GNET操作手册

G-NET城市燃气管网水力分析软
件
操
作
手
册
中国市政工程华北设计研究院
北京赛远科技发展有限公司
目录
第一节概述
第二节软件环境及安装
2-1 软件环境
2-2 软件安装
2-3 安装说明
第三节软件处理流程及算法
3-1 处理流程
3-2 主要算法
第四节软件操作方法
4-1 开始操作
4-2 软件运行操作方法
4-2-1 【专业绘图】功能模块操作方法
4-2-2 【数据准备】功能模块操作方法
4-2-3 【管网分析】功能模块操作方法
4-2-4 【辅助工具】功能模块操作方法第五节水力分析的计算依据
5-1 低压管网
5-2 中、高压管网
第六节结束语
第一节概述：
燃气管网分析软件基于Windows98/2000/Me/XP 操作系统，其中绘图则基于AutoCAD R14/R2000/R2002，具有良好的操作界面和方便的操作方法，适用于天然气、煤气、油煤气、气态液化石油气、液化石油气空气混合气及矿井气等燃气在高中压及低压等不同的压力级制下的环网的水力分析和计算。

软件主要具有如下特点：
●充分利用Win32优越的内存管理功能，理论上计算
管段数目只受计算机内存的限制。

●管网分析计算与绘图一体化。

●在自识别环路管网图的基础上，自动对环、管段及节
点编号处理、自动设定管段流向。

●符合修订规范要求、同时兼容原规范要求。

●采用多种方式进行原始数据输入方式灵活,编辑方便。

●分析结果以图形方式、文档方式及分析过程等多种方
式输出。

●采用先进的图形处理算法及迭代算法，在传统的节点
方程法基础上采用变带宽矩阵存储系数矩阵，因为系
数矩阵是一对称稀疏矩阵，运用变带宽技术可以节省
大量的存储空间，使有限的内存可以计算的管段数有
倍数级的增加。

●COM组件模式。

●易于操作，使用者短时间内即可熟练掌握。

第二节软件环境及安装
2-1 软件运行环境
G-NET（V1.0）是以ACADR14为绘图平台，G-NET （V2.0）是以ACADR2000/2002为绘图平台,操作环境为WIN9X/WINNT/WIN2000/XP。

在今后将陆续推出以WINDOWS为平台的WIN版本。

CAD版本硬件基本要求如下表：
2-2软件安装方法
1、将光盘放入光驱后，执行光盘中的setup.exe命令（双
击其文件或图标）即可开始执行安装G-NET软件。

2、在安装过程中，用户须给定软件的安装目录，其余点
取NEXT按钮，直至安装完毕。

我们这里假定用户的安装目录是C：\GAS。

2-3 说明：软件安装成功后，所有的文件都在C：\GAS 目录下其中主要文件说明如下：
〃main.exe运行主程序。

〃gwpcjs.exe静态分析计算执行程序，可独立运行。

〃gwpc.exe图形分析及数据准备程序，需在AutoCAD
环境中运行。

〃drive 软件的驱动程序
〃sys程序运行文件
〃sample给出一些图形及工程定义文件的例子。

第三节处理流程及算法
3-1 处理流程：
3-2主要算法：
假定各管段λ均为1，计算各管段的阻耗和导纳，组成管网的节点导纳矩阵，由矩阵方程[Y][P]=Q求出管网节点压力p，由A T[P] = ΔP求得管段压力降，再由Q = G[ΔP]求得管段初始流量。

根据以上步骤求得的初始管段流量，重新计算各管段的阻耗和导纳，组成新的导纳矩阵，重复上述步骤，进行迭代计算，直到前后两次的Q之差值达到精度要求。

第四节软件操作方法
重要提示：为清晰起见，以下字体中凡斜体部分均为软件在运行时的提示语句。

需特别注意的事项则用黑体字。

4-1 开始：
本软件的操作主要包括图形处理及计算分析两部分，其中图形处理是为计算分析做准备的。

有了图形处理过程，计算分析所需的各种管网数据结构及节点流量等参数的输入将十分方便，且均为自动处理，为设计人员节约不必要的资源浪费。

事实上，计算分析部分可以独立使用，但需设计人员自行给管网中各节点、管段等编号，设定各管段流向等繁琐的操作。

1、软件安装成功后在桌面生成一个图标
2、双击此图标进入软件的主界面（见图一）
（图1软件主界面）
1、此界面为G-NET软件的主控界面：主要有以下几个功能模块：
※【新建工程文件】（见图二）——新建一个工程文件。

*.prg
文件
※【打开已有工程】（见图三）——打开已有工程文件进
行水力计算。

※【图形拓扑分析】——点击可进入绘图环境进行环网图
形准备与处理功能。

※【管网水力计算】——点击可直接进行已有工程文件的
环网水力计算。

※【管网动态分析】——此功能在以后版本中推出。

※【软件功能介绍】——G-NET软件的综合介绍。

※【退出系统】
4．根据需要点击按钮进入各功能模块。

（图2新建工程文件）
（图3打开已有工程文件）4-2 软件运行操作方法
4-2-1【专业绘图】功能模块操作方法：
1．点击【新建工程文件】模块中【进入绘图环境】进入G-NET/ACAD软件运行环境。

2．G-NET软件可以接受用户原有的环网图、地形图或者自己在绘图环境中建立环网图
3．在绘制环网图之前需要注意的是绘制过程中的两个统一，即比例和图层统一：
比例统一，如1米可绘制成1绘图单位或500、1000、10000绘图单位等。

图层统一，图名可任意，但在必须同一层上，添加的虚管段也如此。

线段端头，线段端头处的连接应借助捕捉功能以准确绘制。

4．软件提供三种绘制管段的方法：
【直接绘制管段】【按参考线绘制管段】【动态绘制管段】如图。

注意：用户在直接绘制出框架图形，由于用户在绘制过程中没有考虑线段环网的关系，此图中直线间并没有打断并形成一个环的概念。

所以用户需要再通过【辅助工具】→【直线集相互打断】功能自动处理相交点，使绘制复杂的管网图也十分快捷。

提示如下：
************ 直线交点互相打断程序V1.0 ************
点取所在图层代表:
选择操作集(回车放弃):
Select objects: all 8 found
Select objects:
正在建立数据...
正在分析数据...
共处理有交点的LINE实体8 个。

操作完毕!
5．【生成分析草图】按钮
在用户做完以上绘制工作后要使用此功能生成计算草图。

提示如下：
****** 环路管线计算草图生成程序V1.0 *********
点取代表线段:
正在构造...
正在分析...
生成计算草图及节点编号...
注意：共完成8个环路，15个节点，22条管线的绘制。

操作完毕!
在随后出现的输入草图文件名的对话框中指定草图文件名为CT.dwg，存放在任意位置即可。

6.【节点优化分析草图】按钮
注意：
在很多实际工程中需要处理管段上许多在以后计算中不需要的节点或折点是很烦琐的。

此程序模块通过对管段上节点的优化处理就很好地解决了这个问题，给设计人员的工作提供了很大的便利。

并大大提高了工作的效率。

例图：以下是一个没经过节点优化处理的工程节点草图：
使用【节点优化分析草图】功能后节点草图如下
7．【打开分析草图】按钮
打开刚才生成的计算草图CT.dwg如下；
关于虚管段的作用：如果管网图形中有环连环（即两个环集合间只有单条管段回路连接）或环连支管这种情况，则须绘制虚管段，绘制虚管段时以形成的新的闭合环（是个虚环）的边数最少为宜。

只是这些辅助的虚管段在下一步输入
管径时为0即可。

参见下图：
4-2-2【数据准备】功能模块操作方法：
在已绘制完成的环网图中进行数据的准备工作。

此模块的功能如下：
1．在以上草图中确定【设置气源点】按钮为
执行[设置气源点]命令提示如下：
********** 低压调压站设定及编辑程序**********
选择设定为调压站的节点圆实体: 点取图中3号节点
输入该调压站的流量(立方米/小时)<回车不输>:
输入该调压站的压力(帕pa)<回车不输>:1500
设定完成!
选择设定为调压站的节点圆实体:点取图中8号节点
输入该调压站的流量(立方米/小时)<回车不输>:
输入该调压站的压力(帕pa)<回车不输>:1500
设定完成!
选择设定为调压站的节点圆实体:
操作完毕!
注意：操作完成后在分别在3号和8号节点处用红色圆以醒目表示。

如果某节点被设置错了，可执行同一命令后点取该节点圆，只是在提示输入流量和压力时空回车即可。

需要注意的是，若用户对提示输入流量和压力均作了输入，则只有压力为有效输入。

2．【设置储气站】按钮为
此功能提供管网中设置储气站功能，提示如下：
********** 储气站设定及编辑程序**********
选择设定为储气站的节点圆实体:
输入该储气站的流量(立方米/小时)<回车不输>:1500
选择设定为储气站的节点圆实体:
操作完毕!
3．【流量统一输入】按钮为
3-1．执行此功能必须先调用【工程文件】*.prg 。

提示的界面如下：
3-2．在此用户可根据需要人工输入确定【环流量】的参数、【集中流量】的参数后，在进行环网流量的校核。

3-3．校核完毕后【存盘退出】。

在用户的工程目录下生成*.004 ,和*.005文件。

做为以后按环流量分配节点
流量的必须文件。

4．节点流量的确定：
4-1【直接给定节点流量】按钮
用户人工给定每个节点的流量，操作提示如下：
******* 管网节点流量输入程序V1.0 ************
以下将直接输入各节点的流量(单位：立方米/秒)。

输入显示节点的流量(立方米/秒):< 0.0000>:201
输入显示节点的流量(立方米/秒):< 0.0000>:400
输入显示节点的流量(立方米/秒):< 0.0000>:375
输入显示节点的流量(立方米/秒):< 0.0000>:425
输入显示节点的流量(立方米/秒):< 0.0000>:850
输入显示节点的流量(立方米/秒):< 0.0000>:414
输入显示节点的流量(立方米/秒):< 0.0000>:190
输入显示节点的流量(立方米/秒):< 0.0000>:325
输入显示节点的流量(立方米/秒):< 0.0000>:205
输入显示节点的流量(立方米/秒):< 0.0000>:405
输入显示节点的流量(立方米/秒):< 0.0000>:425
输入显示节点的流量(立方米/秒):< 0.0000>:425
输入显示节点的流量(立方米/秒):< 0.0000>:200
提示:可直接用ACAD的文字编辑功能ddedit改动标注的流量数据.
操作完毕!
完成后如下图所示：
注意：1.节点流量为正表示流出节点，反之为负。

2.如果要对某节点流量做改动，例如上图中5号节
点处增加集中流量100m3/h，可通过文字编辑命
令ddedit直接将425.0改为525.0即可。

4-2．【按环流量分配节点流量】按钮为
A：首先要调用工程文件，根据以上004和005文件程序自动分配各节点流量：
B：如要编辑，方法同前。

使用DDEDIT命令进行编辑。

5、管段管径的确定与编辑：
5-1．【自动设置管径】按钮为
A：操作提示如下：点击命令出现以下提示。

B：确定后弹出以下菜单来确定工程文件。

C：****** 环路管径自动配置程序V1.0 ******** 进行管段流向设定...
进行数据准备........
管径(1)= 200
管径(2)= 200
：
：
管径(21)= 150
管径(22)= 150
循环次数为5 次
节点总数15个,其中气源点2个,管段总数22条。

操作完毕!
D：使用【查看管段管径】按钮为命令，可以看到程序已经自动给定管段管径。

5-2．【人工统一设置管径】按钮为
命令提示如下：
************ 管段管径统一输入程序************
以下将统一输入固定的管径值(单位：MM)，个别用[个别调整]再行修改。

注意：新值将替换旧值。

输入新的统一管径值(MM):<200.0000>:150
操作完毕! 共处理22条管线。

5-3．【管段管径调整】按钮为
可进行管段管径的修改。

功能命令提示如下：
************ 管段管径调整程序************
以下将个别调整管段的管径(单位：MM)
注意：新值将替换旧值。

选择要调整管径的管段(可多选):
Select objects: 选择第3、7、10、13、2、20、9、16等8个管段
Select objects:
输入新的管径值(MM):<300.0000>:200
选择要调整管径的管段(可多选):
Select objects:
操作完毕! 共调整8条管线(实体颜色已变)
6．检查末端节点流量
此功能提供用户在环网图中确定完各节点流量后，检查支管末端的流量值。

除气源点外的末端节点不能为0。

7．管段和节点定位功能
此模块为用户提供方便查询各个管段和节点位置。

在复杂的环网操作中，起到了很大的帮助作用，提高了查询速度。

8．草图增加节点和管段
此模块为用户提供方便的修改原有环网草图的功能。

用户在原有的环网节点草图的基础上，可以新增加多个节点和管段，而不用再生成新的计算草图也不用修改原有草图上的其他数据。

只是要新增加的各个节点和管段逐个给定所需数值。

命令提示如下：
** 草图节点及管段添加程序V1.0**
当前管网中已有309 个节点, 403 个管段。

点取起始节点(圆):
接图中节点C/<点取下一点>: <Ortho off>
接图中节点C/<点取下一点>:
接图中节点C/<点取下一点>:c
点取要接的节点(圆):
点取起始节点(圆):
接图中节点C/<点取下一点>:
接图中节点C/<点取下一点>:
注意: 增加的节点和管段需逐个输入节点流量和管径。

（例图：草图增加节点和管段）
4-2-3 【管网分析】模块操作方法
1、管网分析功能如图：
2．以上的环网图中的各种数据准备完毕后就可以进行以下
操作来完成水力计算的功能
3．执行【生成工程文件】按钮为命令提示如下：
点取“确定”后出现对话框确定工程文件名：
操作提示如下：Command: cfile
****** 环路管网计算文件生成程序V1.0 *******
进行管段流向设定...
由计算图生成工程文件完毕，可执行[节点平差计算]完成计算。

注意：在该对话框中点击OK后。

本例采用缺省的文件ct，程序自动将在指定的位置生成四个文件ct.prg、
ct.001、ct.002及ct.003。

其中: ct.prg是工程定
义文件，ct.001是节点定义文件，ct.002是管段
定义文件，ct.003是气源点定义文件。

这几个文件
都是文本格式，可被文本编辑软件编辑，但不建议
用户这样做。

4．执行菜单中的【管网分析-节点法】按钮为命令或执行主界面中的【管网水力计算】模块按钮均可打开操作界面如下：
A：在这个界面中用户首先应打开先前生成的工程文件ct.prg。

打开后将可以浏览节点、管段及气源点等三个文件，
B：点取其中的“管段”按钮后界面如下：
说明：在该界面下，注意有颜色的栏目不可被该动。

但如“管径”、“长度”、节点按钮下的“节点流量”等可被编辑，如果将“起始节点”和“终止节点”编号对调，则意味该管段的假定流向被改变。

各栏目中单位如下：管径mm 管长m 流量m3/h 流速m/s 压力、阻力损失低压时为Pa，中高压时为0.1MPa。

C：点取【确定计算参数】按钮后出现界面如下：
其中用户可以选定不同的计算方法来进行分析。

选定后确定即可。

D：点取【进行计算】按钮后得到结果如下图：
点取“确定”按钮即可。

E：点取【生成计算书】按钮可以生成计算书，假定在
询问计算书的文件名中给定文件名为“66计算书”。

写字板软件打开此文件。

G：在得到计算结果的同时，在工程文件ct.prg所在的文件夹下同时生成一个平差过程的文件，这是一个文本文件，通过这个文件用户可以分析整个过程，或对异常情况作出判
断。

（如下图）这个平差过程文件可被改名后保存。

H：最后，点取“保存”按钮保存计算结果。

5：现在，回到AutoCAD环境中的ct.dwg草图中，将“节点流量”等图层关闭，执行菜单中的【结果标注到草图中】命令，回应提示的标注字高为25.0，结果如下图：
其中标注格式为：
对中高压管道：
对低压管道：
6：点击【查看结果记录】或按钮查看结果文件。

7：点击【查看过程记录】或按钮查看计算过程文件。

4-2-4 【辅助功能】模块操作方法
ACAD软件以其良好的二、三维制图功能在众多设计领域获得应用。

为了更好的发挥其作用，G-NET针对一些管道系统的设计特点作了许多补充功能，分别介绍如下：1．【搜索最小闭合环】
从网络系统中快速搜索出闭合的环路，并用复线PLINE进行拟合。

********** 搜索最小闭合环程序V1.0 **********
点取代表线段:
2．【重合线段检查】
对重合的Line，Pline，Arc等进行合并、删除处理。

其操作精度可由用户输入的模糊度进行控制。

提示：在执行【重合线段检查】功能时，出现的模糊度意指两条重线不一定会完全重合，可能有点间距，这
个间距可能很小，要ZOOM/W几次以后才能看清。

注意这个模糊度值不宜太大，否则许多正确的线亦
被当作重线而剔除。

********* 重线(弧)检查程序V4.0 ************
点取所在图层代表:
3．【重合实体检查】
对重合的Circle ，Block ，Text 等进行重合检查。

** 重合块(BLOCK)文字(TEXT)检查程序 V1.0 **** 点取所在图层代表:
4．【直线集相互打断】
对LINE 的集合进行快速打断，使其成为头尾相接的直线集。

******* 直线交点互相打断程序 V1.0 ********* 点取所在图层代表:
选择操作集(回车放弃):
Select objects:
5．【对图层操作】
对指定实体所在的图层进行冻结、关闭、删除等操作。

选择: 1-冻结 2-关闭 3-删除 4-全关 5-全开<3>: 选择实体:
第五节 水力分析的计算依据
5-1．低压管网
低压燃气管道摩擦阻力损失计算公式：
根据《城镇燃气设计规范》(GB50028-93)5.2.4规定,低压燃气管道单位长度的摩擦阻力损失宜按下式计算:
式中: ΔP-燃气管道阻力损失(Pa);
λ-燃气管道的摩擦阻力系数; 0
5271026.6T T d Q L P ρλ⨯=∆
L 燃气管道的计算长度(m);
Q 燃气管道的计算流量(m 3/h);
d 管道内径(mm);
ρ 燃气的密度(kg/m 3);
T 设计中所采用的燃气温度;
T 0 273.16(K);
根据燃气在管道中的不同运动状态,其单位长度的摩擦阻力损失按下列各式计算:
1. 层流状态:Re ≤2100, λ=64/Re
2. 临界状态:Re=2100 – 3500
3. 惴流状态:Re>3500
(1) 钢管
(2) 铸铁管 式中: Re 雷诺数
v 0℃和101.325kPa 时燃气的运动粘度(m2/s);
k 管壁内表面的当量绝对粗糙度; 对钢管取
0.2mm 。

284
.0515********.0⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+=Q dv d λ5
10Re 652100Re 03.0--+
=λ25
.0Re 6811.0⎪⎭
⎫ ⎝⎛+=d k λ
5-2．中、高压管网
中压燃气管道摩擦阻力损失计算公式：
根据《城镇燃气设计规范》(GB50028-93)5.2.5规定,中压燃气管道单位长度的摩擦阻力损失宜按下式计算:
式中: P 1-燃气管道起点的压力(kPa);
P 2-燃气管道终点的压力(kPa);
L 燃气管道的计算长度(km);
根据燃气管道的不同材质, 其单位长度的摩擦阻力损失按下列各式计算:
（1）钢管
(2) 铸铁管
式中: Re 雷诺数
v 0℃和101.325kPa 时燃气的运动粘度(m2/s); 0
521022211027.1T T d Q L P P ρλ⨯=-25.0Re 68111.0⎪⎭
⎫ ⎝⎛+=d λ0
5225.09222
12.192104.1T T d Q Q dv d k l P P ρ⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+⨯=-284
.0515********.0⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+=Q dv d λ0
52284.09222151581103.1T T d Q Q dv d l P P ρ⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+⨯=-
k 管壁内表面的当量绝对粗糙度; 对钢管取
0.2mm
L 燃气管道的计算长度(km);
Q 燃气管道的计算流量(m 3/h);
d 管道内径(mm);
ρ 燃气的密度(kg/m 3);
T 设计中所采用的燃气温度;
T 0 273.16(K);
按2002年局部修订条文，燃气管道的摩擦阻力系数λ的计算按柯氏公式计算如下：
]51.27.3lg[21λλ
e R d K +-= 式中参数同上，该函数为隐函数公式。

六、结束语
随着城市燃气管网规划、设计及管理技术及计算机技术的不断发展，中国市政工程华北设计研究院与北京赛远科技发展有限公司强强联合、发挥各自优势，力争为从事城市城镇行业的广大工作者提供一个具有高科技技术含量的规划设计及管理软件平台。

望广大设计人员给我们提出宝贵的意见。

中国市政工程华北设计研究院
北京赛远科技发展有限公司 重要提示：
因为时间差问题，本说明书可能未包含软件中最新改动的部分，请参见软件包中readme.txt 文档。