廣州市中心城區管網現狀模擬與分析

劉橋

（同濟大學環境科學與工程學院，上海200092）

1 模擬的基礎數據

根據廣州自來水公司提供的廣州市中心城區2008年最高日最高時供用水量數據--2008年7月29日上午十時的各行政區域用水量和水廠的供水量統計情況（見表1和表2），使用WSZ管網模型軟件對中心城區現狀管網進行模擬分析。

在管網模型模擬過程中，各定壓節點（水廠）取以絕對水壓（見表3），通過對地面標高尚未確定的各定流節點（用戶）進行流量分配并作多次調整，使模擬所得的各定壓節點流量與各水廠實際供水情況相吻合。鑒于管網模型與實際管網情況可能存在著一定的細微差別，若能將各定壓節點模擬數據與實際供水量的相對誤差控制在±10%以內，即作為可接受的結果。

2 模擬思路與原則

此次管網模擬過程主要是對節點流量進行分配以作平差計算，并分配的節點流量不斷調整，以得到與管網實際運行情況較一致的結果。主要思路和原則如下：1）確定各個水廠的主體供水方向。根據中心城區各水廠供水勢力范圍現狀圖及各水廠的干管布置情況，確定各個水廠的供水方向。2）各個區內分配的所有節點總流量以各個區實際用水量為參考。3）初次分配時，可將各個區總用水量均勻地分配各區內的節點。由于廣州市中心城區管網復雜，布置形狀極不規則，管道和節點眾多，管網模型軟件自動分配結果遠偏離正常情況。因此，初次分配時，可結合已有的各區用水量數據，對各區內的節點流量進行均勻分配，在計算結果基礎上再做后續的修改和調整。4）總量恒定。在每次得到的計算結果基礎上，對節點流量分配作調整時，必須始終保持整個管網節點總流量恒定，即等于實際用水總量。5）考慮不同管徑管道的經濟流速。6）每次平差計算后，將各個水廠節點結合起來分析。綜合各個水廠流量平差結果與實測值的正負偏差大小，重點調整2~3個偏差量比較大的水廠所服務區域內的節點流量，特別是正負偏差較大，且相鄰的水廠節點。

?

?

3 模擬結果與分析

經過多次調整分配的節點流量，得到表4中的模擬結果。由表中數據可知，模擬供水量的誤差均在實際供水量的±5%以內，模擬結果的準確度良好。

3.1 節點水壓分析

統計平差結果圖中全部1262個節點的絕對水壓，從中找出絕對水壓最低的20個節點，結果列于表5。

從表中可以發現，水壓最低的節點集中在長洲鎮、海珠區和蚌湖鎮3個地區。說明有必要提高這3個地區的供水壓力，增設加壓設備。

3.2 管道異常流速分析

統計管徑DN800mm以上（含DN800，下同）的所有管道，找出不同管徑流速過小和過大的管段。具體對象為：流速過小（0.2～0.3m/s）且長度大于1000m的管道以及流速過大（2.0～3.0m/s）所有長度管道。結果見下圖1。

由圖1知，管徑為DN800以上流速異常的所有管道中，流速過小的管道管長占據絕大部分，特別是管徑為DN800和DN1200。DN1800管道不存在流速過小的情況，DN1000管道不存在流速過大的情況。管徑DN1400、DN2000、DN2100和DN2200的管道流速無異常。從總體上看，流速異常的管道在整個管網中所占比例較小，對管網的整體運行影響不大。

3.3 管道平均流速分析

計算DN800以上各管徑管道的平均流速，以便對其運行狀況進行宏觀評價。計算公式為：

計算結果見下表6。

從表中數據可知各管徑的平均流速均在合理的范圍內，說明管網的整體運行情況良好。

3.4 主要水廠供水干管分布

廣州市現有3個主要水廠，分別為石門水廠、西村水廠和南洲水廠，均分布在廣州市西部，總體上由西向東供水，DN1600管徑以上供水干管主要分布在廣園路、東風路和工業大道等交通主要干道上。

圖1 DN800以上管道流速異常情況

4 總結

對于模擬類似于廣州市中心城區這樣規模大、拓撲結構復雜管網的現狀情況，如何合理地分配節點流量，是個不小的難題。本文在解決這一難題過程中，摸索出了以上主要模擬思路在并取得了較好的結果。如何對管網現狀作水質分析，以及對其作水力分析的方法和指標方面，都有待于進一步研究。

[1]趙洪賓.給水管網系統理論與分析[M].北京：中國建筑工業出版社,2003.

[2]嚴煦世.給水工程[M].北京：中國建筑工業出版社,1999.

[3]嚴煦世,劉遂慶.給水排水管網系統[M].北京：中國建筑工業出版社,2008.

[4]柏蔚華.給水管道的平均經濟流速計算[J].工業用水與廢水,1984,(01).

[5]劉孟軍,鄒平華,何鐘怡.供水管網中節點流量隨機性的影響分析[J].給水排水,2007,(S1).