供水管网水力模型的维护探讨

供水管网水力模型的维护探讨

薛城

深圳市深水龙华水务有限公司 广东深圳 518131

：广东省

摘要：保持供水管网水力模型精度，应做好模型维护工作，完善模型拓扑结构，及时获取水量信息，做好校验数据的更新工作，这样方能充分发挥供水管网水力模型的应用效果。本文将举例分析供水管网水力模型维护方案，希望能为水力模型维护管理工作提供参考与借鉴。

关键词：供水管网；水力模型；维护方案

供水管网水力模型在管网建设、规划与改扩建工作中发挥的作用至关重要，为了提升管网建设质量，及时了解供水管网与广大用户的用水情况，则需要做好水力模型维护工作，这样方能确保模型的精度，使水力模型能充分发挥应有的作用。

一、供水管网水力模型拓扑结构维护

做好管网拓扑结构的维护与更新工作，方能为供水管网水力模型的全面维护作业奠定良好的基础。初步完成拓扑结构更新工作后，应紧密结合更新过的 GIS 图来添加拓扑结构管线。然后，针对已开始施工却还没有在 GIS 中进行更新的管线采取手工添加措施。更新完水力模型拓扑结构之后，需要做好整个管网的拓扑结构质检工作，认真查看其中是否存在孤立管线与重复管线问题，这样方能为管网的连通性提供充分的保障。

进入21世纪，中国各城市发展迅速，城市化建设取得了良好的业绩，同时拓宽了城市道路。随着城市化建设规模的扩大，供水管网也在持续向外延伸。除了新建管网与改建过的供水管网之外，城市水厂出厂主干管的改建也使整个供水格局发生了变化^[1]。

管网GIS数据作为建立水力模型的基础数据，直接影响模型计算的准确性。某市某区管网GIS数据陈旧、维护更新滞后，存在大量与实际不符的情况，同时由于近些年大力进行供水管网更新改造、互联互通建设，导致管网拓扑结构发生大量改变，尤其是在一些关键路口处，管线变动频繁、拓扑关系复杂，造成管网GIS数据不准确。为提高水力模型精度，该区供水企业结合供水格局的具体变化，采用批量处理与逐个击破两种方式提高拓扑准确性。第一，深入一线管网运维工作场景，采用现场调查、关阀试验、管线勘探等手段，着力解决拓扑准确性问题，共解决并处理拓扑错误共约400余条。第二，利用技术手段，批量处理孤立节点、超短管、重叠点与线、断开连接等拓扑问题共约19万余条。通过以上两种方式，及时更新和完善了供水管网的拓扑结构，使拓扑结构更准确，这样方能精确反映供水管网的状态。二、做好模型信息更新工作

（一）更新水力模型水量信息

全面做好供水管网水力模型更新工作，首先要注意对水量信息进行及时更新。需要注意的是，在国内管网水力模型建模系统软件应用中，更新节点流量属于重难点，关系着模型的精度。模型中所显示的水量信息体现了实际用水情况，确保水量信息更新工作的及时性和准确性方能发挥模型的作用，减少后期的模型校验工作量。某城市某区供水公司为对供水管网水力模型进行更新，对接营业收费系统数据库，将该数据库水量信息作为节点用水量的统计数据，根据相关节点区域所分配的需水量到各节点来决定用水量的地理分配结果。该区所配备的各类水表一共有20 万余只，为做好所有水表以及供水管网模型系统中的各节点的对应关系管理工作，最大程度的模拟真实管网水力状况，该区供水公司对所有用户水表进行精准定位，外业采集坐标数据后内业更新进入GIS系统，同步更新至水力模型。其他用水量会以区块的形式被收入模型中。

在水力模型更新工作中，水量的更新内容包括四种: 第一，大用户水量更新。目前，大用户水量更新信息包括更新所处地理位置的信息，在具体更新工作中，营收系统会根据用户每年的用水量具体变化，对重点用户进行统一管理。除坐标数据外，对大用户的管理重点在于精确确定每个大用户水表在管网中的拓扑关系，因此需要针对每个用户进行现场校核，确保模型能够正确反映实际的管线连接方式。第二，户表数量更新。目前，所有户表水量通常处于较为固定的区域，调整频率较低，某市某区一共有三个分属的客户服务部，户表的抄表周期设定为一个月进行一次抄表统计，在更新模型水量信息时，会平均计算营业处半年的抄表数据，根据计算结果来判断各区域用水量，然后用比流量的方式将信息平均分配到各个节点上。第三，漏损水量更新。据调查统计，供水公司的漏失水量比例约7%左右，漏损水量问题不容小觑。确保水力模型的精度，则需要在相继完成大用户水量、非户表水量和户表水量信息更新工作后，合理分配漏损水量。一般情况下，是将各分区的大用户、非户表以及户表水量的总和所占总水量的比例与总漏损水量相乘，以此计算各分区漏损水量，然后，用比流量的方式将其平均分配到各分区的所有节点上^[2]。

（二）更新校验数据

更新校验数据这一工作是在重新分配模型中的水量之后，实施数据计算，对比分析模型计算值、实测压力与具体流量数据。为了确保校验数据的精确性，对某市某区现状110座在线压力监测点、18座区域流量监测点进行了数据对比验证，准确收集了6个分区的流量计数据。据调查了解，在更新校验数据过程中，需要通过模型中的 SCADA 系统实施连接，然后把更新好的压力点用人工转换成软件所需的文件格式，最后再导入到模型软件中

^[3]。

三、做好模型校验工作

模型校验工作主要通过对比分析模拟结果和实测结果，然后对模型中的参数进行科学调整，确保模拟值能够在一定运行条件下和现场的实测值相吻合。对于供水管网水力模型维护与更新工作来说，模型校验是最后一个环节，发挥的作用尤为重要^[4]。在模型检验过程中，必须努力控制测压点的误差，通过调整水厂的出厂流量与压力来减少损失，降低误差，提升模型精度。针对模拟值与实测值的误差情况，可遵循从水厂到泵站再到管网的顺序对模型数据进行逐步核查，其中重点检查控制数据，其次是拓扑连接。对于一些压力、流量误差的突变点，应结合调度数据进行分析。另外，关注测压点本身的数据标准校核同样重要，对于基础数据较差的情况，应对测压点的坐标、高程以及与管网的拓扑连接方式进行现场校核，避免因测压点本身的数据标准错误导致模型计算偏差。通过模型更新措施，某市某区的模型精度得到明显提升，1m以内压力精度从更新前的50%提高到76.4%，2m以内压力精度从更新前的50%提高到更新后的76.4%，表一为某市某区更新后的供水管网水力模型精度统计。

表一 某市某区供水管网水力模型精度统计表

结束语：

综上所述，做好供水管网水力模型维护更新工作，应着重维护管网拓扑结构，及时更新模型信息，模型中所显示的水量信息体现了实际用水情况，确保水量信息更新工作的及时性和准确性方能发挥模型的作用，减少后期的模型校验工作量。与此同时，做好模型检验工作，控制好误差，对模型中的参数进行科学调整，确保模拟值能够在一定运行条件下和现场的实测值相吻合。

参考文献：

[1]孙杨.基于水力模型的抚宁区供水管网的建立及优化设计研究[D].河北科技大学,2021(08):118-134.

[2]褚俊英,周祖昊,田子阳,刘佳嘉. 供水管网维护技术的体系架构与递进式选择模式分析[J]. 给水排水,2021,57(08):138-144.

［3］何芳，李树平，陈宇辉等．供水管网水力模型的维护［J］． 给水排水，2018，33( 1) : 94 －97．

［4］卓瑞忠，侯英娜，徐杰明等．绍兴市给水管网水力模型动态更新措施［J］． 给水排水，2019，41( 9) : 92 －94．