第四章给水排水管网模型.pptx

4.1 给水排水管网模型化给水排水管网模型化给水排水管网是一类大规模且复杂多变的网给水排水管网是一类大规模且复杂多变的网络系统，为了便于规划、设计和运行管理，络系统，为了便于规划、设计和运行管理，应将其简化和抽象以便于用图形和数据表达应将其简化和抽象以便于用图形和数据表达和分析的系统，称为给水排水管网模型。和分析的系统，称为给水排水管网模型。给水排水管网的简化给水排水管网的简化 所谓简化，就是从实际系统中去掉一些比较所谓简化，就是从实际系统中去掉一些比较次要的给水排水设施，使分析和计算集中于次要的给水排水设施，使分析和计算集中于主要对象。主要对象。简化原则简化原则：宏观等效原则；最小误差原则。：宏观等效原则；最小误差原则。简化方法简化方法：1）删除次要管线，保留主管线；）删除次要管线，保留主管线；2）交叉点近可合并为同一交叉点；）交叉点近可合并为同一交叉点；3）将全开阀门去掉，将管线从全闭阀门处切断；）将全开阀门去掉，将管线从全闭阀门处切断；4）采用水力等效原则将不同管材和规格等效为单一）采用水力等效原则将不同管材和规格等效为单一管材和规格；管材和规格；5）并联管线可简化为单管线；）并联管线可简化为单管线；6）大系统可拆分为多个小系统。）大系统可拆分为多个小系统。附属设施简化附属设施简化：1）删除不影响全局水力特性的设施；）删除不影响全局水力特性的设施；2）将同一处的多个相同设施合并。）将同一处的多个相同设施合并。节点节点合并合并管段合并管段合并分解分解忽略忽略给水排水管网的抽象给水排水管网的抽象所谓抽象，就是忽略所分析和处理对象的一所谓抽象，就是忽略所分析和处理对象的一些具体特征，而将它们视为模型中的元素，些具体特征，而将它们视为模型中的元素，只考虑它们的拓扑关系和水力特性。只考虑它们的拓扑关系和水力特性。经过简化的给水排水管网进一步抽象成为仅经过简化的给水排水管网进一步抽象成为仅由由管段管段和和节点节点两类元素组成的管网模型。两类元素组成的管网模型。管段和节点管段和节点管段管段：管线和泵站等简化后的抽象形式，只输送水：管线和泵站等简化后的抽象形式，只输送水量，量，不允许改变水量，但可以改变水的能量不允许改变水量，但可以改变水的能量。当管线中间有较大的集中流量时，应在集中流量点当管线中间有较大的集中流量时，应在集中流量点处划分管段，设置节点。处划分管段，设置节点。泵站、减压阀、跌水井、非全开阀门泵站、减压阀、跌水井、非全开阀门等应设于管段等应设于管段上。上。节点节点：管线交叉点、端点或大流量出入点的抽象形：管线交叉点、端点或大流量出入点的抽象形式。式。水的能量唯一，但有流量的输入或输出水的能量唯一，但有流量的输入或输出。管段和节点的属性管段和节点的属性 管段属性管段属性构造属性：管长、直径、粗糙系数。构造属性：管长、直径、粗糙系数。拓扑属性：管段方向、起点、终点。拓扑属性：管段方向、起点、终点。水力属性：流量、流速、扬程、摩阻，压降。水力属性：流量、流速、扬程、摩阻，压降。节点属性节点属性 构造属性：高程、位置。构造属性：高程、位置。拓扑属性：与节点关联的管段及其方向、节点的度；拓扑属性：与节点关联的管段及其方向、节点的度；水力属性：节点流量、节点水头、自由水头。水力属性：节点流量、节点水头、自由水头。管网模型的标识管网模型的标识（1）节点和管段编号）节点和管段编号 节点（节点（1）,（2）管段管段1,2（2）管段方向的设定）管段方向的设定 任意设定，不一定等于管段中水流的流向。实际流向任意设定，不一定等于管段中水流的流向。实际流向与设定方向不一致，用负值表示。与设定方向不一致，用负值表示。（3）节点流量方向的设定）节点流量方向的设定 流出节点为正，流入为负值。流出节点为正，流入为负值。（1）（2）（3）（4）（5）（6）（7）（8）198765432Q7Q3Q2Q1Q4Q5Q6Q8q1,h1q6,h6q5,h5q2,h2q3,h3q7,h7q8,h8q9,h9q4,h4管网节点数管网节点数N和管段数和管段数M的关系的关系 两大类管网：树状网和环状网两大类管网：树状网和环状网树状网：树状网：M=N-1环状网：环状网：M=L+N-1（L为内环数）为内环数）（1）（2）（3）（4）（5）（6）（7）（8）198765432Q7Q3Q2Q1Q4Q5Q6Q8节点数：节点数：N=8管段数：管段数：M=2+8-1=9环状网生成树环状网生成树必须破坏所有的环或回路，被删除的管段称为连枝必须破坏所有的环或回路，被删除的管段称为连枝连枝等于环数连枝等于环数113274658