摘要：供水管网水力模型通过数学方程和模拟算法来描述水在管网中的流动，依据质量守恒和动量守恒原理进行计算...

供水管网水力模型是当前分析供水管网水力状态的有效方式.

什么是供水管网水力模型，包含哪些要素？

供水管网水力模型通过数学方程和模拟算法来描述水在管网中的流动，依据质量守恒和动量守恒原理进行计算。

通过水力模型可以1.模拟供水管网运行状态、2.发现管网运行存在的问题、3.分析问题的原因，提出解决方案、4.全面评估和优化

要素包含：

管段

管道网络由多个管段构成，每一个管段具有特定的长度、直径、材质等属性。

节点

节点是管道网络中的连接点，表示不同管段的交汇处。节点通常包括供水点、消防水源、水池、阀门等。

泵站

泵站用以提供水压增加或水流推动，使水可以流动到需要的地方。泵站的安装位置和参数对于模拟供水系统的水动力行为至关重要。

阀门

阀门用于控制管网的流量、压力与水流方向。

供水管网的水力模型有哪些？

EPANET

EPANET是美国环境保护署（EPA）开发的一款免费的供水管网水力模拟软件。它具有强大的建模和仿真功能，可以模拟供水系统中的管网流动、水压分布、流量分配等参数，同时提供优化及规划功能。具有供水管网平差计算的功能，能和GIS进行连接.

WaterGEMS

WaterGEMS是BentleySystems开发的一款供水系统分析与优化软件。它可以模拟供水系统的水动力行为、管道流量、压力分布等，支持供水系统的设计、优化及规划。数据操作较简单，能和GIS相连接，并具有管理模拟方案的功能

MIKEURBAN

MIKEURBAN是DHI公司开发的一款城市水文水资源模型软件套件，包含供水、排水和雨水系统的模拟和优化功能。它可以模拟供水管网的水力行为、水质传输、泵站操作等，支持复杂的城市水文循环系统分析。

能够较好地与SCADA系统、ＲTC系统(实时控制系统)和DSS系统(决策支持系统)进行连接，能够进行供水系统消防流量分析，能够对供水系统模型进行自动校核，并且能够针对不同的调度方案进行比较和模拟

WaterGEMS

WaterGEMS是BentleySystems开发的一款供水系统分析与优化软件。它可以模拟供水系统的水动力行为、管道流量、压力分布等，支持供水系统的设计、优化及规划。把Window界面、AutoCAD集成、ArcGIS无缝连接、MicroStation空间分析等引入，引领了供水管网模型建立商业软件的行业发展标准。

WaterCAD

WaterCAD是BentleySystems开发的供水管网水力模拟和分析软件。其具有用户友好的界面以及强大的建模功能，可以模拟供水网络的水动力行为，进行系统优化、管网设计与规划。

AFTFathom

AFTFathom是AppliedFlowTechnology公司开发的供水管网水力模拟软件。其具有直观的界面以及强大的建模功能，可以模拟供水管网的水压、流量、泵站操作等，进行系统分析和优化。

供水管网水力模型建立方法

数据收集与整理

收集供水管网的基础数据，包含管道管网拓扑数据、管道属性、节点信息、供水设施等数据。水力模型最基础的管网拓扑数据是GIS中的节点、管线、阀门数据以及SCADA数据。水量数据主要包含用水点位置、用水类型、实时用水量、产销差水量统计等。收集数据后，整理和清洗数据，确保数据的准确性和完整性。

网络划分与拓扑建立

依据收集的数据，将供水管网划分成不同的区域或供水网格。建立供水管网的拓扑结构，包含管道间的连接关系、节点间的连接关系等。

模型参数确定

依据供水管网的特性和实际情况，确定每个管段和节点的参数，如管道长度、管径、摩阻系数、节点流量等。这些参数能通过实地测量、实验数据和经验公式等方式获取。

水力模型建立

依据收集的数据和参数，运用水力学原理及流体力学理论建立供水管网的水力模型。水力模型建立分为数据导入和用水量分配两个步骤。

数据导入即在建立供水管网模型时，收集与导入相关的数据。这些数据包括供水管网的拓扑结构、管道属性、节点信息、水质数据等。数据可以来自于现场测量、工程设计文件、GIS系统等。

用水量分配即对每个节点（如用户、建筑等）的用水量进行分配。用水量分配是将整个供水系统的总用水量分配到各个节点上的过程。分配的原则能够基于用户人口、用水目的、历史用水数据等。通过适宜的分配方法，可以模拟供水系统中不同节点的用水量，为模型的准确性提供基础。

模型校准与验证

通过检查基础数据和管线、校验管网模型的相关参数与验证水力模型等基本方法对建立的水力模型进行校核，使实测压力、流量数据与计算数据之间的误差在合理的允许范围内。

模拟与分析

利用校准后的水力模型进行供水管网的模拟与分析。通过输入不同供水条件与需求，模拟管网的水压分布、流量分配、水质传输等情况，进行供水系统的评估与优化。

供水管网水力模型的应用

管网运行分析

通过水力模型，能够对城市供水管网的运行状态进行分析。可预测管网中的水压变化、流速分布、水质传输等，帮助评估管网的稳定性和安全性。

压力管理与优化

通过水力模型，能够进行管网压力管理与优化。可以分析和调整管网中的泵站和阀门运行，以及优化管网中的管径、布局等参数，以降低系统压力损失和能耗，提升供水效率。

容量评估与规划

通过水力模型，能够对管网的容量进行评估与规划。可预测管网在不同负荷情况下的供水能力，帮助决策者进行供水规划和系统扩容。

应急管理

预测管网中的水压变化和流量分布，帮助预测和应对突发事件，如管道破裂、抢修和供水中断等。模拟可能发生的各种事故情况以及对供水系统的影响，制定应急调度预案。

漏损检测和管理

通过水力模型，能够进行漏损检测和管理。可以模拟管网中的漏损状况，评估漏损的程度和位置，以及漏损对供水系统的影响，指导漏损检测和修复工作，提升供水系统的运行效率。

系统规划和设计

通过水力模型，能够进行供水系统的规划和设计。可以模拟不同布局、管径及设备配置方案的效果，评估系统的性能和可行性，指导供水系统的规划和设计工作。

仿真和预测

能够对供水管网进行模拟分析。模拟不同条件下的泵站运行方案，进行日常辅助调度管理与协调，通过分析现有水泵的运行工况，提升泵站的运行效率;

决策支持与优化

通过水力模型，能够为决策者提供供水系统的数据和分析结果，支持决策的制定与优化。能够提供供水系统的运行情况、压力分布、流量分配等参数，帮助决策者进行决策和优化工作。