Práce na modelu vodovodní sítě aneb je možné projektovat vodárenskou infrastrukturu snadněji?

Tags: Inženýrské sítě | Modelování | Projektová dokumentace | Projektování | Simulace

Přís­pě­vek se za­bý­vá pro­jek­to­vá­ní vo­do­vod­ních sí­tí včet­ně do­mov­ních pří­po­jek po­mo­cí mo­de­lu vo­do­vod­ní sí­tě. Pro­jek­tan­to­vi to při­ná­ší rych­lej­ší pos­tup, přes­něj­ší prá­ci s mi­ni­mem for­mál­ních chyb a vět­ší po­hod­lí. Prá­ce na mo­de­lu kom­bi­nu­je ně­ko­lik díl­čích mo­de­lů: pod­rob­ný to­po­lo­gic­ký mo­del vo­do­vod­ní sí­tě, di­gi­tál­ní mo­del te­ré­nu a po­ly­go­no­vý uzav­ře­ný mo­del po­zem­ků. Ta­to kom­bi­na­ce umož­ňu­je pro­jek­tan­to­vi rych­le­ji a snad­ně­ji pro­jek­to­vat. Opro­ti mo­de­lům pro hyd­ra­u­lic­ké vý­poč­ty je mo­del pro­jek­ční mno­hem pod­rob­něj­ší. Na zá­věr prá­ce umož­ňu­je pro­jek­tan­to­vi ry­chle vyt­vo­řit pro­jek­to­vou do­ku­men­ta­ci – růz­né ty­py si­tu­a­cí, po­dél­né a příč­né ře­zy, vý­kaz vý­měr zem­ních pra­cí a opra­vy ko­mu­ni­ka­ce a dal­ší.

Jako projektant inženýrských sítí se zabývám tím, jak si usnadnit práci při jejich projektování. Ideálním je stav, kdy práce na projektu mohou probíhat současně s editací v situaci a v podélném profilu, při práci pracujeme s digitálním terénem stávajícího anebo zároveň nového povrchu terénu. Přidáme-li do projektu uzavřené polygony jednotlivých pozemků, dostáváme nástroj, který umožní rychle a efektivně pracovat. Jakmile je vytvořen detailní model, můžeme velmi rychle vytvořit potřebnou výkresovou dokumentaci – především situace a podélné profily. Dále je možné exportovat seznamy dotčených pozemků nebo výkazy výměr Zemních prací.

Jako výměnný formát pro vstup i výstup do modelu slouží formát DXF. Topologický model sítě lze vytvořit z vektorového výkresu ve formátu DXF nebo datovým importem modelu ve formát XLS. Pro digitální model terénu slouží formát TIN. Export situací, podélných a příčných profilů probíhá ve formátu DXF.

Podrobnost projekčního modelu a postup práce

Při vytváření projekčního modelu je důležité, na rozdíl od modelu pro simulaci proudění, do modelu zanést všechny potřebné detaily, jako jsou uzávěry, hydranty apod., které nemusí být pro hydraulické simulace podstatné. Poté vytváříme digitální model terénu, podle potřeby modelů terénu může být více. Dále přidáváme model pozemků, který je tvořen uzavřenými polygony okolo pozemků a číslem parcely uvnitř pozemku (obr. 1). Obdobně zpracujeme všechny ostatní inženýrské sítě, které můžeme použít jako model nebo pouze jako podklad – vektorovou kresbu. Dále je důležité, aby každý bod potrubí měl odpovídající krytí. Také se v průběhu práce na modelu pro projekční účely zabýváme odstupem potrubí tak, aby byla dodržena příslušná norma (viz také obr. 2 a obr. 4). K tomu nám slouží speciální pracovní náhled na podélný profil (obr. 7) nebo přímo vygenerovaný výkres podélného profilu (obr. 3 a 4). Důležité je také nezapomenout na odpovídající názvy jednotlivých řadů a domovních přípojek, včetně názvů podélných profilů. V projektu na příkladu máme celkem 240 podélných profilů – necelá polovina pro vodovod, druhá pro kanalizaci a zbytek pro některé ostatní sítě.

Zkušenosti s projektováním na modelu

Zkušený projektant zvládne s modelem pracovat okamžitě. Díky tomu, že vidí, co mu práce s modelem přináší, má velkou motivaci si usnadnit život a rychle začít práce na modelu využívat.

Obr. 1 Projektovaná vodovodní síť – topologický model vodovodu – hlavní řad silně, hranice pozemků a body a trojúhelníky digitálního modelu terénu

Obr. 2 Projektovaná vodovodní síť v kompletním modelu všech projektovaných a existujících sítí – celkem tato situace obsahuje 10–11 různých inženýrských sítí.

Práce s projekčním modelem představuje velkou úsporu času a možnost podrobněji  se zabývat projektem. Znamená to také opustit projektování odděleně v situaci a pak tvorbu podélného profilu. V našem pojetí pracujeme na modelu sítě, ne na jednotlivých výkresových přílohách.

Možnosti projektování na modelu

Model, který používáme, má poměrně rozsáhlá uživatelská nastavení. Umožňuje velmi rozsáhle a podrobně definovat styly podélných profilů. Můžeme také uživatelsky definovat v několika úrovních tzv. exportní popisky v situacích. Pro jednotlivé situace – přehledná, podrobná, vytyčovacích bodů atd. – pouze měníme nebo přidáváme jednotlivé exportní popisky, které dynamicky popisují projektovanou síť. Značky a jejich symboly, typy potrubí atd. To vše je také uživatelsky definované. V kombinaci uživatelského nastavení stylů podélných profilů a exportních popisků v situaci můžeme dostat v podstatě libovolný formální výsledek projektování.

Jedna z možností exportu situace je také exportování průběhu osy projektované sítě ve 3D. Od toho je již malý krůček k tomu, exportovat trojrozměrná tělesa potrubí, šachet atd.

Co dále velmi využíváme, je zobrazování podkladních map, ať se jedná o ortofotomapy, katastrální situace, topografické mapy, různé speciální mapy apod. v podobě Webových Mapových Služeb (WMS). Pro projektanta je to neocenitelný podklad.

Co bychom si přáli…

Model, který používáme, postupně vylepšujeme, podle dostupných financí a programátorů. Jednou z vizí je doplnit export situací o export 3D těles, tak aby výsledný vyexportovaný výkres bylo možné využít pro prostorovou koordinaci jednotlivých stavebních konstrukcí. Taková další velká vize je doplnit do modelu kladečské schéma tlakových potrubí, které se sestaví automaticky – už dnes je možné využít značek v uzlech a na úsecích potrubí k vytvoření kladečského schématu, ale ručně. Zároveň lze také udělat osazení jednotlivých potrubí na gravitační kanalizaci. A takovým ještě vzdálenějším cílem je kompletní vytvoření výkazu výměr, který bude maximálně odpovídat potřebám podrobného položkového rozpočtu stavebních prací.

Obr. 3 Celkový podélný profil řadu A vygenerovaný z modelu, délka 1229 m, detail viz obr. 4

Obr. 4 Detail začátku podélného profilu řadu A se zobrazením všech křížících stávajících a nově projektovaných sítí. Vzhled, popisky a zobrazená dat – vše je uživatelsky definovatelné.

Obr. 5 Vodovodní řad A – seznam dotčených pozemků. Hlavní řad vede ve veřejné komunikaci. V případě, že vybereme více řadů, dostaneme celkový seznam dotčených pozemků.

Práce s podélným profilem

Podélný profil můžeme zobrazit dvěma způsoby. Na obr. 3 a 4 je náhled výkresu podélného profilu, který je statický a nemůžeme ho dál upravovat. Toto zobrazení slouží k rychlé kontrole vytvořeného výkresu, je to také polotovar, který exportujeme ve formátu DXF a následně v grafickém editoru přidáváme razítko a tiskneme.

Na obr. 7 je zobrazen náhled podélného profilu, který umožňuje editaci nivelety potrubí. K tomu slouží specializované nástroje, jako je nastavení konstantního sklonu potrubí, nastavení sklonu podle prvního úseku potrubí, vyrovnání terénu, pokud nepoužíváme digitální model terénu, nebo speciální nástroje na zaúsťování potrubí do šachet s ohledem na jejich sklon a potřebnou výšku nade dnem.

Podélných profilů si můžeme pro projektování vytvořit tolik, kolik potřebujeme. Při exportu výkazu výměr výkopových prací pak exportujeme pouze vybrané, ty, které jsou z hlediska projektování a výkazu výměr jedinečné. Podélné profily nepoužité pro výkaz výměr považujeme za pomocné.

Také pro editaci v situaci jsou k dispozici různé speciální nástroje, které projektantovi usnadňují práci. Ty nástroje postupně vznikaly tak, jak se projekční model rozvíjel a jak jsme získávali další a další zkušenosti v projektování.

Možnosti tvorby příčných profilů

Nástroje podélného profilu používáme také pro tvorbu příčných profilů, pokud je to potřeba. Například se může jednat o příčný řez komunikace, kde chceme vidět všechny projektované a všechny ostatní sítě. Dále se může jednat také o příčné řezy korytem vodního toku.

Možnosti současného simulačního modelování

Projekční model umožňuje současně provádět simulační výpočty vodovodů. Znamená to, že použijeme data stávajícího pasportu vodovodní sítě. Do tohoto pasportu zapracujeme detailní projekční model projektované části vodovodu. Poté nastavíme okrajové podmínky – zejména zdroj tlaku a můžeme začít provádět simulační výpočty. U vodovodu tak můžeme stanovit minimální a maximální provozní tlaky, odhadnout kapacitu požárního hydrantu nebo vliv na rychlosti proudění vody v potrubí a tím na hydraulické ztráty v potrubí. Dále jsou možné výpočty doby zdržení vody ve vodovodu, podílu jednotlivých zdrojů, výpočet změn směru proudění nebo výpočty různých parametrů kvality vody včetně šíření znečištění. Pro výpočty vodovodů používáme program EPANET (pro kanalizace SWMM).

U kanalizace je situace o něco jednodušší v tom, že kapacitní parametry potrubí a součtová metoda jsou součástí projekčního modelu, hydrodynamické výpočty pak potřebují víc vstupních dat – zejména charakteristiky odvodňovaných povodíček a návrhové deště. Pro výpočty kanalizací používáme program SWMM (Storm Water Management Model), který umožňuje současné 1D výpočty proudění v kanalizačních potrubích i v otevřených kanálech.

Obr. 6 Výkaz zemních prací – u kanalizace počítáme také s objemem potrubí, zkráceného o kanalizační šachty.

Obr. 7 Práce s podélným profilem probíhá ve speciálním náhledu. Na obrázku vidíme stávající terén (šedě, jsou k němu vztaženy kóty krytí) a nový terén (červeně). Současně vidíme minimální (zeleně) a maximální (červeně) krytí potrubí, vztaženo k původnímu terénu. Dále vidíme všechna potrubí, která toto potrubí křižuje. Ta, která jsou v kolizi, jsou stávající potrubí, která budou vést v budoucnosti jinde – vidíme zejména potrubí kanalizačních přípojek.

Podélných profilů můžete mít otevřeno více najednou.

Možnost týmové spolupráce

Týmová spolupráce vychází z několika možností – předně doporučujeme používat sdílenou knihovnu objektů, potrubí, příčných profilů, skladby komunikací apod. Dále je možné rozdistribuovat soubory s nastavením typu podélných profilů. Také styly exportních popisek jsou uloženy centrálně.

V druhé fázi je možné spolupracovat týmově dvěma způsoby. Při současné editaci projekčních modelů – např. vodovod a kanalizace, jsme se střídali v použití datového modelu. Druhou možností, pokud potřebujeme pouze informace o změně v situaci, je ukládat potřebnou situaci ve formátu DXF na dohodnutém místě, z kterého při otevření modelu tento podklad načteme.

Jaké jsou úspory a přínosy?

Na prvním místě je časová úspora. Tak podrobnou dokumentaci lze bez použití projekčního modelu sestavit jen velmi pracně, s velkou potřebou manuální práce.

Druhá úspora je v tom, že nemusíme poté, co zapracujeme změnu v projektu do situace, zapracovávat tuto změnu také do podélného profilu a následně do výkazu výměr. Současně se zapracováním změny do modelu se mění všechny popisky a všechny exporty jsou aktualizovány.

Díky tomu, že se nám změna promítne úplně všude, je menší pravděpodobnost, že tuto změnu opomineme všude zapracovat.

Další přínos je při koordinaci s ostatními okolními sítěmi, které stále vidíme v aktuální poloze nejen v situaci, ale také v podélném nebo příčných profilech.

A v neposlední řadě u větších a složitých projektů (dnes je to zejména u jednotné kanalizace) můžeme provádět současně s projekčními pracemi hydraulické simulační výpočty a na nich ověřovat správnost návrhu.

Závěr

Projekty potrubních sítí na projekčním modelu zpracováváme plnohodnotně již přes deset let. Změnu od běžného projektování k projektování na modelu bych přirovnal ke změně projektování od analogového k digitálnímu postupu. Po přerodu to znamená vyšší kvalitu práce, ekonomické úspory a nižší závislost na tvořivosti projektantů. Vyžaduje to ovšem vyšší pečlivost práce a vyšší pozornost. Kdybych měl dnes projektovat starým způsobem, vůbec by se mi do toho nechtělo při představě, jak je to zbytečně pracné a jaké to přináší problémy.

Program SiteFlow, který pro projektování s pomocí modelu používáme, si sami vyvíjíme.

Autor pracuje ve společnosti Aquion.
www.aquion.cz
lubomir.macek@aquion.cz