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【摘 要】以华北某大型城市供水企业建立水力模型为例，从建模软件选择，与现有GIS系统的结合，建立区块化模型，试点区域4个方面详细阐述了大型供水企业建立水力模型模型的整体思路。
【关键词】供水管网水力模型；城市大型供水企业；建立思路
建立供水管网水力模型可以使供水公司的管理者量化地了解供水管网系统在不同条件下的运行工况，发现供水系统中存在的问题，进而通过水力模型的模拟来制定改造及优化方案[1]。因此，近年来供水管网水力模型已经成为供水企业提高管理水平不可缺少的工具。
华北某大型城市拥有多个大中型水厂，设计日产水能力约250万吨，供水管网长度DN75以上超过6000公里，供水面积超过600平方公里，供水人口超过500万人。该市管网多成环状，管材以铸铁、塑料、钢为主。随着经济的发展，用户水量迅速增加，管网逐年扩建，与2000年管线长度相比增长超过40%。针对其管网结构复杂、规模庞大、用水量随机性强等情况，为了更有效对供水管网进行管理急需建立一套科学的管理系统。为此，经考察论证，决定建立具有供水管网运行工况实时模拟及相关运营管理功能的供水管网管理系统。以期达到优化调度、降低漏失率、节能减排、水质监测、改扩建发展提供依据的目的。
1、建模软件的选择
根据该供水企业的管网情况，其建立将是一个复杂和庞大的管网模型，这套水力模型软件不仅满足管网运行工况的动态模拟的需要，而且能够快速完成庞大数据的运算，因此一个合适的供水管网水利模型软件平台的选择将是十分重要的。
1.1水力模型软件选择原则
水力模型软件必须是一款成熟的软件平台，在国内外有广泛应用的案例；必须支持ArcGIS平台，能够与该供水企业现有的GIS系统紧密的整合；必须能够提供强大的二次开发工具，可以根据用户管理特点和需要来修改和增加新的功能；开发商在国内有强大的技术支持队伍。
根据上述原则，经调研，该供水企业最终选择美国本特特力软件公司的WaterGEMS水力模型软件
1.2WaterGEMS水力模型软件简单介绍
模型软件是建立供水管网模型的重要工具。美国本特特力软件公司的WaterGEMS水力模型软件具有模型构造、水量分配、管网智能简化、达尔文优化设计和达尔文模型误差校正等技术，这些先进的技术能够帮助用户快速且准确地建立自己的管网模型。
2、与现有GIS系统的结合
建立供水管网水力模型需要大量的基础数据，而该供水企业已经建立的基于ArcGIS的地理信息系统，将是建模所需的管网静态数据主要来源。用户用地理信息系统来管理供水系统的静态基础数据，而应用水力模型来管理供水系统的动态运营。这两个系统既能独立运行，而相互之间又是密不可分的。因此，保证模型系统与现有地理信息系统能够很好地联合运行是建模的关键一环。
2.1无缝连接
采用的方案是，将模型软件嵌入到现有地理信息系统中，在现有地理信息系统中添加水力模型相關的菜单与快捷键，同时添加水力模型模型相关的图层，如管网压力分布图，水量平衡图等，这些专题图层可以与现有地理信息系统的图层叠加显示，使两个系统在同一个平台上运行，实现水力模型系统与地理信息系统真正意义上的无缝连接。
2.2数据同步
供水管网水力模型建立后，在长期的运行过程中，为保证模型精度及应用符合需要，必须定期进行数据更新。地理信息系统是模型系统中管网的静态数据的主要来源，这就要求模型系统必须要有一套合理高效的同步机制，使模型数据能够被方便快速地与地理信息系统的数据保持一致。
利用模型本身有与外部数据源同步的功能，只需更新被修改的数据，而不需要的重建模型，这是一种科学高效的保持地理信息系统的数据与模型系统的数据同步的方法。尤其对于大型供水企业，重建模型是一件非常复杂、消耗大量时间的过程，如果地理信息系统每做一次修改，都需要重建模型，这种方式在实践中将是不可取的。
3、建立区块化模型
该供水企业管网规模庞大，建立水力模型过程将十分复杂，因此要采取适合的建模方案。
3.1区块化模型
所谓区块化模型就是将整个供水系统，依据实际情况，按照一定的规则划分为若干相对独立的子系统，在模拟建立阶段分别建立各子系统的水力模型，并分别对每个子模型进行模型校核。在模拟应用阶段，这些子模型可以根据需要，既可以独立运行，也可以组成整个城市的完整模型运行。
3.2区块化模型的优点
3.2.1加快建模进程
各区域中的管网元素相对独立，相互之间的影响被降到最小。一个较小管网的模型建立和校核其复杂程度会小很多。而一个区块模型的建立的方法和过程都会对其他区块模型的建立具指导作用。因此，一般来说区块化模型的建立进程要比整体模型的建立快很多。
3.2.2提高模型精度
区块化模型的建立有利于模型的校核过程。模型校核在于准确地定位模型误差的位置，较小的模型利于对误差进行更精确的量化与定位。众所周知，对模型精度影响较大的是管网需水量的准确性，只要知道进出该区块的准确水量，就可以在更小得范围内找出需水量误差的位置及大小。
3.3根据实际情况合理的划分区域
该供水公司供水系统目前已经实现了分区管理，分区运行，地理信息系统维护方式也是分区域分别进行的，同时在管网中各供水区域间均安装了计量水表，这样的运行模式非常适合区块化模型的建立。因此，根据供水系统的实际情况，在原有供水区域划分的基础上，建立了十个区块化模型，分别由专人同时进行管网拓扑建立、水量分配、模型校核等工作，然后进行合并应用，维护时也可分区维护。这种模型建立和维护的方式，对于大型供水企业来可以说是最高效。
4、试点区域
主要思路是，率先建立一个范围较小的区域管网模型，在建模过程中摸索适合该供水企业实际情况的建模方案，包括管网资料检验方法、用户水量分配方法、用水规律测试方法等。最终将三营销的建模经验推广到其他区域，以加快全管网模型的建设进程。在各区域内由于第三营销分公司所辖区域相比较其他区域供水面积、人口较少，管网长度较短，因此选为建模试点区域，也作为建模研究的主要对象。
5、结语
为了实现城市供水科学化的管理和可持续发展，建立水力模型是必然的选择，尤其对于大型供水企业更需要科学、高效的管理工具，管理好庞大的管网、服务好大量的用户，同时其建立及其维护又更加复杂，需要在建立之初，从软件选型、与现有基础数据提供系统结合等问题更全面的、有针对性的考虑问题，以上所讲的内容希望能给大家有所借鉴。
参考文献
[1]汪明文.基于AQUIS的供水管网仿真及运营管理系统开发研究[J].供水技术,2011.4
【关键词】供水管网水力模型；城市大型供水企业；建立思路
建立供水管网水力模型可以使供水公司的管理者量化地了解供水管网系统在不同条件下的运行工况，发现供水系统中存在的问题，进而通过水力模型的模拟来制定改造及优化方案[1]。因此，近年来供水管网水力模型已经成为供水企业提高管理水平不可缺少的工具。
华北某大型城市拥有多个大中型水厂，设计日产水能力约250万吨，供水管网长度DN75以上超过6000公里，供水面积超过600平方公里，供水人口超过500万人。该市管网多成环状，管材以铸铁、塑料、钢为主。随着经济的发展，用户水量迅速增加，管网逐年扩建，与2000年管线长度相比增长超过40%。针对其管网结构复杂、规模庞大、用水量随机性强等情况，为了更有效对供水管网进行管理急需建立一套科学的管理系统。为此，经考察论证，决定建立具有供水管网运行工况实时模拟及相关运营管理功能的供水管网管理系统。以期达到优化调度、降低漏失率、节能减排、水质监测、改扩建发展提供依据的目的。
1、建模软件的选择
根据该供水企业的管网情况，其建立将是一个复杂和庞大的管网模型，这套水力模型软件不仅满足管网运行工况的动态模拟的需要，而且能够快速完成庞大数据的运算，因此一个合适的供水管网水利模型软件平台的选择将是十分重要的。
1.1水力模型软件选择原则
水力模型软件必须是一款成熟的软件平台，在国内外有广泛应用的案例；必须支持ArcGIS平台，能够与该供水企业现有的GIS系统紧密的整合；必须能够提供强大的二次开发工具，可以根据用户管理特点和需要来修改和增加新的功能；开发商在国内有强大的技术支持队伍。
根据上述原则，经调研，该供水企业最终选择美国本特特力软件公司的WaterGEMS水力模型软件
1.2WaterGEMS水力模型软件简单介绍
模型软件是建立供水管网模型的重要工具。美国本特特力软件公司的WaterGEMS水力模型软件具有模型构造、水量分配、管网智能简化、达尔文优化设计和达尔文模型误差校正等技术，这些先进的技术能够帮助用户快速且准确地建立自己的管网模型。
2、与现有GIS系统的结合
建立供水管网水力模型需要大量的基础数据，而该供水企业已经建立的基于ArcGIS的地理信息系统，将是建模所需的管网静态数据主要来源。用户用地理信息系统来管理供水系统的静态基础数据，而应用水力模型来管理供水系统的动态运营。这两个系统既能独立运行，而相互之间又是密不可分的。因此，保证模型系统与现有地理信息系统能够很好地联合运行是建模的关键一环。
2.1无缝连接
采用的方案是，将模型软件嵌入到现有地理信息系统中，在现有地理信息系统中添加水力模型相關的菜单与快捷键，同时添加水力模型模型相关的图层，如管网压力分布图，水量平衡图等，这些专题图层可以与现有地理信息系统的图层叠加显示，使两个系统在同一个平台上运行，实现水力模型系统与地理信息系统真正意义上的无缝连接。
2.2数据同步
供水管网水力模型建立后，在长期的运行过程中，为保证模型精度及应用符合需要，必须定期进行数据更新。地理信息系统是模型系统中管网的静态数据的主要来源，这就要求模型系统必须要有一套合理高效的同步机制，使模型数据能够被方便快速地与地理信息系统的数据保持一致。
利用模型本身有与外部数据源同步的功能，只需更新被修改的数据，而不需要的重建模型，这是一种科学高效的保持地理信息系统的数据与模型系统的数据同步的方法。尤其对于大型供水企业，重建模型是一件非常复杂、消耗大量时间的过程，如果地理信息系统每做一次修改，都需要重建模型，这种方式在实践中将是不可取的。
3、建立区块化模型
该供水企业管网规模庞大，建立水力模型过程将十分复杂，因此要采取适合的建模方案。
3.1区块化模型
所谓区块化模型就是将整个供水系统，依据实际情况，按照一定的规则划分为若干相对独立的子系统，在模拟建立阶段分别建立各子系统的水力模型，并分别对每个子模型进行模型校核。在模拟应用阶段，这些子模型可以根据需要，既可以独立运行，也可以组成整个城市的完整模型运行。
3.2区块化模型的优点
3.2.1加快建模进程
各区域中的管网元素相对独立，相互之间的影响被降到最小。一个较小管网的模型建立和校核其复杂程度会小很多。而一个区块模型的建立的方法和过程都会对其他区块模型的建立具指导作用。因此，一般来说区块化模型的建立进程要比整体模型的建立快很多。
3.2.2提高模型精度
区块化模型的建立有利于模型的校核过程。模型校核在于准确地定位模型误差的位置，较小的模型利于对误差进行更精确的量化与定位。众所周知，对模型精度影响较大的是管网需水量的准确性，只要知道进出该区块的准确水量，就可以在更小得范围内找出需水量误差的位置及大小。
3.3根据实际情况合理的划分区域
该供水公司供水系统目前已经实现了分区管理，分区运行，地理信息系统维护方式也是分区域分别进行的，同时在管网中各供水区域间均安装了计量水表，这样的运行模式非常适合区块化模型的建立。因此，根据供水系统的实际情况，在原有供水区域划分的基础上，建立了十个区块化模型，分别由专人同时进行管网拓扑建立、水量分配、模型校核等工作，然后进行合并应用，维护时也可分区维护。这种模型建立和维护的方式，对于大型供水企业来可以说是最高效。
4、试点区域
主要思路是，率先建立一个范围较小的区域管网模型，在建模过程中摸索适合该供水企业实际情况的建模方案，包括管网资料检验方法、用户水量分配方法、用水规律测试方法等。最终将三营销的建模经验推广到其他区域，以加快全管网模型的建设进程。在各区域内由于第三营销分公司所辖区域相比较其他区域供水面积、人口较少，管网长度较短，因此选为建模试点区域，也作为建模研究的主要对象。
5、结语
为了实现城市供水科学化的管理和可持续发展，建立水力模型是必然的选择，尤其对于大型供水企业更需要科学、高效的管理工具，管理好庞大的管网、服务好大量的用户，同时其建立及其维护又更加复杂，需要在建立之初，从软件选型、与现有基础数据提供系统结合等问题更全面的、有针对性的考虑问题，以上所讲的内容希望能给大家有所借鉴。
参考文献
[1]汪明文.基于AQUIS的供水管网仿真及运营管理系统开发研究[J].供水技术,2011.4