1.3 Einführung in die Eigenschaften von Stauseen und Tanks

Bei der Verwendung in einem hydraulischen Netzmodell werden Reservoirs und Tanks durch unterschiedliche Eigenschaften definiert. Die Höhe ist ein für beide erforderlicher Parameter. Sie hat jedoch eine andere Bedeutung. Im Falle von Tanks bezieht sich die Höhe auf die Z-Koordinate des Tankbodens. Im Gegensatz dazu bezieht sich die Höhe von Tanks auf die Z-Koordinate der Wasseroberfläche. Im Gegensatz zu Tanks verwenden wir bei Stauseen einen anderen Begriff für die Eingabe der Höhenwerte. Wir definieren ihn als Gesamthöhe (siehe Abbildung 1.3.1: Eingabe der Speichereigenschaften"). Theoretisch kann ein Stausee als ein Behälter mit unendlicher Kapazität zur Aufnahme oder Abgabe von Wasser betrachtet werden, ohne dass sich der Wasserstand ändert. Die folgende Tabelle fasst die gesamte Förderhöhe eines Stausees zusammen. 

Knotenpunkt-ID Gesamtförderhöhe(m)
Resvr 5 371.86
Tabelle 1.3.1: Stausee Gesamthöhe

Die Eigenschaften des Reservoirs können auch mit Hilfe des Eigenschaftsrasters geändert werden, wie zuvor für Rohre gezeigt. Dort kann das Eigenschaftsraster durch einen Doppelklick auf das Element auf der Zeichenfläche oder durch einen Doppelklick auf die Element-ID im Datenbrowserfenster geöffnet werden. Beachten Sie, dass Sie im Datenbrowserfenster zuerst den Elementtyp auswählen. Bitte geben Sie dann die Eigenschaftswerte für das Reservoir ein, wie sie im Fenster Tabelle 1.3.1: Stausee Gesamthöhe.

Abbildung 1.3.1: Eingabe der Eigenschaften des Reservoirs

Der Wasserstand in einem Tank variiert je nach der Menge des ein- und austretenden Wassers. Das bedeutet, dass er irgendwann leer werden oder sich füllen kann. Aus diesem Grund müssen wir einen minimalen und maximalen Wasserstand für einen Tank festlegen. Außerdem können wir in seinem Eigenschaftsfeld eine Überlaufoption festlegen, indem wir das Feld "Kann überlaufen" markieren und "Ja" als Wert wählen (siehe Abbildung 1.3.3: Eingabe der Tankeigenschaften). Wenn diese Option aktiviert ist und der maximale Füllstand erreicht wird, wird der eingestellte Wert durch Überlaufen des überschüssigen Wasservolumens beibehalten. Ist die Option jedoch deaktiviert und der Höchststand erreicht, erhält der Tank keinen Durchfluss.

Es ist auch wichtig zu wissen, wie sich das Volumen des im Tank gespeicherten Wassers zum Wasserstand verhält. Zu diesem Zweck bietet EPANET zwei Möglichkeiten an: Die erste und einfachere Möglichkeit ist die Annahme, dass der Tank einem Zylinder entspricht. In diesem Fall sollte der Benutzer den Durchmesser des Zylinders eingeben. Die zweite Möglichkeit besteht darin, eine Kurve des Volumens in Abhängigkeit vom Wasserstand zu erstellen. Der Einfachheit halber werden wir in diesem Workshop davon ausgehen, dass jeder Tank einem Zylinder entspricht. Die nächste Tabelle umfasst die Höhenlage und ergänzende Parameter für Tanks.

Knotenpunkt-ID Höhenlage (m) Ausgangsniveau (m) Mindesthöhe (m) Maximale Höhe (m) Durchmesser (m)
Tank 1 330 10 0 15 50
Tank 14 290 17 0 20 50
Tabelle 1.3.2: Knotenpunkte-Parameter

Es ist wichtig zu betonen, dass bei der Simulation davon ausgegangen wird, dass die Behälter und Tanks von unten befüllt werden. Wenn im modellierten System die Tanks und Behälter von oben befüllt werden, kann eine Anpassung vorgenommen werden, wie sie in der Tabelle Abbildung unten um Fehler zu vermeiden. Hierbei wird ein Druckhalteventil (PSV, siehe Werkstatt 2 um im Detail zu erfahren, wie man Ventile konfiguriert) ist am Einlass des Tanks installiert, wobei die Druckeinstellung gleich Null ist. Legen Sie die Höhe des stromabwärts gelegenen Knotens für das PSV so fest, dass sie der Höhe entspricht, in der das Rohr den Durchfluss in den Tank ableitet. Zur Verbindung dieses Knotens mit dem Tank muss ein kleines Rohr mit großem Durchmesser (d. h. mit vernachlässigbarem Druckverlust) angelegt werden. Schließlich ist ein Rückschlagventil in der Auslassleitung des Tanks zu verwenden. Auf diese Weise ist nur die Befüllung von oben möglich.

Die Eigenschaften von Tanks können mit Hilfe des Eigenschaftsrasters geändert werden, wie zuvor für Reservoirs beschrieben. Bitte fahren Sie fort, die Eigenschaftswerte für Tanks aus dem Feld Tabelle 1.3.2: Knotenpunkte-Parameter

Abbildung 1.3.2: Modellierung der Tankbefüllung von oben
Abbildung 1.3.3: Eingabe der Tankeigenschaften