给水管网建模中建立计算机供水系统管网图形和在地形图上划定节点流量区域的方法.docxVIP

给水管网建模中建立计算机供水系统管网图形和在地形图上划定节点流量区域的方法陶建科火正红PaulRChadwick(英国)[提要]本文提出了给水管网建模过程中,建立计算机供水管网图形及在地形图上划定节点流量区域的方法,实践证明这一方法应用于大型的复杂的城市供水管网建模是成功的,具有较大的应用价值。[关键词]给水管网建模计算机供水系统管网图形地理信息系统动态实时模拟节点流量区域一、前言随着世界各国供水事业的发展,许多大中型水司,都在思考如何应用较先进的科学技术来科学地管理自己的供水管网,建立较准确的城市供水管网的数学模型是其中的一部分。传统的建立给水管网结构是把实际的管网经过简化(如管线省略、平行管线的合并等),难于与地型,一个是宏观模型,另一个是详细模型。建立宏观模型的目的主要是应用于上海市浦西地区供水系统总体活动的分析,结合上海市的具体情况,我们粗略地选定直径大于或者等于800mm的管道都应该包含在宏观模型当中,直径在500～800mm之间的管道将根据它在管网模型当中的水力条件的重要性来取舍。建立详细模型的目的主要是用于上海市浦西地区供水系统的日常操作和供水系统维护活动的分析,结合上海市的具体情况,我们粗略地选定直径大于或者等于300mm的管道都应该包含在详细模型当中,部分直径为300mm的管道将根据它在供水系统当中的水力条件的重要性来取舍。某管道在供水系统当中的水力条件的重要性是由该管道在所在供水区域里作用的大小而定,这些作用一般体现在该管道在所在供水区域里担负传输流量的多少、管道上是否有需要24h实时调查的大用户等诸多方面。(2)简化‘T’(梯)型连通管。当连通两管道的‘T’的直径与其中一根管道的直径相同时,将‘T’简化掉;如果当两根管道的直径和‘T’的直径都不相同,将保留‘T’,如果在‘T’上有常规操作阀,将保留‘T’。(3)简化枝状管。在一般情况下,把枝状管简化掉,把它的流量划到与之相连的环状管的节点上;如果枝状管上有大用户,将保留该枝状管,便于调查大用户24h实时的用水曲线。(4)如果在两根大管道之间有小管道与之·5·理信息系统(GeographicalInformationSys2tem,简称GIS)里面的实际管网结构相吻合,本文提出的建立计算机供水管网图形的方法能够解决这一问题;传统的节点流量的计算是根据管段的沿线流量来计算节点流量,它忽略了沿线供水人数和用水量的差别,计算的节点流量很难真实地反映实际的用水量,本文提出的在地形图上划定节点流量区域的方法来计算节点流量,比传统的方法更接近工程实际,能较好地解决用户分布不均匀,用水量差别较大和管道布设密度变化较大的复杂的城市供水管网,使节点流量的理论计算值更接近工程实际值。二、建立计算机供水管网图形的方法要建立计算机供水管网图形,首先必须在管线图纸上选择要输入计算机的管线,而后选择节点及对节点进行编号,输入计算机。11管线选择的原则用数字化仪将图纸(1)按照建立城市供水管网模型的用途不同,粗略地制定出取舍管线的原则。比如,现在我们正对上海市浦西地区供水管网建立两个模给水排水Vol.23No.61997相连,或者在一根大管道上有另外的小管道与之相连,并且小管道传输水量到大管道,在这种情况下,不论小管道的直径多小,小管道不能被简化,而必须被包含在模型当中,如图1。城市供水管网模型的节点编号实例。实例一:英国某一地区的供水管网模型的节点编号。该地区的供水管网模型的节点编号采用了网格编号系统的方法,易于与GIS系统相吻合。将该地区的地形图进行分区,在每一个区上标上字母SE、TA、SK、TF、TG、SP、TL、TM、TQ、TR,见图2,对每一区里的每一张图纸进行编号,现取出TG区里的一块来解释它的节点编号规则,见图3。图3中的每一小格的规格为100m×100m,X轴的方向是从西向东,Y轴的方向是从南向北,如果在一格里有多个节点,分别用字母A、B、C等表示。节点在本张图纸中的位置为(206,106),节点的编号为G206106A,该节点号码反映了该节点在GIS系统里的位置。图1(5)因为城市供水管网建模软件要从GIS里面调用地理信息系统数据,为了使计算机供水管网图形与GIS里面的供水管网图最大限度地一致,平行管线不能进行合并。21节点的处理对节点的处理主要包括节点的选取和对节点编号。(1)节点的选取。计算机供水管网图形当中的节点应该包括:配水源节点(泵站、水塔、水库、井等)、不同管径或材质的水管连接处、埋设年代相差较大(一般5a以上)的两水管的连接处、阀门(一般指单向阀、恒压阀、减压阀、人工操作阀等)节点、大用户(根据管网当中用户实际用水量的大小来定义的)节点、环状管与有用水量分支管的连接处、多根管道的连接处、实时遥测点、模型的校验点等。从总体上来说,城市供水管网当中的节点一般分