袁一星 陳 兵 趙 明 趙洪賓 魏寶成?
哈爾濱建筑大學(xué)市政環(huán)境工程學(xué)院

　　隨著用水戶(hù)數(shù)量的增多，許多城鎮(zhèn)的給水系統(tǒng)已由單水源發(fā)展到多水源供水，這種變化直接影響給水管網(wǎng)的水源供水分布和供水路徑，按照傳統(tǒng)的給水管網(wǎng)水力計(jì)算分析方法，已不能充分反映由于水源數(shù)量的增加而引起的給水管網(wǎng)運(yùn)行工況的改變。在多水源供水情況下，水源的供水分布及路徑是在滿(mǎn)足用戶(hù)水量水壓條件下，進(jìn)行各水源供水量?jī)?yōu)化分配的重要依據(jù)。過(guò)去，對(duì)于多水源供水的給水管網(wǎng)，只能粗略推測(cè)供水分界線，大致劃分各水源的單獨(dú)供水區(qū)域。這種做法雖然定性提出了供水分布的概念，但還不夠確切。而實(shí)際情況是除了各水源的單獨(dú)供水區(qū)域外，還存在著各水源的混合供水區(qū)域，在該區(qū)域內(nèi)每一水源的供水比例是變化的。

1 配比因子數(shù)學(xué)模型^［1］

　　給水管網(wǎng)節(jié)點(diǎn)和管段流量中每一水源所占的比例稱(chēng)為配比因子，若水源s對(duì)節(jié)點(diǎn)i的配比因子用C_s,i表示，水源s對(duì)管段ij的配比因子用C_s,ij表示，則其數(shù)學(xué)表達(dá)式分別為：

　　C_s,i=Q_s,i/Q_{i (1)}C_s,ij=Q_s,ij/Q_ij (2)
　　式中　Q_i --節(jié)點(diǎn)i的節(jié)點(diǎn)流量
　　　　　Q_s,i --節(jié)點(diǎn)流量Q_i中由水源s所提供的流量部分
　　　? q_ij -- 從節(jié)點(diǎn)i流向相鄰節(jié)點(diǎn)j的管段流量
　　　? q_s,ij -- 管段流量q_ij中由水源s所提供的流量部分

　　多水源供水時(shí)，假定流入給水管網(wǎng)任一節(jié)點(diǎn)的水在該點(diǎn)充分混合后再流出，那么水源s對(duì)從節(jié)點(diǎn)i流出的各管段配比因子均相同，且等于水源s對(duì)節(jié)點(diǎn)i的配比因子，即

? C_s,i=C_s,ij 　　　　(3)

　　對(duì)有n個(gè)節(jié)點(diǎn)的給水管網(wǎng)，水源s對(duì)任一節(jié)點(diǎn)i的流量連續(xù)性方程可表示為：

　　Cs,iQio=qs,i+ΣCs,kqki 　　i=1,2,...,n　　　(4)
　　式中　Q_io -- 從節(jié)點(diǎn)i流出的所有流量的總和
?　　　　q_s,i -- 當(dāng)水源s與節(jié)點(diǎn)i相鄰接時(shí)，由水源s直接流入節(jié)點(diǎn)i的管段流量?
　　　?　q_ki -- 從相鄰節(jié)點(diǎn)k流向節(jié)點(diǎn)i的管段流量
　　　　?C_s,k -- 水源s對(duì)管段ki的配比因子

　　依據(jù)配比因子數(shù)學(xué)模型，由節(jié)點(diǎn)流量和管段流量，就可以計(jì)算出每一水源對(duì)節(jié)點(diǎn)和管段的配比因子以及每個(gè)節(jié)點(diǎn)管段流量中的各水源配比因子。

2 程序設(shè)計(jì)框圖

　　在進(jìn)行水源供水分布及供水路徑動(dòng)態(tài)分析時(shí)，各水源的配比因子起著十分重要的作用。為了便于應(yīng)用把配比因子的計(jì)算過(guò)程編入程序系統(tǒng)，見(jiàn)圖1。

3 應(yīng)用實(shí)例

　　北方某城市給水管網(wǎng)有兩個(gè)水源、395個(gè)節(jié)點(diǎn)(不含水源)、436條管段，按圖1所示的程序過(guò)程，利用計(jì)算機(jī)的圖形功能，描述了該城市給水管網(wǎng)水源的供水分布及供水路徑。
　　根據(jù)各水源所供應(yīng)節(jié)點(diǎn)和管段流量的配比因子，采用管線和節(jié)點(diǎn)色彩的變化繪制出各水源在給水管網(wǎng)中的供水分布圖。為便于表示，在此采用管線線條粗細(xì)虛實(shí)的變化來(lái)描繪各水源在給水管網(wǎng)中的供水分布。圖2為水源2的供水分布，粗實(shí)線表示水源2供水比例在85%以上的管線，粗破折線表示水源2供水比例在85%～50%之間的管線，粗虛線表示水源2供水比例在50%～30%之間的管線，細(xì)實(shí)線表示水源2供水比例在30%～15%之間的管線，細(xì)虛線表示水源2供水比例在15%以下的管線。

　　由水源2供水分布圖可以看出，水源2的供水范圍在整個(gè)給水管網(wǎng)的南部，供水面積是60%左右。若欲詳細(xì)觀察某一水源在給水管網(wǎng)某一局部區(qū)域的供水分布，可利用計(jì)算機(jī)圖形無(wú)級(jí)放大功能將該局部區(qū)域放大，同時(shí)可顯示有關(guān)管段的編號(hào)。
　　根據(jù)每一水源的配比因子及給水管網(wǎng)平差計(jì)算結(jié)果，可以繪制出每一水源的供水路徑圖，從而了解每一水源在給水管網(wǎng)中的供水流向。
　　通過(guò)以上分析和應(yīng)用實(shí)例，說(shuō)明水源供水分布及供水路徑的動(dòng)態(tài)分析系統(tǒng)，能夠直觀地描繪出多水源給水管網(wǎng)的運(yùn)行工況，可為給水管網(wǎng)的優(yōu)化運(yùn)行、事故分析與處理、水質(zhì)水壓監(jiān)控等提供科學(xué)依據(jù)。該方法具有圖文并茂、效果直觀、數(shù)據(jù)動(dòng)態(tài)的特點(diǎn)，應(yīng)用該方法對(duì)于提高供水企業(yè)的管理水平以及經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益具有十分重要的意義。

參考文獻(xiàn)
1 袁一星，陳兵，李玉華等.多水源供水管網(wǎng)流量分布的研究.給水排水，1998；24(5)：15～19?

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作者通訊處：150008 哈爾濱市南崗區(qū)海河路202號(hào) 哈爾濱建筑大學(xué)市政環(huán)境工程學(xué)院
(收稿日期 1998-09-29)