水力模型在海宁供水管网运行管理中的应用

水力模型在海宁供水管网运行管理中的应用

摘要：供水管网水力模型在供水企业中日益得到重视和应用。海宁自来水有限公司建立供水管网水力模型，利用水力模型实现区块化管理，降低漏失率、降低产销差、改善水质、节能降耗、提高供水安全可靠性；在线实时监控供水管网水量、压力和水质情况；发生事故时，能够及时制定应急方案；提出规划改造和优化调度方案等，可有效的提高管网管理的科学性、安全性和经济性，避免了盲目性。从而，实现“数字化”供水和“智能化”水务。

关键词：供水管网水力模型区块化管理模型应用在线实时监控

1前言

随着海宁市供水规模的扩大和供水安全要求的提高，供水企业需要全面掌握和分析供水管网的运行状态，这样对供水系统的管理工作提出了新的要求。近年来，供水企业管理水平日益提高、科技投入的力度日益增强、企业信息化的建设日益成熟。海宁自来水有限公司提出“数字供水”概念，建成了数字化供水系统，全面应用于生产、经营、服务工作。“数字化”供水搭建信息技术平台，打造“智能水务”，实现科技全方位支撑运营服务。水务建立营业一体化平台、供水管网地理信息系统、供水设施综合监测系统和供水管网水力模型系统。“十二五”计划提出：降低漏损率，降低产销差，节能降耗，提高供水管网安全可靠性。建立供水管网水力模型是管网优化设计和运行工况分析重要的手段之一，有效地提高供水系统的科学化管理水平，提高供水系统的运行稳定性、可靠性，为水务带来良好的经济效益和社会效益。

2海宁市供水现状

海宁市地处长江中下流域，四季分明，气候温和。全市共有两座水厂，现有供水计能力30万m3/d，供水面积668平方公里，服务人口约80万。全市DN75mm 以上的管道长度为1075km，管材以球墨铸铁、铸铁、钢、PE等为主。

3水力模型项目前期调研

上海、深圳、佛山、天津等城市已经建立供水管网水力模型，并将其成功的应用于供水系统生产管理中。如，管网运行管理、水厂优化调度、规划改扩建等，

发生事故时，系统即时报警，并提出应急解决方案，提高供水安全可靠性。

天津自来水集团已建立C/S结构和B/S结构水力模型系统。C/S结构的水力模型应用于技术生产部和管网部，主要用于管网运行管理、水厂调度和规划改扩建方案比较，要求技术人员具有较高的专业素养。B/S结构的水力模型应用于调度中心、管网部、科技信息部和各营销公司，主要用于大屏幕使用，在线实时监控及预警、现场水厂调度、管网故障分析系统、爆管分析、水量平衡图等。适应部门广泛，要求技术人员具有一般的专业素养。

天津市供水管网水力模型系统是基于水司现有的GIS系统、SCADA系统和营业收费系统，是与现有供水管网管理系统共享，构建供水管网智能化管理平台。该平台的建立有助于水司供水管网管理系统的统一管理，实现水司科学化管理，提高供水安全可靠性，节能降耗。天津水司的工作人员定期参加水力模型系统的培训，培训内容包括：供水管网基础理论知识、水力模型基本应用、中级应用、高级应用等。同时，供水管网智能化管理平台的建立，提高水司工作人员专业素养和业务能力，有助于工作的展开，提高工作效率。

4海宁市供水管网水力模型

海宁自来水有限公司为了实现“数字化”、“智能化”的科学化管理供水管网，并能提高水务工作人员的专业素质，建立海宁市供水管网水力模型。

海宁市供水管网水力模型分为C/S结构和B/S结构。C/S结构水力模型以GIS系统为运行平台，管网水力模型系统能直接读取GIS的管网原始数据，并作为水力模型的管网基础数据。C/S结构应用WNW6.0版水力模型软件，包含水力模型的全部功能，可用于水力模型的建立、校核、模型更新维护以及水力模型的高级应用，适用于专业技术人员使用。B/S结构基于C/S结构、GIS系统、SCADA 系统和营业收费系统，可以实现实时动态水力计算，而且功能设计依据供水管网运行管理的具体业务流程，大部分功能是“一键式”操作，使用简单，适合普通技术人员使用。水务根据使用人员和应用内容的不同，使用适合的水力模型应用平台，确保水力模型能够在海宁水务得到更加广泛的应用。

4.1海宁水务供水管网区块化管理

区块化，即DBS，将复杂的管网系统分成若干个相对独立的区域或子系统，

实现区块化供水。

根据海宁市城市的特点，供水管网水力模型要解决的问题是平衡供水管网的压力，降低管网漏失，降低产销差，节能降耗，改善水质，提高管网供水安全可靠性，实现科学化管理。海宁市供水管网已划分区块，可利用分区水力模型实现区块化管理。实现区块化供水是降低电耗、降低漏耗、保障管网水质、提高供水效益的重要途径。

（1）节能降耗

应用水力模型模拟计算，提出最优的水厂和加压泵站压力分区运行模式，降低配水系统电耗，同时，使管网压力均衡，减少爆管事故的发生和管道的漏失，减少水资源的浪费。增加企业效益，满足低碳、环保型社会的要求。

（2）管网漏失分析

由于管网的漏失量与管网压力是成指数关系，管网压力越高，管道漏失量将成指数增长。可以在水力计算分析平台上动态模拟管网漏损点的范围，然后利用检漏设备进行现场漏损点探测，提高检漏工作效率。

（3）降低漏损率

通过优化管网的压力分区运行模式，使管网在一天24小时中的管网压力均衡。通过水力模型对各个时段的模拟计算，在满足用户用水压力需求的前提下，降低区域的供水压力，达到降低漏耗的作用。

（4）降低产销差

改善水量管理，对各区块的进行流量管理。通过对分区流量的计量，使用水量平衡原理，对区块的流量进行合理的控制，掌握产和销的差量，从而降低产销差。

（5）改善水质

区块化可以缩短管网水龄，使氯的消耗减少、投氯量减少和消毒副产物减少。在水力计算分析平台上动态模拟管网水龄和管道余氯浓度，合理提出投氯量，解决管网末梢和死水区余氯浓度低、管网前端余氯过高的问题。

（6）提高管网安全性

优化管网供水方式，降低管网供水压力，不仅能够降低漏耗，还可以有效地减少管道爆管事故，提高管网的运行安全性。改善管网水力工况，保障管网水质，