城市供水管网事故时的水力模拟计算与分析.pdf

城市供水管网事故时的水力模拟计算与分析 周建华赵洪宾 (哈尔滨工业大学给排水系统研究室) 摘要：供水管网事故抢修时，需要关闭一些阀门：随着阀门的关闭，部分区域的管网压 力降低，影响用户用水，导致实际的事故影响区域大于阀门关闭所造成的停水区域。在事故 影响区域内，用户实际消耗的水量小于需水量，传统的水力计算方法难以模拟此时的管网运 行工况。为此，编写程序确定最优阀门关闭方案，改进传统的计算方法，在平差迭代过程中 考虑事故时节点流量随压力的动态变化，求解管网压力和实际节点配水量，为事故时的管网 调度方案决策提供依据。 关键词：供水管网，事故，阀门关闭，水力分析 前言 目前，国内已有一些城市建立了供水管网的图文数据库系统，但对事故时的阀门关闭方 案以及关阀后管网的水力模拟计算的研究尚少。管网事故时，需要关闭一些阀门，形成了停 水区域：但随着阀门的关闭，还有部分区域的管网压力受事故影响丽降低，用户用水不能满 足要求，这部分区域和停水区域一起构成事故影响区域。可见，关闭阀门导致的停水区域常 常小于事故影响区域。在影响区域内，由于压力的降低，用户的实际消耗水量小于用户所需 水量，导致影响区域的管网节点流量小于正常时的节点流量。这样，管网节点的实际配水量 小于需水量，这使得传统的计算方法难以准确模拟事故时的管网运行工况。为此，编写程序 确定阀门关闭方案；在进行牛顿一拉夫森迭代时。考虑事故时节点流量随节点压力的动态变 化，求解管网压力和实际节点配水量，确定真正的事故影响区，为事故时管网调度方案决策 提供依据。 l优化阀门关闭方案的确定 按图论的观点，城市给水管网是一个“连通图”。在环状管网中，由水源点至管网任意点 之间有多条“路径”。发生事故时，通过计算机，可以准确给出关闭阀门的优化方案。以事故 点为中心，关闭与之相邻的最小数目阀门，就可切断该管段与周围各管段的联系，形成由于 关闭阀门导致的停水区域…。 (1) 确定事故管段； (2) 若事故点所在管段上下游均有阀门，则关闭上下游阀门；并从水源点出发，遍 历管网，遇到关闭阀门管段时跳过该管段，有哪些信誉好的足球投注网站阀门关闭形成的停水区域； (3) 若仅上游或下游有阀门，则关闭一端阀门，从另一端有哪些信誉好的足球投注网站与之相连管段，寻找 可关闭阀门的管段，关闭相应阀门。然后从水源点出发，遍历管网，有哪些信誉好的足球投注网站停水区域； (4) 若上下游均无阀门，则先从上游(或下游)有哪些信誉好的足球投注网站与之相连管段。寻找可关闭阀 ——213—- 门，并记录关闭阀门所在管段的停水段；然后从下游(或上游)有哪些信誉好的足球投注网站可关闭阀门，遇到已关 闭阀门时，判断其所在管段的另一段是否停水，是则打开该阀门，否则关闭该阀门。寻找到 可关闭阀门后，从水源点出发，遍历管网，有哪些信誉好的足球投注网站停水区域。 该算法不仅适应单事故点，也适应多事故点。当有哪些信誉好的足球投注网站到的应关闭阀门由于损坏而无法关 闭时，则标记损坏阀门，迸一步有哪些信誉好的足球投注网站与之相邻的阀门，确定新的停水区域。 2管网事故时的水力分析 事故时阀门关闭方案的确定可以显示停水区域，但不能确定由于阀门关闭而导致的其他 影响区域。在这部分区域，用户对水压和水量的要求不能得到全部满足，但管网可以配给用 户部分所需水量，因此用户实际消耗水量小于所需水量，节点实际配水量小于需水量。另外， 对水泵供水的管网系统，较大事故发生时，由于压力降低管网总用水量减小，水泵运行工况 点左移，导致个别管段压力升高。为确定事故时的管网运行工况、影响区域和调度方案，需 进行管网事故时的水力模拟分析。 2．1事故时的管网基本方程组 (1)管段压降方程 (1) (1a) R口=(10．667Ci7㈨矿87L口)～，∥=1／1．852 g，=aQ，／Oho=R，两t¨ (2、) 其中：L¨、hij和Qjj分别为管段ij的长度、水头损失和管段流量； P；，H；，和q；分别为节点i的绝对水压、自由水压和节点流量。 (2)事故时节点流量的