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城市给水管网可视化计算


摘要：本文探讨并建立了具有GUI的中国给水排水任意形状给水环状管网的中国给水排水可视化计算模型。在 平台下，将几何建模、矩阵生成、管网计算及结果分析一体化。利用可视化思想，使管网计算过程简化，提高了工作效率。
关键词：给水管网 平差算法 可视化 Matlab


引言
城市给水管网系统是保障工业生产和群众生活的重要体系之一。运用计算机及其应用软件来解决管网优化调度问题，提高管理效率，节约运行费用，是当前给水系统新理论、新技术发展研究的基本方向。国内外科研工作者已经做了大量工作并取得了相应的成果。但需要较多的经验，且操作上存在诸多不便。本文以为开发平台，采用面向对象的可视化编程技术建立城市给水管网计算模型。根据管网的结构参数（管网图形、管段直径和长度、阻力系数、节点流量等）计算出各管段流量和水头损失等。在此基础上，还可以得到各节点的水压以及水源点供水压力等参数，从而全面了解管网的工作状况，并对管网的优化调度，改建扩建，制订发展规模等提供科学依据。
1 管网平差算法优选及程序实现
为提高供水可靠性，城市给水管网通常建设为环状。环状管网的水力计算方法有很多种，常见的有求解环方程，求解节点方程，求解管段方程等。但计算过程都必须符合下面两个条件：
⑴节点流量必须平衡，即应满足连续性方程：

⑵闭合环路内水头损失必须平衡，即应满足能量方程：
式（1）和式（2）中，为衔接矩阵，为回路矩阵，为结点流量，为管段水头损失，为管段流量。环状网在初分流量时已经符合条件（1）的要求，但在确定管径并计算得到管段水头损失以后，往往不能同时满足（1）、（2）的要求。因此，环状网水力计算过程就是在已定管径的基础上，重新分配管段流量，不断计算，不断调整，直至符合上述水力条件为止。
 
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