Obdobně jako při projektování pozemních staveb (více viz heslo BIM), urychluje projektování na modelu také postup práce při projektování trubních liniových staveb. Pracovat s vysokou produktivitou práce, s nízkým množstvím formálních chyb a s větším pohodlím je možné pouze, pokud využijeme pro projektování postupy založené na projektování na modelu. Zkušenosti ukazují, že je možné se tento přístup poměrně rychle naučit. V první části příspěvku se zabývám touto tématikou. Obdobně pro simulační modelování kanalizací je možné využít identického modelu kanalizační sítě, který je doplněn o model povrchového odtoku. Díky využití nových technologií v programu SiteFlow je možné efektivně a přehledně simulovat proudění vody a její kvalitu ve stokových sítích...
Jak využít moderních postupů projektování a simulačního modelování stokových sítí?
Ing. Lubomír Macek, CSc., MBA, autorizovaný inženýr ČKAIT
Aquion, s.r.o., Osadní 324/12a, 170 00 Praha 7, e-mail:
Moderní postupy projektování kanalizací
Při projektování se setkávají zájmy zadavatele – většinou budoucího investora stavby, projektanta a orgánů státní správy a samosprávy. Zájmem zadavatele je získat kvalitní projekt, ideálně rychle. Zájmem projektanta je tento projekt dodat v adekvátní kvalitě a s co nejnižšími náklady. Zájmem třetí strany – státní správy je většinou splnění legislativních požadavků a zájmem místní správy je soulad s místními požadavky a plány.
V České Republice se dnes můžeme setkat i se situací, kdy je zadavatel sám proti svým zájmům. To znamená, že soutěží na cenu projektu bez ohledu na jeho kvalitu. To také znamená, že chce dostat rychle kvalitní projekt za nízkou cenu, ovšem výsledek nemůže být vždy podle těchto představ, snad jen u nejjednodušších projektů. U projektové přípravy staveb to není tak markantní, jako přímo v případě výstavby, kdy tyto postupy vedou přímo k stavbám s nízkou životností, vysokými provozními a udržovacími náklady či dokonce se vyskytují zásadní chyby. Víc do hloubky bych se o tom zmiňovat v tomto příspěvku nechtěl. Pokud se s obtížnými požadavky, které klade zadavatel na projekty, chceme dobře vyrovnat, můžeme použít program SiteFlow, který pomáhá zvyšovat produktivitu práce a projektantovi usnadní život díky tomu, že bude moc pracovat rychleji a pohodlněji.
Přáním zadavatele je tedy mít na připravovanou stavbu dobrý projekt, s minimem chyb. To nemusí být tak jednoduché. Moderní postupy projektování trubních liniových staveb, a ty představuje program SiteFlow, který vyvíjíme, přispívají k minimalizaci chyb díky tomu, že projekt je vytvořen nad jedněmi daty. Tím se rozumí, že jádrem projektu je model stavby. Pokud váš projekt nevychází z modelu, znamená to, že je projektování pracnější, je obtížné ohlídat soulad všech projekčních příloh a každá změna projektu je potenciálním zdrojem chyb. Pro projektanta, který projekt zpracovává, to může být původem stresujících situací. V porovnání s těmi, kteří projektují s pomocí modelu, to znamená také sníženou produktivitu práce.
Obr. 1 Situace prováděcího projektu dešťové kanalizace – detail, výstup ze 3 dílčích modelů – dešťová kanalizace, splašková kanalizace a vodovod.
Program SiteFlow, který vyvíjíme, je doplněn o přídavné moduly, jedná se zejména o modul Webových Mapových Služeb (WMS) a modul Polygony. Modul WMS umožňuje projektantovi rychlou orientaci v území díky tomu, že si může zobrazit jako podklad projektu libovolné rastrové mapy, které jsou k dispozici on-line. Modul Polygonů pak spolupracuje s jádrem programu SiteFlow tak, že zajišťuje například zobrazení hranice a čísla pozemku v horních popisných rámečcích podélných profilů, vytvářených programem nebo umožňuje vygenerovat seznam pozemků, dotčených projektem kanalizace.
Pro projektanta využití obou modulů znamená úsporu času. V prvním případě nemusí shánět podkladní mapy a pracně je připojovat do souřadného systému a vektorizovat. S Polygony po převzetí vektorové katastrální mapy, nebo po jejím zvektorizování a doplnění čísly pozemků jsou hranice pozemků v podélných profilech a seznam pozemků je okamžitě k dispozici. To také znamená, že pokud se posune trasa kanalizace, není nutné překreslovat podélné profily a ni přepisovat tabulku s délkami kanalizace na jednotlivých pozemcích. Společnost Aquion vám může nabídnout jak software pro projektování trubních sítí na modelu, tak i vlastní kapacity projekčních prací. Dnes trubní sítě jinak, než za pomoci modelu neprojektujeme.
Přechod od běžného, nebo chceme-li, klasického projektování, kdy sice současně, ale vlastně datově odděleně tvoříme jednotlivé součásti projektové dokumentace a při změně
Obr. 2 Podélný profil úseku kanalizace se všemi kříženými sítěmi a sítěmi v definovaném souběhu, přímý výstup z modelu
projektu musíme tyto změny zapracovat do každé části dokumentace, k projektování na modelu je snadný a není třeba se této změny bát. Jak ukazují zkušenosti, zkušení projektanti dokáží ocenit přínosy projektování na modelu a rychle se na tento postup adaptovat. Naopak jsme se již setkali s případy, kdy mladí, a tím pádem méně zkušení projektanti se báli rozhodnout za zkušenější projektanty a tím vlastně zkonzervovali ve své firmě nízkou produktivitu práce.
Otázka, která každého napadne je, jak je to s cenou software SiteFlow a náklady na projektování. Jistě, software a jeho pravidelný servis něco stojí a nejsou to zanedbatelné částky. Na druhou stranu máte zvýšení produktivity práce projektanta. Představte si, že díky projektování pomocí programu SiteFlow dojde ke zvýšení produktivity práce na dvojnásobek. Jaká je to úspora nákladů, respektive potenciál zhotovit více projektů oproti ceně software? Nákup software berme jako investici do zvyšování kvality našich služeb a a jako příspěvek do snižování nákladů.
Jako každý software, který se vyvíjí, je i SiteFlow v neustálém vývoji. Nyní pracujeme na vylepšení práce s digitálním modelem terénu a na zakomponování tabulky minimálních horizontálních a vertikálních odstupových vzdáleností mezi jednotlivými sítěmi a minimálního a maximálního krytí. To bude projektantovi sloužit pro rychlou kontrolu těchto parametrů. To znamená, že se soustředíme na funkce, které jinde nejsou k dispozici. Možnost tisku přímo z programu SiteFlow je možná, i když omezená a slouží spíše pro provozní záležitosti, pokud je SiteFlow používaný jako GIS – pasport kanalizace. Také editace trasy kanalizace provádíme předem v specializovaném grafickém editoru, i když je to možné udělat rovnou v SiteFlow, v specializovaném
Obr. 3 Příčný profil s projektovanou kanalizací a ostatními inženýrskými sítěmi
editoru je tato činnost komfortnější. Dále pak editace nivelety kanalizace je snadnější provádět v SiteFlow. Také máme před sebou dokončení kladečských schémat.
Pokud jste projektant, můžete využít program SiteFlow. Ten vám může pomoci projektovat snadněji a s menším stresem. Pokud jste zadavatel projektů, můžete od nás získat kvalitnější a podrobnější projekt za cenu projektu vytvořeného klasickou cestou. No a bez SiteFlow to znamená, že zapracovat změny do vašich projektů je velmi pracné a je možné, že se díky tomu budou v projektu objevovat rozdíly mezi jednotlivými přílohami projektu, zejména mezi situací a podélným profilem a další drobné formální chyby.
Program SiteFlow, který vyvíjíme, používáme k projektování a současně prodáváme, umožňuje:
- Současnou editaci trasy a nivelety kanalizace, kdy se zároveň mění hodnoty do všech dalších příloh projektu,
- Plně uživatelsky nastavitelný typ popisu potrubí a uzlů v situaci. V současné době máme čtyřúrovňový popis potrubí. Jen nastavením typu exportních popisek můžete měnit mezi přehlednou a podrobnou stavební situací, situací vytyčovacích bodů anebo základ hydrotechnické situace, ad.,
- Plně uživatelsky definovaný vzhled podélného profilu, kdy jednoduchým nastavením jeho parametrů můžete přizpůsobit vzhled podélného profilu jakýmkoliv požadavkům,
- Ostatní inženýrské sítě, které neprojektujete, jsou zobrazovány v podélném profilu v řezu nebo souběhu,
- Rychle vyexportovat výkaz výměr po částech projektovaného trubního úseku podle potřeby, a to včetně vrstev opravované komunikace,
- A další větší i menší funkce, které slouží k pohodlnějšímu projektování trubní sítě a k rychlému a pohodlnému naprojektování i podrobné prováděcí dokumentace.
Jedním z uživatelů programu SiteFlow je pán v důchodovém věku, který projektuje jako živnostník. Díky SiteFlow nemusel najímat k sobě další pracovní sílu a zvádl velký projekt. Takový projektant se již jistě neřadí mezi garážové projektanty.
Obr. 4 Ukázka situace s pozemky a seznam dotčených pozemků
Moderní postupy simulačních výpočtů kanalizací
Pro města a obce je splašková, dešťová i jednotná kanalizace základem kvalitního života lidí. Dobře navržená dešťová či jednotná kanalizace znamená dobré odvádění vod z území. Ideálem je, aby i při největších deštích nedocházelo k vytékání vody na povrch. Pro odvodnění měst a obcí je vhodné počítat se všemi prvky odvodnění, nejen podzemními – potrubími dešťové nebo jednotné kanalizace, ale i povrchovými prvky, jako jsou různé strouhy nebo terénní deprese.
Pomocí modelovací části programu SiteFlow můžete posoudit funkci stávajícího nebo výhledového stavu vašeho systému odvádění srážkových vod, nebo můžete přímo využít našich dlouhodobých zkušeností se simulačním modelováním jednotných a dešťových kanalizací.
Pokud projekt kanalizace nevychází z výsledků podrobného simulačního modelování, přináší to problémy. Pokud pracujeme tzv. „citem“, jak ukazuje nejmenovaná zkušenost, můžete v problematickém místě zdvojit kanalizaci, aniž by to mělo nějaký výsledek na vylepšení její funkce. Investice do kanalizace, naprojektované bez posouzení simulačním modelem. Může to znamenat, že kanalizace má buď příliš malou kapacitu (tudíž může například docházet k vytékání vody na povrch), nebo příliš velkou kapacitu (pak to zbytečně moc stojí), anebo se jedná dokonce o nevhodnou nebo zbytečnou investici (ztracená investice). Dokonce jsme se setkali i projektem, který místo vylepšení situace způsobil další vyvolané investice, kdy bylo nutné více investovat do vylepšení stavu, než bylo nutné před realizací projektu.
V případě potřeby můžete využít program SiteFlow nejen k výpočtům hydraulických parametrů, ale také k výpočtům kvality vody, pokud jsou důležité z hlediska například
Obr. 5 Digitální model terénu (DMT) s vrstevnicemi, který používáme jako podklad pro projektování kanalizace, vlevo dole je vidět chybu souřadnic Z
znečištění vodního toku z odlehčovacích komor. Současně také poskytujeme úplné služby v této oblasti.
Pokud budete zvažovat investici do simulačních výpočtů kanalizace, určitě to znamená, že se bude jednat o nemalé finanční prostředky. Když V Turnově využili našich služeb, znamenalo to úsporu cca 4,4 miliónu EUR. To znamená, že prostředky vložené do posouzení části města pomocí simulačního modelu se jim až stonásobně vrátily. Zároveň měli jistotu, že budou srážkové vody správně odvedené.
Simulační výpočty kanalizace nejsou úplně jednoduchou záležitostí. Výsledkem je velké množství dat. Jsou to časové řady hodnot ve všech uzlech a úsecích kanalizace, včetně objektů na kanalizaci, jako jsou odlehčovací komory a výustě potrubí v několika variantách. Analyzovat takové množství dat je pracné. V programu SiteFlow používáme speciální způsoby analýzy výstupních dat, kde kombinujeme jejich zobrazení v situaci jako okamžité nebo limitní hodnoty, se zvýrazněním například tlakového proudění nebo míst, kde dochází k vytékání na povrch. Hlubší analýzu můžeme provést pomocí grafů vybraných veličin ve vybraných místech – úsecích nebo uzlech kanalizace. Díky tomu je analýza výsledků rychlá, přehledná a umožňuje se více soustředit na porovnání výsledků jednotlivých variant a na závěry.
Jaké jsou výsledky simulačního modelování? Nepřinášejí zadavateli příliš práce? Závěry z analýzy výsledků simulačního modelování kanalizace představují vlastně jednotlivé investiční záměry, s navrženým technickým opatřením a odhadem investičních nákladů, jsou sestaveny podle priorit zadavatele. Jedna sestava investičních záměrů řeší problémy spojené se stávajícím stavem sítě, druhá pak problémy spojené s budoucím rozvojem města, ideálně rozvojem podle územního plánu. Znamená to, že na základě těchto závěrů
Obr. 6 DMT s vlastnostmi trojúhelníků – což jsou například sklony terénu – slouží jako podklad pros stanovení vlastností povodíček
je možné připravovat jednotlivé projekty s jistotou, že se jedná o správně navrženou a vybranou investici, která přinese vylepšení funkce kanalizace nebo zajištění budoucího rozvoje území.
Program SiteFlow pro posouzení stokové sítě, nebo naše služby, vám mohou pomoci dobře naplánovat investice do intenzivního i extenzivního rozvoje kanalizační sítě nebo systému odvodnění města. Pokud budete připravovat investice pouze technickým citem nebo jednoduchými výpočty, může se jednat o nevhodně investované finanční prostředky.
Program SiteFlow využívá k výpočtům kanalizace, ale i do určité míry i otevřených kanálů, jako výpočetní jádro program US EPA SWMM. Je doplněn o celou řadu modulů, umožňujících snadnější pořízení vstupních dat, rychlejší analýzu výsledků modelování nebo moduly, které vykonávají únavnou a opakující se práci.
Moduly programu SIteFlow, které můžete využít pro posuzování kanalizací:
- Modul DMT využijete jako podklad pro stanovení vlastností povodíček – jedná se například o expozici na světovou stranu (osvit plochy) a sklon povodíčka.
- Modul Polygony slouží ke stanovení plochy povodíčka.
- Modul Riziková analýza slouží k automatickému provedení rizikové analýzy na základě předem definovaných okrajových hodnot jednotlivých vstupních parametrů a kroku výpočtu. Výsledkem je graf závislosti změn výstupního parametru na změnách vstupních parametrů.
- Modul Historické deště umožňuje posoudit, kolik vody se odlehčí z jednotné stokové sítě a jak ovlivní kvalitu vody v recipientu za delší časové období – většinou za deset let provozu jednotné stokové sítě.
Obr. 7 Ukázka výsledků simulačního modelování – výskyt tlakového proudění (silné čáry) a vytékání na povrch za desetiletého návrhového deště (červené tečky)
Závěr
V tomto krátkém příspěvku jsem se pokusil shrnout to, na co narážíme, pokud chceme vylepšit postupy při projektování a v simulačním modelování kanalizací, eliminovat formální chyby nebo chyby způsobené nepozorností při zapracování změn v projektu. Zvyšování produktivity práce, zkvalitňování výstupů a usnadnění práce je možné za pomoci programu SiteFlow, který vyvíjíme. Vždy když si myslíme, že vidíme na zenit vývoje, objeví se další možnosti a další výzvy. Použijete li program SiteFlow, pokud jste projektant – konzultant, nebo využijete-li naše služby v přípravě investic nebo projektové dokumentace, budete mít kvalitnější výsledky a vaše prostředky budou investované správně.