廣州市中心城區(qū)管網(wǎng)現(xiàn)狀模擬與分析

劉橋

（同濟大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院，上海200092）

1 模擬的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)

根據(jù)廣州自來水公司提供的廣州市中心城區(qū)2008年最高日最高時供用水量數(shù)據(jù)--2008年7月29日上午十時的各行政區(qū)域用水量和水廠的供水量統(tǒng)計情況（見表1和表2），使用WSZ管網(wǎng)模型軟件對中心城區(qū)現(xiàn)狀管網(wǎng)進行模擬分析。

在管網(wǎng)模型模擬過程中，各定壓節(jié)點（水廠）取以絕對水壓（見表3），通過對地面標(biāo)高尚未確定的各定流節(jié)點（用戶）進行流量分配并作多次調(diào)整，使模擬所得的各定壓節(jié)點流量與各水廠實際供水情況相吻合。鑒于管網(wǎng)模型與實際管網(wǎng)情況可能存在著一定的細微差別，若能將各定壓節(jié)點模擬數(shù)據(jù)與實際供水量的相對誤差控制在±10%以內(nèi)，即作為可接受的結(jié)果。

2 模擬思路與原則

此次管網(wǎng)模擬過程主要是對節(jié)點流量進行分配以作平差計算，并分配的節(jié)點流量不斷調(diào)整，以得到與管網(wǎng)實際運行情況較一致的結(jié)果。主要思路和原則如下：1）確定各個水廠的主體供水方向。根據(jù)中心城區(qū)各水廠供水勢力范圍現(xiàn)狀圖及各水廠的干管布置情況，確定各個水廠的供水方向。2）各個區(qū)內(nèi)分配的所有節(jié)點總流量以各個區(qū)實際用水量為參考。3）初次分配時，可將各個區(qū)總用水量均勻地分配各區(qū)內(nèi)的節(jié)點。由于廣州市中心城區(qū)管網(wǎng)復(fù)雜，布置形狀極不規(guī)則，管道和節(jié)點眾多，管網(wǎng)模型軟件自動分配結(jié)果遠偏離正常情況。因此，初次分配時，可結(jié)合已有的各區(qū)用水量數(shù)據(jù)，對各區(qū)內(nèi)的節(jié)點流量進行均勻分配，在計算結(jié)果基礎(chǔ)上再做后續(xù)的修改和調(diào)整。4）總量恒定。在每次得到的計算結(jié)果基礎(chǔ)上，對節(jié)點流量分配作調(diào)整時，必須始終保持整個管網(wǎng)節(jié)點總流量恒定，即等于實際用水總量。5）考慮不同管徑管道的經(jīng)濟流速。6）每次平差計算后，將各個水廠節(jié)點結(jié)合起來分析。綜合各個水廠流量平差結(jié)果與實測值的正負偏差大小，重點調(diào)整2~3個偏差量比較大的水廠所服務(wù)區(qū)域內(nèi)的節(jié)點流量，特別是正負偏差較大，且相鄰的水廠節(jié)點。

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3 模擬結(jié)果與分析

經(jīng)過多次調(diào)整分配的節(jié)點流量，得到表4中的模擬結(jié)果。由表中數(shù)據(jù)可知，模擬供水量的誤差均在實際供水量的±5%以內(nèi)，模擬結(jié)果的準(zhǔn)確度良好。

3.1 節(jié)點水壓分析

統(tǒng)計平差結(jié)果圖中全部1262個節(jié)點的絕對水壓，從中找出絕對水壓最低的20個節(jié)點，結(jié)果列于表5。

從表中可以發(fā)現(xiàn)，水壓最低的節(jié)點集中在長洲鎮(zhèn)、海珠區(qū)和蚌湖鎮(zhèn)3個地區(qū)。說明有必要提高這3個地區(qū)的供水壓力，增設(shè)加壓設(shè)備。

3.2 管道異常流速分析

統(tǒng)計管徑DN800mm以上（含DN800，下同）的所有管道，找出不同管徑流速過小和過大的管段。具體對象為：流速過小（0.2～0.3m/s）且長度大于1000m的管道以及流速過大（2.0～3.0m/s）所有長度管道。結(jié)果見下圖1。

由圖1知，管徑為DN800以上流速異常的所有管道中，流速過小的管道管長占據(jù)絕大部分，特別是管徑為DN800和DN1200。DN1800管道不存在流速過小的情況，DN1000管道不存在流速過大的情況。管徑DN1400、DN2000、DN2100和DN2200的管道流速無異常。從總體上看，流速異常的管道在整個管網(wǎng)中所占比例較小，對管網(wǎng)的整體運行影響不大。

3.3 管道平均流速分析

計算DN800以上各管徑管道的平均流速，以便對其運行狀況進行宏觀評價。計算公式為：

計算結(jié)果見下表6。

從表中數(shù)據(jù)可知各管徑的平均流速均在合理的范圍內(nèi)，說明管網(wǎng)的整體運行情況良好。

3.4 主要水廠供水干管分布

廣州市現(xiàn)有3個主要水廠，分別為石門水廠、西村水廠和南洲水廠，均分布在廣州市西部，總體上由西向東供水，DN1600管徑以上供水干管主要分布在廣園路、東風(fēng)路和工業(yè)大道等交通主要干道上。

圖1 DN800以上管道流速異常情況

4 總結(jié)

對于模擬類似于廣州市中心城區(qū)這樣規(guī)模大、拓撲結(jié)構(gòu)復(fù)雜管網(wǎng)的現(xiàn)狀情況，如何合理地分配節(jié)點流量，是個不小的難題。本文在解決這一難題過程中，摸索出了以上主要模擬思路在并取得了較好的結(jié)果。如何對管網(wǎng)現(xiàn)狀作水質(zhì)分析，以及對其作水力分析的方法和指標(biāo)方面，都有待于進一步研究。

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