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OpenFlows – 11 種水文、水力和衛生工程解決方案

找到解決與水相關問題的解決方案並不是什麼新鮮事。當然，在舊的方式中，工程師必須使用迭代方法來完成，這種方法非常繁瑣且與 CAD/GIS 環境無關。如今，數位孿生每天都將分析、基礎設施設計和分析流程連接起來，不僅包括其施工建模，還包括營運建模。

去年，我有機會與一位同事坐下來，從那時起我就一直關注他在 HaestadMethods 的工作。我指的是鮑勃·曼科斯基 (Bob Mankowski)，他與伯努瓦·弗雷德里克 (Benoit Fredericque) 一起出席了在新加坡舉行的「邁向數位化」頒獎典禮。而且，在談到監控數位孿生的進展時，我們談到了水解決方案的主題，對 CAD/BIM 之前的建模與現在的整合管理進行了比較。

由此得出了這份總結，最後我用圖表總結了用於開發大型專案的現有工具，例如總體規劃、領土開發計劃以及飲用水、廢水和雨水分配系統運作的最佳化。

A. 雨水管解決方案（OpenFlows STORM）

STORM 是一種可以對雨水下水道系統設計進行分析和模擬的解決方案。具備流域徑流、進水口容量、管網、渠道基礎設施流量計算等水文工程方法。它提供了其他平台（例如HEC-RAS）所具有的功能，不同之處在於，這是一個針對專業人士的更全面的解決方案，不僅注重分析，而且注重設計，因此可以透過以下工具整合到道路和都市化工程中OpenRoads 或 OpenSite。

OpenFlow STORM 存在以下兩個版本：

1. 公民風暴

2.風暴CAD。

這兩個版本之間的差異在於，CivilStorm 獨立運行或在 Microstation / OpenRoads 上運行，而 StormCAD 在 AutoCAD 上運行。兩者都具有相似的功能，儘管在 AutoCAD 上運行的功能受到更多限制且不太全面，無法與其他 Bentley Sytstems 解決方案進行互動。

借助 STORM，水文專業人士將能夠應用合理的方法來計算暴雨下水道設計中的最大流量。您可以使用方程式或表格指定強度-持續時間-頻率數據，然後繪製等值線並在其他設計中重複使用該數據。它支援每個進水流域的無限數量的子流域面積和 C 係數，能夠對外部貢獻區域、附加流量和剩餘流量進行分組，以模擬對任何入口流量有貢獻的非局部徑流。 StormCAD提供了多種計算流動時間的方法，包括全管速度、法向速度、平均和加權最終速度。

因此，專業人士透過應用有理方法，能夠毫無問題地求解使用者定義的強度-持續時間-頻率 (IDF) 表、Hydro-35、IDF 表方程式、IDF 曲線方程式、IDF 多項式對數方程式。另外的集中時間方法：使用者定義、Carter、Eagleson、Espey/Winslow、聯邦航空局、Kerby/Hathaway、Kirpich（PA 和TN）、長度和速度、SCS Lag、TR-55 Sheet Flow、TR -55 淺層集中流、TR-55 通道流、運動波、Friend、Bransby-Williams。

也許讓我印象最深刻的事情之一是已經自動化的方法的數量。水力學專業人員將能夠使用剖面方法進行穩態模擬以及容量和回水分析。此外，透過壓力損失方法，您可以應用 AASHTO、HEC-22、標準、絕對、通用和壓力損失流量曲線。

此外，偏差模擬、基於約束的自動設計、摩擦損失方法：Manning、Kutter、Darcy-Weisbach 和 Hazen-Williams。

在互通性方面，STORM 有方法整合背景地圖，例如 Bing 影像以及其他 CAD、GIS 和資料庫平台。可與 LandXML、MX Drainage、DXF、DWG、Shapefile、MicroDrainage 資料互動。

B. 水力衛生系統解決方案 (GEMS)

GEMS 系列有這兩個版本，與 STORM 非常相似：

3.下水道寶石

4.下水道CAD

本質上，它們是廢水和下水道網路系統建模的工具。

與 Civil3D 提供的基本功能不同，SewerCAD 是針對完整場景的專業解決方案，包括分析、設計和操作；將校準和整合方法應用於 SCADA 等監管模型。

SewerCAD 在模型管理方面的優勢在於它可以處理多種場景和替代方案。可以在表格和空間資料層級進行比較，可以產生可自訂的報告，包括拓撲控制。這些結果可以直接在 ArcMap 中或以 Bentley Map i-model 以圖形方式顯示。

液壓專業人員將能夠找到整套聖維南方程，以及 EPA-SWMM 隱式和顯式動態馬達。可以產生延長週期的模擬以及穩態模式的模擬。此外，它還包括風暴、涵洞運算、網路與池塘、抽水和衛生基礎設施整合的整合功能，這些功能通常透過直接輸入資料單獨完成；管理 SewerCAD、CivilStorm 和 StormCAD 專案的統一格式。

其他 GEMS 解決方案用於飲用水網路系統的設計和營運：

5.水寶石

6.水CAD

這些功能與 Sewer 類似，涉及最佳化、設計、校準和操作附加到 SCADA 指示器的完整網路的系統方法，並且可以選擇應用自動化 APEX 參數。

水力學專業人士將很高興看到他們使用對數表和圖形插值進行的迭代計算如何以自動方式包含在此處，就像用於飲用水網路的設計、修復和控制的達爾文校準程序一樣。

互通性與其他平台非常相似，實際上可以對飲用水系統的所有類型的基礎設施進行建模，能夠與 AutoCAD 和 ArcMap（包括 HAMMER）進行互動。

與 STORM 類似，SewerGEMS 和 WaterGEMS 可以單獨工作或在 Bentley Systems 平台（Microstation / OpenRoads）上工作，而 SewerCAD 和 WaterCAD 在 AutoCAD 上工作。此外，它還可以在 ArcGIS 上運作。

C. 大壩建模解決方案（PondPack）

7. 池塘包

在地形不那麼明顯的現代城市系統的設計中，集水或循環水壩的管理至關重要，因為在暴風雨中，水不會像地形中那樣通過重力自然流向河流。。

PondPack 是一種用於管理一個或多個集水壩系統的特定解決方案，其中需要透過應用水文方法來估計尖峰流量、充水和排空時間，以確保減少洪水風險。

與其他應用程式類似，但名稱相同，PondPack 有一個獨立版本，一個在 Microstation 上運行，另一個在 AutoCAD 上運行。

水文或水利工程專業人員將能夠使用 SCS 24 小時類型 I、IA、II 和 II 等方法對無限事件進行建模，用於雨水分配系統，例如美國中西部、Gauded 風暴資料以及 I-D-F 曲線等模型。同樣，對於濃縮方法，可以應用 Carter、Eagleson、Espey/Winslow 等。

D. 洪水（FLOOD）解決方案

8. 洪水

這是一個用於對城市洪水風險、河流邊緣和沿海影響區域進行建模、分析和緩解的工具。領土規劃專業人士會在 FLOOD 中找到城市排水系統以及應用於水力學和水文學的關鍵基礎設施分析的解決方案。

FLOOD 可以模擬風暴、土壤飽和、水壩潰壩、堤防潰決、排水系統故障、海嘯、海平面上升或非典型潮汐情境等現象。

FLOOD 是一個獨立的應用程序，但它可以與 SewerGEMS 上有關下水道網路的模型進行互動。您可以從 Bentley Systems 工具 ContexCapture 產生的 TIN 格式匯入資料；它還可以為 LumenRT 產生輸出，在光柵格式方面，GDAL 支援 ARC、ADF 和 TIFF 檔案。其他支援的格式包括 WKT、EsriShapefile、NASA DTM 和 LumenRT 3D。