水力建模在宜春供水的應(yīng)用

丁儒

摘要

在目前互聯(lián)網(wǎng)+的形勢下，越來越多供水公司重視智慧水務(wù)，單獨(dú)的三遙系統(tǒng)和管線地理信息系統(tǒng)已無法滿足供水公司的需求，水力模型把各系統(tǒng)有效的整合起來，更好的為智慧水務(wù)提供支撐。

【關(guān)鍵詞】水力模型 智慧水務(wù)

水力模型是用計算機(jī)技術(shù)對實(shí)際的地下管網(wǎng)進(jìn)行數(shù)字化模擬，同時該模型能進(jìn)行管網(wǎng)水力學(xué)數(shù)據(jù)的相關(guān)計算。模型能反映實(shí)際管網(wǎng)的水力狀態(tài)。水力模型系統(tǒng)綜合管線地理信息系統(tǒng)與三遙系統(tǒng)動態(tài)信息，并結(jié)合用水量的預(yù)報、估算與分配，按水力學(xué)理論對供水公司供水系統(tǒng)進(jìn)行水力建模與模擬計算，在線跟蹤供水系統(tǒng)水力運(yùn)行狀態(tài)，實(shí)時計算出所有管道的流量、壓降、流速和水廠、用戶節(jié)點(diǎn)的壓力等水力信息，為供水系統(tǒng)科學(xué)調(diào)度與管理提供依據(jù)。管網(wǎng)水力模型系統(tǒng)是管網(wǎng)水質(zhì)模型、供水調(diào)度模型及管網(wǎng)漏損控制模型的基礎(chǔ)。

1宜春市供水現(xiàn)狀

宜春，位于江西省西北部，氣候溫和，雨量充沛，四季分明。市區(qū)現(xiàn)有三座水廠，供水能力共計24萬噸。供水范圍覆蓋中心城區(qū)68平方公里，用水人口57余萬，城市供水主管網(wǎng)DNlOOmm以上長度約520公里，截至2017年底全城總水表數(shù)為234983戶，城市用水普及率達(dá)98.85%。

2宜春市供水管網(wǎng)水力模型

根據(jù)參加智慧水務(wù)論壇學(xué)習(xí)及參觀相關(guān)先進(jìn)水司，水力模型被應(yīng)用于供水生產(chǎn)管理中，如管網(wǎng)運(yùn)行管理、水廠優(yōu)化調(diào)度、規(guī)劃改擴(kuò)建等，發(fā)生事故時，模型系統(tǒng)及時報警，并提出應(yīng)急解決方案，提高供水安全可靠性。因此，我司也認(rèn)為建設(shè)管網(wǎng)水力模型勢在必行。

水力模型軟件必須是一款成熟的軟件平臺，同時應(yīng)該支持我司管線地理信息系統(tǒng)使用的arggis平臺，能夠提供強(qiáng)大的二次開發(fā)和根據(jù)用戶需求來修改、增加新的功能，綜上原則，最終選擇美國奔特力公司的WaterGEMS水力模型軟件。從2016年開始建模，2017年開發(fā)完成并投入使用，分為水力模型客戶端和在線水力模型平臺兩種結(jié)構(gòu)。

2.1水力模型客戶端

水力模型客戶端主要應(yīng)用于公司總工辦，包括管網(wǎng)運(yùn)行管理，水廠調(diào)度和規(guī)劃改擴(kuò)建方案比較，要求具有較高專業(yè)素養(yǎng)的技術(shù)人員。客戶端直觀的反映了歷史某一天運(yùn)行狀態(tài)，包含拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、水廠、加壓站、監(jiān)測點(diǎn)分布位置、高程等組件屬性信息。在設(shè)計過程中可以在現(xiàn)管網(wǎng)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上對新建管道、管網(wǎng)改擴(kuò)建、遠(yuǎn)期規(guī)劃的合理性進(jìn)行水力模型的可行性分析，建立多個規(guī)劃方案，并對各方案進(jìn)行評估與比較，從而確定設(shè)計的合理性并可反復(fù)優(yōu)化最終設(shè)計方案。水力模型客戶端能夠很大程度節(jié)省公司的資金投入和減少人工時間資源的浪費(fèi)，是設(shè)計部門非常便捷好用的工具。

2.2在線水力模型平臺

在線水力模型平臺應(yīng)用于調(diào)度中心、工程部、維修部和各銷售部，在線實(shí)時監(jiān)控及預(yù)警、現(xiàn)場水廠調(diào)度、管網(wǎng)故障分析、爆管分析等，要求具有一般專業(yè)素養(yǎng)的技術(shù)人員，適用部門廣泛。在線水力模型平臺能實(shí)時反映了管網(wǎng)當(dāng)前流量、流速、壓力、水流方向、管材、管徑、水齡、水質(zhì)等運(yùn)行狀態(tài)，同時還可對未來一定時間段水量進(jìn)行預(yù)測，以便于公司調(diào)度中心掌握未來管網(wǎng)水力動態(tài)變化情況，也可以利用水力模型對實(shí)時管網(wǎng)進(jìn)行操作模擬。

2.2.1調(diào)度中心

調(diào)度中心可在管網(wǎng)局部發(fā)生異常時進(jìn)行模擬關(guān)閥、開停泵分析，了解什么樣的方案可在保證管網(wǎng)水力變化不大情況下解決異常問題。

（1）爆管分析：在得知管網(wǎng)發(fā)生爆管、壓力異常、水質(zhì)污染通知后進(jìn)行智能分析，據(jù)此了解在爆管時關(guān)閉哪些閥門影響面積、停水區(qū)域，或者關(guān)閉最少閥門可解決爆管問題;

（2）壓力分析：在發(fā)生壓力異常時，通過供水路徑分析了解影響該處的水源點(diǎn)，從而采取措施增減壓力緩解壓力異常情況。當(dāng)管網(wǎng)出現(xiàn)低壓時，能利用供水路徑分析功能查出水頭損失過大的原因;

（3）水質(zhì)分析：在發(fā)生水質(zhì)污染時，能幫助調(diào)度中心分析不同歷時的影響范圍，以及污染源頭追溯，從而劃分出整個供水管網(wǎng)的供水區(qū)域分界線，用于水質(zhì)混合和污染的分析;

（4）優(yōu)化調(diào)度：通過在線水力模型平臺，優(yōu)化各水廠的供水量，提出節(jié)能的水泵優(yōu)化組合和調(diào)速泵設(shè)定方案，掌握應(yīng)急調(diào)度的方法，提高調(diào)度人員的應(yīng)變能力;

（5）在線監(jiān)控及預(yù)警：調(diào)度中心還可以查看管網(wǎng)實(shí)時監(jiān)測數(shù)據(jù)，結(jié)合三遙系統(tǒng)平臺綜合分析，利用事情預(yù)警功能獲取壓力異常報警位置，水量漏失可能位置，由此可根據(jù)多時刻對比看出管網(wǎng)的薄弱處，便于針對性下達(dá)檢修、巡檢命令。

2.2.2工程部、維修部

在獲知管網(wǎng)爆管等異常位置后，維修部門能夠通過水力模型分析出需要關(guān)閉的閥門以最大限度減少對管網(wǎng)壓力、影響區(qū)域，多層面對比得出最佳方案?；诖酥苯尤ガF(xiàn)場關(guān)閉開展檢修工作。另外發(fā)現(xiàn)部分準(zhǔn)備關(guān)閉閥門有異常的可避開此閥門重新分析新方案，大大提高管網(wǎng)供水安全性和維修部門效率。當(dāng)發(fā)現(xiàn)現(xiàn)場管網(wǎng)拓?fù)淝闆r與當(dāng)前模型有差異時，需要將情況反映給探測部門進(jìn)行實(shí)地復(fù)探，對模型的拓?fù)溥M(jìn)行不斷更新，以完善模型的結(jié)構(gòu)完整性。

2.3更新與維護(hù)

水力模型需要對三遙數(shù)據(jù)及管線地理信息數(shù)據(jù)進(jìn)行定期維護(hù)和更新，以保證在線水力模型的精度，需要定人、定崗，每隔一定周期對模型進(jìn)行更新和維護(hù)，保證計算結(jié)果能夠指導(dǎo)相關(guān)人員進(jìn)行分析和處理。建立完善的水力模型系統(tǒng)與其他現(xiàn)有系統(tǒng)的接口，保證水力模型系統(tǒng)即時讀取最新數(shù)據(jù)。

3結(jié)語

為了實(shí)現(xiàn)城市供水科學(xué)化的管理和可持續(xù)發(fā)展，建立水力模型是必然的選擇，尤其對于供水企業(yè)更需要科學(xué)、高效的管理工具，管理好龐大的管網(wǎng)、服務(wù)好大量的用戶，同時其建立及其維護(hù)又更加復(fù)雜，需要專人、專崗，定期對模型進(jìn)行更新和維護(hù)。

參考文獻(xiàn)

[1]李沆，基于管網(wǎng)微觀水力模型的無收益水量分配方法的研究[D].長安大學(xué)，2017.

[2]孫凌.基于微觀水力模型的濟(jì)南市主城區(qū)供水管網(wǎng)區(qū)塊化研究[D].哈爾濱工業(yè)大學(xué)，2016.

[3]魯旭，給水管網(wǎng)動態(tài)水力建模數(shù)據(jù)分析與管理[D].同濟(jì)大學(xué)，2006.