树状供水管网泄漏水力计算及分析

范艳婷

摘要：本文采用EPANET软件对树状供水管网的泄漏问题进行了研究。针对树状管网的泄漏问题，讨论主干管路泄漏及支路管路泄漏两种情况进行分析。通过软件分析及计算结果的研究发现，当主干管路发生泄漏时，与无泄漏情况下流量情况相比，主干管道的流量会增大；支路管道发生泄漏时，与该节点形成供水关系的各管路流量与无泄漏情况下的流量情况相比会发生变化，树状管网中其它支路的管段流量与无泄漏情况下的管段流量情况相同，流量大小保持不变。

关键词：树状管网，泄漏，水力特性

中图分类号：G64文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2015）05（c）-0000-00

1.前言

供水管网漏损问题十分普遍，部分漏损问题较为严重的城市，供水管网漏失率高达21.4%左右，此外部分的北方地区城市供水管网漏失率甚至达到了40%[1]。因此，有必要对供水官网的泄漏问题加以研究。

1991年，Ligget提出基于压力和流量，以动态的形式判断管网是否发生泄漏，进行管道破裂问题的研究[2-3]。Ligget于1994年通过数据分析及研究，对管网的漏损问题进行线性求解，更好地对瞬变流问题进行了研究[4]。2008年，Shridhar Yamijala以管道的泄漏量等数据为基础，进行时间序列上的统计及分析[5]。上述学者的研究内容都各有其侧重点。本文基于EPANET软件，对树状管网的泄漏问题进行了水力计算，在此基础上对供水管网的水力特性进行了分析，对供水管网的漏损检测以及漏损控制提供一定的理论基础。

2.树状管网泄漏

图1所示的节点（1）为一水池，该水池为树状管网提供水源。管段[1]上设有泵站，其水力特性为： ， m， =1.852。节点（1）处的水头为 ，各节点地面标高见表1。

2.1 主干管路发生泄漏

假设泄漏发生于主干管路中的3节点处，泄漏量从0开始逐渐变大。利用EPANET软件计算3节点泄漏时各管段的流量以及各节点处水头随时间的变化过程。

图2给出了主管段2内的流量在无泄漏和泄漏时随时间的变化过程。从图2可以看出，当节点3发生渗漏时，主干管道2的管段流量与无泄漏情况相比会随时间逐渐增大。

图2 无泄漏和3节点泄漏情况下主干管段2内流量随时间的变化

2.2支路管道发生泄漏

假设泄漏发生于支路管段的节点8处。泄漏量仍然从0开始逐渐变大，利用EPANET软件计算8节点泄漏时各管段的流量以及各节点处水头随时间的变化过程。

图3给出了主管段5内的流量在无泄漏和泄漏时随时间的变化过程。从图3可以看出：泄漏节点所在支路的管段流量与主干管道的管段流量在泄漏发生以后会减小。节点未发生泄漏的管网支路的管段流量与无泄漏情况相比管段流量不发生变化，即泄漏对支路管段流量没有影响。

图3无泄漏和8节点泄漏情况下主干管段5内的流量随时间的变化

3.结论

本文利用EPANET软件分别对树状管网中的主干管道泄漏和子管道泄漏进行了水力计算，通过以上分析得出下面的结论：

1）对于树状管网，当主干管路发生泄漏时，为满足支路中各节点的需水量，仅主干管路流量与无泄漏相比会增加，支路管段各流量保持不变。

2）当树状管网中的支路节点发生泄漏时，与该节点形成供水关系的各管路流量与无泄漏情况相比发生变化，与泄漏处支路管段呈并列关系的支路管段流量不发生变化。

参考文献：

1 勾晓峰.管网渗漏流走巨额财富.经济参考报，2004，1

2 Pudar R S， Liggett J A.Leaks in pipe networks.Journal of Hydraulic Engineering， ASCE， 1992，118（7）：1031-1046

3 Liggett J A， Chen L C.Inverse transient analysis in pipe networks.Journal of Hydraulic Engineering， ASCE， 1994， 120：934-955

4 E.B. 怀利，V.L. 斯特里特.瞬变流.水利电力出版社，1987，1

5 Shridhar Yamijala， Seth D.Guikema， Kelly Brumbelow.Statistical models for the analysis of water distribution system pipe break data.Reliability Engineering and System Safety.2008，1