水力建模在宜春供水的應用

丁儒

摘要

在目前互聯網+的形勢下，越來越多供水公司重視智慧水務，單獨的三遙系統和管線地理信息系統已無法滿足供水公司的需求，水力模型把各系統有效的整合起來，更好的為智慧水務提供支撐。

【關鍵詞】水力模型 智慧水務

水力模型是用計算機技術對實際的地下管網進行數字化模擬，同時該模型能進行管網水力學數據的相關計算。模型能反映實際管網的水力狀態。水力模型系統綜合管線地理信息系統與三遙系統動態信息，并結合用水量的預報、估算與分配，按水力學理論對供水公司供水系統進行水力建模與模擬計算，在線跟蹤供水系統水力運行狀態，實時計算出所有管道的流量、壓降、流速和水廠、用戶節點的壓力等水力信息，為供水系統科學調度與管理提供依據。管網水力模型系統是管網水質模型、供水調度模型及管網漏損控制模型的基礎。

1宜春市供水現狀

宜春，位于江西省西北部，氣候溫和，雨量充沛，四季分明。市區現有三座水廠，供水能力共計24萬噸。供水范圍覆蓋中心城區68平方公里，用水人口57余萬，城市供水主管網DNlOOmm以上長度約520公里，截至2017年底全城總水表數為234983戶，城市用水普及率達98.85%。

2宜春市供水管網水力模型

根據參加智慧水務論壇學習及參觀相關先進水司，水力模型被應用于供水生產管理中，如管網運行管理、水廠優化調度、規劃改擴建等，發生事故時，模型系統及時報警，并提出應急解決方案，提高供水安全可靠性。因此，我司也認為建設管網水力模型勢在必行。

水力模型軟件必須是一款成熟的軟件平臺，同時應該支持我司管線地理信息系統使用的arggis平臺，能夠提供強大的二次開發和根據用戶需求來修改、增加新的功能，綜上原則，最終選擇美國奔特力公司的WaterGEMS水力模型軟件。從2016年開始建模，2017年開發完成并投入使用，分為水力模型客戶端和在線水力模型平臺兩種結構。

2.1水力模型客戶端

水力模型客戶端主要應用于公司總工辦，包括管網運行管理，水廠調度和規劃改擴建方案比較，要求具有較高專業素養的技術人員。客戶端直觀的反映了歷史某一天運行狀態，包含拓撲結構、水廠、加壓站、監測點分布位置、高程等組件屬性信息。在設計過程中可以在現管網結構基礎上對新建管道、管網改擴建、遠期規劃的合理性進行水力模型的可行性分析，建立多個規劃方案，并對各方案進行評估與比較，從而確定設計的合理性并可反復優化最終設計方案。水力模型客戶端能夠很大程度節省公司的資金投入和減少人工時間資源的浪費，是設計部門非常便捷好用的工具。

2.2在線水力模型平臺

在線水力模型平臺應用于調度中心、工程部、維修部和各銷售部，在線實時監控及預警、現場水廠調度、管網故障分析、爆管分析等，要求具有一般專業素養的技術人員，適用部門廣泛。在線水力模型平臺能實時反映了管網當前流量、流速、壓力、水流方向、管材、管徑、水齡、水質等運行狀態，同時還可對未來一定時間段水量進行預測，以便于公司調度中心掌握未來管網水力動態變化情況，也可以利用水力模型對實時管網進行操作模擬。

2.2.1調度中心

調度中心可在管網局部發生異常時進行模擬關閥、開停泵分析，了解什么樣的方案可在保證管網水力變化不大情況下解決異常問題。

（1）爆管分析：在得知管網發生爆管、壓力異常、水質污染通知后進行智能分析，據此了解在爆管時關閉哪些閥門影響面積、停水區域，或者關閉最少閥門可解決爆管問題;

（2）壓力分析：在發生壓力異常時，通過供水路徑分析了解影響該處的水源點，從而采取措施增減壓力緩解壓力異常情況。當管網出現低壓時，能利用供水路徑分析功能查出水頭損失過大的原因;

（3）水質分析：在發生水質污染時，能幫助調度中心分析不同歷時的影響范圍，以及污染源頭追溯，從而劃分出整個供水管網的供水區域分界線，用于水質混合和污染的分析;

（4）優化調度：通過在線水力模型平臺，優化各水廠的供水量，提出節能的水泵優化組合和調速泵設定方案，掌握應急調度的方法，提高調度人員的應變能力;

（5）在線監控及預警：調度中心還可以查看管網實時監測數據，結合三遙系統平臺綜合分析，利用事情預警功能獲取壓力異常報警位置，水量漏失可能位置，由此可根據多時刻對比看出管網的薄弱處，便于針對性下達檢修、巡檢命令。

2.2.2工程部、維修部

在獲知管網爆管等異常位置后，維修部門能夠通過水力模型分析出需要關閉的閥門以最大限度減少對管網壓力、影響區域，多層面對比得出最佳方案。基于此直接去現場關閉開展檢修工作。另外發現部分準備關閉閥門有異常的可避開此閥門重新分析新方案，大大提高管網供水安全性和維修部門效率。當發現現場管網拓撲情況與當前模型有差異時，需要將情況反映給探測部門進行實地復探，對模型的拓撲進行不斷更新，以完善模型的結構完整性。

2.3更新與維護

水力模型需要對三遙數據及管線地理信息數據進行定期維護和更新，以保證在線水力模型的精度，需要定人、定崗，每隔一定周期對模型進行更新和維護，保證計算結果能夠指導相關人員進行分析和處理。建立完善的水力模型系統與其他現有系統的接口，保證水力模型系統即時讀取最新數據。

3結語

為了實現城市供水科學化的管理和可持續發展，建立水力模型是必然的選擇，尤其對于供水企業更需要科學、高效的管理工具，管理好龐大的管網、服務好大量的用戶，同時其建立及其維護又更加復雜，需要專人、專崗，定期對模型進行更新和維護。

參考文獻

[1]李沆，基于管網微觀水力模型的無收益水量分配方法的研究[D].長安大學，2017.

[2]孫凌.基于微觀水力模型的濟南市主城區供水管網區塊化研究[D].哈爾濱工業大學，2016.

[3]魯旭，給水管網動態水力建模數據分析與管理[D].同濟大學，2006.