给水管网管网平差-管径变化

平差准备：定节点地面标高，流量，控制点水压，定管长，管径。

（软件不自动调整管径）1．设置－出图比例20000，设置－文字大小－2.52．设置一个tempt（图名，可随便定）图层，颜色为紫色，线宽为0.3（这些可以随便定，主要为了确定给水管道位置，但这个步骤最好有）3．在这个图层上画出图1中的框框，1和10节点间有两条管线所以另外加一条折线增加一个节点11。

4．给水－交互布管－新建工程名（名称随意）－确定－管代号（输J），选球墨铸铁管－确定－用鼠标点击节点布置管线，顺序可随意，布完一个环用回车键布其余管段。

5．工具－图层－点击新建图层前的小灯泡（这一步是为了关闭新建图层）6．给水－节点编号－给水节点自动编号－选择起始节点，在图上点击－输入节点其始编号1，然后回车，全部按主结点编号，回车，全部自动编号，回车，如果出现有些节点未标注，是否自动标注，输Y，回车。

（节点编号与所要求的不一致没关系，在下一步中更改）7．给水－编辑标注－查询－用鼠标点选节点，修改节点编号，输入地面标高。

或者采用工具－编辑查询。

8．平差－定义管长－点击管段J10－J11，J11－J1，输600（这是为了使输水管总长为1200）9．平差－定节点流量－定管供水类型－按照提示定义1－4，4－7为单侧供水，10－1，10－11，11－1为不供水10．平差－定节点流量－定集中流量－输入求得的水源流量，前面加负号11．平差－定节点流量－按管长分配流量－输H12．平差－定义管径－定义管线直径。

13．平差－平差计算--选择反算水源压力，自由水头28，计算公式：海曾威廉，计算温度：20，管道局部损失系数：1.05,球墨铸铁管。

点击图面提取，全选图形，回车，输入h，回车，点击节点参数，在控制水压下面，第10个节点处输入根据泵的特性曲线方程求得的水压。

点击计算。

赋回图面，编写计算书。

14．平差－管段标注－输s，回车，再回车15．平差－节点标注－输s，回车，再回车（图形有重叠，自己调整）16．平差－管标注图例，平差－井标注图例17．平差－定消防流量－点着火节点，输入消防用水流量。

给水管网平差程序LOOP使用说明LOOP是一个功能十分强大的管网水力平差计算程序，可以计算大、中、小型环状和枝状管网，计算速度非常快，曾进行过我国许多城镇的管网设计水力计算。

该程序原为英文操作，经华东交通大学沃特科技有限公司()方永忠教授（yzhfang@）汉化，提供给国内同行使用，操作简便。

有疑问请通过Email进行咨询。

1、程序使用环境硬件要求：任何PC微机配打印机软件平台：DOS、WINDOWS2、数据准备（初用者请先跳过本条）在使用平差程序前，请准备好计算所需原始数据，包括总体数据、管段数据、节点数据、参考节点数据。

总体数据：工程名称——对管网工程的方案说明，不影响计算结果管段总数——最大值250节点总数——最大值200高峰因子——即节点流量的缩放系数，一般为1，见"详注1"最大水力坡度——即管段单位长度水头损失最大允许值，不影响计算结果，只是在计算结果中提出警告，一般取5~8，单位：千分之一（‰）最大流量修正值——本程序采用的是节点平差算法，此为平差的最大允许误差，值越小则计算精度越高，一般可采用0.01或更小，单位：升/秒管段数据包括：管段编号——正整数，1~250起始节点编号——正整数，1~200终到节点编号——正整数，1~200管段长度——正整数，单位：米管段直径——正整数，单位：毫米管内壁粗糙系数——海曾?威廉公式中的C系数节点数据包括：节点编号——正整数，1~200节点流量给定方式（FIX）——通常为0表示不节点流量不固定，1表示节点流量固定，见"详注1"节点流量——流入节点流量为正值，流出节点流量为负值（与我国规定相反），单位：升/秒，见"详注2" 、"详注3"节点地面高程——节点海拔标高，单位：米参考节点（即水头已知、流量未知的节点，见"详注3"）数据：节点编号——正整数，1~200节点水头——已知的节点水头海拔标高，单位：米详注1：为了便于多工况水力平差计算，本程序采用两种方式给定节点流量，即固定式和不固定式，固定式：在节点数据中直接给出节点流量，非固定式：节点数据中给出的节点流量先与高峰因子相乘（比例缩放）后再参与平差计算。

摘要：给水管网力计算是以解管段方程、解环方程和解节点方程为基础，对连续性方程、能量方程和压降方程应用近似优化处理方法和数值计算方法进行计算，旨在求解管段流量或节点水压，为管网设计，改扩建及运行管理提供依据。

关键词：节点方程管网平差开发与应用1 引言给水管网力计算是以解管段方程、解环方程和解节点方程为基础，对连续性方程、能量方程和压降方程应用近似优化处理方法和数值计算方法进行计算，旨在求解管段流量或节点水压，为管网设计，改扩建及运行管理提供依据。

随着供水事业的发展，给水管网的规模不断增大，管段数和环数不断增多。

众所周知，传统的解环方程法是在手算基础上发展而成的，计算前需要初分管段流量。

对于大型复杂管网，初分流量相当繁琐，人工工作量较大，且初分值不合理会导致迭代算法不收敛。

为此，本文基于解节点方程的算法原理及管网数据结构的特征，研究了正定稀疏矩隈的变带宽紧缩贮存技术，运用FORTRAN语言编制了程序，并结合实例进行了应用和验算。

2 解节点方程的有理与方法2.1节点方程根据管段压降方程，Hi-Hj=Sijq2ij,将管段流量用水压表示，q ij=sign(H i-H j)(│H i-H j│÷S ij）1/2，代入连续性方程，即得出节点方程，Q+Σsign(H i-H j)(│H i-H j│÷S ij）1/2=0式中Q i—i节点的耗水量或水源供水量（即节点流量）；H i H j——i,j节点的水压；S ij——i,j管段的摩阻。

若管网节点数为M，则独立的节点方程数为M-1。

2.2节点方程的线性化节点方程是以节点压力未知量的非线性方程组，令C ij=1/(S ij│q ij│),q ij的初值可用程序中所示的经验公式确定，则节点方程可化为，Q+ΣC ij(H i-H j)=0，这是一个线性方程组，可用迭代法或牛顿法求解，程序中采用的迭代法。

2.3线性方程系数矩阵的存贮根据管网图形拓扑结构可知，以上线性方程的系数矩阵为对称正定稀疏矩阵，矩阵元素中大部分为0，节点数越多，稀疏性越明显。

给⽔管⽹平差结果给⽔管⽹平差⼀、平差基本数据1、平差类型：反算⽔源压⼒。

2、计算公式：柯尔－勃洛克公式I=λ*V^2/(2.0*g*D)1.0/λ^0.5=-2.0*lg[k/(3.7*D)+2.5/(Re*λ^0.5)]Re=V*D/ν计算温度：10 ，ν=0.0000013、局部损失系数：1.204、⽔源点⽔泵参数：⽔源点⽔泵杨程单位(m)，⽔源点⽔泵流量单位:(⽴⽅⽶/⼩时)⽔源节点编号流量1 扬程1 流量2 扬程2 流量3 扬程3⼆、节点参数节点编号流量(L/s) 地⾯标⾼(m) 节点⽔压(m) ⾃由⽔头(m)1 0.521 140.000 170.322 30.3222 -115.740 140.000 171.497 31.4973 6.544 140.000 170.342 30.3424 5.746 140.000 171.120 31.1205 1.389 140.000 169.777 29.7776 10.743 140.000 170.067 30.0677 11.814 140.000 169.717 29.7178 1.505 140.000 169.160 29.1609 6.544 140.000 169.522 29.52210 1.853 140.000 169.072 29.07211 8.165 140.000 169.243 29.24312 10.192 140.000 169.242 29.24213 2.345 140.000 168.000 28.00014 0.579 136.000 168.985 32.98515 8.893 136.000 169.011 33.01116 6.023 136.000 169.013 33.01317 11.962 136.000 168.897 32.89718 1.476 136.000 168.554 32.55419 12.498 136.000 168.893 32.89320 1.389 136.000 168.602 32.60221 2.316 136.000 167.692 31.69222 3.243 136.000 165.822 29.822三、管道参数管道编号管径(mm) 管长(m) 流量(L/s) 流速(m/s) 千⽶损失(m) 管道损失(m)1-3 100 90.0 0.521 0.092 0.218 0.0202-4 315 46.1 115.740 1.637 8.172 0.3773-7 315 540.0 40.102 0.567 1.157 0.625 3-4 315 500.0 47.167 0.667 1.556 0.778 4-6 315 400.0 62.827 0.889 2.633 1.053 5-6 100 240.0 1.389 0.245 1.209 0.290 6-7 225 725.0 11.452 0.288 0.482 0.350 6-9 315 490.0 39.242 0.555 1.112 0.545 7-12 315 455.0 37.888 0.536 1.043 0.475 8-9 100 260.0 1.505 0.265 1.394 0.362 9-11 315 380.0 31.193 0.441 0.733 0.278 10-7 100 320.0 1.853 0.327 2.016 0.645 11-12 225 460.0 0.492 0.012 0.002 0.001 11-15 315 570.0 22.536 0.319 0.407 0.232 12-13 100 405.0 2.345 0.413 3.068 1.242 12-16 315 440.0 25.843 0.366 0.521 0.229 14-15 100 100.0 0.579 0.102 0.262 0.026 15-16 225 200.0 1.174 0.030 0.009 0.002 15-19 315 665.0 14.237 0.201 0.179 0.119 16-17 315 400.0 18.647 0.264 0.290 0.116 17-22 100 560.0 3.243 0.572 5.491 3.075 18-17 100 255.0 1.476 0.260 1.346 0.343 19-21 100 400.0 2.316 0.408 3.000 1.200 19-17 315 850.0 1.966 0.028 0.006 0.005 20-19 100 240.0 1.389 0.245 1.209 0.290 四、管⽹平差结果特征参数⽔源点2: 节点流量(L/s):-115.740 节点压⼒(m):171.50最⼤管径(mm):315.00 最⼩管径(mm):100.00最⼤流速(m/s):1.637 最⼩流速(m/s):0.012⽔压最低点22, 压⼒(m):165.82 ⾃由⽔头最低13, ⾃由⽔头(m):28.00第六章给⽔管⽹设计（⼀）教学要求1、了解相关的基本概念；2、熟练掌握给⽔管⽹的设计计算⽅法和步骤；（⼆）教学内容1、沿线流量和节点流量计算2、管段流量分配3、初拟管径4、平差计算5、泵站扬程与⽔塔⾼度设计；6、管⽹校核；（三）重点：沿线流量和节点流量计算，环状管⽹设计计算的理论、步骤及平差⽅法和管⽹校核。

浩辰给排水管网平差功能介绍工程
在浩辰给排水软件的计算模块中有一个管网平差功能，而在管网平差中还分有六个应用，下面我们就通过CAD软件下载平台对这个功能的各个应用展开详细的介绍，
管网平差
用户执行【管网平差】命令后选择给水管网系统任意管线，软件会自动对整个给水管网进行搜索，而且还会自动在管线的连接出设置平差计算节点，最后就可以得出下列图管网平差计算的对话框：图3-4-7
1. 节点
选择节点功能，在图中选取需要的节点。

会弹出如图3-4-8对话框，用户可以在对话框中输入节点处的集中流量、消防流量，可以手动输入流量，也可以由软件计算获得。

据CAD下载平台介绍，节点功能可以用于节点的添加和删除，而集中流量有正负之分，正值代表节点处出流，负值代表节点处入流，
图3-4-8 图3-4-9
2. 管段
选择管段功能，在图中点选或框选需要的管段。

会弹出如图3-4-9对话框，用户可以选择管段是单侧供水还是双侧供水以及管线的管材和粗糙度。

3. 平差计算
用户将节点和管段的根本参数输入完成,点击【平差计算】按钮,软件便可完成环状给水管网的平差计算。

4. 调整管径
调整管径选项提供了一种管网平差的计算方式，选定调整管径功能后，可以对表格中的管径进行调整，然后再使用管网平差计算按钮软件就可以按照调整后的管径进行环网的平差计算。

5. 绘计算简图
用户可通过这个功能可以生成管网平差计算成果图，简图包括管道、节点的工程标注，标注内容样式可以在【管网平差设置】中设置。

6. 计算书
用户执行【出计算书】按钮,输出包括管道水力计算表、计算依据、计算参数、计算公式、计算简图等的管网平差计算书。

模板,内容仅供参考。

管网平差管网平差一般分三个步骤：图面整理、数据准备、平差。

目前我们用的平差软件为鸿业10.5版本。

打开鸿业软件后，首先要设置工程名称及出图比例以及设置节点标注设置及管道标注设置。

（设置--工程名称、出图比例、标注设置）1、图面整理：根据已收集到的现状给水管网平面布置图，按照规划要求，整理出远期给水管网平面布置图，对其进行图面整理。

图面整理内容主要包括：清除小短线、重复管线、未连接管线等操作步骤：1）管线--定义管道-任意选择2）工具--图面整理-选择所要整理的内容。

注意事项：图形整理时需要对管网进行简化，主要是将管道节点进行简化；定义管道时选择球墨铸铁管，选择无管径。

2、数据准备图面整理完后，需要对管网进行平差前的数据准备。

数据准备包含定义真实管长、按管长分配流量（定义集中流量、定管供水类型）、自动预赋管径（定义现状管、定义环干管、自动预赋管径）、定义节点地面标高、定义节点水压等。

1）定义真实管长--如果管道是按照长度精确绘制的则不用定义。

2）按管长分配流量---按照管道长度自动分配节点流量a、定义节点流量---主要是将管道流量分为集中流量和沿线流量；集中流量包括水源供水量（输入时为负值）和集中用水点流量（输入时为正值）。

b、定管供水类型---分为不供水、单侧供水和双侧供水；一般从水厂至配水管网之间可设置成不供水管道，城市边缘的管道可设置成单侧供水，其余全部为双侧供水。

3）自动预赋管径---需在节点流量确定后进行a）定义环干管---在没有定义环干管的情况下，程序是按照最小路径的原理来定义环干管。

布置环干管按照规划及用水区域大小的原则来布置。

b）定义现状管---对于现状给水管网中的主干管，可以将其定义成现状管，定义过的管径在平差计算时管径不会变化。

c）自动预赋管径---在节点流量确定后进行3）定义节点地面标高操作步骤：平差--定义节点地面标高高程点定义时必须有带高程点的地形图，可手工输入每一点的高程点，也可建立曲面高程模型计算（原地形--标高点--文本定义）统一定义。

一、名词解释给水系统:是保证城市、工矿企业等用水的各项构筑物及输配水管网组成的系统。

输水管：管径大、一般主要是输水，沿途不供水。

管网：在供水区域内纵横分布，分为干管和分配管干管: 管径较大，输送水量。

分配管：管径较小，向两侧配水。

统一给水管网系统：同一管网按相同的压力供应生活、生产、消防各类用水。

分地区给水管网系统：大中城市被河流分隔时，两岸工业和居民用水一般先分别供给，自成给水系统，随着城市的发展，再考虑将两岸的管网相互连通，成为多水源的给水系统。

分质给水系统：因用户对水质的要求不同而分成两个或两个以上系统，分别供给各类用户。

可分为生活给水管网和生产给水管网等。

分压给水系统：因用户对水压要求不同而分成两个或两个以上系统，分别供给各类用户。

工业用水重复利用率：在一定的计量时间（年或月）内，生产过程中使用的重复利用水量与总用水量之比。

水量平衡：用水量和损耗水量，循环回用水量，补充水量以及排水量保持平衡。

工业生产用水：一般是指工矿企业在生产过程中，用于冷却、空调、制造、加工、净化和洗涤方面的用水。

消防用水：是指在发生火灾的情况下用于灭火所需的水量。

日变化系数： Kd = 最高日用水量/年平均日用水量时变化系数Kh：Kh = 最高日最大时用水量/最高日平均时用水量。

Kh 通常变化在1.3～1.6之间（城市）用水量变化曲线：用每小时用水量占最高日总用水量的百分数表示，连接各线段而成的折线图。

水泵扬程： Hp = H0 + ∑h一级泵站扬程Hp=H0+ hs+hdH0：静扬程，即吸水井最低水位和水处理构筑物最高水位的高程差，mHs \hd ：水头损失,以QI=αQd/T 计转输流量：当泵站供水量大于用水量时，多余的水通过整个管网流入水塔，流入水塔的水量叫做转输流量。

最大转输流量：转输流量为最大的一小时流量叫做最大转输流量，以此进行管网核算。

控制点：管网中控制水压的点，一般为离二级泵站最远或地形最高的点。

用以控制整个管网的水压，只要控制点的水压符合要求，全管网的水压就有了保证。

给水管网平差使用方法
1、初分流量、选管径，形成数据文件
（1）数据单位：长度——米；管径——毫米；
水量——升/秒；流速——米/秒。

（2）流量的正负号：顺时针为正，逆时针为负。

（3）编号：进行环的编号，外环（无邻环）编号为21。

例如：
2、编辑录入数据（1）打开QE执行文件，进入编辑器，然后输入文件名（不带后缀）进入输入数据状态。

（2）输入、修改数据。

数据输入顺序：最小闭合差环数
管段数
管长管径流量邻环数
输入结束后按F2存盘，按ＡＬＴ＋Ｘ退出
（1）
（2）
输入结束后按F2存盘，按ＡＬＴ＋Ｘ退出
3、数据运行
在DOS状态下，按路径打开gspc空格文件名运行平差。

若不运行或出现死循环，则录入数据出现错误。

例如：
注意路径：我把QE和GSPC都存在了C盘的documents and settings中的yxj文件夹中。

后面的yxj是我录入数据的文件名。

l常见错误:
（1）忘记输入文件名或带后缀；
（2）环数或管段数与实际不符；
（3）编号错误；
（4）少空格（数据不足）。

4、查看运行结果
打开QE执行文件进入编辑器，敲入文件名*．ｏｕｔ察看结果。

在文件夹中同时出现
打开后，即为平查结果。

1 定义给水管
在【平差】里面选择【定义给水管】，选择对象后回车, 定义成功所选线会变成黄色。

2 平差数据准备
2.1 定地面标高
在【平差】里面选择【定地面标高】-输入X后回车执行【选择定义】命令,选择
对象节点后回车输入高程进行定义。

2.2 定义节点流量
在【平差】里面选择【定节点流量】中的【定集中流量】,选择对象节点后回车输入流量进行定义。

2.3 确定管道直径
在【平差】里面选择【定义管径】,选择对象管道后回车,选择相应管径后确认。

2.4 定消防流量
在【平差】里面选择【定消防流量】,选择对象节点后输入流量值后回车
2.5 定义事故管。

在【平差】里面选择【定义事故管】选择对象管道后回车。

2.6节点水压
在【平差】里面选择【节点水压】选择对象节点后输入水压数值后回车。

2.7 定最大转输流量
在【平差】里面选择【定最大转输流量】选择对象节点后回车，输入流量数值后回车。

3平差计算
在【平差】里面选择【平差计算】，
通过【图面提取】框选已经进行平差数据准备的管段后回车，然后点【计算】，计算成功后点【写计算书】编写计算书。

再点【赋回图面】将计算结果赋回图面。

论管网平差理论与其在市政给水管网建设中的应用作者：张志恺唐梓超郑泽群来源：《科学与技术》2018年第11期摘要：给水管道是市政工程建设中重要的基础设施。

管网平差是给水规划确定管径的理论依据，平差对管网的改造、规划都有指导性的意义，如果节点流量分配合理，结合测压，有助于发现故障管道。

关键词：市政工程;排水管道;管网平差管网平差是指在按初步分配流量确定管径的基础上，重新分配各管段的流量，反复计算，直到同时满足连续性（节点）方程组和能量（环）方程组的环状管网水力计算过程。

管网平差的计算适应于枝状管网、环状管网和混合管网，水源点可以是单个或多个的给水管网在不同计算工况、水头损失及节点方程算法等条件下的平差计算。

及时进行管网建模，及时监控和调整水压、规划管网，可以节省投资和运行成本。

1管网平差的基本原理、方法与意义管网是由看成节点的配水源和用水户及看成管段的管线组成的有向图，这些节点和管段均可用变量—流量qi和水头损失hi表示，即qi和hi（i=1，2，…，p）构成两个p维向量：q'=（q1，q2，…，qp）h'=（h1，h2，…，hp）管網中的实际水流情况应服从克契霍夫定律：克契霍夫第一定律（即连续性（节点）方程组）：管网内任一节点的进、出流量的代数和为零。

即qi+∑qij=0。

克契霍夫第二定律（即能量（环）方程组）：在任一环内，各管段的水头损失代数和为零。

即∑hij=0。

目前，常用的管网平差方法有：哈代·克罗斯法（Hardy-cross），牛顿·菜福逊（Newton-Raphson）法，线性理论法（Linear Theroy），有限元法（Finite-Element）和图论法。

管网平差计算可以自动简化管网，分配流量，计算水头损失，计算各节点水压，生成等水压线图和水压三维立体图，辅助决策，优化管径选择及日常调度。

管网管理方面，管网平差可以模拟管网的运行工况，制定更为科学、经济合理的调度方案并寻找季节性阀门经济开度;提供工况及事故预案，分析管网工程施工、阀门关闭方案，找出管网发生爆管、大漏水等事故发生位置，提出处理意见，分析工程及事故对用户用水的影响程度，提高供水服务业务水平;分析及诊断管网异常情况、开关阀门，摩阻突变和大规模给水系统中水打回笼等现象，提出解决办法;帮助指导检漏工作，通过模拟给水管网运行工况，与正常工况对比，找出漏水点;供水水质管理，通过模拟化学药品在管网中的扩散情况，实时反映管网水质情况并提供最佳处理方案，控制管网水质;规划、设计和改、扩建管网方面管网平差还可以为供水管网系统提供近、中、远期规划和各类小区规划;为供水管网系统设计提供最佳设计方案;分析现有管网的运行负荷，找出异常管段，在短时间内提供多种管网改、扩建方案并迅速将模拟状况显示出来，直观地反映各种方案的综合性价比，以利于找出最佳方案。