多水源供水分布及供水路径

袁一星 陈 兵 赵 明 赵洪宾 魏宝成?
哈尔滨建筑大学市政环境工程学院

　　随着用水户数量的增多，许多城镇的给水系统已由单水源发展到多水源供水，这种变化直接影响给水管网的水源供水分布和供水路径，按照传统的给水管网水力计算分析方法，已不能充分反映由于水源数量的增加而引起的给水管网运行工况的改变。在多水源供水情况下，水源的供水分布及路径是在满足用户水量水压条件下，进行各水源供水量优化分配的重要依据。过去，对于多水源供水的给水管网，只能粗略推测供水分界线，大致划分各水源的单独供水区域。这种做法虽然定性提出了供水分布的概念，但还不够确切。而实际情况是除了各水源的单独供水区域外，还存在着各水源的混合供水区域，在该区域内每一水源的供水比例是变化的。

1 配比因子数学模型^［1］

　　给水管网节点和管段流量中每一水源所占的比例称为配比因子，若水源s对节点i的配比因子用C_s,i表示，水源s对管段ij的配比因子用C_s,ij表示，则其数学表达式分别为：

　　C_s,i=Q_s,i/Q_{i (1)}C_s,ij=Q_s,ij/Q_ij (2)
　　式中　Q_i --节点i的节点流量
　　　　　Q_s,i --节点流量Q_i中由水源s所提供的流量部分
　　　? q_ij -- 从节点i流向相邻节点j的管段流量
　　　? q_s,ij -- 管段流量q_ij中由水源s所提供的流量部分

　　多水源供水时，假定流入给水管网任一节点的水在该点充分混合后再流出，那么水源s对从节点i流出的各管段配比因子均相同，且等于水源s对节点i的配比因子，即

? C_s,i=C_s,ij 　　　　(3)

　　对有n个节点的给水管网，水源s对任一节点i的流量连续性方程可表示为：

　　Cs,iQio=qs,i+ΣCs,kqki 　　i=1,2,...,n　　　(4)
　　式中　Q_io -- 从节点i流出的所有流量的总和
?　　　　q_s,i -- 当水源s与节点i相邻接时，由水源s直接流入节点i的管段流量?
　　　?　q_ki -- 从相邻节点k流向节点i的管段流量
　　　　?C_s,k -- 水源s对管段ki的配比因子

　　依据配比因子数学模型，由节点流量和管段流量，就可以计算出每一水源对节点和管段的配比因子以及每个节点管段流量中的各水源配比因子。

2 程序设计框图

　　在进行水源供水分布及供水路径动态分析时，各水源的配比因子起着十分重要的作用。为了便于应用把配比因子的计算过程编入程序系统，见图1。

3 应用实例

　　北方某城市给水管网有两个水源、395个节点(不含水源)、436条管段，按图1所示的程序过程，利用计算机的图形功能，描述了该城市给水管网水源的供水分布及供水路径。
　　根据各水源所供应节点和管段流量的配比因子，采用管线和节点色彩的变化绘制出各水源在给水管网中的供水分布图。为便于表示，在此采用管线线条粗细虚实的变化来描绘各水源在给水管网中的供水分布。图2为水源2的供水分布，粗实线表示水源2供水比例在85%以上的管线，粗破折线表示水源2供水比例在85%～50%之间的管线，粗虚线表示水源2供水比例在50%～30%之间的管线，细实线表示水源2供水比例在30%～15%之间的管线，细虚线表示水源2供水比例在15%以下的管线。

　　由水源2供水分布图可以看出，水源2的供水范围在整个给水管网的南部，供水面积是60%左右。若欲详细观察某一水源在给水管网某一局部区域的供水分布，可利用计算机图形无级放大功能将该局部区域放大，同时可显示有关管段的编号。
　　根据每一水源的配比因子及给水管网平差计算结果，可以绘制出每一水源的供水路径图，从而了解每一水源在给水管网中的供水流向。
　　通过以上分析和应用实例，说明水源供水分布及供水路径的动态分析系统，能够直观地描绘出多水源给水管网的运行工况，可为给水管网的优化运行、事故分析与处理、水质水压监控等提供科学依据。该方法具有图文并茂、效果直观、数据动态的特点，应用该方法对于提高供水企业的管理水平以及经济效益和社会效益具有十分重要的意义。

参考文献
1 袁一星，陈兵，李玉华等.多水源供水管网流量分布的研究.给水排水，1998；24(5)：15～19?

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作者通讯处：150008 哈尔滨市南岗区海河路202号 哈尔滨建筑大学市政环境工程学院
(收稿日期 1998-09-29)