水力建模在宜春供水的应用

丁儒

摘要

在目前互联网+的形势下，越来越多供水公司重视智慧水务，单独的三遥系统和管线地理信息系统已无法满足供水公司的需求，水力模型把各系统有效的整合起来，更好的为智慧水务提供支撑。

【关键词】水力模型 智慧水务

水力模型是用计算机技术对实际的地下管网进行数字化模拟，同时该模型能进行管网水力学数据的相关计算。模型能反映实际管网的水力状态。水力模型系统综合管线地理信息系统与三遥系统动态信息，并结合用水量的预报、估算与分配，按水力学理论对供水公司供水系统进行水力建模与模拟计算，在线跟踪供水系统水力运行状态，实时计算出所有管道的流量、压降、流速和水厂、用户节点的压力等水力信息，为供水系统科学调度与管理提供依据。管网水力模型系统是管网水质模型、供水调度模型及管网漏损控制模型的基础。

1宜春市供水现状

宜春，位于江西省西北部，气候温和，雨量充沛，四季分明。市区现有三座水厂，供水能力共计24万吨。供水范围覆盖中心城区68平方公里，用水人口57余万，城市供水主管网DNlOOmm以上长度约520公里，截至2017年底全城总水表数为234983户，城市用水普及率达98.85%。

2宜春市供水管网水力模型

根据参加智慧水务论坛学习及参观相关先进水司，水力模型被应用于供水生产管理中，如管网运行管理、水厂优化调度、规划改扩建等，发生事故时，模型系统及时报警，并提出应急解决方案，提高供水安全可靠性。因此，我司也认为建设管网水力模型势在必行。

水力模型软件必须是一款成熟的软件平台，同时应该支持我司管线地理信息系统使用的arggis平台，能够提供强大的二次开发和根据用户需求来修改、增加新的功能，综上原则，最终选择美国奔特力公司的WaterGEMS水力模型软件。从2016年开始建模，2017年开发完成并投入使用，分为水力模型客户端和在线水力模型平台两种结构。

2.1水力模型客户端

水力模型客户端主要应用于公司总工办，包括管网运行管理，水厂调度和规划改扩建方案比较，要求具有较高专业素养的技术人员。客户端直观的反映了历史某一天运行状态，包含拓扑结构、水厂、加压站、监测点分布位置、高程等组件属性信息。在设计过程中可以在现管网结构基础上对新建管道、管网改扩建、远期规划的合理性进行水力模型的可行性分析，建立多个规划方案，并对各方案进行评估与比较，从而确定设计的合理性并可反复优化最终设计方案。水力模型客户端能够很大程度节省公司的资金投入和减少人工时间资源的浪费，是设计部门非常便捷好用的工具。

2.2在线水力模型平台

在线水力模型平台应用于调度中心、工程部、维修部和各销售部，在线实时监控及预警、现场水厂调度、管网故障分析、爆管分析等，要求具有一般专业素养的技术人员，适用部门广泛。在线水力模型平台能实时反映了管网当前流量、流速、压力、水流方向、管材、管径、水龄、水质等运行状态，同时还可对未来一定时间段水量进行预测，以便于公司调度中心掌握未来管网水力动态变化情况，也可以利用水力模型对实时管网进行操作模拟。

2.2.1调度中心

调度中心可在管网局部发生异常时进行模拟关阀、开停泵分析，了解什么样的方案可在保证管网水力变化不大情况下解决异常问题。

（1）爆管分析：在得知管网发生爆管、压力异常、水质污染通知后进行智能分析，据此了解在爆管时关闭哪些阀门影响面积、停水区域，或者关闭最少阀门可解决爆管问题;

（2）压力分析：在发生压力异常时，通過供水路径分析了解影响该处的水源点，从而采取措施增减压力缓解压力异常情况。当管网出现低压时，能利用供水路径分析功能查出水头损失过大的原因;

（3）水质分析：在发生水质污染时，能帮助调度中心分析不同历时的影响范围，以及污染源头追溯，从而划分出整个供水管网的供水区域分界线，用于水质混合和污染的分析;

（4）优化调度：通过在线水力模型平台，优化各水厂的供水量，提出节能的水泵优化组合和调速泵设定方案，掌握应急调度的方法，提高调度人员的应变能力;

（5）在线监控及预警：调度中心还可以查看管网实时监测数据，结合三遥系统平台综合分析，利用事情预警功能获取压力异常报警位置，水量漏失可能位置，由此可根据多时刻对比看出管网的薄弱处，便于针对性下达检修、巡检命令。

2.2.2工程部、维修部

在获知管网爆管等异常位置后，维修部门能够通过水力模型分析出需要关闭的阀门以最大限度减少对管网压力、影响区域，多层面对比得出最佳方案。基于此直接去现场关闭开展检修工作。另外发现部分准备关闭阀门有异常的可避开此阀门重新分析新方案，大大提高管网供水安全性和维修部门效率。当发现现场管网拓扑情况与当前模型有差异时，需要将情况反映给探测部门进行实地复探，对模型的拓扑进行不断更新，以完善模型的结构完整性。

2.3更新与维护

水力模型需要对三遥数据及管线地理信息数据进行定期维护和更新，以保证在线水力模型的精度，需要定人、定岗，每隔一定周期对模型进行更新和维护，保证计算结果能够指导相关人员进行分析和处理。建立完善的水力模型系统与其他现有系统的接口，保证水力模型系统即时读取最新数据。

3结语

为了实现城市供水科学化的管理和可持续发展，建立水力模型是必然的选择，尤其对于供水企业更需要科学、高效的管理工具，管理好庞大的管网、服务好大量的用户，同时其建立及其维护又更加复杂，需要专人、专岗，定期对模型进行更新和维护。

参考文献

[1]李沆，基于管网微观水力模型的无收益水量分配方法的研究[D].长安大学，2017.

[2]孙凌.基于微观水力模型的济南市主城区供水管网区块化研究[D].哈尔滨工业大学，2016.

[3]鲁旭，给水管网动态水力建模数据分析与管理[D].同济大学，2006.