陶磊
上海浦东新区自来水有限公司 上海市 200120
摘要：当前我国水资源短缺的问题越来越严重，很多地方和区域的供水量严重不足。由于给水管网中管道水力不足，使得在实际的配水管道在运行中，部分节点少于实际地区用水量。实际检测结果与此时用管网法计算的结果不一致，因此在考虑到水压动态变化时，各节点中流量会呈现变化，提出了一种新的计算方法，可以同时算出节点水压和当地实际配水量，并且最终通过管网法验算了计算结果，最终证实该方法具有准确性和可靠性。
关键词：供水不足，水管网，水力计算
传统的给水管网计算法是通过提前预算出当下管网的压力与预算水量，满足用户当前的用水需求及当地用户的所需水量，基本得到全面使用。各管网节点下的供水量基本等于个节点所需的用水量。但由于水压的较低和水资源的匮乏，使得当前管道下的水量计算出现了问题。当前沿海城市与大中小城市实行量水规划，供水满足需求的策略，但是在实际操作中，居民的用水量得不到满足，供水量远少于需水量。所以传统的管网计算法已经不能满足当前水利部门的进步与发展。若继续采用当前的配水量，然后以供居民所需水量，导致水管流量设计不合理，供需关系得不到平衡，使得在管路水网的实际操作下与运行不合理。基于以上的情况，本文主要采用了牛顿-拉夫森体系。综合考虑当前的节点的废水量以及节点后运行的变化，改变传统的结构以改进当前的传统管网计算法。
1建立管网方程组
在建立管网方程组时，应充分考虑到个节点当前配水量与水利水压的关系。本文采用节点水压法进行测算。
1.1水力计算
节点水压法的方程为
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其中M表示除流水源头外的节点数量，qij表示管道流量(m3/s)，Qi表示节点当前流量(m3/s)
1.2降压方程
为实现体系的全面使用，可以使用海曾-韦廉公式，即
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其中Cij表示管道长度(m)，DIJ表示管道直径(m)，Cij表示海曾-韦廉系数，qij表示管道初始的流量(m3/s)
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1.2建立节点处配水量和水压力的模型
在当前的管网水力计算中，对于可用性，准确度和精度。最主要影响因子就是各管道的流量节点。在水资源缺乏时，供水量严重不足，使得管道中总体供水量得以良好的控制。总体供水量是已知参数，而具体的节点流量是未知参数。在实际情况中，管道节点所提供的水量不等于该节点所需水量。所以在水管网方程组建立后的计算时，如何准确表达当前管道流量成为今后进一步提升管网水利计算模型的关键所在。
在计算节点的流量时应充分考虑到各阶段、各时段、各季节的水压的变化情况。用理论严谨的测算方法来建立起实际配管道配水量与各个节点间水压的关系之间的联系，构建起节点配水和水压模型。为解决这一问题，核心思想是采用虚拟当量管道。在实际管道中，各个流量节点连接着一根当量水管管道。这一段水管的管长可以取为1m，管径假设1m。在整体模型建立后，可以用水管段的水流量和当量管道的摩擦阻力系数Si表示，用水管段流水节点向配水量用Qi表示。当量管道的摩擦阻力系数通过后续测量的具体参数来求出。模型建立后，为方便测量和计算，一般假设运用管道通量是全部运行的。所以虚拟管道段落的初始压力等于当前节点的水压Hi，管道末端的水压等于零。
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公式中QT表示当前管道的总体供水量，Cij表示当量管道段的系数，Qi表示实际配水量，Hi表示当前节点的水力压力
1.3模型使用要点
在具体使用模型时要注意很多要点。首先在对管网图形整体进行编号时，又在距离水源最远的节点来开始编号。节点的编号越小，就表示离水源越远，所以离水源最远的位置应该命名为一号节点。在公式中所有的配水量前提，都是基于用户的取水量全部打开的状态下建立的。用严谨的态度来看，由于在各时段中每一户的节点用水情况不同，其中实际情况要考虑到用户的楼梯高度差，开关质量以及流水流速，就导致水管内的节点压力和实际配水量的模型没有那么的严谨。但是将模型置于整体管道，往内可以简化为简单模型，忽略各部分因素导致的随机影响，所以该模型可用于所有节点的水力测算。
1.4求解方程组
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从以上求解过程中，说明了管道中节点i的管道配水量与当前的管道节点的压力有线性相关的关系，也进一步说明管道节点的配水量与管道总供水量有线性相关的关系。
2工程分析
在水力模型的计算过程中，我们所有的假设前提是节点目前所处的当量管道的摩擦阻力系数是相等的。但是在实际施工应用中，由于各节点中的用户用水量不同以及各楼层之间有水压差和水龙头的新旧导致出水量等其他因素的影响。管道节点处的水压和管道的配水量模型，具体摩擦和阻力值就不相同。要分别计算当前的单量管道段的摩擦阻力系数为了以防为了便于说明。本文假设所有的模型中的摩擦阻力值是默认相等的。
从计算结果看出在水源较近的节点，水压较高节点管道节点的实际配水量是大于理论计算值的。在距离水源较远的管道节点，水压与实际配水量相比较少。总体就模型而言，在满足所有的已知条件采用给水管网计算出来的结果较为合理。
结语
本文就管道中节点流量和节点的水力水压关系构建模型。实际管道配水量与管道节点压力的变化，体现出两个变量之间的动态关系。在用户的总体供水量不足的前提下，节点配水量是位置参数不能采用传统的水利法继续计算。在加入节点水压和配水量关系的模型后采用管网法解决了理论计算困难的问题。根据给水管网水力计算法在整体供水量不足的情况下，也可以得到比较准确合理的结果。
参考文献：
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