水力模型软件：EPANET二次开发_（11）.EPANET模型校准与验证.docx

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EPANET模型校准与验证

在上一节中，我们已经学习了如何构建和运行基本的EPANET模型。接下来，我们将详细探讨EPANET模型的校准与验证过程。模型校准与验证是确保模型能够准确反映实际情况的重要步骤。通过校准，我们可以调整模型参数以更好地匹配实际数据；通过验证，我们可以评估模型的可靠性和准确性。

模型校准的基本概念

模型校准是指通过调整模型中的参数，使其输出与实际观测数据尽可能接近的过程。在EPANET中，常见的校准参数包括管道的粗糙系数、节点的流量需求、水源的水头等。校准的目标是使模型的预测结果与实际测量数据之间的一致性达到最优。

管道粗糙系数的校准

管道粗糙系数是影响水流阻力的重要参数，可以通过实际测量的水头损失数据来校准。EPANET中常用的粗糙系数模型是Hazen-Williams粗糙系数和Darcy-Weisbach粗糙系数。

Hazen-Williams粗糙系数

Hazen-Williams粗糙系数C的取值范围通常在100到150之间。较低的C值表示管道表面较粗糙，水流阻力较大；较高的C值表示管道表面较光滑，水流阻力较小。

校准步骤：

收集实际测量数据：测量管道中的水头损失和流量。

调整粗糙系数：在EPANET模型中调整管道的粗糙系数C，重新运行模型。

比较模型结果：将模型预测的水头损失与实际测量数据进行比较。

迭代优化：根据比较结果，逐步调整粗糙系数，直到模型预测结果与实际数据之间的误差达到最小。

示例代码：

#导入EPANETPython接口

importepanettools

fromepanettools.epanettoolsimportENepanet,Warnings,Epandex

#初始化EPANET模型

en=ENepanet()

en.inpfile=example.inp

en.rptfile=example.rpt

en.binfile=example.bin

#读取模型

en.run()

#获取管道ID列表

pipe_ids=en.get_link_ids()

#定义实际测量的水头损失数据

actual_head_loss={

1:5.2,

2:3.8,

3:7.1,

#其他管道的实际水头损失数据

}

#调整管道粗糙系数

forpipe_idinpipe_ids:

current_c=en.get_link_value(pipe_id,epanettools.epanet2.EN_COEFFICIENT)

en.set_link_value(pipe_id,epanettools.epanet2.EN_COEFFICIENT,current_c-0.5)

en.run()

model_head_loss=en.get_link_value(pipe_id,epanettools.epanet2.EN_HEADLOSS)

print(fPipe{pipe_id}:ActualHeadLoss={actual_head_loss[pipe_id]},ModelHeadLoss={model_head_loss})

#保存校准后的模型

en.save_inpfile(calibrated_example.inp)

节点流量需求的校准

节点流量需求是描述用户用水量的关键参数。通过收集实际流量数据，可以调整模型中的节点流量需求，以提高模型的准确性。

校准步骤：

收集实际流量数据：测量各个节点的实际流量。

调整流量需求：在EPANET模型中调整节点的流量需求，重新运行模型。

比较模型结果：将模型预测的节点流量与实际测量数据进行比较。

迭代优化：根据比较结果，逐步调整流量需求，直到模型预测结果与实际数据之间的误差达到最小。

示例代码：

#获取节点ID列表

node_ids=en.get_node_ids()

#定义实际测量的节点流量数据

actual_flow={

1:100,

2:150,

3:200,

#其他节点的实际流量数据

}

#调整节点流量需求

fornode_idinnode_ids:

current_demand=en.get_node_value(node_id,epanettools.epanet2.EN_BASEDEMAND)

en.set_node_va