EPANET lập mô hình các phản ứng xảy ra trong lưu lượng khối với động học thứ tự thứ n, nơi tốc dộ phản ứng tức thời (R tính bằng khối lượng/dung tích/thời gian) được giả định là phụ thuộc vào nồng độ theo
R = KbCn
Trong đó Kb = hệ số tốc độ phản ứng khối, C = nồng độ chất phản ứng (khối lượng/dung tích), và n = thứ tự phản ứng. Kb có các đơn vị nồng độ được nâng lên năng lượng (1-n) chia cho thời gian. Nó dương đối với các phản ứng phát triển và âm đối với các phản ứng phân rã.
EPANET cũng có thể xem xét các phản ứng mà ở đó một nồng độ giới hạn tồn tại trên sự phát triển tối ưu của chất hay sự thất thoát của chất. Trong trường hợp này biểu thức tốc độ trở thành
R = Kb (CL-C)C(n-1) đối với n >0, Kb >0
R = Kb (C-CL)C(n-1) đối với n >0, Kb < 0
trong đó CL = nồng độ hạn chế. Như vậy có ba thông số (Kb, CL, và n) được sử dụng để biểu thị đặc điểm của các tốc độ phản ứng khối . Một số trường hợp đặc biệt về các mô hình động học nổi tiếng bao gồm các trường hợp sau (Xem thêm ví dụ ở Phụ lục D).
Mô hình Thông số Ví dụ
Phân rã thứ tự thứ nhất
Sự phát triển bão hòa thứ tự
CL = 0, Kb < 0, n = 1
Clo
thứ nhất Động học thứ tự zero Không phản ứng CL > 0, Kb > 0, n = 1 CL = 0, Kb < > 0, n = 0 CL = 0, Kb = 0 Tuổi của nước
Nguyên tử đánh dấu Florua
Kb cho các phản ứng thứ tự thứ nhất có thể được ước tính bằng cách đặt một mẫu nước trong một loạt các chai thủy tinh không phản ứng và phân tích dung lượng của mỗi chai tại những thời điểm khác nhau. Nếu phản ứng là thứ tự thứ nhất, thì việc vẽ lôga (log) tự nhiên (C/Co) trên thời gian sẽ dẫn đến một đường thẳng, trong đó Ct là nồng độ vào thời gian t và Co là nồng độ vào thời gian zero. Kb khi đó được ước tính như là chỗ dốc của đường này.
Các hệ số phản ứng khối thường tăng khi nhiệt độ tăng. Việc vận hành nhiều cuộc thử trong chai với những nhiệt độ khác nhau sẽ cung cấp sự đánh giá chính xác hơn về việc hệ số tốc độ thay đổi theo thời gian như thế nào.
Các phản ứng thành
Tốc độ của các phản ứng chất lượng nước xảy ra tại hay gần thành ống có thể được coi là phụ thuộc vào nồng độ trong lưu lượng khối bằng cách sử dụng một biểu thức của biểu
R = (A/V)KwCn
Trong đó Kw = hệ số tốc độ phản ứng thành và (A/V) = diện tích bề mặt trên dung tích đơn vị trong một ống (bằng đường kính ống chia cho 4). Giá trị sau chuyển khối lượng phản ứng trên đơn vị diện tích thành sang một cơ sở trên dung tích đơn vị. EPANET giới hạn chọn lựa thứ tự phản ứng thành tới 0 hay 1, sao cho các đơn vị của Kw là khối lượng/diện tích/thời gian hay chiều dài/thời gian, theo thứ tự đó. Như với Kb, Kw phải được cung cấp cho chương trình bởi người lập mô hình. Các giá trị Kw thứ tự thứ nhất có thể nằm trong bất cứ phạm vi nào từ không cho tới 5 ft/ngày.
Kw phải được điều chỉnh để giải thích cho bất cứ giới hạn chuyển đổi khối lượng nào trong việc vận chuyển các chất phản ứng và sản phẩm giữa lưu lượng khối và thành. EPANET làm điều này một cách tự động, với sự điều chỉnh dựa trên độ khuếch tán phân tử của chất được lập mô hình và số Reynolds của dòng chảy. Xem thêm chi tiết trong phụ lục D (Việc ấn định độ khuếch tán phân tử bằng zero sẽ làm cho tác động chuyển đổi khối lượng được bỏ qua.)
Hệ số phản ứng thành có thể phụ thuộc vào nhiệt độ và cũng có thể được tương quan với tuổi và vật liệu ống. Một điều dễ thấy là khi các ống kim loại được dùng lâu năm độ nhám của chúng có xu hướng tăng lên do việc hình thành lớp vỏ ngoài và lớp sần sùi của các sản phẩm ăn mòn trên thành ống. Sự tăng độ nhám này tạo ra một yếu tố C Hazen-Williams thấp hơn hay một hệ số độ nhám Darcy-Weisbach cao hơn, dẫn đến tổn thất cột áp ma sát lớn hơn trong lưu lượng qua ống.
Có một số dẫn chứng cho thấy rằng cùng các quá trình mà làm tăng độ nhám của ống theo thời gian có xu hướng tăng khả năng phản ứng của thành của nó với một số loại hóa chất, đặc biệt là Clo và các chất khử trùng khác. EPANET có thể làm cho Kw của mỗi ống trở thành một hàm của hệ số được sử dụng để mô tả độ nhám của nó. Một hàm khác áp dụng phụ thuộc vào công thức được sử dụng để tính toán tổn thất cột áp qua ống:
Công thức tổn thất cột áp Công thức phản ứng thành
Hazen-Williams Kw = F/C
Darcy-Weisbach Kw = -F/loga(e/d)
Chezy-Manning Kw = F/n
trong đó C = hệ số nhám Hazen-Williams, e = độ nhám Darcy-Weisbach, d = đường kính ống, n = hệ số độ nhám Manning, và F = hệ số phản ứng thành-độ nhám ống. Hệ số F phải được phát triển từ các số đo đặc trưng theo hiện trường và sẽ có một ý nghĩa khác tùy thuộc vào phương trìnhtổn thất cột áp nào được sử dụng. Ưu điểm của việc sử dụng phương pháp này là nó chỉ đòi
hỏi một thông số, F, để cho phép các hệ số phản ứng thành thay đổi trên toàn mạng lưới theo một cách có ý nghĩa về mặt cơ bản.
Theo dõi tuổi và nguồn nước
Ngoài việc vận chuyển hóa chất, EPANET cũng có thể lập mô hình những thay đổi trong tuổi của nước trên toàn bộ hệ thống phân phối. Tuổi của nước là thời gian trải qua bởi một gói nước trong mạng lưới. Nước mới đi vào mạng lưới từ các đài nước hay các nút nguồn đi vào với tuổi bằng zero. Tuổi của nước cung cấp một thước đo đơn giản, không đặc trưng về chất lượng tổng thể của nước uống được cung cấp. Xét trong nội tại, EPNAET xử lý tuổi như một thành phần phản ứng mà sự phản triển của nó đi theo một động học thứ tự zero với một hằng số tốc độ bằng 1 (có nghĩa là, mỗi giây nước trở nên cũ đi một giây).
EPANET cũng có thể thể hiện sự theo dõi nguồn. Sự theo dõi nguồn theo dõi theo thời gian bao nhiêu phần trăm nước đến bất cứ nút nào trong mạng lưới có nguồn gốc của nó tại một nút cụ thể. Nút nguồn có thể là bất cứ nút nào trong mạng lưới, bao gồm các đài nước hay đài nước. Xét trong nội tại, EPANET xử lý nút này như một nguồn không đổi của một thành phần không phản ứng đi mà vào mạng lưới với nồng độ bằng 100. Theo dõi nguồn là một công cụ có ích để phân tích các hệ thống phân phối lấy nước từ hai nguồn cung cấp nước thô hay nhiều hơn. Nó có thể cho thấy nước từ một nguồn đã cho pha trộn với nước từ các nguồn khác ở mức độ nào, và kiểu không gian của sự pha trộn này thay đổi theo thời gian như thế nào.