利用WaterGEMS模擬水廠投產運行情況

北京市自來水集團有限責任公司水質監測中心 常思博，蘇悰，付文征

一、WaterGEMS模型軟件

該系統可以有效地識別出潛在的問題區域，適應用水區域，規劃用水方案。該系統可以為水泵準確建模，優化水廠水泵的運行方式，設置關閉和日常運行的時間，將中斷情況降到最低從而提高供水效率，并對復雜的給水系統進行簡化操作。該系統可以提供當供水設備設施需要維護維修時的臨時供水方案。

二、模型建立

在GIS內容列表中，分別把圖層下方的消火栓、排氣、節點、閥門、測流、干線導出Shp格式數據到新建的文件夾中。

打開WaterGMES軟件，在彈出框中點擊“新建項目”，然后在工具欄中點擊“建模器”，將上述保存的文件夾中的Shp格式數據導入模型，然后點擊下一步，在容差設置中，可設置容差為0.1米，模型創建完成。

三、其他附屬設施組件加入模型

需要把水庫、水泵組件等信息加入模型并進行實際定義，模型方可進行計算運行，需要添加的信息包括：水泵曲線、水廠與管網連接關系、用戶用水量、用水曲線、控制閘門及當日工況等。

四、管網水力模型的校準

（一）手工校核

通過對網絡拓撲的控制，以確保該數據網絡的底層精度。同時，手動調校還應包括對儀器精度的調校，以及對所測量數據可靠性的驗證[1]。手動檢查對照過程中如果發現了錯誤，這可以通過現場調查、實證分析等方法進行矯正，以上過程稱為手工校核。

（二）自動校核

基于所述管道系統（值C）的管道粗糙度系數的人工檢查，該節點的業務參數，以縮小網絡模型的操作狀態和所述實際網絡達到最大的匹配[2]。以上過程稱為自動校核。

（三）模擬工況的選擇

管網模型建成后，需要在管網模型中錄入水泵的實際運行工況，即一天內每個水泵的運行和關閉時間[3]。泵的工況需要從調度部門獲取，將此稱之為“某日工況”。“某日工況”應要符合特定需求，比如設定為某水廠供水量30萬立方米、某日需水量320萬立方米。需要選擇相應的“某日工況”。將水泵的開關時間導入模型中，步驟如下：點擊菜單“組件”→“控制”。

圖2 30萬m3/d

圖3 40萬m3/d

圖4 50萬m3/d

點擊“新建”按鈕，在最下欄方框中打鉤定義為“簡單控制”，在IF后面下拉菜單中選擇一個時間點，在THEN后面下拉菜單中直接選擇某號水泵開啟，就成功定義了水泵開啟的時間，關閉時間操作方法與開啟相同[4]。

錄入幾組水泵后，點擊“控制組”按鈕，把錄入后的“可用項”添加到“選中項”里，水泵定義成功。

五、模型計算不同工況下供水范圍的確定

水力模板需水量，以市區230萬m3/d日供水量為參數，依次設定B水廠供水量為20萬m3/d、30萬m3/d、40萬m3/d、50萬m3/d，設定時間在22:00，進行全天模擬計算，結果如圖1-4。

圖1 20萬m3/d

通過計算結果來看，隨著B水廠供水量的逐步增大，其供水范圍也逐漸擴大，基本覆蓋經濟開發區，并延伸到西南四環、東南三環及部分中心城區。

六、結語

根據WaterGEMS水力模型，計算得出B水廠的供水范圍。根據供水范圍，可以劃分出水源切換的影響區域，以及管網風險區域，還可以進一步結合管網運行情況進行有針對性的水質適應性研究。

相關鏈接

自來水廠指具有一定生產設備，能完成自來水整個生產過程，水質符合一般生產用水和生活用水要求，并可作為公司（廠）內部一級核算的生產單位。

發生反應

氯氣是一種有毒物質，對人體有強烈的刺激性，吸入少量氯氣會刺激鼻腔和喉頭粘膜，并引起胸痛和咳嗽；吸入較多氯氣會窒息致死。

把氯氣加入水中，會發生以下反應：

Cl2+ H2O = HCl + HClO

然而，雖然氯氣已完全反應，卻有其他物質生成。次氯酸（HClO）具有強氧化性，因此具有很強的殺菌消毒能力，是常用的消毒劑。次氯酸是一種弱酸，很不穩定，在光照條件下易發生以下反應：

2HClO = 2HCl + O2↑

如此，水中有可能含有的雜質就只剩HCl了。 氯化氫的水溶液叫氫氯酸，俗稱鹽酸，是一種強酸，具有強的氧化性及腐蝕性。

由以上的方程式，根據氯原子守恒，可知一定物質的量的氯氣與水反應后最終生成的氯化氫的物質的量是原來氯氣的兩倍。由于在生產水的過程中使用的氯氣的量很少，產生的氯化氫的量也很少。根據生理衛生常識，我們知道人體的胃液含有少量鹽酸，故可認為微量的氯化氫并不影響人體健康，幾乎可以忽略不計。此外，氯化氫是易揮發氣體，基于這一性質可推知煮沸了的水幾乎不含氯化氫。

消毒過程中氯氣用量很小（一般在1L水中僅通入約0.005g氯氣），可以說只要出廠的自來水符合正常的國家標準，在自來水中的投入的氯氣會完全與水反應生成其他物質，故可認為出廠的水中不含Cl2。所說的"使城市水管末梢保持一定余氯量"，實際上應是指氯元素，而不是氯氣。