EPANET

EPANET предоставляет интегрированную среду для создания и редактирования сетей, выполнения гидравлических и водокачественных симуляций и визуализации результатов в различных форматах. Поддерживается расширенный анализ гидравлики, пригодный для сетей любого масштаба. Программа моделирует пространственно- и временно-изменяемое водопотребление, насосы с постоянной и переменной скоростью, а также дополнительные потери на изгибах и фитингах. В моделировании рассчитываются такие параметры, как расходы в трубах, давления в узлах, распространение загрязнителей, концентрация хлора, «возраст» воды и альтернативные сценарии. Это позволяет вычислять энергию и стоимость перекачки, а также моделировать разные типы клапанов, включая отсечные, обратные, регулирующие давление и расход.

Возможности EPANET по моделированию качества воды позволяют анализировать перемещение реагирующих и не реагирующих меток (трассеров) по сети, отслеживая распределение вещества, измеряя процент потока из заданных узлов. Задействуется глобальный коэффициент реакции, который может настраиваться для каждой трубы отдельно. Резервуары могут моделироваться как идеально смешанные, проточные или двухкамерные реакторы.

Визуальный редактор сетей облегчает построение и корректировку моделей трубопроводных сетей. Для анализа существуют инструменты визуализации отчётности — графические, табличные и специальные отчёты.

Гидравлический движок EPANET рассчитывает напорные потери в трубах одним из трёх уравнений:

• Уравнение Хазена—Уильямса — для моделирования полных расходов при турбулентном режиме и температуре около 16 °C (60 °F)
• Уравнение Дарси — Вейсбаха — для давления в широком диапазоне условий
• Уравнение Чези — Мэннинга — использует коэффициент шероховатости Чези/Мэннинга^[5]

Выбранная формула применяется ко всей сетевой модели.

В EPANET центробежные насосы моделируются через рабочие кривые, связывающие напор и расход. Программа вычисляет расход насоса для заданного значения напора по этой кривой. Также возможна модель насоса с постоянной мощностью, тогда к системе добавляется строго фиксированное количество энергии^[3].

Для расчёта гидравлики используется градиентный метод, предложенный Тодини и Пилати^[6], являющийся вариантом метода Ньютона—Рафсона.

EPANET позволяет моделировать «возраст» воды и распространение не реагирующих, а также при определённых условиях — реагирующих веществ^[3]. Это широко используется для анализа содержания хлора. Хотя внутренняя система качества воды поддерживает только один компонент, расширение EPANET-MSX обеспечивает моделирование взаимодействий между несколькими компонентами.

Расчётный движок EPANET доступен для загрузки как отдельная динамически подключаемая библиотека для встраивания в другие приложения^[7]. Исходный код EPANET 2 опубликован на сайте EPA^[8].

В 2012 году компания Baseform выпустила переписанную на Java версию EPANET Toolkit под лицензией GPLv3^[9].

EPANET использует собственный бинарный формат файлов, но также поддерживает импорт и экспорт данных в форматах DXF, метафайл и ASCII. Текстовые входные файлы EPANET имеют расширение «.inp»^[3], содержат описание топологии сети, водопотребления и управляющих правил и поддерживаются многими как бесплатными, так и коммерческими программами моделирования.

Расчётный движок EPANET используется во множестве пакетов для моделирования систем распределения воды. Крупнейшие из них:

• InfoWorks WS Pro, InfoWater Pro и InfoWater — разработки Innovyze, дочерней компании Autodesk;
• Qatium — разработка Qatium;
• Fluidit Water — разработка Fluidit;
• Pipe2000 — разработка KYPipe, LLC;
• MIKE URBAN — разработка DHI;
• WaterCAD, WaterGEMS, HAMMER и SewerCAD — разработка подразделения Haestad Methods (Bentley Systems);
• WatDis — разработка Transparent Blue;
• Hydronet — решение для расчёта напорных сетей (акведуки, противопожарные, газовые) с поддержкой BIM и GIS, разработка Newsoft;
• WaterNAM, Water Network Analysis Model — разработка Streamstech Inc^[10].
• Giswater — свободное ПО, разработка Giswater Association^[11];
• GISpipe — решение для анализа, проектирования и эксплуатации водных сетей с интеграцией в ГИС, разработка Jinbosoft^[12];
• Urbano Hydra Архивировано 22 октября 2020 года., приложение для AutoCAD/Map3D/Civil3D; расчёт, анализ, проектирование и эксплуатация водопроводных сетей с поддержкой ГИС и BIM, разработка StudioARS;
• GeoSan — свободное ГИС-решение для учёта сетей и абонентов, разработка NEXUS GeoEngenharia, доступно на softwarepublico.gov.br;
• WateNET-CAD — разработка Diolkos3D;
• Esurvey Water, разработка https://www.esurveying.net: поддерживает автоматизированное создание профилей и итоговых чертежей на основе выходных файлов EPANET.

Большинство этих пакетов поддерживают различные сценарии спроса, планирования, интеграцию с внешними источниками данных (например, ГИС), а также типы анализа, отсутствующие в самом EPANET. Продукт ESurvey Water позволяет автоматически формировать продольные профили и итоговые материалы по результатам гидравлического расчёта в EPANET и других пакетах.