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Kalibrierung Rohrrauigkeit

Menüpunkt: EPANET > WD Werkzeuge > Kalibrierung Rohrrauigkeit
Handbuch: MIKE URBAN Water Distribution User Guide, section 3.2 Pipe Roughness Calibration
Seite zuletzt aktualisiert für MIKE URBAN Version 2017 SP1.

Einleitung

Dieses Werkzeug passt Rohrrauigkeiten mittels evolutionärer Algorithmen so an, dass gemessene Drücke und gemessene Durchflüsse im Netz möglichst gut abgebildet werden.

Hauptdialogfeld

Das Dialogfeld weist drei Register auf, allerdings ist nur das Register „Kalibrierung Rohrrauheit“ in Verwendung.

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Feld Erklärung
Assistent Rohrklassen nicht in Funktion, siehe unten
Rohrklassen… öffnet das Dialogfeld „Rohrklassen“ zum Bearbeiten der Rauigkeiten
Rohre ändern… öffnet das Dialogfeld „Rohre“
Druckmessungen… öffnet das Dialogfeld „Druckmessungen“
Abflussmessungen… öffnet das Dialogfeld „Durchflussmessungen“
Parameter… öffnet das Dialogfeld „Kalibrierungsparameter“
Klassen bilden… öffnet das Kalibrierungsergebnis (*.gar) und trägt die ermittelten Werte als Vorschlag in die Rohrklassen ein

Unterdialog Rohrklassen

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Die Einträge sind zu finden in der Tabelle mw_CGroup.

Feld Erklärung
Gruppen ID
(MUID)
eindeutige ID, muss der Klassen ID der Rohre entsprechen
Klassenname
(GName)
verständlichere Beschreibung der Klasse
Beschreibung
(Description)
noch verständlichere Beschreibung der Klasse (optional)
Min. Rauigkeit
(CMin)
minimale Rauigkeit = Untergrenze der möglichen Werte für die Kalibrierung
Max. Rauigkeit
(CMax)
maximale Rauigkeit = Obergrenze der möglichen Werte für die Kalibrierung
Berechnete Rauigkeit
(CCalc)
Ergebnis der automatischen Kalibrierung, wird nach Öffnen der *.gar-Datei mit „Klassen bilden…“ eingetragen
Verwendete Rauigkeit
(CFinal)
Rauigkeit, die Sie tatsächlich verwenden möchten; wird durch „Annehmen“ in die Rohr-Tabelle geschrieben
Schaltflächen
Neu fügt einen neuen Datensatz ein
Löschen löscht ausgewählte Datensätze
Befehle weitere Befehle zur Datenauswahl, Datenbearbeitung etc.
Annehmen schreibt die im Feld „Verwendete Rauigkeit“ angegebenen Werte in die Rohr-Tabelle
Schließen schließt das Dialogfeld

Unterdialog Druckmessungen

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Druckmessungen sind Sensoren im Netz, an die sich MIKE URBAN durch Variation der Rohrrauigkeit möglichst gut anpassen soll.

Behälterwasserspiegel zählen nicht zu den Druckmessungen. Vielmehr gehören Behälterwasserspiegel zu den Randbedingungen, die nicht variiert, sondern fix angesetzt werden.

Die Einträge sind zu finden in der Tabelle mw_CPreCon.

Feld Erklärung
Knotentyp
(NodeTypeNo)
Knoten oder Behälter. Die Auswahl unter Knoten ID wird entsprechend eingeschränkt
Knoten ID
(JunctionID)
MUID des Knotens. Beim Drücken von […] werden alle verfügbaren Knoten aufgelistet. Alternativ kann im Lageplan mit dem Pfeil auf das gewünschte Element geklickt werden.
Messung
(Val)
Gemessener Druck bezogen auf die Rohrhöhe (mw_Junction.Elev). Dieser Wert unterscheidet sich je nach Einbausituation vom Ablesedruck am Messgerät.
Toleranz
(ACC)
Abweichung, die bei der Lösungssuche akzeptiert wird. Bei 0% Toleranz versucht MIKE URBAN, den Messwert genau zu treffen. Bei 20% Toleranz hört MIKE URBAN bereits auf, wenn der Messwert auf +/- 20% erreicht wird.
Beschreibung
(Description)
optionaler Zusatztext

Unterdialog Abflussmessungen

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Durchflussmessungen sind Sensoren im Netz, an die sich MIKE URBAN durch Variation der Rohrrauigkeit möglichst gut anpassen soll.

Oft werden im Zuge von Messkampagnen an ausgewählten Hydranten größere Wassermengen entnommen, um einen aussagekräftigen Druckabfall zu erzeugen. Derartige Hydrantenentnahmen zählen nicht zu den Durchflussmessungen. Vielmehr gehören Hydrantenentnahmen zu den Randbedingungen, die nicht variiert, sondern fix angesetzt werden.

Die Einträge sind zu finden in der Tabelle mw_CFloCon.

Feld Erklärung
Rohr ID
(PipeID)
MUID des Rohre. Beim Drücken von […] werden alle verfügbaren Rohre aufgelistet. Alternativ kann im Lageplan mit dem Pfeil auf das gewünschte Rohr geklickt werden.
Messung
(Val)
gemessener Durchfluss
Toleranz
(ACC))
Abweichung, die bei der Lösungssuche akzeptiert wird. Bei 0% Toleranz versucht MIKE URBAN, den Messwert genau zu treffen. Bei 20% Toleranz hört MIKE URBAN bereits auf, wenn der Messwert auf +/- 20% erreicht wird.
Beschreibung
(Description)
optionaler Zusatztext

Unterdialog Kalibrierungsparameter

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In der Regel wird man die Vorgabewerte belassen. Falls Sie doch Änderungen durchführen möchten, geben Sie Ihre Zahlen bitte in der Liste ein. Die Eingabefelder hingegen sind schlecht synchronisiert und sehen meist leer aus.

Dieser Unterdialog erweckt fälschlicherweise den Eindruck, dass man in der Liste mehrere Zeilen einfügen kann. Tatsächlich gibt es immer nur eine Zeile.

Die Einträge sind zu finden in der Tabelle mw_CGlobal.

Feld Erklärung
Startwert Populationsgröße
(IniPopSize)
Anzahl der am Anfang entworfenen Leitungsnetze
Zusätzl. Populationswachstum
(AddPopGrowth)
Zusätzliche Leitungsnetze, die mittels genetischer Algorithmen aus dem vorigen Satz entwickelt werden
Max. Anzahl Generationen
(MaxGenCount)
maximale Anzahl an Generationen, die erzeugt werden

Durchführung einer Kalibrierung

1. Rohrklassen bilden

Die Rohre müssen vorab in Klassen, die voraussichtlich eine ähnliche Rauigkeit aufweisen, zusammengefasst werden.

Im einfachsten Fall bilden Sie nur eine Klasse. Dann wird MIKE URBAN versuchen, für das ganze Netz eine einheitliche Rauigkeit zu finden, die eine möglichst gute Anpassung an die Messungen bewirkt.

Oder Sie erstellen die Klassen unter Berücksichtigung von Material und Alter, eventuell auch von Durchmesser. Ihre Klassen könnten dann heißen: Guss_vor1930, Guss_nab1930, AZ_vor1960, AZ_ab1960, PE_PVC, GGG. Seien Sie sparsam mit den Klassen und bedenken Sie, dass eine Klasse, deren Rauigkeit aufgrund ihrer Lage im Netz kaum Einfluss auf die Messergebnisse hat, auch nicht kalibriert werden kann.

Die Rohrklasse steht im Feld „Gruppen ID“ (GroupID), welches Sie in der Liste des Edtiors Rohre bearbeiten können.

Wenn Sie ArcMap bevorzugen, öffnen Sie die Tabelle mw_Pipe und bearbeiten das Feld GroupID.

Im einen wie im anderen Fall müssen Sie die Rohre einer Gruppe mittels Abfrage auswählen und dann die Klassen ID mittels „Field Calculator“ vergeben.

Indem Sie die Rohre nach dem Feld GroupID einfärben, können Sie sich auch im Lageplan einen Überblick verschaffen.

Rohre, in denen die Klassen ID nicht vergeben wird, sind von der automatischen Kalibrierung ausgeschlossen.

2. Rauigkeiten abschätzen

Im Unterdialog Rohrklassen muss für jede Rohrklasse die mögliche Bandbreite an Rauigkeiten angegeben werden. Im günstigsten Fall sind diese Bandbreiten anhand von einzelnen Hydrantenmessungen im Netz ermittelt worden. Andernfalls muss man mit reinen Schätzwerten arbeiten.

3. Druckmessungen und Durchflussmessungen festlegen

Im Unterdialog Druckmessungen geben Sie die Knoten an, in denen ein bestimmter Druck gemessen worden ist.

Wenn auch Durchflüsse gemessen worden sind, geben Sie diese im Unterdialog die entsprechenden Rohre mit Durchflussmessungen an.

Sinnvoll sind hier nur Angaben, die nicht gleichzeitig im Modell vorgegeben sind, wie beispielsweise Behälterwasserspiegel.

4. Berechnung durchführen

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Die Berechnung wird nicht aus dem Dialog „Kalibrierung Rohrrauigkeit“ gestartet, sondern mit dem normalen „EPANET-Berechnung starten“. Dabei müssen Sie die Optionen „Automatische Kalibrierung“ wählen und dann „Ausführen“.

Am Anfang der automatischen Kalibrierung werden folgende Dateien angelegt. Beide stellen nicht das Ergebnis der automatischen Kalibrierung dar, sondern beziehen sich auf die Ausgangssituation, wie Sie im Modell festgelegt ist.

  • inp-Datei: Netz der Ausgangssituation
  • res-Datei: Ergebnisdatei der Ausgangssituation
  • sum-Datei: Kennwerte des Ausgangsmodells

Im Zuge der automatischen Kalibrierung werden folgende Dateien angelegt. Beides sind Textdateien.

  • gar-Datei: Ausgangsdaten ([PIPES], [LOCAL_CONSTRAINTS], [GLOBAL_CONSTRAINTS]) und Kalibrierungsergebnisse ([GROUPS])
  • gts-Datei: Fortschritt der Kalibrierung über alle Generationen

5. Ergebnisse öffnen

Zurück im Dialog „Kalibrierung Rohrrauigkeit“ öffnen Sie mit <Klassen aktualisieren> die Ergebnisdatei mit der Endung *.gar. Dadurch werden Ergebnisse in den Unterdialog „Rohrklassen“, ins Feld „Berechnete Rauheit“ übertragen.

6. Ergebnisse bearbeiten und annehmen

Im Unterdialog „Rohrklassen“ können Sie selber entscheiden, welche Rauheiten Sie den Rohrklassen tatsächlich zuweisen möchten.

  • Tragen Sie diese Rauheiten ins Feld „Verwendete Rauheit“ ein. Sie können die berechneten Rauheiten auch mit dem „Field Calculator“ kopieren.
  • Drücken Sie <Annehmen>, um die Rauheiten auf die Rohre zu übertragen.

Offene Punkte

  • Einträge in der *.gts erklären
mikeurban/menue/epanet_kalibrierung.txt · Zuletzt geändert: 2018/02/28 08:50 von thomas