MARTEAU
Il s'agit d'un outil spécifique pour l'un des processus critiques des systèmes hydrauliques, appelés transitoires. Lorsqu'il s'agit de connecter des systèmes, qu'ils soient nouveaux ou en combinaison avec des systèmes existants, il est nécessaire d'estimer les situations critiques dans les différentes infrastructures interconnectées (réservoirs, vannes, canalisations, turbines, etc.)
HAMMER peut modéliser un nombre illimité de scénarios et d'alternatives, avec des topologies conceptuelles ou géographiques. L'analyse peut valider chaque nœud, en pouvant tester différentes conditions de pression, vitesse, caractéristiques gravimétriques des liquides, pression de vapeur et périodes d'estimation.
Un professionnel pourra trouver des méthodes automatisées qui étaient auparavant réalisées manuellement avec des itérations presque infinies pour des tâches telles qu'un coup de bélier avec pompage et vitesse variable, ainsi que des méthodes de friction utilisant Hazen Williams, Darcy Weisbach ou Mannings à la fois directes et combinées. Et comme pour les contrôles logiques ou basés sur des règles, Unsteady – Vitovsky peut être appliqué.
F. Solutions pour les calculs hydrauliques (MASTER)
10. CurlvertMaster
11.FlowMaster
Il s'agit de calculateurs hydrauliques destinés à la conception d'infrastructures pour les systèmes d'eau, qui incluent non seulement une analyse conceptuelle, mais également l'application de différents matériaux, sections et conditions d'entrée.
En conclusion, OpenFlows promet d'être la meilleure solution pour l'ingénierie de l'eau, notamment parce que l'intégration aux environnements CAO/SIG surpasse les autres types de solutions limitées dans leur exhaustivité et leur orientation vers le cycle complet de l'infrastructure.
Où trouver des formations pour OpenFlows
L'une des meilleures alternatives de formation pour ces plateformes est AulaGEO.
Cours OpenFlows SewerGEMS / SewerCAD
