科普|供水管网水力模型应用技术

管网水力模型概述

管网水力模型系统综合 GIS系统的静态信息与 SCADA系统的动态信息,并结合用水量的预报、估算与分配,按水力学理论对水司供水系统进行水力建模与模拟计算,可以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漏损控制、分区计量的基础。

通过供水管网水力模拟和应用系统,可以将深埋地下的城市供水管网可视化,真实呈现管网中水的隐蔽世界,是实现供水系统科学化管理的辅助决策工具,迄今为止,是掌握供水管网实际运行状况最有效的工具。

管网水力模型是智慧水务的引擎

管网水力模型建设目标

(1)通过管网水力模型系统的建设,实现24h动态模拟管网的运行状态,分析管网运行工况压力分布和压力变化,实时指导管网运行和调度,提高管网运行和建设的经济性和安全性。

(2)借助管网水力模型系统分析已建供水管网的运行工况,进行供水特性的评估与预测,进而提出管网改造与优化必方案。

(3)使用管网水力模型诊断管网中的异常情况,通过模拟阀门或泵的开关、启停,找到处理供水系统中突发事故的调度方案,分析工程或事故对管网的影响后果,指导日常供水管网调度,降低运营成本。

管网水力模型的功能

可以根据当前SCADA、自控系统检测数据等,应用供水管网模型来模拟分析全供水管网的运行状况。并对各类场景进行模拟,系统应支持场景模拟配置管理,同时可对模拟结果进行多维度的分析和统计,整个在线模拟分析应在调度员操作平台上运行,操作简便,操作流程应符合调度员日常工作业务逻辑,便于使用。

需支持模拟泵、阀等设施的各种调度方式的基本要求。

(1)能够准确模拟管网中的各种设施,包括:节点、水源点、水库/水池、水箱;管道、消火栓、水表、流量仪、水泵、增压泵站、水库泵站、阀门等。

(2)除了能够准确模拟定速泵外、还能模拟变频泵,以及变频泵按照压力、流量调节水泵运行工况的情况。

(3)能够准确模拟增压泵站、水库泵站的运行方式,主要包括:

模拟现有泵站的开关状态;

模拟泵站按时间启闭的调度方式;

模拟增压水库泵站、水库泵站中按流量或压力调度的运行方式;

模拟水库泵站中按水库水位自动启闭运行方式等。

(4)能够模拟各种调度阀门,除了可以模拟按照时间控制阀门开度外,还可以模拟按照管网中的压力、流量以及流量水位的关系来调节阀门的运行情况。包括:普通阀门(闸阀、蝶阀等)、止回阀;调度阀门(手动、自动)如减压阀、调流阀;浮球阀、流控阀等阀门。

一方面,可以掌握已建管网的实时运行状况,分析管网系统中各个构成部分的运行功能,发现管网现状存在的问题,预测管网维护和改造对总体系统的影响,科学合理地制定近期、远期的管网改造和改扩建方案;

另一方面,可以分析和预测在不同的管网运行边界条件下,供水系统的运行工况,为管网系统的安全运行、提高运行效率、节能降耗及提供企业客户服务水平提供辅助决策支持。

具体表现在:

a.供水系统的规划、设计及改扩建;

b.优化供水系统运行模式和管网结构,提高供水系统安全性;

c.优化管网规划设计方案,使投资更加合理高效化;

d.指导和帮助安排检漏活动,降低漏失率,提高供水效率;

e.管网改造优先性评估;

f.诊断管网中的异常情况,如:错关阀门,摩阻突变等,并提出解决方案;

g.分析事故或工程对用户用水的影响程度,分析用水困难原因,提高供水服务义务水平;

h.调查大规模供水系统中“水打回笼”现象;

i.多水源供水区域模拟分析,动态绘制水力分界线,寻找季节性阀门经济开度;

j.对每天管网运行工况进行分析,指导日常管网供水调度,优化运行成本

制作节假日、事故时的调度预案;

k.帮助选定管网中测点位置,优化测点布置;

h.与SCADA系统相连,在线实时模拟,掌握供水管网实时运行状况,实现离线或在线优化调度,辅助调度决策;

i.为区域压力波动问题提供可行的解决方案,减少爆管;

j.在水力模型基础上开发水质模型,污染物扩散过程模拟、水龄分析、诊断水质故障。

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