城市供水调度工作中供水管网水力模型系统的应用
水力模型在供水管网规划中的应用
Ｅ工 业 园 区的用水 供 给 。同时 在该 管道 上 ｂ处接 出 水 需求 。 在 Ｅ、 Ｆ工 业 园区交界处 ａ ， 由Ｄ Ｎ８ ０ ０管 道上 分 Ｄ、
为验 证 管 网规 划 是 否合 理 。 按 照 规 划 方案 进 行 模 模 拟 结果显 示 ， 各工 业 园 区水 量划 ． 到 ２ ０ １ ７年 年底 ， Ａ、 Ｃ工 业 拟 各工 业 园 区供 水 管道及 模 拟压 力如 表 １ 所示 。
关键词 ： 管 网规 划 ； 水力模型 ； 模 型 应 用
中 图分 类 号 ： Ｔ Ｕ ９ ９ １ ． Ｏ １ 文献标志码 ： Ｂ 文章编号 ： １ ０ ０ ９ — ７ ７ ６ ７ （ ２ ０ １ ４ ） ０ ６ — ０ １ ０ １ — ０ ２
Ａｐｐｌ ｉ ｃ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｏ ｆ Ｈｙ ｄｒ ａ ｕｌ ｉ ｃ Ｍ ｏ ｄ ｅ ｌ ｉ ｎ Ｗ ａ ｔ ｅ ｒ Ｓ ｕｐｐ ｌ ｙ Ｎｅ ｔ ｗｏ ｒ ｋ Ｐｌ ａ ｎｎ ｉ ｎｇ
３ ． 天 津 自来 水 集 团有 限 公 司 ． 天津 ３ ０ ０ ０ ４ ０ ）
摘 要 ： 为 验 证 Ａ 市某 新 建 Ｔ 业 区供 水 管 网 规 划 是 否 合 理 ， 利 用 管 网水 力 模 型 对 其 管 网 运 行 状 态 进 行 了 模 拟 。结 果 表
明， 规划 管 网压 力 不 能满 足 工 业 区最 低 压 力 要 求 。 通 过 分 析 管 网 中存 在 的 问题 ， 制 定 了具 有 针 对性 的 改 造方 案 ， 并 利 用 水 力 模 型 验 证 了改 造 方 案 的 可 行 性 。 水 力 模 型 的应 用 提 高 了供 水 管 网规 划 的安 全 可 靠 性 和 信 息 化 水 平 。
城市水管网信息管理系统中的管网建模与应用
【 关键词 】 水资源； 城市水管网信 息管理 系统 ； 建模
１引言 ’
城市供 水是城市 的命脉 ， 是保 障人 民生活 、 经济建设和社 会发展不可缺少的物质基础 ，巳成为我 国城市可持续发展和 建 设 的 重 要 制 约 因素 ， 直接 关 系到 社 会 的稳 定 和 经 济 的发 展 。 供 水 管 网信 息种 类繁 多 ， 息量 大 ， 了空 间 矢 量 信 息 和标 量 信 除 数据外 ， 还包括管理各种文本信息等。目前城市供水管 网图型 数据多数以 Ｃ ＡＤ格式 文件 、 文本数据 以 Ｅ ｃ ｌ ｘ ｅ 文件的形式保 存， 制作复杂 ， 本高 ， 成 不能与其他各种形式地图对应。 利用计 算机技术和 Ｗｅ Ｇ Ｓ技 术 ，能提高对供水 管网的管理水平 ， ｂＩ 及时 、 有效、 学地处理供水管 网相 关事故 ， 保城市公共 用 科 确
一
城 市 水 管 网信 息 管理 系统 逐 步 得 到 应 用 ，管 网 建 模 的 效
率成 为影响整个信 息系统应用 的关键 因素。通过本文提 出的 管网建模 方法 ， 将从建模理 论和模型简化角度 ， 提高水管网建 模的效率 ，并 为水管 网模型 的更新提供 了便捷的理 论和 技术
支持。 在实际应用中发现城市水管网信息管理系统建模模块 以 下两点不足 ：１ 缺少空间数据查询功能。现实中城 市供 水管 （】 网的节点数据数据量庞大复杂 ，要找到具体 的某个节点很 困 难， 给实际应用造成很大的不便 。 ２ 缺少显示信息的功能 ， （） 目 前建模模块 中只 实现 了 ｌｎ ａ ｅ的功能 ， ｌ ｌ ， 点具体节 按 ａ ｅ键 再 ｂ 点 能 够 显 示节 点点 号 。 但 节 点 的 其他 信 息 无 法 在 图 中直 接显 示， 给使用带来不便。下一步工作 中将增加这两项功能 ， 增强 供 水管 网地 图图形信 息以及各 种专业信 息利 用的广度 和深 度， 进一步完善城 市水 管网信息管理系统建模模块 ， 方便 实际 应用。 参 考 文 献 ｔ ［］ １ 刘遂庆 李 强 王 雪峰． 给水管 网计 算机应用与 国产化软件 发展 方向．中国土木工程 学会水工业分会第四届理事会第一 次会 议 论 文 集 ．０ ２ ２ ０ ［ ］ 冠华 王坚． 于 Ｍａ Ｘ ｒｍｅ的城 市供 水管网信息管理 ２刘 基 ｐ ｔｅ 系统 的设 计 ． 电产 品开 发 与 刨 新 ．０ ８３ 机 ２０． ［］ ３ 曾文 张德津 ． 向可持续发展 的城 市供水 管网信息系统 面 计 算 机 工 程 与 设计 ．０ ４４ ２０．
银川市多水源复合供水管网水力建模及应用
银川市多水源复合供水管网水力建模及应用主要介绍了银川市多水源供水管网水力模型的建立过程，分别就建模过程中的拓扑结构建立、用水量分配、现场测试、模型校验等环节进行了重点阐述，建模过程和成果表明，充分利用供水企业已有的信息管理系统，可有效提高管网水力建模的效率，通过丰富在线监控设备，可以有效提高水力模型的精度。
标签：供水管网；水力模型；多水源系统；计算机仿真1 引言建立给水管网的计算机动态水力模型和水质模型是当前国内外给水管网优化设计和运行工况分析最有效的手段。
在发达国家如欧、美等国自80年代起开始使用这项技术，用计算机给水管网动态水力模型进行实际的供水管网系统各种工况的模拟分析，显著地提高自来水行业的管理和运行水平，并取得可观的经济效益和社会效益。
目前，供水管网建模在国内的部分城市的供水企业中的应用已经取得了初步的成效，还有一些城市的供水企业也正在积极的调研准备中，预期在未来的五到十年见，供水管网建模将在供水企业中普遍开展，这是供水企业发展的必然趋势，也是科学管理的必然选择。
随着银川市城市经济的高速发展，城市给水设施建设和管理得到了迅速的发展，目前银川中铁水务集团有限公司服务人口70多万，供水服务区域覆盖三区两县一市，服务面积达到70平方公里。
目前银川市的供水水源由地面水厂和直供井构成，全市有六个水厂和十九个直供井。
全市分西夏区、金凤区和兴庆区等三个区独立供水。
全市供水能力近30万m3/d。
随着供水规模不断扩大，提高供水领域的科技含量受到了领导层的极大的重视，特别是在水务集团公司信息化管理、计算机应用技术发展等方面，已经建立了集团营业抄表计算机管理系统、给水管网地理信息系统（GIS）、管网压力分布实时采集和监测系统（SCADA）。
在此基础上，开展了给水管网动态实时水力模拟计算机软件开发项目，为进一步提高管网的运行管理水平和优化调度奠定了良好的现代化技术基础。
2 模型的建立通过市场选择比较，最终选定上海三高宏扬供水管网模拟软件作为软件系统平台，依托上海三高计算机有限公司和同济大学的技术力量完成建模。
给水排水系统水力模型的创新与应用研究
给水排水系统水力模型的创新与应用研究一、引言首先，论文将介绍给水排水系统水力模型的重要性。
建立精确、可靠的给水管网水力模型直接影响到给水系统优化决策方案的可靠性与实用性。
随着城市化进程的加快和人民生活水平的提高，对给水排水系统的需求也在不断增加，因此对水力模型的创新与应用研究显得尤为重要。
二、水力模型的基础理论与分类（1）、水力模型的基础理论水力模型主要基于水力学原理进行构建。
水力学是研究液体在静止和运动状态下的力学规律及其应用的科学。
在给水排水系统中，水力模型主要涉及到流体力学的基本方程，如连续性方程、动量方程和能量方程等。
连续性方程：连续性方程是描述流体流动过程中质量守恒的原理。
在给水排水系统中，连续性方程可以用来描述管道中水流的质量守恒，即流入管道的水流量等于流出管道的水流量与管道中水流量变化之和。
动量方程：动量方程是描述流体流动过程中动量守恒的原理。
在给水排水系统中，动量方程可以用来分析管道中水流的速度分布、压力分布以及管道与水流之间的相互作用等。
能量方程：能量方程是描述流体流动过程中能量守恒的原理。
在给水排水系统中，能量方程可以用来分析水流在管道中的能量损失、水泵的扬程与流量之间的关系以及管道系统中的能量平衡等。
此外，水力模型还需要考虑其他因素，如流体的粘性、管道的摩阻系数、水流中的气泡和杂质等。
这些因素都会对水力模型的精度和可靠性产生影响。
（2）、水力模型的分类水力模型可以按照不同的分类标准进行分类。
以下是一些常见的分类方式：按照模拟的对象分类：给水系统水力模型：主要用于模拟城市给水系统的运行情况，包括水源、水厂、泵站、管网等组成部分。
排水系统水力模型：主要用于模拟城市排水系统的运行情况，包括雨水管网、污水管网、污水处理厂等组成部分。
综合水力模型：同时模拟给水和排水系统的运行情况，实现给水排水系统的整体优化和管理。
按照模拟的精度分类：静态模型（或稳态模型）：模拟的是系统在一个时间点上的工况，不考虑时间因素。
城市供水系统多水源联合调度模型及应用
城市供水系统多水源联合调度模型及应用摘要：为了增加供水区水资源的承载能力，促进社会、经济、环境可持续发展，本文基于网络拓扑的多水源联合供水优化调度模型，并以某市供水系统为例，探讨了模型的应用。
关键词：水资源；联合调度；优化配置水资源是基础性的自然资源和战略性的经济资源，又是生态环境的控制性要素。
随着城市经济社会的发展，供水状况已经是城市发展水平和潜力的一个重要标志，研究城市水源优化调度对城市经济社会发展显得十分必要。
1基于网络拓扑的多水源联合供水优化调度模型1.1 网络拓扑结构分析为了将供水网络拓扑信息处理成调度模型可利用的形式，本文建立了节点间的拓扑关系矩阵：系统中有的水源(如地表水、外调水)通过水厂配置到分区用户，而有的水源(如拥有自身配套工程的再生水、海水淡化等)则可简化为直接配置到用户，故将进水厂水源与水厂间的拓扑关系矩阵定义为X，xi，j代表i水源与j水厂的连通供水关系，若连通则xi，j=1，否则xi，j=0;将水厂与分区用户间的拓扑关系矩阵定义为Y，yj，kl代表j水厂与k分区l用户的连通供水关系，若连通则yj，kl=1，否则yj，kl=0;将非进水厂水源与用户间的拓扑关系矩阵定义为Z，zn，kl代表n水源与k分区l用户的连通供水关系，若连通则zn，kl=1，否则zn，kl=0。
例如，图1的拓扑关系矩阵：（1）1.2 模型建立1.2.1目标函数(1)社会效益最大以系统缺水量(Slack)最小表征。
（2）式中Dkl，t为t时段k分区l用户需水量;Sj，kl，t为t时段j水厂供给k分区l用户的水量;W0n，kl，t为t时段n非进水厂水源供给k分区l用户的水量;L、K、J、N、T分别为用户、分区、水厂、非进水厂水源和时段的数目。
(2)系统的年供水成本(Ctotal)最小此处的供水成本价格是指原水价格，进水厂水源的成本计算节点为水厂，非进水厂水源的计算节点为分区用户，本研究从决策者的角度出发，在权衡社会效益的同时寻求相对较低的城市购水成本。
水力模型在智慧供水系统中的应用
水力模型在智慧供水系统中的应用作者：吕达昕来源：《中国新技术新产品》2019年第16期摘; 要：该文介绍了城市供水系统如何通过水力数学模型的智能分析能力，实现城市供水的高效规划和管理。
以水力数学模型为基础及核心，综合运用各类数据挖掘技术，可以从历史积累的海量运营数据中识别并提取出更具价值的信息，更可结合供水系统外的其他领域数据信息进行更广泛层面的数据挖掘分析，进而为管理决策提供更多依据。
关键词：供水系统;水力模型;智慧供水中图分类号：TU991; ; 文献标志码：A0 前言供水管网是城市中一类大规模的网络系统，服务于成百上千用户。
当直接对供水网管进行改变，或者管线内的水质发生变化时，将产生极高的成本，且会对公众的用水和健康有巨大隐患。
供水管网的水力建模，将真实的供水管网简化和抽象，便于系统通过图形和数据表达与分析，从实验中对真实系统进行评价，可以预测系统中存在的问题，在实际工程投资前提出解决方法。
智慧供水项目中需要建立水力数学模型，为供水的智能应用提供支撑。
1 水力建模原理水力模型是真实系统的一种数学描述。
为解释供水系统模型模拟产生的结果，本节对建模所涉及的数学原理进行简单介绍。
1.1 节点流量方程进入管道的流体质量等于离开管道的流体质量，因为在供水系统中流体既不会被创造也不会被消灭，即质量守恒定律。
对于管网模型中的任意节点j，可以表示为。
式中：Qi—管段i的流量;Qj—节点j的流量;Sj—节点j的关联集;N—管网模型中的节点总数。
联立所有节点的流量方程。
若考虑延时模拟，水可在水箱中被存储和取用，则需要描述该节点处水的积累量。
1.2 管段能量方程模型中，无论采取什么路径，2点间的能量差是一致的，即能量守恒定律。
为便于分析，在忽略能量损失的情况下（如管壁摩擦、设备使流线改变引起的紊动等），该管网中相邻的任意2个节点的能量差（或水头），等于2个节点的压降，表示为：式中：Fi、Ti—管段i相邻的2个端节点编号。
城市供水系统网络模型优化与管网设计
城市供水系统网络模型优化与管网设计城市供水系统是现代城市的基础设施之一，为居民提供清洁、安全的饮用水是保障居民生活质量的重要任务。
为了有效管理和运营城市供水系统，提高供水的可靠性和效率，建立一个优化的网络模型和设计合理的管网是至关重要的。
首先，城市供水系统的网络模型优化是指通过建立数学模型和利用优化算法来最大程度地减少供水系统的损耗并提高其运行效率。
网络模型是对供水系统中的管道、泵站、水箱等设施进行建模和优化的过程。
在网络模型优化中，需要考虑以下几个方面。
首先是管道的布局设计，包括管道的路线和规格的选择。
合理的管道布局可以降低系统的压力损失和泄漏风险，提高供水系统的运行效率。
其次是泵站的位置和功率的选择。
泵站的合理位置和适当的功率可以确保供水系统的稳定运行，并减少能源消耗。
最后是水箱的容量和位置的选取。
水箱的容量要能够满足用户的需求，并且位置要合理，方便供水系统的管理与维护。
优化城市供水系统网络模型的方法有很多。
一种常用的方法是使用智能算法，例如遗传算法、粒子群算法等。
这些算法可以根据不同的优化目标和约束条件，自动地搜索到全局或局部最优的解决方案。
另外，还可以利用模拟软件进行仿真实验，通过调整管道的参数和设施的位置等，评估不同方案的性能并选择最优解。
除了网络模型优化之外，合理的管网设计也是城市供水系统的重要组成部分。
管网设计是指在满足供水需求的前提下，合理选择管道的直径、材质以及布局，以减少水源浪费和维护成本。
在管网设计中，需要考虑供水系统的规模、用水量、压力要求等因素，同时要兼顾供水系统的可靠性和经济性。
在管网设计中，可以采用多种方法来确定管道的直径和布局。
一种常用的方法是利用水力计算模型，基于供水系统的参数，计算出管道的流量、速度和压力等参数，并根据这些参数选择合适的管径。
另外，还可以借助地理信息系统（GIS）和优化算法等工具，对供水系统的空间布局进行优化，并确定最优的管道布置方案。
总之，城市供水系统的网络模型优化和管网设计是提高供水系统运行效率和可靠性的关键。
应用管网水力模型辅助制定供水调度方案
从早上 ７点到晚上 ２ ３ 点 ，供水压力 比较高 ，介于
４ ０米 到 ５ ０米 之 间 ；压力 高 峰集 中在早 上 ７ 点到 １ ３ 点 以及 晚上 １ ８点到 ２ ２点 。
图４ ２ ０ １ １年 一 ２ ０ １ ４年 月 供水 量变 化 曲线
３ ． ２调度方 案制 定
３ ． ２ ． １ 高峰时段调度方案
第 四水 厂运行 后 ，高峰 时段 的供水 格局 建议 如
下：
。 一
产 ＿—＿ ． － ‘ ’ ． ， ． —— … … ’ 、
第 四水厂供河东开发区和高铁新区； 第三水厂供市 区、天衢区和商贸区
根 据 拟 定 的供 水 格局 ，将 制 定 以下调 度 方 案 ，
§§ § § § §§ § § § §§ ｉ ｇ ８ ８ ８ ８ § § § §
２ ． １出厂水 流量 分析 从 图 ２可 以看 出 ，第三水 厂 ３月份 的供 水量 具 有 明显 的规 律 性 ，０点 到 ６点水 量 较少 ，从 ７点 开
调度方案 ； 最后通过方案 比较 ，得出较为经济合理
的方案 ，并模 拟 两个水 厂 的供 水边 界 。 ３ ． １ 需 水量 预测
分 别为 ４ ７ ２ ９ ． ８ ｍ ／ ｈ和 ２ ４ ２ １ ． ６ ６ ｍ ／ ｈ 。
０
詈 曼 曼 黑 § 曼 § 曼 § § ｌ ； ； ； ； ； ； ｌ ｌ ； ； ； ； ；
图 ２ 第三水厂 ３月份 出厂水流量变化 曲线 图
— －＿ －２ Ｏｌ ｌ
—● 一 ２ Ｏ ｌ ２ 年
ｙ
・
自动 化 与 信 息技 术 ・
２）模 拟第三 、四水厂 的供水 分界 和供水 范 围 。 ２ ． 现 状 分析 现状 分析 主要包 括第 三水 厂 的出厂 流量 和压 力
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城市供水调度工作中供水管网水力模型系统的应用
发表时间：
2018-05-17T15:04:41.630Z 来源：《基层建设》2018年第3期 作者： 张远军
[导读] 摘要：伴随着城市水利项目的发展，供水管网水力模型系统的监督管理成为了城市建设中的重点，只有建构良好且完整的水力模型
系统应用机制，才能更好地优化供水调度工作质量。
珠海水务环境控股集团有限公司 广东珠海 519000
摘要：伴随着城市水利项目的发展，供水管网水力模型系统的监督管理成为了城市建设中的重点，只有建构良好且完整的水力模型系
统应用机制，才能更好地优化供水调度工作质量。本文结合案例，对城市供水调度工作中供水管网水力模型系统发展现状进行了简要分
析，并集中阐释了系统应用和后续管理的建议，以供参考。
关键词：城市；供水调度；供水管网；水力模型系统；应用
行过程中的供水水压、水量以及水质不受到外界影响，在实际操作工作开始前，要对边界阀门进行操作处理，利用模型模拟完全关闭
以及打开的工况参数，以保证供水调度工作运行效率。
（一）模型录入
在供水管网水力模型系统应用体系中，数据录入是最基本的要求，要对模型中的相关数据进行定位处理，整合其实际运行效率，结合
阀门的阀门卡位置对
GIS系统中的坐标予以判定，建立基础性定位模型，见图三。相关部门结合工况运行数据和相关信息，维护数据更新和
数据处理效果，尤其是对水泵开关以及水池水位等基础信息进行整合以及处理，从而完善数据管理结构
[4]。
图三：模型中阀门位置示意图
（二）调度工况
要对模型进行处理，结合不同阀门开关的实际状态进行24小时模拟，结合实际情况和信息的动态收集，确保阀门打开以及阀门关闭的
早晚时间都能被有效模拟出来，从而对阀门两侧压力差予以测定和分析，整合后将平均过流量数据汇总成表，表格中涉及的参数包括口径
（
mm）、开启过流量（m3/h）、关闭时压力差（m）、流向以及有无流量正负现象。在对24小时模拟压力分布图以及模拟数据表进行全
面分析后，就能得出相应的模拟结果，该地区阀门在开启后，部分地区边界压力会下降
2m到2.5m，压力影响范围也有所扩大，流量相较于
阀门状态时的变化并不是十分明显，尤其是对边界区域的影响较小。综上所述，只有有效控制阀门开启状态和速度，才能从根本上保证水
质的平稳性。
（三）后续评估
在工程体系建立后，要对实时记录进行分析，尤其要建立模型运算数据和实测数据之间的对比分析，从而保证评估效果符合预期。对
其模型模拟曲线进行处理，能推测出相应压力和流量的变化率，在工程项目运行后，现场的压力流测量数据和模拟数据较为一致，无论是
压力参数、流量数据还是流向都大致能满足模型模拟数据，具有一定的研究价值
[5]。
四、城市供水调度工作中供水管网水力模型系统反思
在对相关情况进行系统化分析后，要整合有效的监督管理工作，充分发挥供水管网水力模型系统的价值和优势[6]。建立相关系统就是
为了有效整合供水调度和生产资源，提高工程操作管理水平，避免系统运行过程中调度操作和决策的盲目性，借助水力模型的应用和管
控，能在解决管网系统运行情况的同时，保证调度工作能按照标准化流程有序进行，维护调度工作决策支持系统的基本水平。
尽管在上海城区内部已经建立了相应的水力模型，但是，为了保证工作实效性和系统的长期稳定性，也要建立健全后期管控和维护作
用，确保模型的优势和作用都能得到发挥
[7]。
第一，要建立模型维护机制，在供水网模型建立后，要整合信息化建设机制，确保供水管网系统涉及的数据和信息都能得到整合，在
数据基础上完善运算结果，保证基础数据处理的正确性和及时性，从而维护整个系统的管理水平，确保模型和运行策略之间的匹配程度符
合标准，实现管理目标。需要注意的是，地区管理人员要整合数据基础模型，并且保证配套效果能从数据资料收集开始，完善项目运行效
率。
第二，相关人员培训。对于城市供水调度工作中供水管网水力模型系统建立和推广工作而言，其专业性较强，要想顺利完成具体目
标，就要整合计算机软件，尤其是对相关操作人员进行集中培训，确保其能对关键信息进行筛选和处理，提高软件处理的熟练程度，从而
保证决策的有效性
[8]。只有从根本上维护软件处理工作的有效性和时序性，才能为后续决策的准确性提供保障，基于此，要给予培训工作
更多的重视，积极落实完整的监督和控制机制，整合应用效率。
第三，拓展应用效果，要从传统管理理念中跳脱出来，确保拓展和应用的简单化工作能满足B/S系统，践行应用流程的简化要求，保
证相关数据的完整性，也能为供水调度智能化决策提供保障。要建立模型的在线模拟机制，主要是应用离线静态和动态模型，能满足实时
运行的所有需求，只有在
GIS系统推进作用下，才能维护供水调度工作的完整性和成熟度[9]。
结束语
总而言之，在研究城市供水调度工作中供水管网水力模型系统的过程中，提高系统的及时性和准确性，保证设备运行情况的完整优
化，实现调度人员的有效管理和控制，保证供水安全。
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