供水管网水力计算程序系统研究

出　　自： 《中国给水排水》 1998年第1期第27页
发表时间： ： 1998-1

袁一星；高金良；赵洪宾；李玉华(哈尔滨建筑大学)；丁杰(黑龙江省城市规划设计研究院)

摘要：根据供水管网平差计算的基本理论和供水管网的运现状，阐述了研制开发的水力计算程序系统，并进行了该系统的功能及各模块作用的研究。

关键词：供水管网；水力计算；运行工况；阻力系数；节点流量

1 系统的研制思想

　　该系统集供水管网的信息数据处理、运行参数及平差计算、水力计算结果分析、图形显示于一体的综合程序系统。研制的目的在于通过该系统的使用，形成供水管网完整的数据库，据此在平差计算的基础上有效地进行供水管网的水力计算分析与运行工况分析。
　　根据供水管网的原始信息数据建立水力计算的全部文件系统，其中包括节点流量处理、管道阻力系数推算和核算等。这一文件系统既有原始数据的录入处理功能，又为供水管网的水力计算和运行工况分析提供前提条件。其次，该系统能够快速、准确地进行不同供水时段的管网平差计算，并以动态的显示方式表明供水管网中的水流情况、供水压力分布状况、管段的供水路径等，实现供水管网供水特性分析、优化调度、优化改扩建等功能。
　　该系统采用TurboPascal6.0语言编制，全部在VGA高分辨率图形状态下工作，全汉化多级下拉式菜单操作。为节省内存，直接读取点阵汉字库，在图形状态下直接读出显示汉字。 [1]

2 系统的结构及各功能模块

　　系统结构见图1，包括四大主要功能模块。
　　2.1 数值计算子系统
　　该子系统通过预先处理，成功地解决了管道铺设年代久远、管网复杂连接、流量分布复杂因素对管网平差计算结果准确性的影响。
　　① 水量预测。利用以往的日总供水量的记录，用灰色预测、指数平滑预测等方法对日总用水量进行预测；既可预测后几日的近期用水量，又可预测后几月、年的远期用水量。
　　② 节点流量处理。考虑用户用水性质、用水比例，将集中流量、均布流量综合计算为节点流量，较为准确地反映供水管网实际流量的分布状况。
　　③ 阻力系数计算。根据“三点法” [2] 实测部分管段真实阻力系数，应用优化方法确定出所有管段实际阻力系数值。
　　④ 平差计算。平差程序可计算任一时段供水管网的运行工况，对复杂大型供水管网不需简化即可直接计算，求解供水管网水力计算的微观数学模型。

　　2.2 运行工况分析计算子系统
　　该系统可根据供水管网信息数据库资料和数值计算结果，完成供水管网运行工况分析水力计算过程。
　　① 水泵工况。根据供水管网的平差计算结果，反映二级泵站水泵的实际运行状况，可直观地给出工作泵的台数、水泵特性曲线与管路特性曲线的关系以及泵效率、轴功率等。
　　② 供水路径。可表示各种供水情况下管道的水流方向、分析节点流量构成及管段流量的分布情况。
　　③ 供水分界线。在双水源或多水源供水的情况下，经过数值计算和运行工况分析给出供水分界线，可进一步对供水水泵的优化组合、供水管网的流置分布状态作深入地分析。
　　④管段负荷。根据供水管网的实际运行情况，以平差计算为基础，分析管段的流量负荷，表示出整个供水管网超负荷、经济负荷、欠负荷的管道负荷现状。

　　2.3特殊工况核算子系统
　　该子系统不但可核算供水管网在转输、消防、事故等情况下工作的可靠性，而且也可计算出此时的供水管网运行工作状态；并将此时的工况通过现状工况模块显示，以及时采取相应的措施。
　　2.4计算分析结果显示子系统
　　这一模块可以把绝对水压、自由水压、水量分布、管段坡降、管段流量、水头损失、管段流速等水力计算结果显示出来。显示方式有三种:等值线显示、彩色区域图显示和三维等值面显示。

3 系统应用的技术要点

　　管道阻力系数计算见图2；供水路径计算见图3；供水分界线计算见图4。

4 结语

　　供水管网水力计算程序系统的研究，为供水管网的设计计算及运行管理提供重要的依据。经哈尔滨、大庆、郑州等地的应用证明，运用该程序系统计算结果不仅精确而且符合实际，其方法易于操作，有着广阔的应用前景和很高的实用价值。

5 参考文献

　　1. 袁一星等，给水管网综合信息微机管理系统研究，中国给水排水，94(6)
　　2. 赵洪宾等，城市供水管网系统工况分析，中国给水排水92(6)
　　3. 严煦世、赵洪宾，“给水管网理论和计算”，中国建筑工业出版社

　　作者简介:袁一星 副教授 从事教学与科研
　　通讯处:150008 哈尔滨市海河路202号 哈建大624 #
　　(收稿日期 1997-08-05)