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摘要:本文針對現行給水管網電算程序的一些缺陷,作了若干改進,使其輸入原始數據簡單方便,并能自動圈劃回路,適用于不同結構或多水源管網設計與運行管理,能輸出管段流量、結點水壓、水塔高度或水泵工況及其軸功率等結果,比現行程序更方便、通用、有效。簡例介紹了新程序的功能。
關鍵詞:給水系統水力計算解算程序
在現行給水管網計算程序中,解環方程法管網平差程序存在如下缺點:(1)原始數據輸入工作復雜,不僅要輸入管段參數,而且要輸入環數及管段所屬環號,工作量大,自動化水平低,且極易出錯。(2)通用性及適應性差,環狀管網的程序無法應用于樹狀或混合狀管網,對二級水泵直接供水或通過水塔供水,以及多泵站或泵與水塔、水塔與水塔聯合供水等各種情況,現行很多程序不能通用,對給水管網設計計算和運行管理計算,程序也只能分別處理。針對這些缺點,本文運用網絡圖論知識,對解環方程管網平差程序進行了改進,較好地滿足了實際要求。2原始數據輸入與水泵特性曲線擬合
將給水系統進行拓撲變換,使之成為強連通有向賦權圖。對管網中各節點從1開始編號,每個節點流量視為一虛擬分支流量,虛擬分支阻力為R=0,其流量終點即水泵吸水點。輸入的原始數據(由數據庫系統進行管理)有:各分支起、止節點編號,管段的管徑、管長,分支中水泵型號,分支中恒壓頭(水塔和管段節點高差),以及分支流量。另外由一有格式數據文件輸入分支、含泵站分支數、水泵特性曲線上五對流量與壓力數據。
對水泵H-Q特性曲線上的五對壓力、流量值,采用最小二乘法進行擬合。3管道水頭損失及節點水壓計算
管道水頭損失H按式(1)計算。H=RQ2(1)式中,Q——管段流量,m3/s;D——管徑,m。R——摩阻系數,可按式(2)計算[1,2]。R=0.001629L/D5.29(2)式中,L——管長,m;D——管徑,m。
為了了解管網水壓分布情況,需要計算各節點相對于參考點的壓力[3]。計算式為。Hbi=Hai-Hi+Pfi+Pvi(3)式中Hai和Hbi分別為分支i中起、止節點的相對壓力值;Hi為分支中的阻力;Pfi和Pvi分別為分支中水泵壓頭及恒壓頭。4阻力排序及獨立網孔圈劃
按圖論知識,閉合鏈稱為網孔或回路。一個包含網絡所有節點但不形成回路相互連通的圖稱為樹,樹中分支稱樹支,其余分支稱為弦。若以Nb、Nj、Nm分別表示網絡的分支數、節點數、獨立網孔數,則有Nm=Nb-Nj+1。理論上,網孔圈劃可由點邊關聯矩陣推演出回路矩陣來實現。但實際運算中此法較繁,故應用上多采用生成樹原理進行圈劃。先挑選出一棵最小生成樹,再選出獨立網孔[4]。