杭州市给水管网水力模型水量的确定

To confirm water quantity of water network dynamic model

　　管网建模的重点是管网简化和流量分配。流量分配是管网建模的基础，也是影响计算结果最不确定的因素之一。实际管网中，各不同工况条件下，用户用水量是每时每刻都在变化的，而我们节点流量的获得一般又是通过用户每日或每季的平均消费量进行换算而得到，即模型中各节点流量、管段流量也是变化不定的，因此，准确确定节点用水量是比较困难的。且在一般情况下（尤其是城市大规模管网平差时）几乎不可能做到同步测得各节点、管段的流量，那需要无数的远程测流点来支持，最经济、合理的办法就是结合现有的水量记录资料进行换算，将各流量分配到各管段上，再转化成节点流量。同时，给水管网是一个动态的过程，那么给水管网水力模型也应是动态的模拟，即节点水量应在24小时内不同时间达到最接近真实情况的流量。所以给水管网水力模型的流量分配是一项十分重要的前提工作。在实际的工作中我们是按照以下步骤确定杭州市给水管网水力模型的水量。

1、用水资料的收集、调查

　　用水资料包括：所有用户调查期的报表资料（包括水量、用水类别、水表编号、水表位置、水表口径等许多方面）；营业抄表分类目录；管道冲洗消毒记录；管网爆管等事故记录；同时还应调查、收集不同类型用户的用水变化系数（尤其是大用户）、调蓄、加压情况等。对于基础资料收集的准确与否关系到计算误差的大小，但实际情况下，基础资料是很难收集的，且存在误差，这就需要这阶段的工作一定要认真、耐心，尽可能减小误差和错误。

2、用水资料的分析

　　针对杭州市实际情况，从用水资料中可以对所有用户分以下几类：特大用户；大用户A；大用户B；一般用户；小用户等。具体见表（一）：

　表（一） 用水量（M³/两月） 用户数(户) 约占总水量百分比 特大用户 100000以上 18 5.4% 大用户A 60000～100000 53 9.0% 大用户B 6000～60000 1259 41.6% 一般用户 2000～6000 2086 16.6% 小用户 2000以下 36022 27.4%

从上表可以看出：特大用户和大用户A用户数虽然少，但占总水量的15%，说明每一个用户对模型的影响较大，其水量应着重考虑，并把其列为单独一个节点，而小用户不但数量多占总水量也达27.4%，也需要准确分配水量。
按用水性质的不同可分以下几类用户：工厂用户；机关用户；公建用户；住宅用户；施工用户；其他用户等。其分布情况见表（二）：

表（二） 水表数 用水量（M³/两月） 占总水量的（%） 工厂用水 2411 12609144 28.85 机关用水 2578 8403897 19.23 公建用水 3398 5069389 11.6 住宅用水 30511 15984772 36.58 施工用水 530 1569218 3.59

　　从上表可以看出：生活用水占的比重最大为36.58%，其次为工厂用水占28.85%，说明这部分水量总体上对模型的影响也较大，这些应是调查的重点。

3、用户的实地测量

　　通过调查分析节点流量的确定采用抄表周期内平均日用水量换算到各时段的流量，而关键之处就是如何确定各用户的用水变化系数。实际中我们不可能测量每一个用户的用水变化系数，为获得更接近真实值的K_时，还需对各类型用户进行实地测量，具体方案如下：
　　（1）、对于特大用户18户应实行24小时内每小时抄表进行调查，并调查其调蓄、加压情况，画出用水变化曲线。
　　（2）、对于大用户A，按类别选取其典型用户在工作班次内每小时抄表进行调查，并调查其调蓄、加压情况，画出其工作班次内用水变化曲线，并结合（1）画出用水变化曲线。
　　（3）、对于占一定比重的居民用水的K时，一般根据封闭小区内的加压泵房报表可算取K时。一般是小区越大，K时越小。有时可通过屋顶水箱小区、无屋顶水箱小区测量用水变化曲线，综合确定其用水变化曲线。
　　（4）、其余小用户一般根据其用水性质参照各大用户或居民用户的K时而得。

4、水量的分配

　　模型中每个节点的流量是实际许多用户的合成，即哪些用户的用水是来自某一个节点的流量，可以通过式（1）求得节点流量（Qj）：
　　Qj=1/2*∑QL.......................（1）
　　QL—沿线流量
　　实际流量的分配就是划分各用户到所属的市政干管上，再分配到各节点上。这一工作是繁杂、庞大的，我们在实际工作中，首先按照1：5000管网详图上标出用水量大于2000M3/两月的用户，确定其用水位置，这部分用户用水量约占总水量的72.6%，然后将各用户归到相应的管段上，按照式（1）分到各节点上；对于小于2000M3/两月的小水量用户按照《营业抄表分类目录》沿路分到各管段、节点上。为了保证以后不作重复工作，我们在EXCEL环境下采用VB（Visual Basic）语言进行二次开发，使抄表数据库数据直接转化成节点流量，从而为今后的应用大大简化了工作量。将原先第一次用4个月才能完成的工作量缩短在几小时内完成，具体做法如下：

　　按照以上步骤，可以确定出每一个节点一天的用水变化曲线，可进行现状管网平差计算、延时模拟计算、优化设计计算等工况的模拟计算。我们采用同济大学WDOC软件，计算的结果较能准确反映管网的实际情况。
在管网建模中以下问题，通过进一步努力可得到解决。
　　（1）、我们公司现在正在上马IC卡远程抄表系统，最终通过网络获得瞬时水量可解决K时的问题。
　　（2）、对于未计量水量，在WDOC软件中是按线比流量法计算机自动分摊到节点。这样，管径越大，距离越长，摊得的未计量水量也越大。而实际却是大口径输水干管由于沿途开口少，漏失反而少。在实际计算中，我们按流量比例来分摊水量，则实际计算的准确率要比用线比流量法分摊提高1%-2%。随着今后一户一表的开展未计量水量将越来越大，怎样将这一水量在计算中较好的确定，须进一步研究。
　　（3）、各用水资料的准确和完整性今后待进一步完善、改进。

参考资料：
（1）、杭州自来水总公司《营业抄表分类目录》。
（2）、同济大学.王荣和《WDOC 操作手册》，1999。

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作者：
赵云云 杭州自来水公司工程师
刘升彧 杭州自来水公司
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