水力模型在老城区供水管道改造中的应用探讨

自动化与信息技术・　・ｃＩＴＹ　ＡＮＤ　凹　ｊ　；　＿璃　ＴＯＩ４ｑ￣醒　＿　潮＿　ｌ　ＷＡ　　■　茗　Ｙ　ＴＥＲ　ｓＵＰＰＬ　褥■　水力模型在老城区供水管道改造中的应用探讨　包毅雄　（江苏江南水务股份有限公司设计所，江苏江阴２１４４００）　摘要：本研究基于某市老城区供水管网改造，收集了该城市管网的静态和动态数据，　ｆ￣ＥＰＡＮＥＴ管网平　差软件对其进行了动态模拟计算。应用表明，构建的给水管网动态水力模型为供水管道的改造实施提供科学依　据，保障了供水安全性、可靠性。　关键词：供水管道改造水力模型ＥＰＡＮＥＴ　１．引言　该管段封闭，预计将影响沿线用户的用水。评估标　准：所有节点的水压分布分为五个区间，４个分割点　依次为２０ｍＨ２０、２２ｍＨ２０、２ｌ４ｍＨ２Ｏ、２８ｍＨ２０，其中　２８ｍＨ　Ｏ以上为标准供水压力，２４ｍＨ　Ｏ为最低供水压　随着经济的迅速发展，居民生活水平不断提高、　卫生意识Ｅｔ益增强，广大人民群众对自来水水质、水　压的要求也在逐步提高。而老城区的供水管网使用已　久，锈蚀严重，易出黄水，经常漏水或爆管，针对这　一问题，本文提出基于管网水力模型ＥＰＡＮＥＴ探讨供　力，２０ｍＨ２０以下为供水不足，２０ｍＨ　０到２４ｍＨ２０之　间可能供水不足。　４．应用水力模型对改造方案进行分析　水管道改造方案可行性及实施步骤，以保障供水安全　性、可靠性。　２．ＥＰＡＮＥＴ　４．１改造方案模拟隋景设置　●图形及属性模拟：水：务ＧＩＳ平台下提取管段、　节点、水库的图形和屙『生信息（根据２０１１年５月ＧＩＳ　数据），并转换成ＡｒｃＧＩＳ格式进行数据校核和拓扑检　ＥＰＡＮＥＴ软件是美国环保局开发的、可执行有压　管网水力和水质特性延时模拟的计算机程序，包含了　先进的水力分析引擎。　管网包括管道、节点（管道连接节点）、水泵、　阀门和蓄水池（或者水库）等组件。ＥＰＡＮＥＴ可跟踪　查等工作网。　●用水量估计：参考２０１０年６月实际用水量，　并乘上相应系数（ＪＹ市每年的用水量增长系数），估　计改造期内最高日供水量。　●时间模式：从第一天晚上２０点至第二天晚上　２０点，持续２４小时，时间编号从０小时开始，时间　步长１８００秒（半个小时）。　延时阶段管道水流、节点压力、水池水位高度等，模　拟真实的管网水流状态ｌｌｌＩ２】。　本文研究中基于ＪＹ市真实管网数据，在ＥＰＡＮＥＴ　平台下构建了管网模型，并对管网改造事件进行模拟，　科学指导改造的实施。　３．管道改造案例背景简介及改造方案　●用水规律：参考２０１０年６月某Ｅｔ用水规律，　放大到预测用水规模。　●供水调度方案：参考２０１０年６月某日两水厂　ＪＹ市ＨＱ路ＤＮ８００管道是２０世纪８０年代敷设　的以输水为主兼顾局部节点配水的供水主干管，管材　为生铁管。管道使用时间较长且腐蚀严重，同时由于　地面沉降，此处常发生漏水或爆管，已严重影响到供　水的安全性。但该管道位于老城区市中心主干道下，　周围管线复杂，路面为柏油和花岗岩，如采用传统的　开挖办法更新管道，不仅施工费用高、工期长、难度大，　而且对道路路面、附近交通、居民的正常生活带来较　大的影响。因此决定对原有管道进行内衬修复。　２０１１年６月初开始进行改造工作，改造期间，　供水压力，建立了高位水池供水的水头模式。　●给水管网水力模型率定的参数：管道的粗糙系　数（Ｋ）、阀门的开启度、水泵特征曲线等。　４．２改造方案分析　●受影响最大区域　通过对老城区管道改造影响区域分析的２４小时　压力变化情况分析，压力最低时段为第ｌ２小时（早　上８点）。老城区改造前压力能够维持在２４ｍ以上，　而改造时老城区部分地区已不能达到２４ｍ压力，在　城镇供水ＮＯ．３　２０１２　６３　ｙ　・自动化与信息技术・　２２￣２４ｍ之间，如图１所示。受影响最大的区域（后　文称为Ａ区，即图１中标签右侧Ａ区域）。　２０８．７５ｔ／ｈ）　童ｌ，　＆ｆ＃＆唧ｅ．１１８３８　ｌ　｛　√　ｌ　｜　Ｖ。　｜　ｆＶ　＼　　一　＼／＼　　。、　—，一　ｒ　图１改造时老城区水压分布图（早８点）　●最不利管段　由于与ＤＮ８００管的连接全部截断，该区域入水口　只有西侧一根ＤＮ１５０管成最不利管段。改造前、改造　时压力变化见图２。该管道的进水量变化情况如图３　所示。图４是流速变化情况，可以看到该进水管流速　大部分时间在２．５ｍ／ｓ以上，流速过大。　水压　ＤＨ２０）　／、　Ｊｗ－－＇ｑ＼　－＇ｌ－－改造　时　／＼＼　一　＼＼　厂＼　Ｊ　ｏ．Ｏ０　３．Ｏ０　６．Ｏ０　９．Ｏ０　１２．Ｏ０　１５．Ｏ０　１８．Ｏ０　２１．Ｏ０　２４．Ｏ０　时间　（ｈ）　图２最不利管段改造前、改造时压力变化　鼍量，对直于昔厦Ｐ　ｅｊ１∞ｅ　．１叩　．１１０　》　．１　２０　．．１期　７　／　一．１加　三一１　５０　、　５０　｜．　１　７０　ｆ　＼　ｌ八　／　｜　，　　｜｜。　ｋ　ｆ　．１　８０　１　９０　｝　八　｜　，　－２００　、　　｜，　０　１　２　３　４　５　６　７　８　９　１０　１１　１２　１　３　１４　１５　１　６　１７　１ｅ　１　９　２０　２１　２２　２３　２４　蒯脚删　图３入水管水量变化　（Ｙ轴为负值表示流向，第１２小时流量最大为　６４城镇供水ＮＯ．３　２０１２　＿曼　壤　Ｚ　．＼　ｔ。　。１．　１一　ｊ　０　１　２　３　４　５　６　７　Ｂ　ｇ　１　０　１Ｉ　１　２　１　３　１４　１　５　１６　１　７　１８　１　ｇ如２ｆ　２２　２３　２４　时间（ｈｏｕｒｓ）　图４入水管流速变化　●区域压降分析　区域Ａ的人Ｅｌ压力较低，因为原由ＨＱ路ＤＮ８００　管提供的水，转由西侧Ｂ区两根ＤＮ３００管提供，使　得这俩根管负荷过大，压降达到２．６ｍ和２．４ｍ。而Ａ　区内部的压力则出现了低于最低供水压力的计算值，　无法满足预设用水量。改造前、改造时对压力结果进　行对比，可见离Ａ区较远的几个测压点：黄天港、澄　山路压力、国税基本不变，原改造管段下游且离较　近的地方，比如钢厂测压点，略受影响，压力降低　１．２ｍＨ　０，申港受ＤＮ１４００管压力较低的影响压力降　低约０．９ｍＨ，０。如表１所示。　表１改造前、改造时压力变化　测压点　改造前后压力变化／ｍＨ２０　黄天港　０．０１　澄山路　Ｏ　国税　－０．２６　钢厂　一１．２　申港　－０．９　●结论　该改造方案对离改造管段较远区域影响很小或没　有影响，主要影响改造管段西侧原由ＤＮ８００管供水　区域，其中Ａ区域在供水高峰时段无法满足正常用水，　Ｂ区域由于供水负荷增加，水头损失很大，直接封闭　管段进行改造，势必影响整个管网的供水安全，针对　此状况，提出以下建议改造方案。　●建议方案　改造时须给Ａ区增加一路ＤＮ３００的临时接水管。　另外沿ＨＱ路，整个衬管施工过程分两段进行，以　路３００管为界，ＪＹ路北段先施工，施工完后将改造过　・自动化与信息技术・　ＣＩＴＹ　ｊＡ　÷Ｎ÷　Ｄ　ＴＯＩ￣Ｔ　酱■　。霾■雕蔼一　塞　Ｖ　Ｗ　Ａ　Ｙ　ｑｌＰ＇　ＴＥＲ　ｓＵＰＰＬ　图５　Ｉ－ＩＱ路北段施工管网压力　图６　ＨＱ路南段施工管网压力　的北段和未改造的南段连接冲管，冲管结束，将ＪＹ　路３００管与北段连接，封闭南段施工。如按上述方案　进行，北段施工时，高峰时段，最不利点压力在２２ｍ　左右，大部分时问超过２４米，基本能满足供水，如　图５所示。南段施工时，全区压力基本超过２４米，　满足供水需求，如图６所示。　５．结束语　足了全区供水需求。事实证明水力模型ＥＰＡＮＥＴ在供　水管网改造及优化中大有作：勾，值得推广应用。　参考文献　１．　张凤娥，殷志宁，李宏．ＥＰＡＮＥＴ水力模型在供水管网优化中的　应用．给水排水，２ＯＯ７，１１（３３）：２００－２０２．　２．　张莹，宋启元．，苏功军．ＥＦＡＮＥＴ在供水管网平差计算中的应　用【Ｊ】．２００８，１　１（３４）：１８１—１８２．　应用水力模型ＥＰＡＮＥＴ对　市ＨＱ路管网改造　进行了模拟，找出了低压区和最不利管段，并提出了　３．　陈涛，徐鹏，赵洁．给水管网动态水力模拟系统的建模研究．城　镇供水，２０１２，３，（１）：６６￣５７．　加设临时管及分段施工的解决方案，按此方案实施管　网改造后，有效地保障了供水的安全陛、可靠性，满　作者通联：０１３８１２１６６９９８　城镇供水ＮＯ．３　２０１２　６５