文章摘要:
1 水司建立给水管网微观动态水力模型的必要性
给水管网微观动态水力模型是指将给水系统中的一些给水设施(如:水泵、管道、阀门、 水库或水塔等)的特性数据、属性数据及水量数据输入管网模拟计算软件,进行延时模拟计
算,并达到一定校验标准的模型。建立大规模城市给水管网微观水力模型是一项系统工程。
要实现配水系统的科学化管理,尤其是大规模给水系统,水司必须建立给水管网微观动态
水力模......
1 水司建立给水管网微观动态水力模型的必要性
给水管网微观动态水力模型是指将给水系统中的一些给水设施(如:水泵、管道、阀门、 水库或水塔等)的特性数据、属性数据及水量数据输入管网模拟计算软件,进行延时模拟计
算,并达到一定校验标准的模型。建立大规模城市给水管网微观水力模型是一项系统工程。
要实现配水系统的科学化管理,尤其是大规模给水系统,水司必须建立给水管网微观动态
水力模型,原因是:给水系统的规划、设计及改扩建需要它;能指导和帮助安排检漏工作; 管网改造优先性评估;诊断管网中的异常情况,如:错关阀门,摩阻突变等,并提出解决方
案;分析事故或工程对用户用水的影响程度,分析用水困难原因,提高供水服务业务水平; 调查大规模给水系统中水打回笼现象,寻找季节性阀门经济开度;用模型进行每天管网运行
工况分析,能增强调度员调度信心,有利于经济调度,同时模型可用于培训调度员;能帮助 选定管网中测点位置,优化测点布置;在管网微观水力模型的基础上可开发水质模型,管网
水力动态模型与SCADA系统相连,可实现在线实时调度,为进一步实现离线或在线优化调度 提供条件等等。
2 建立给水管网微观动态水力模型标准方法
2.1 管网分析软件及现场测试仪器的选择原则
选定管网分析软件原则:
(1)与GIS、营业水费账单系统及SCADA系统有接口;
(2)能支持多种操作平台,支持多种输入输出设备,有网络版,人机界面友好;
(3)计算管网节点数应无限,计算速度快,占内存少(15000个节点管网模型要求内存不能超过35M);
(4)能对多种给水设施进行模拟,同一种给水设施有多种水力计算公式(尤其是管道);
(5)具备条件选定功能,具备对某些给水设施参数整体改变或修改的功能,能进行延时模拟计算(至少24h),时间间隔可任意设置;
(6)具备模型组合、拆分及简化功能;
(7)建立的GIS图形能作为一个图层放在管网模型图形底层,同时能对管网模型进行正常的
修改等操作。
现场测试仪器的选择原则:
(1)水泵测试仪应具备测定电动机功率及效率,水泵的H~Q曲线,H~η曲线,水泵温度等参数;
(2)压力数据采集仪应能连接消火栓,收集压力数据;流量仪能安装在流量井里,进行双
向瞬时流量测定,杆的振动应该小,同时具备多种规格;水位仪投入水底,应能采集水位或 深度变化;
(3)各种仪器设备及电池能防水,有时钟、日历及随机存储器,采集时间间隔应能设置,
数据容量不能少于7d(间隔15min);
(4)采集的数据应能在测试仪的随机存储器和个人计算机(PC)之间相互调用;
(5)各种仪器设备采集数据的量程及精度应满足要求,安装操作应简便、安全。
2.2 建立管网模型拓扑结构
管网模型拓扑结构的建立有两种方法:一种是用数字化仪将给水设施数字化输入建模软件 ,形成点线结构的管网图形;另一种是从给水GIS系统中按照一定的文件格式调入经矢量化
的给水设施图形数据和属性数据,使之在管网模型软件里形成计算机给水系统管网图形。不 论是用哪种方法,实际的管网图形都要经过"微误差简化"[1],前一种方法是在
管线图纸上完成,第二种方法是在管网建模软件里完成的。
"微误差简化"原则:
(1)简化枝状管。一般情况下,将枝状管简化掉,把它的用户用水量划到与之相连的环状
管节点上,如果枝状管上有大用户,将保留该枝状管,便于大用户24h实时用水曲线调查;
(2)简化"T"(梯)型连通管。当连通两管道"T"的直径与其中一根管道的直径相同时,
将"T"简化掉;如连通两管道"T"的直径与两根管道的直径都不同时,将保留"T";如 "T"上有常规操作阀,将保留"T";
(3)输水管道如不是枝状管,不论直径大小,不能简化掉;
(4)管网结构不能进行人工分解,平行管线不能合并;
(5)多根管道连接于同一根管道,且节点间间距小于2m,可合并为一个节点,局部水头损 失转化为管道沿程水头损失;
(6)管道拐弯或经"微误差简化"产生的水头损失,模型校验时转化为管道沿程水头损失。
节点的选定应遵循以下原则:
(1)阀门和水泵的两端设置节点;
(2)水库或水塔设置节点;
(3)管道交叉连通处设置节点;
(4)管道变径处设置节点;
(5)埋设年代不同的管道(一般在5年以上)连接处设置节点;
(6)管材不同的管道连接处设置节点;
(7)大用户位置设置单独用水量节点;
(8)现场测试点处设置节点。
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