城市供水调度工作中供水管网水力模型系统的应用

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。

城市智能化供水调度系统的研究与应用摘要：城市供水是城市基础设施的重要组成部分，对于保障居民生活、经济发展和社会稳定具有至关重要的作用。

然而，传统的供水调度管理方式存在一些问题，如供水效率低、能耗高、调度策略不合理等。

随着信息技术的快速发展和智能化技术的广泛应用，智能化供水调度系统成为提高供水管理水平和改善供水服务质量的重要手段。

关键词：城市智能化；供水调度系统；研究；应用1智能化供水调度系统重要意义首先，它可以提高供水效率，通过智能化调度和优化策略，实现供水过程的精细化管理，减少供水中的损失和浪费，提高供水的准确性和稳定性。

其次，它可以降低能耗，通过精确的调度和控制，减少能源的消耗，降低供水过程中的能源成本。

最后，它可以优化调度策略，通过数据分析和智能算法，为供水调度提供科学依据，使供水系统能够灵活应对各种复杂情况，提高供水系统对外部环境变化的适应能力。

2城市供水系统分析2.1城市供水系统特点城市供水系统是一个复杂的工程系统，具有以下几个特点：•大规模性：城市供水系统需要满足大量居民、企事业单位和公共设施的用水需求，规模庞大。

供水系统需要具备足够的供水能力和稳定性，以保障城市的正常运行和发展。

•复杂性：城市供水系统由多个组成部分相互配合运行，包括水源、水处理厂、输水管网、水池和用户终端等。

这些组成部分之间需要协调工作，确保供水系统的正常运行和供水质量的稳定。

•动态性：城市供水系统的供水需求和水源水质等因素都是动态变化的。

供水系统需要根据不同的时段和季节变化，调整供水策略和供水量，以满足不同时间段的用水需求。

•脆弱性：城市供水系统对外部环境的变化非常敏感，如自然灾害、供水设备故障和恶劣的水质等。

这些因素可能会导致供水系统的运行中断或供水质量下降，对城市的正常生活和生产造成影响。

2.2城市供水系统组成部分城市供水系统包括以下几个主要组成部分：（1）水源：城市供水系统的水源可以是自然水源，如河流、湖泊和地下水等；也可以是人工水源，如蓄水池和水库等。