【摘要】基于理论基础，从系统总用水量预测、管网平差两个方面，分析了城市给水管网模型与实际情况的差异，并提出了相关的解决方法。
【关键词】水量预测；管网平差
Analysis of Municipal Water Pipe Networks
Abstract： Based on the theoretical basis， analyze the difference between the urban water supply network model and actual situation from two aspects of total water consumption forecast and calculation of pipe networks， and put forward the relevant solutions.
Key words： forecast of water consumption； calculation of pipe networks
国内某国家级开发区供水管网已经运作二十余年，随着入驻开发区企业的数量及产业规模日趋增长，原有供水系统出现水压及水量不足的情况也逐渐增多。针对这种情况目前开发区已经启动了新增水源工程。投产后给水增压泵站将达到十万吨/日的设计规模（最高日流量）。此供水规模远超过目前供水系统的日供水量，因此需要我们对现状管网重新进行平差校核计算，从理论上宏观分析供水系统，尽可能接近管网的运行工况，以便为后续的管网建设及维护提供理论依据。以下为校核步骤：
一、系统水量的校核
序号 用地代码 用地名称 用地面积（ha） 用水指标（m3/（ha・d）） 用水量（m3/d）
1 R 居住用地 ――
基层中心用地（Rc） 0.6697 80 53.576
其他居住用地（Rx） 4.4384 80 355.072
2 C 公共设施用地 ――
服务业用地（C24） 0.8851 100 88.5
游乐用地（C36） 4.7092 50 235.5
科研设计用地（C65） 0.2466 80 19.7
文物古迹用地（C7） 0.0775 50 3.9
3 M 工业用地 ――
工业混合用地（Mx） 98.8467 60 5930.8
4 W 仓储用地 ――
5 T 对外交通用地 ――
6 S 道路广场用地 350.685 20 7013.7
7 U 市政公用设施用地 ――
加油加气用地（U2b） 0.7935 25 19.8
8 G 绿地 ――
图1 开发区给水管网现状图
二、管网平差校核
所谓管网平差，是指将流量初步分配到确定管径的上，根据哈代・克罗斯计算校核流量Δq，再将Δq修正原各管段的流量，反复计算，直到同时满足连续性（节点）方程组和能量（环）方程组的环状管网水力计算过程。该法首先按节点连续方程假设管段流量，然后根据平差理论计算每个环的校正流量，并忽略高次微量及邻环校正流量对本环流量的影响，这样，就可以一环接一环地反复修正流量，直到所有的环都满足克契霍夫第一、第二定律。该法如初始各管段的流量假设不当，不但试算次数增加，收敛速度慢，甚至产生数值摆动，不收敛。现在用计算机代替了这一循环计算过程，为我们繁琐的工作带来了便捷。以下主要阐述流量分配步骤： 1）计算比流量qs
根据水务公司统计，开发区有近四百家用水单位，要将如此多的节点流量分配到整个供水系统中，不仅工作量巨大，数据过多容易出错，也没有必要。因此我们只采集了去年用水量最高月里排名前30名的企业用水量数据，并乘以总变化系数Kz取1.44，作为集中流量qt，系统剩余流量则按管长平均分配，计算出比流量qs，计算公式如下：
比流量qs=（Q-Σqt）/Σl
其中Q：管网总用水量（L/s）
Σqt：大用户集中用水量总和（L/s）
Σl：干管总长度，不包括穿越公园、广场等无用水建筑物地区。单侧配水管线按一半计算
2）计算沿线流量ql=qs*l
l：该管道的长度
3）计算节点流量qj=qt+0.5Σql
即节点流量等于与该节点连接各管段沿线流量总和的一半，并且还要大用户的集中流量。在求出节点流量后，我们就可以很方便的为每根管道分配初步流量。
4） 利用节点流量模型来计算水压标高
以下为计算结果：
平差计算依据和结果
1、平差类型
最不利点校核
2、计算公式 海曾威廉公式
V=0.44*C*（Re/C）^0.075*（g*D*I）^0.5
Re=V*D/ν
计算温度：13℃ ν=0.000001
3、局部损失系数：1.30
4、管网平差结果特征参数
水源点编号 节点流量（L/s） 节点压力（m）
30 -660.000 50.00
31 -660.000 50.00
最大管径（mm）：900.00 最小管径（mm）：100.00
最大流速（m/s）：3.134 最小流速（m/s）：0.005
自由水头最低点 87 自由水头（m）：-1.84
三、结论
总的来说，排除管网老化造成漏损及水损增加等因素，开发区现有给水管网大部分基本能满足水增压泵站扩容至10万吨/d供水规模的要求，但仍有以下问题需要引起注意：
2） 对于集中用水量较大，水压要求较高的个别企业，可考虑采用内部自行增压的方式解决，如企业自建储水池二次加压或采用无负压增压设备，前提是增压方式绝不能对市政管网的压力造成损失。
3） 参考经济流速表，北部沿江区域流速偏低，不利于水质安全及管养，条件成熟时可更换小管径。
管径（mm） 平均经济流速（m/s）
D=100-400 0.6～0.9
D>400 0.9～1.4
4） 消防校核：
把消防流量作为集中流量加在相应节点的节点流量中；（如按消防要求同时一处失火，则放在控制点，有两处或两处以上失火，一处放在控制点，其他设定在离二级泵站较远或靠近大用户的节点处，其余节点仍按最高用水时的节点流量。）经计算，消防时需要的水泵扬程略大于最高时确定的水泵扬程，可放大管网末端个别管径。
5） 事故校核：
各节点流量降至最大时用水量70%时，分区后的计算水泵扬程略小于现状水泵扬程，满足要求。
附图：
图2 低区给水管网图 图3 高区给水管网图