用戶手冊樣本

資料內(nèi)容僅供您學習參考，如有不當或者侵權(quán)，請聯(lián)系改正或者刪除。EPANETH2(EPANET2中文版)用戶手冊原著:LewisA.Rossman(俄亥俄州辛辛那提市美國環(huán)境保護局研究和開發(fā)辦公室國家風險管理研究實驗室供水和水資源分部,45268)翻譯:李樹平(上海市同濟大學環(huán)境科學與工程學院,92)序言輸配水系統(tǒng)水力和水質(zhì)特性的模擬,是輸配水系統(tǒng)設(shè)計、運行和管理的基本依據(jù)和重要工具,歷來受到供水企業(yè)、科研和教學部門的重視。EPANET作為一套功能齊全、界面友好、易于使用的優(yōu)秀免費軟件,得到廣泛應用,成為許多商業(yè)軟件的核心,也為輸配水系統(tǒng)的科學研究提供了便利?？墒怯捎谠撥浖橛⑽慕缑?當前只在國內(nèi)部分高校、軟件開發(fā)企業(yè)等小范圍得到使用。而對于廣大從事輸配水系統(tǒng)設(shè)計、運行和管理的工程技術(shù)人員,以及進入專業(yè)學習階段的大學生,盡快掌握該軟件的使用方法還具有一定難度。因此為普及輸配水系統(tǒng)水力和水力特性模擬軟件在供水各部門、各層次的應用,促進輸配水系統(tǒng)的設(shè)計、運行管理水平,很有必要將該軟件的代碼、界面、用戶手冊和幫助文件翻譯成中文。當前該模擬軟件翻譯工作得到同濟大學教學改革與研究項目的資助,立項目的是將軟件漢化后,作為給水管網(wǎng)課程的教學輔助軟件,提高課程教學效果。EPANET軟件的翻譯已得到Rossman先生的許可,漢化版定名為EPANETH。同時聲明該用戶手冊以及EPANETH程序作為實驗性軟件,盡管力求結(jié)果正確,可是譯者對計算結(jié)果的應用,以及應用中所造成的損失不負任何責任。李樹平7月原《EPANET2用戶手冊》聲明本文檔(EPANET2用戶手冊)信息由美國環(huán)境保護局(EPA)全部或者部分資助。它已經(jīng)接受了與該局相當?shù)臋C構(gòu)和管理人員審核,并經(jīng)EPA許可而公布。文中提及的商標名稱或者商業(yè)產(chǎn)品,并不意味對其認可或者推薦。為了確保獲得結(jié)果的正確性,盡管進行了大量的工作,但本文檔描述的計算程序仍是實驗性的。因此作者和美國環(huán)境保護局對任何結(jié)果或者從這些程序獲得任何結(jié)果的使用,以及對于任何目的使用這些程序得到的結(jié)果而造成損害或者訴訟,不承擔任何責任,同時也不承擔這方面的任何義務。目錄第1章引言11.1什么是EPANETH11.2水力模擬能力11.3水質(zhì)模擬能力11.4EPANETH應用步驟21.5關(guān)于本手冊2第2章快速入門教程42.1EPANETH安裝42.2管網(wǎng)示例42.3工程設(shè)置52.4管網(wǎng)圖繪制62.5設(shè)置對象屬性82.6保存和打開工程92.7執(zhí)行單時段分析102.8執(zhí)行延時分析102.9執(zhí)行水質(zhì)分析12第3章管網(wǎng)模型143.1物理構(gòu)成143.2非物理組件193.3水力模擬模型233.4水質(zhì)模擬模型24第4章EPANETH工作空間284.1引言284.2菜單條294.3工具條314.4狀態(tài)條334.5管網(wǎng)地圖334.6數(shù)據(jù)瀏覽334.7地圖瀏覽344.8屬性編輯器344.9程序偏好35第5章工程操作375.1打開和保存工程文件375.2工程缺省值385.3校驗數(shù)據(jù)395.4工程總結(jié)41第6章對象操作426.1對象類型426.2添加對象426.3選擇對象446.4編輯可視化對象446.5編輯非可視化對象486.6復制和粘貼對象526.7管段變形和逆向526.8刪除對象536.9移動對象536.10選擇對象組546.11編輯對象組54第7章地圖操作557.1選擇地圖視窗557.2設(shè)置地圖尺寸557.3利用背景地圖567.4縮放地圖577.5移動地圖577.6查找對象587.7地圖圖例587.8縱覽地圖597.9地圖顯示選項59第8章管網(wǎng)分析628.1設(shè)置分析選項628.2執(zhí)行模擬分析658.3疑難解答65第9章顯示結(jié)果679.1地圖中顯示結(jié)果679.2圖形結(jié)果顯示689.3表格結(jié)果顯示749.4顯示特殊報表76第10章打印和復制8010.1選擇打印機8010.2設(shè)置頁面格式8010.3打印預覽8110.4打印當前視窗8110.5復制到剪貼板或者文件81第11章導入和導出8311.1工程方案8311.2導出方案8311.3導入方案8311.4導入部分管網(wǎng)8411.5導入管網(wǎng)地圖8511.6導出管網(wǎng)地圖8511.7導出到文本文件86第12章常見問題釋疑87附錄A計量單位89附錄B錯誤信息90附錄C命令行EPANETH92C.1一般指令92C.2輸入文件格式92C.3報告文件格式115C.4二進制輸出文件格式118附錄D分析算法122D.1水力分析122D.2水質(zhì)分析127D.3參考文獻131第1章引言1.1什么是EPANETHEPANETH軟件是美國環(huán)保局軟件EPANET的漢化版本,是一個能夠執(zhí)行有壓管網(wǎng)水力和水質(zhì)特性延時模擬的計算機程序。管網(wǎng)包括管道、節(jié)點(管道連接節(jié)點)、水泵、閥門和蓄水池(或者水庫)等組件。EPANETH可跟蹤延時階段管道水流、節(jié)點壓力、水池水位高度以及整個管網(wǎng)中化學物質(zhì)的濃度。除了模擬延時階段的化學成分,也能夠模擬水齡和進行源頭跟蹤。EPANETH開發(fā)的目的是為了改進對配水系統(tǒng)中物質(zhì)遷移轉(zhuǎn)化規(guī)律的理解。它能夠?qū)崿F(xiàn)許多不同類型的配水系統(tǒng)分析。采樣程序設(shè)計、水力模型校驗、余氯分析以及用戶暴露評價就是一些例子。EPANETH有助于評價整個系統(tǒng)水質(zhì)改進的不同管理策略,這些可能包括:z改變多水源供水系統(tǒng)的水源配置;z改變水泵提升和水池注水/放水時間調(diào)度安排;z水處理的補充措施,例如蓄水池中重新加氯;z管道清洗和替換。在Windows環(huán)境下,EPANETH提供了管網(wǎng)輸入數(shù)據(jù)編輯、水力和水質(zhì)模擬,以及以各種方式顯示計算結(jié)果的集成環(huán)境。結(jié)果的表示形式包括管網(wǎng)地圖顏色表示、數(shù)據(jù)表格、時間序列圖和等值線圖等。1.2水力模擬能力完整和精確的水力模擬是有效水質(zhì)模擬的先決條件。EPANETH包含了先進的水力分析引擎,具有以下功能:z對管網(wǎng)規(guī)模未加限制;z可利用Hazen-Williams,Darcy-Weisbach或Chezy-Manning公式計算摩擦水頭損失;z包含了彎頭、附件等處的局部水頭損失計算;z可模擬恒速和變速水泵;z可進行水泵提升能量和成本分析;z可模擬各種類型的閥門,包括遮蔽閥、止回閥、調(diào)壓閥和流量控制閥;z允許包含各種形狀的蓄水池(即直徑能夠隨高度變化);z考慮節(jié)點多需水量類型,每一節(jié)點可具有自己的時變模式;z可模擬依賴于壓力的流量,例如擴散器(噴頭水頭);z系統(tǒng)運行能夠基于簡單水池水位或者計時器控制,以及基于規(guī)則的復雜控制。1.3水質(zhì)模擬能力EPANETH提供了以下水質(zhì)模擬能力:z模擬管網(wǎng)中非反應性示蹤劑隨時間的運動;z模擬反應物質(zhì)的運動變化,它能夠隨時間增長(例如消毒副產(chǎn)物)或者降低(例如余氯);z模擬整個管網(wǎng)的水齡;z跟蹤從已知節(jié)點來的水流百分比;z模擬主流水體和管壁處的反應;z利用n級反應動力學模擬主流水體中的反應;z利用零級或者一級反應動力學模擬管壁處的反應;z模擬管壁處的反應時可考慮質(zhì)量轉(zhuǎn)移限值;z允許持續(xù)達到一個極限濃度的增長或者衰減反應;z利用全局反應速率系數(shù),可在單管道基礎(chǔ)上糾正;z允許管網(wǎng)中任何位置的時間變化濃度或者質(zhì)量輸入;z將蓄水池作為完全混合、柱塞流或者雙室反應器進行模擬。經(jīng)過利用這些特性,EPANETH能夠研究以下水質(zhì)現(xiàn)象:z不同水源來水的混合;z整個系統(tǒng)的水齡;z余氯的損失;z消毒副產(chǎn)物的增長;z污染事件跟蹤。1.4EPANETH應用步驟利用EPANETH模擬配水系統(tǒng)時,一般執(zhí)行以下步驟:1．繪制表示配水系統(tǒng)的管網(wǎng)(參見第6.1部分),或者導入具有管網(wǎng)基本描述的文本文件(參見第11.4部分);2．編輯系統(tǒng)對象的屬性(參見第6.4部分);3．編輯系統(tǒng)運行屬性(參見第6.5部分);4．選擇一組分析選項(參見第8.1部分);5．執(zhí)行水力/水質(zhì)分析(參見第8.2部分);6．顯示分析結(jié)果(參見第9章)。1.5關(guān)于本手冊本手冊第2章描述怎樣安裝EPANETH,提供EPANETH應用的快速教程。對配水系統(tǒng)模擬基本知識不熟悉的讀者,可在學習整個快速教程之前,首先閱讀第3章的知識。第3章討論了EPANETH模擬配水系統(tǒng)的背景材料。它描述了構(gòu)成配水系統(tǒng)的物理組件特性,以及附加的模擬信息(例如時間變化和運行控制)。它也提供了怎樣執(zhí)行系統(tǒng)水力和水質(zhì)性能數(shù)值模擬的信息。第4章說明了怎樣組織EPANETH工作空間。它描述了各種菜單選項和工具按鈕的功能,以及怎樣使用三種主要的窗口—管網(wǎng)地圖、瀏覽器和屬性編輯器。第5章討論了工程文件,其中存儲了配水系統(tǒng)EPANETH模型需要的所有信息。它說明了怎樣創(chuàng)立、打開和保存這些文件,以及怎樣設(shè)置缺省工程選項。它也討論了注冊模擬結(jié)果與實際測試相比較的校驗數(shù)據(jù)。第6章描述了怎樣利用EPANETH創(chuàng)立配水系統(tǒng)網(wǎng)絡模型。它說明了怎樣創(chuàng)立構(gòu)成系統(tǒng)的各種物理對象(管道、水泵、閥門、節(jié)點、水池等),怎樣編輯這些對象的屬性,以及怎樣描述系統(tǒng)的需求和運行隨時間的改變。第7章解釋了怎樣利用管網(wǎng)地圖,提供被模擬系統(tǒng)的圖形顯示。它說明怎樣在地圖上以顏色編碼方式,瀏覽不同的設(shè)計和計算參數(shù),怎樣重新設(shè)置比例、縮放和移動地圖,怎樣定位地圖中的對象,以及哪些選項可用于定制地圖的外觀。第8章說明了怎樣執(zhí)行管網(wǎng)模型的水力/水質(zhì)分析。它描述了怎樣利用不同選項控制分析,以及為檢驗模擬結(jié)果時使用故障尋求提供提示。第9章討論了顯示分析結(jié)果的各種方式。這些包括管網(wǎng)地圖的不同顯示,各種類型的圖形和表格,以及不同類型的特殊報表。第10章解釋了怎樣打印和復制第9章所描述的顯示。第11章描述了EPANETH怎樣導入和導出工程方案。方案是描述管網(wǎng)分析中當前狀態(tài)的數(shù)據(jù)子集(例如,用戶需水量、運行規(guī)則、水質(zhì)反應系數(shù)等)。也討論了怎樣將工程整體數(shù)據(jù)庫保存到一個可讀文本文件,以及怎樣將管網(wǎng)地圖以各種格式導出。第12章回答了關(guān)于EPANET怎樣模擬特殊類型狀況的問題,例如模擬液壓氣動水箱、尋找特定壓力的最大流量,以及模擬消毒副產(chǎn)物。手冊也包含了幾個附錄。附錄A提供所有設(shè)計和計算參數(shù)計量單位的列表。附錄B是在程序中生成的錯誤信息代號及其意義列表。附錄C描述了EPANETH怎樣在DOS窗口下采用命令行方式運行,以及討論了該運行模式下的文件格式。附錄D提供了EPANETH水力和水質(zhì)分析算法中使用的過程和公式。第2章快速入門教程本章提供了一個使用EPANETH的教程。如果你不熟悉構(gòu)成配水系統(tǒng)的組件,以及這些組件怎樣在管網(wǎng)模型中表示,希望首先閱讀第3章的前兩部分。2.1EPANETH安裝EPANETH2程序可在IBM/Intel兼容個人計算機,Window95/98/NT環(huán)境下運行。它以文件enh2setup.exe發(fā)布,其中包含了一個自解壓安裝程序。為了安裝EPANETH:1．從Windows開始菜單選擇Run。2．輸入enh2setup.exe文件的完整路徑和文件名,或者點擊瀏覽按鈕在計算機中定位該文件。3．單擊確定按鈕,開始安裝。安裝程序?qū)⒃儐栠x擇一個放置EPANETH文件的文件夾。缺省文件夾為c:\ProgramFiles\EPANETH2。在文件安裝完成后,開始菜單將添加一個新項,稱作EPANETH2.0。為了啟動EPANETH,簡單選擇開始菜單中的該項,然后從顯示的子菜單中選擇EPANETH2.0。(在Windows下運行EPANETH,可執(zhí)行文件名為epaneth2w.exe)。如果希望從計算機中刪除EPANETH,能夠利用以下過程:1．從Windows開始菜單選擇設(shè)置;2．從設(shè)置菜單中選擇控制面板;3．雙擊添加或刪除程序項;4．從程序列表中選擇EPANETH2.0;5．單擊更改/刪除按鈕。2.2管網(wǎng)示例本教程將分析如圖2.1所示的簡單配水管網(wǎng)。它包含了一個水源水庫(例如處理廠的清水池),經(jīng)水泵抽升,輸送到具有兩個環(huán)的管網(wǎng)。在系統(tǒng)中有一條管道通向蓄水池。圖中說明了各種組件的ID標簽。管網(wǎng)中的節(jié)點具有如表2.1所示的屬性。管段屬性列于表2.2。另外,水泵(管段9)輸送揚程為40m,流量為200L/s;水池(節(jié)點8)直徑為18m,水位在1m,其最大水位為4m。dsrc="/pic/view?ih=rn=100doc_id=3bd115aef524ccbff12184d4o=png_6_0_0_285_958_322_142_892.83_1263pn=1iw=ix=sign=219a85d64b9a9308b2672f9b73a7a4e5type=1iy=aimw=app_ver=ua=bd_800_800_IncredibleS__2.3.7bid=1app_ua=IncredibleSuid=cuid=fr=3Bdi_bear=WIFIfrom=3_10000bduss=pid=1screen=800_800sys_ver=2.3.7"alt="EPANET2_用戶手冊"/>圖2.1示例管網(wǎng)表2.1示例管網(wǎng)節(jié)點屬性節(jié)點12345678標高(ft)13.613.618.818.319.117.322.032.2需水量(L/s)0014.635.151.282.340.80表2.2示例管網(wǎng)管道屬性管道12345678長度(m)320650330590350550270660直徑(mm)400300300300200200300200C因子1001001001001001001001002.3工程設(shè)置第一項任務是在EPANETH中創(chuàng)立新工程,確保選擇特定的缺省選項。開始啟動EPANETH;或者在EPANETH已運行情況下,(從菜單條中)選擇文件>>新建,創(chuàng)立一項新工程。然后選擇工程>>缺省,打開一個對話框,見圖2.2。利用該對話框能夠使EPANETH從1開始使用連續(xù)的編號,自動標注新添加到管網(wǎng)的對象。在對話框的ID標簽頁,明確所有ID前綴域,設(shè)置ID增量為1。然后選擇對話框的水力特性頁,設(shè)置流量單位選項為LPS(升每秒)。這隱含了將在所有其它量中使用公制單位(長度以米計,管道直徑以毫米計,壓力以米水頭計等)。選擇海曾—威廉公式(H-W)作為水頭損失計算公式。如果對于將來所有新建工程都采用這些選項,能夠檢查對話框底部的缺省值保存框,之后點擊確定按鈕。下一步將選擇一些地圖顯示選項,以便向地圖添加對象,并可查看它們顯示的ID標簽和符號。選擇視圖>>選項,出現(xiàn)地圖選項對話框。選擇該框的標注頁,檢查如圖2.3所示的設(shè)置。然后轉(zhuǎn)向符號頁,檢查所有選項。點擊確定按鈕,接受這些選項并關(guān)閉對話框。最后在繪制管網(wǎng)圖之前,應確保地圖比例設(shè)置是合理的。選擇視圖>>尺寸,啟動地圖尺寸對話框,為當前工程賦以缺省尺寸。這些設(shè)置在該例中是充分的,因此點擊確定按鈕接受這些缺省尺寸。圖2.2工程缺省對話框dsrc="/pic/view?ih=rn=100doc_id=3bd115aef524ccbff12184d4o=png_6_0_0_274_585_377_378_892.83_1263pn=1iw=ix=sign=219a85d64b9a9308b2672f9b73a7a4e5type=1iy=aimw=app_ver=ua=bd_800_800_IncredibleS__2.3.7bid=1app_ua=IncredibleSuid=cuid=fr=3Bdi_bear=WIFIfrom=3_10000bduss=pid=1screen=800_800sys_ver=2.3.7"alt="EPANET2_用戶手冊"/>圖2.3地圖選項對話框2.4管網(wǎng)圖繪制現(xiàn)在準備經(jīng)過鼠標和包含在地圖工具條中的按鈕,繪制管網(wǎng)圖(如果工具條不可見,選擇視圖>>工具條>>地圖,使其可見)。dsrc="/pic/view?ih=rn=100doc_id=3bd115aef524ccbff12184d4o=png_6_0_0_303_111_318_414_892.83_1263pn=1iw=ix=sign=219a85d64b9a9308b2672f9b73a7a4e5type=1iy=aimw=app_ver=ua=bd_800_800_IncredibleS__2.3.7bid=1app_ua=IncredibleSuid=cuid=fr=3Bdi_bear=WIFIfrom=3_10000bduss=pid=1screen=800_800sys_ver=2.3.7"alt="EPANET2_用戶手冊"/>首先添加水庫。點擊添加水庫按鈕微靠近地圖左側(cè))。下一步是添加連接節(jié)點。點擊添加節(jié)點按鈕的位置點擊。最后經(jīng)過點擊添加水池dsrc="/pic/view?ih=rn=100doc_id=3bd115aef524ccbff12184d4o=png_6_0_0_0_0_0_0_892.83_1263pn=1iw=ix=sign=219a85d64b9a9308b2672f9b73a7a4e5type=1iy=aimw=app_ver=ua=bd_800_800_IncredibleS__2.3.7bid=1app_ua=IncredibleSuid=cuid=fr=3Bdi_bear=WIFIfrom=3_10000bduss=pid=1screen=800_800sys_ver=2.3.7"alt="EPANET2_用戶手冊"/>按鈕地圖應看上去如圖2.4所示。dsrc="/pic/view?ih=rn=100doc_id=3bd115aef524ccbff12184d4o=png_6_0_0_220_418_452_338_892.83_1263pn=1iw=ix=sign=219a85d64b9a9308b2672f9b73a7a4e5type=1iy=aimw=app_ver=ua=bd_800_800_IncredibleS__2.3.7bid=1app_ua=IncredibleSuid=cuid=fr=3Bdi_bear=WIFIfrom=3_10000bduss=pid=1screen=800_800sys_ver=2.3.7"alt="EPANET2_用戶手冊"/>,添加水池,在地圖上設(shè)置水池位置點擊。這時管網(wǎng),然后在地圖上需要設(shè)置節(jié)點2到7。然后點擊鼠標,在地圖上設(shè)置水庫的位置(略圖2.4添加節(jié)點之后的管網(wǎng)地圖下一步將添加管段。假設(shè)從管段1開始,連接節(jié)點2和節(jié)點3。首先在工具條上點擊添加管段按鈕。在地圖的節(jié)點2上點擊鼠標,然后點擊節(jié)點3。當從節(jié)點2到3移動鼠標時,注意管段是怎樣繪制的。重復該過程,繪制管段2到管段7。管段8是一條曲線。為了繪制,在節(jié)點6點擊鼠標。為了維護期望的形狀,在需要改變方向的地方點擊,向節(jié)點7方向移動鼠標。經(jīng)過點擊節(jié)點6完成該過程。最后添加水泵。點擊添加水泵按鈕后,點擊節(jié)點1,其次點擊節(jié)點2。,并在靠再下一步將標注水庫、水泵和水池。在地圖工具條上選擇添加標簽dsrc="/pic/view?ih=rn=100doc_id=3bd115aef524ccbff12184d4o=png_6_0_0_0_0_0_0_892.83_1263pn=1iw=ix=sign=219a85d64b9a9308b2672f9b73a7a4e5type=1iy=aimw=app_ver=ua=bd_800_800_IncredibleS__2.3.7bid=1app_ua=IncredibleSuid=cuid=fr=3Bdi_bear=WIFIfrom=3_10000bduss=pid=1screen=800_800sys_ver=2.3.7"alt="EPANET2_用戶手冊"/>按鈕近水庫(節(jié)點1)處點擊,將顯示一個編輯框。輸入詞水源,然后點擊回車(Enter)鍵?？拷命c擊,輸入它的標簽。對于水池采取同樣操作。為了將地圖輸入到對象選擇模式,而不是文本插入模式,然后在工具條上點擊對象選擇按鈕。dsrc="/pic/view?ih=rn=100doc_id=3bd115aef524ccbff12184d4o=png_6_0_0_0_0_0_0_892.83_1263pn=1iw=ix=sign=219a85d64b9a9308b2672f9b73a7a4e5type=1iy=aimw=app_ver=ua=bd_800_800_IncredibleS__2.3.7bid=1app_ua=IncredibleSuid=cuid=fr=3Bdi_bear=WIFIfrom=3_10000bduss=pid=1screen=800_800sys_ver=2.3.7"alt="EPANET2_用戶手冊"/>這時完成了示例管網(wǎng)圖的繪制。管網(wǎng)地圖應看上去如圖2.1所示。如果節(jié)點在預期位置之外,能夠經(jīng)過點擊節(jié)點,利用鼠標左鍵將節(jié)點拖動到新位置。注意隨著節(jié)點移動,管道怎樣與節(jié)點連接。標簽能夠類似方式重新定位。為了重新繪制曲線管段8的形狀:1．首先在管段8上點擊,選擇該管段,然后點擊地圖工具條上的按鈕,使地圖進入頂點選擇模式。2．點擊被選管道上的頂點,然后按住鼠標左鍵,將其拖動到新的位置。3．如果需要,經(jīng)過點擊鼠標右鍵,從彈出菜單中選擇適當?shù)倪x項,能夠在管道上添加或者刪除頂點。4．完成后點擊,返回到對象選擇模式。2.5設(shè)置對象屬性對象添加到工程時,它們將被賦以一組缺省屬性。為了改變對象特定屬性的數(shù)值,需選擇對象,進入屬性編輯器(圖2.5)。具有幾種不同的方式來完成該操作。如果編輯器處于可視狀態(tài),那么能夠簡單點擊對象或者從瀏覽器的數(shù)據(jù)頁選擇。如果編輯器不可見,那么需要經(jīng)過以下操作之一,使它可見:z在地圖上雙擊對象。z右鍵點擊對象,從彈出菜單中選擇屬性。z從瀏覽器窗口的數(shù)據(jù)頁中選擇對象,然后點擊瀏覽器的編輯按鈕。當屬性編輯器處于焦點時,經(jīng)過點擊F1鍵,可獲得下列屬性的較完整描述。dsrc="/pic/view?ih=rn=100doc_id=3bd115aef524ccbff12184d4o=png_6_0_0_321_689_250_272_892.83_1263pn=1iw=ix=sign=219a85d64b9a9308b2672f9b73a7a4e5type=1iy=aimw=app_ver=ua=bd_800_800_IncredibleS__2.3.7bid=1app_ua=IncredibleSuid=cuid=fr=3Bdi_bear=WIFIfrom=3_10000bduss=pid=1screen=800_800sys_ver=2.3.7"alt="EPANET2_用戶手冊"/>圖2.5屬性編輯器經(jīng)過在屬性編輯器中選擇節(jié)點2,如上圖所示,開始編輯?，F(xiàn)在在合適的域內(nèi)輸入該節(jié)點的標高和水量。能夠利用鍵盤上的Up(↑)和Down(↓)箭頭鍵或者鼠標,在域之間移動。為了使另一個對象的屬性顯示在下一個屬性編輯器中,僅僅需要點擊該對象(節(jié)點或者管段)。(也可經(jīng)過點擊PageDown(PgDn)或者PageUp(PgUp)鍵,移向數(shù)據(jù)庫中前一個或者后一個同類對象)。于是能夠簡單地從一個對象移向另一個對象,對于節(jié)點添入標高和水量;對于管段填入長度、直徑和粗糙系數(shù)(C因子)。對于水庫,將在總水頭域中輸入它的標高(13.6)。水池的標高輸入32.2,初始水位為0.3,最高水位為4.5,以及直徑為12。對于水泵,需要賦給它一條水泵曲線(揚程與流量關(guān)系曲線)。在水泵曲線域內(nèi)輸入ID標簽1。下一步將創(chuàng)立水泵曲線1。在瀏覽器窗口的數(shù)據(jù)頁中,從下拉式列表框中選擇曲線,然后點擊添加dsrc="/pic/view?ih=rn=100doc_id=3bd115aef524ccbff12184d4o=png_6_0_0_0_0_0_0_892.83_1263pn=1iw=ix=sign=219a85d64b9a9308b2672f9b73a7a4e5type=1iy=aimw=app_ver=ua=bd_800_800_IncredibleS__2.3.7bid=1app_ua=IncredibleSuid=cuid=fr=3Bdi_bear=WIFIfrom=3_10000bduss=pid=1screen=800_800sys_ver=2.3.7"alt="EPANET2_用戶手冊"/>按鈕。新的曲線1將被添加到數(shù)據(jù)庫,此時顯示曲線編輯器對話框(見圖2.6)。在該框中輸入水泵的設(shè)計流量(250)和揚程(35)。EPANETH自動根據(jù)該工況創(chuàng)立完整的水泵曲線。曲線的方程說明了它的形狀。點擊確定關(guān)閉該編輯器。dsrc="/pic/view?ih=rn=100doc_id=3bd115aef524ccbff12184d4o=png_6_0_0_189_329_513_400_892.83_1263pn=1iw=ix=sign=219a85d64b9a9308b2672f9b73a7a4e5type=1iy=aimw=app_ver=ua=bd_800_800_IncredibleS__2.3.7bid=1app_ua=IncredibleSuid=cuid=fr=3Bdi_bear=WIFIfrom=3_10000bduss=pid=1screen=800_800sys_ver=2.3.7"alt="EPANET2_用戶手冊"/>圖2.6曲線編輯器2.6保存和打開工程現(xiàn)在完成了管網(wǎng)的初始設(shè)計,良好的習慣是將所做工作及時保存到文件。1．從文件菜單中選擇另存為選項。2．在顯示的另存為對話框中,選擇需要保存工程的文件夾和文件名。建議文件名為。(如果未提供文件擴展名,.net將作為缺省選項,加在文件名之后。)3．點擊保存,將工程保存到文件。工程數(shù)據(jù)以二進制格式保存在文件中。如果希望將管網(wǎng)數(shù)據(jù)保存為可讀文本,使用文件>>導出>>管網(wǎng)命令。為了在隨后打開工程,可從文件菜單中選擇打開命令。2.7執(zhí)行單時段分析現(xiàn)在示例管網(wǎng)具有充分信息進行單時段的水力分析。為了執(zhí)行分析,選擇工程>>執(zhí)行分析或者在標準工具條中選擇執(zhí)行按鈕。(如果工具條不可見,從菜單條中選擇視圖>>工具條>>標準)。如果運行未成功,那么狀態(tài)報告窗口將顯示問題發(fā)生在哪里。如果運行成功,可利用不同方式瀏覽計算結(jié)果。嘗試以下方式:z在瀏覽器的地圖頁中選擇節(jié)點壓力,觀察節(jié)點的壓力數(shù)值怎樣設(shè)置顏色。為了瀏覽地圖顏色的圖例,選擇視圖>>圖例>>節(jié)點(或者在地圖的空白部分點擊鼠標右鍵,從彈出菜單中選擇節(jié)點圖例)。為了改變圖例間隔和顏色,在圖例中點擊鼠標右鍵,顯示圖例編輯器。z利用屬性編輯器(在任何節(jié)點或者管段雙擊鼠標左鍵),注意計算結(jié)果怎樣在屬性列表內(nèi)顯示。z經(jīng)過選擇報告>>表格(或者經(jīng)過點擊標準工具條中的表格按鈕)創(chuàng)立顯示結(jié)果的表格。圖2.7說明了該管網(wǎng)運行結(jié)果的類似表格。注意帶負號的流量數(shù)值,說明流向與管道初始繪制時設(shè)置的方向相反。dsrc="/pic/view?ih=rn=100doc_id=3bd115aef524ccbff12184d4o=png_6_0_0_186_581_520_262_892.83_1263pn=1iw=ix=sign=219a85d64b9a9308b2672f9b73a7a4e5type=1iy=aimw=app_ver=ua=bd_800_800_IncredibleS__2.3.7bid=1app_ua=IncredibleSuid=cuid=fr=3Bdi_bear=WIFIfrom=3_10000bduss=pid=1screen=800_800sys_ver=2.3.7"alt="EPANET2_用戶手冊"/>圖2.7示例中管段計算結(jié)果表2.8執(zhí)行延時分析為了使管網(wǎng)更加接近真實,可采用管網(wǎng)延時狀況分析,為此需要創(chuàng)立一個時間模式,使節(jié)點需水量在一日內(nèi)以周期變化。對于本例,時間模式步長設(shè)為6小時,于是一日內(nèi)需水量具有四種不同時段的變化。(1小時模式時間步長更為典型,這是新建工程的缺省設(shè)置)。經(jīng)過從數(shù)據(jù)瀏覽器中選擇選項—時間來設(shè)置模式時間步長。為了顯示屬性編輯器(如果還不可見),點擊瀏覽器的編輯按鈕,在模式時間步長域中輸入數(shù)值6(如圖2.8所示)。在具有可用時間選項的同時,也能夠設(shè)置歷時,即希望運行的延長時間。假設(shè)使用一個3日周期時間(在歷時屬性域中輸入72小時)。圖2.8時間選項為了創(chuàng)立模式,選擇瀏覽器中的模式類,然后點擊添加按鈕。新的模式1將被創(chuàng)立,模式編輯器對話框如圖2.9所示。輸入多重乘子0.5,1.3,1.0,1.2,對應于時段1到4,將給出24小時歷時的模式。乘子用于在每一時段的基本水平上修改需水量。由于將執(zhí)行72小時,在24小時之后,模式將繞回到開始的乘子。dsrc="/pic/view?ih=rn=100doc_id=3bd115aef524ccbff12184d4o=png_6_0_0_210_509_472_367_892.83_1263pn=1iw=ix=sign=219a85d64b9a9308b2672f9b73a7a4e5type=1iy=aimw=app_ver=ua=bd_800_800_IncredibleS__2.3.7bid=1app_ua=IncredibleSuid=cuid=fr=3Bdi_bear=WIFIfrom=3_10000bduss=pid=1screen=800_800sys_ver=2.3.7"alt="EPANET2_用戶手冊"/>圖2.9模式編輯器現(xiàn)在將模式1賦給管網(wǎng)中所有節(jié)點的需水量模式屬性。為了避免單獨編輯每一個節(jié)點,能夠利用EPANETH的水力特性選項之一。如果在屬性編輯器中采用了水力特性選項,能夠看到具有一項缺省模式。設(shè)置它的數(shù)值等于1,只要沒有其它模式賦給節(jié)點,將使每一節(jié)點的需水量模式等于模式1。下一步執(zhí)行分析(選擇工程>>執(zhí)行分析或者在標準工具條dsrc="/pic/view?ih=rn=100doc_id=3bd115aef524ccbff12184d4o=png_6_0_0_0_0_0_0_892.83_1263pn=1iw=ix=sign=219a85d64b9a9308b2672f9b73a7a4e5type=1iy=aimw=app_ver=ua=bd_800_800_IncredibleS__2.3.7bid=1app_ua=IncredibleSuid=cuid=fr=3Bdi_bear=WIFIfrom=3_10000bduss=pid=1screen=800_800sys_ver=2.3.7"alt="EPANET2_用戶手冊"/>上點擊按鈕)。對于延時分析,具有幾種模式來瀏覽結(jié)果:z瀏覽器的時間控件滾動條,用于及時顯示不同點的管網(wǎng)地圖。例如選擇壓力為節(jié)點參數(shù),流量作為管段參數(shù)。dsrc="/pic/view?ih=rn=100doc_id=3bd115aef524ccbff12184d4o=png_6_0_0_319_136_253_177_892.83_1263pn=1iw=ix=sign=219a85d64b9a9308b2672f9b73a7a4e5type=1iy=aimw=app_ver=ua=bd_800_800_IncredibleS__2.3.7bid=1app_ua=IncredibleSuid=cuid=fr=3Bdi_bear=WIFIfrom=3_10000bduss=pid=1screen=800_800sys_ver=2.3.7"alt="EPANET2_用戶手冊"/>z瀏覽器中的VCR模式按鈕,能夠模擬地圖隨時間的變化。點擊前進按鈕,啟動模擬,點擊停止按鈕終止。z在地圖中增加流向箭頭(選擇視圖>>選項,從地圖選項對話框中選擇流向箭頭頁,檢查想利用的箭頭形式)。然后開始模擬,當水池隨時間注水和放水時,注意連接水池管道的流向變化。z對任意節(jié)點或者管段創(chuàng)立一個時間序列圖。例如,為查看水池水位怎樣隨時間變化:1．點擊水池。2．選擇報告>>圖形(或者在標準工具條中點擊圖形按鈕對話框。3．選擇對話框中的時間序列按鈕。4．選擇水頭作為需要繪制的參數(shù)。5．點擊確定,接受所作的選擇。注意水池水位隨時間變化的周期行為(圖2.10)。dsrc="/pic/view?ih=rn=100doc_id=3bd115aef524ccbff12184d4o=png_6_0_0_220_464_452_246_892.83_1263pn=1iw=ix=sign=219a85d64b9a9308b2672f9b73a7a4e5type=1iy=aimw=app_ver=ua=bd_800_800_IncredibleS__2.3.7bid=1app_ua=IncredibleSuid=cuid=fr=3Bdi_bear=WIFIfrom=3_10000bduss=pid=1screen=800_800sys_ver=2.3.7"alt="EPANET2_用戶手冊"/>),這將顯示圖形選擇圖2.10時間序列圖的例子2.9執(zhí)行水質(zhì)分析下一步將看到怎樣在示例管網(wǎng)中包含水質(zhì)分析。最簡單的情況是追蹤水齡怎樣在管網(wǎng)中隨時間增長。為了進行水質(zhì)分析,僅僅需要在水質(zhì)選項的參數(shù)屬性中選擇水齡(為了使屬性編輯器出現(xiàn),從瀏覽器的數(shù)據(jù)頁中選擇選項—水質(zhì),然后點擊瀏覽器的編輯按鈕)。然后執(zhí)行分析。為了觀察地圖,以水齡作為參數(shù)。創(chuàng)立水池中水齡的一個時間序列。注意與水位不同,為了達到水齡的周期行為,72小時對于水池是不夠的。(對于所有節(jié)點,缺省初始條件開始時水齡為0)。利用240小時歷時或者為水池賦值60小時的初始水齡,進行重復模擬(輸入60作為水池屬性編輯器中初始水質(zhì)的數(shù)值)。最后能夠查看管網(wǎng)中氯是怎樣遷移和衰減的。對數(shù)據(jù)庫作如下變化:1．從數(shù)據(jù)瀏覽器中選擇需要編輯的選項—水質(zhì)。在屬性編輯器的參數(shù)域輸入氯。2．轉(zhuǎn)換到瀏覽器中的選項—反應。對于總體反應系數(shù),輸入數(shù)值-1.0。這反映了氯在水中隨時間的衰減反應速率。該速率將用于管網(wǎng)的所有管段。如果需要的話,能夠?qū)蝹€管道編輯該數(shù)值。3．單擊水庫節(jié)點,設(shè)置它的初始水質(zhì)為1.0。這將是輸入到管網(wǎng)的氯濃度。(如果已經(jīng)改變了它,重新設(shè)置水池的初始質(zhì)量為0)?，F(xiàn)在運行例子。利用地圖瀏覽器中的時間控件,查看模擬過程中各個位置和時間上氯水平是怎樣變化的。注意對于該簡單管網(wǎng),因為經(jīng)過水池低氯水平的輸入,僅僅連接節(jié)點5,6和7看作衰減的氯水平。經(jīng)過從主菜單上選擇報告>>反應,為該次運行創(chuàng)立反應報告,如圖2.11?！彼w”是指發(fā)生在流體中的反應,”管壁”是指與管壁材料的反應。因為在該例中沒有指定管壁反應系數(shù),后者的反應是零。dsrc="/pic/view?ih=rn=100doc_id=3bd115aef524ccbff12184d4o=png_6_0_0_240_283_412_328_892.83_1263pn=1iw=ix=sign=219a85d64b9a9308b2672f9b73a7a4e5type=1iy=aimw=app_ver=ua=bd_800_800_IncredibleS__2.3.7bid=1app_ua=IncredibleSuid=cuid=fr=3Bdi_bear=WIFIfrom=3_10000bduss=pid=1screen=800_800sys_ver=2.3.7"alt="EPANET2_用戶手冊"/>圖2.11反應報告示例直到當前僅僅接觸了EPANETH各種能力的初步。程序的其它附加特性也進行實驗:z在用戶定義范圍內(nèi),對一組目標的屬性編輯。z在每日時間上,或者水池水位上,利用Control語句,編輯基本水泵的運行。z探索不同的地圖選項,例如使節(jié)點尺寸與其數(shù)值相關(guān)。z將背景地圖(例如街道地圖)覆蓋在管網(wǎng)地圖上。z創(chuàng)立不同類型的圖形,例如剖面線繪制和等高線繪制。z為項目添加校驗數(shù)據(jù),查看校驗報告。z將地圖、圖形或者報告復制到粘貼板或者文件。z保存和搜索設(shè)計方案(即當前節(jié)點需水量、管道粗糙度值等)。第3章管網(wǎng)模型本章討論EPANETH怎樣利用配水系統(tǒng)的物理對象及其運行參數(shù)進行模擬。而這些信息輸入到程序的細節(jié)將在后續(xù)章節(jié)介紹。本章也給出了EPANETH水力和水質(zhì)遷移行為模擬的計算方法。3.1物理構(gòu)成EPANETH將配水系統(tǒng)模擬為相互關(guān)聯(lián)的管段和節(jié)點集合。管段代表了管道、水泵和控制閥門。節(jié)點表示了連接節(jié)點、水池和水庫。下圖說明了這些對象怎樣相互連接而形成管網(wǎng)。dsrc="/pic/view?ih=rn=100doc_id=3bd115aef524ccbff12184d4o=png_6_0_0_294_474_304_213_892.83_1263pn=1iw=ix=sign=219a85d64b9a9308b2672f9b73a7a4e5type=1iy=aimw=app_ver=ua=bd_800_800_IncredibleS__2.3.7bid=1app_ua=IncredibleSuid=cuid=fr=3Bdi_bear=WIFIfrom=3_10000bduss=pid=1screen=800_800sys_ver=2.3.7"alt="EPANET2_用戶手冊"/>圖3.1配水系統(tǒng)的物理構(gòu)成連接節(jié)點連接節(jié)點是管網(wǎng)中將管段相互連接的點,水從這里流入或者流出管網(wǎng)。連接節(jié)點的基本輸入數(shù)據(jù)為:z參考面(常常是平均海平面)之上的標高;z需水量;z初始水質(zhì)。所有模擬時段連接節(jié)點的計算輸出結(jié)果為:z水頭(單位重量液體的勢能);z壓強;z水質(zhì)。連接節(jié)點也可能:z具有隨時間變化的需水量;z具有多種類型的需水量;z具有負的需水量,說明水從這里流入管網(wǎng);z進入管網(wǎng)的水質(zhì)源頭;z包含了擴散器(或者噴嘴),其出流量取決于壓強。水庫水庫表示了管網(wǎng)的外部水源或者匯。它們用于模擬湖泊、河流、地下含水層,以及與其它系統(tǒng)的接頭。水庫也可作為水質(zhì)源點。水庫的基本輸入特性是它的水頭(如果水庫沒有壓強,等于水面標高)和初始水質(zhì)。因為水庫是管網(wǎng)的邊界點,它的水頭和水質(zhì)不受管網(wǎng)影響,沒有計算輸出特性?？墒撬乃^經(jīng)過賦給一個時間模式,能夠隨時間而變化(參見以下的時間模式)。水池水池是具有蓄水能力的節(jié)點,蓄水量在模擬過程中隨時變化。水池的基本輸入屬性為:z底部標高(此處水位為零);z直徑(或者非圓形形狀);z初始水位、最低水位和最高水位;z初始水質(zhì)。計算的主要輸出有:z水頭(水面標高);z水質(zhì)。水池需要在最低和最高水位之間運行。如果水池處于最低水位,EPANETH停止出流;如果達到最高水位,停止進流。水池也可作為水質(zhì)源點。擴散器擴散器是與連接節(jié)點相關(guān)的設(shè)備,經(jīng)過噴嘴或者控制模擬流量排向大氣。經(jīng)過擴散器的流量是節(jié)點壓強的函數(shù):q=Cpγ式中q——流量;p——壓強;C——流量系數(shù);γ——壓強指數(shù)。對于噴嘴,γ采用0.5。廠家常常提供了流量系數(shù)的數(shù)值。擴散器用于模擬噴嘴系統(tǒng)和灌溉網(wǎng)絡的水流。它們也可模擬與連接節(jié)點相連的管道滲漏,或者計算連接節(jié)點的消防流量(在特定最小剩余壓強下可用的流量)。后者情況中,為了包括壓力目標的等價水頭,將利用很高的流量系數(shù)值(例如100倍的期望最大流量)并修正連接節(jié)點的標高。EPANETH將擴散器處理為連接節(jié)點的屬性,而不是作為獨立的管網(wǎng)組件。管道管道是從管網(wǎng)中一點向另一點輸水的管段。EPANETH假設(shè)管道內(nèi)都是滿管流,從較高水頭(單位重量水的內(nèi)部能量)端流向較低水頭端。管道主要水力輸入?yún)?shù)有:z起始和終止節(jié)點;z直徑;z長度;z粗糙系數(shù)(為了確定水頭損失);z狀態(tài)(開啟、關(guān)閉或者包含了止回閥)。狀態(tài)參數(shù)允許管道包含常開(或常關(guān))閥門和檢查閥(即止回閥,僅僅允許單向流動)。管道的水質(zhì)輸入包括:z主流反應系數(shù);z管壁反應系數(shù)。這些系數(shù)在第3.4部分被更詳細解釋。計算的管道輸出包括:z流量;z流速;z水頭損失;zDarcy-Weisbach摩擦因子;z(管道長度上)平均反應速率;z(管道長度上)平均水質(zhì)。由管壁摩擦引起的管道水頭損失,可利用以下三種公式計算:zHazen-Williams公式zDarcy-Weisbach公式zChezy-Manning公式一般Hazen-Williams公式是水頭損失計算的最常見公式,最初僅用于紊流流態(tài)。理論上Darcy-Weibach公式最合適,它可用于所有流態(tài)。Chezy-Manning公式常見于明渠流。為了計算管道起始和終止節(jié)點之間的水頭損失,每一種公式可寫成以下通式:hL=AqB式中hL——水頭損失(長度);q——流量(容積/時間);A——阻力系數(shù);B——流量指數(shù)。表3.1列出了每一公式的阻力系數(shù)表示式和流量指數(shù)的數(shù)值。各公式利用了不同的管道粗糙系數(shù),它必須經(jīng)過實驗確定。表3.2列出了不同類型新管材下,這些系數(shù)的一般范圍。注意管道的粗糙系數(shù)可隨時間出現(xiàn)相當大的變化。EPANETH利用不同方法,根據(jù)不同的流態(tài)計算Darcy-Weisbach公式中的摩擦因子f:zHagen-Poiseuille公式,用于層流(Re<2,000)。zColebrook-White公式的Swamee-Jain近似,用于完全紊流(Re>4,000)。zMoody圖的Cubic內(nèi)插,用于過渡區(qū)(2,000<Re<4,000)。實際使用的公式參見附錄D。特定條件下管道能夠在預定時間設(shè)置為開啟或者關(guān)閉。例如在水池水位降落到低于或者高于某設(shè)置點時,或者當節(jié)點壓力降落到低于或者高于特定數(shù)值時。參見第3.2部分對控制的討論。局部損失局部水頭損失(也稱作局部損失)由增加的紊流造成,發(fā)生在彎頭和配件。這些損失的重要性取決于管網(wǎng)的布置和需要的精確程度。它們經(jīng)過賦給管道一個局部損失系數(shù)來考慮。局部水頭損失為該系數(shù)與管道流速水頭的乘積,即v2hL=?(2g式中ζ——局部損失系數(shù);v——流速(L/T);g——重力加速度(L/T2)。表3.3列出了幾種附件類型的局部損失系數(shù)。表3.1管道在滿管流時的水頭損失公式(水頭損失以米計,流量以m3/s計)公式阻力系數(shù)(A)流量指數(shù)(B)C-1.852d-4.871Lf(ks,d,q)d-5Ln2d-5.33L式中:C——Hazen-Williams粗糙系數(shù);ks——Darcy-Weisbach粗糙系數(shù)(m);f——摩擦因子(取決于ks,d和q);n——曼寧粗糙系數(shù);d——管道直徑(m);L——管道長度(m);Q——流量(m3/s)。表3.2新管材的粗糙系數(shù)材料鑄鐵管混凝土管或者混凝土襯里鍍鋅鐵管塑料管鋼管陶土管Hazen-WilliamsC(無量綱)130–140120–140120140-150140-150110Darcy-WeisbachksManning’sn(m-1/3.s)0.012–0.0150.012–0.0170.015–0.0170.011–0.0150.015–0.0170.013–0.015(m×10-3)0.260.3–30.150.00150.045表3.3管道附件的局部損失系數(shù)附件球閥,全開角閥,全開翼型止回閥,全開閘閥,全開短徑彎頭中徑彎頭長徑彎頭45度彎頭密閉回水彎頭標準三通,運行經(jīng)過標準三通,支管經(jīng)過四通交叉出水口損失系數(shù)10.05.00.51.0水泵在EPANETH中,水泵表示為流體提供能量,抬高流體水頭的管段。水泵的主要輸入?yún)?shù)為它的起始和終止節(jié)點,以及它的水泵曲線(水泵揚程和流量的工況組合)。除了水泵曲線,水泵能夠表示為常能量設(shè)備,即在所有流量和揚程組合,它提供恒定能量(馬力或千瓦)給流體。主要的輸出參數(shù)依然是流量和揚程。經(jīng)過水泵的流量是單向的,EPANETH不允許水泵運行在其特性曲線之外。變速水泵能夠設(shè)置它們的轉(zhuǎn)速。經(jīng)過定義提供給程序的初始水泵曲線,相對轉(zhuǎn)速設(shè)置為1。如果水泵速度加倍,那么相對設(shè)置應為2;如果運行速度減半,相對設(shè)置為0.5,等等。水泵轉(zhuǎn)速改變了水泵曲線的位置和形狀(參見以下水泵曲線章節(jié))。與管道類似,在預定時段,或在管網(wǎng)特定條件下,水泵能夠開啟和關(guān)閉。水泵的運行也能夠經(jīng)過賦給一個相對轉(zhuǎn)速設(shè)置的時間模式來描述。EPANET也能夠計算水泵的能量消耗和成本。每一水泵能夠賦給一條效率曲線,以及能量價格時間表。如果沒有提供這些,那么將采用一組全局能量選項。經(jīng)過水泵的流量是單向的。如果系統(tǒng)條件需要超過比水泵所能提供的揚程,EPANETH將關(guān)閉水泵。如果高于需要的最大流量,EPANETH外延水泵曲線到需要的流量,即使產(chǎn)生一個負的揚程。在這兩種情況中,均會顯示警告信息。閥門閥門是限制管網(wǎng)中特定部位壓力或者流量的管段。它們的主要輸入?yún)?shù)包括:z起始節(jié)點和終止節(jié)點;z直徑;z設(shè)置;z狀態(tài)。閥門的計算輸出結(jié)果為流量和水頭損失。EPANETH中包含的閥門類型有:z減壓閥(PRV)z穩(wěn)壓閥(PSV)z壓力制動閥(PBV)z流量控制閥(FCV)z節(jié)流控制閥(TCV)z常規(guī)閥門(GPV)。PRV限制了管網(wǎng)特定位置的壓力。EPANET中設(shè)置了三種不同的PRV狀態(tài),它們是:z部分開啟(即活動狀態(tài)),當上游壓力高于設(shè)置時,使其下游側(cè)達到壓力設(shè)置狀態(tài);z完全開啟,當上游壓力低于設(shè)置值;z如果下游側(cè)壓力超過了上游側(cè)壓力,則關(guān)閉(即不允許倒流)。PSV維護了管網(wǎng)特定位置的壓力設(shè)置。EPANET計算PSV的三種不同狀態(tài),為:z部分開啟(即活動狀態(tài)),當下游壓力低于該值時,在其上游側(cè)維護該壓力設(shè)置值;z完全開啟,如果下游壓力高于設(shè)置值;z關(guān)閉,如果下游側(cè)壓力超過上游側(cè)壓力(即不允許倒流)。PBV迫使閥門處發(fā)生特定的壓力損失。經(jīng)過閥門的流量是雙向的。PBV不是真實的物理設(shè)施,僅用于模擬狀態(tài),其中特定壓降是已知的。FCV限制了特定的流量。如果該流量沒有維護,程序產(chǎn)生一個警告信息,閥門處不會增加的額外水頭(即,沒有流量被維護,甚至閥門全部開啟)。TCV經(jīng)過調(diào)整閥門的局部水頭損失系數(shù),模擬半關(guān)閉的閥門。在閥門關(guān)閉的程度和結(jié)果水頭損失系數(shù)之間的關(guān)系常來自閥門廠家。GPV用于表示用于提供特殊的流量—水頭損失關(guān)系式,而不是遵從標準的水力公式之一的管段。它們能夠用于模擬紊流,良好的抽水或者降低流量回流防止閥門。閘閥和止回閥,是完全開啟或者關(guān)閉的管段,沒有考慮為獨立的閥門管段,可是在它們的位置作為一個管道屬性被包括。各種類型的閥門具有不同的設(shè)置參數(shù),描述了它們的工況(PRV,PSV和PBV的壓力;FCV的流量;TCV的損失系數(shù);以及GPV的水頭損失曲線)。閥門經(jīng)過指定它們完全開啟或者完全關(guān)閉的疊加,可具有一定的控制狀態(tài)。經(jīng)過利用控制語句,閥門的狀態(tài)和它的設(shè)置能夠在模擬過程發(fā)生變化。當在管網(wǎng)中設(shè)有閥門時,閥門模擬的方式采用下列規(guī)則:zPRV,PSV或FCV不能直接連接到水庫或者水池(利用管長來分離);z多個PRV不能連接至相同的下游節(jié)點,或者串聯(lián)連接;z多個PSV不能夠連接到相同的上游節(jié)點,或者串聯(lián)連接;zPSV不能連接到PRV的下游節(jié)點。3.2非物理組件除了物理組件,EPANETH利用三種類型的信息對象—曲線、模式和控制—描述配水系統(tǒng)的運行特性。曲線曲線表示兩個量之間關(guān)系數(shù)據(jù)的對象。兩個或者多個對象能夠共用相同的曲線。EPANET模型采用了以下類型曲線:z水泵曲線;z效率曲線;z容積曲線;z水頭損失曲線。水泵曲線水泵曲線表示了水泵揚程和流量之間的關(guān)系,其中水泵能夠在它的額定轉(zhuǎn)速下運行。揚程是經(jīng)過水泵傳輸給水的水頭,繪制為曲線的豎向(Y)軸,以米(英尺)計。流量繪制為水平(X)軸,以流量單位計。水泵曲線一般隨流量增加,揚程逐漸下降。根據(jù)已知點的數(shù)量,EPANETH將采用不同形狀的水泵曲線(見圖3.2):單點式曲線—單點式水泵曲線經(jīng)過單個代表了水泵期望工況點的揚程--流量組合來定義。EPANETH在曲線上增加其它兩個點,假設(shè)零流量時的虛總揚程等于設(shè)計揚程的133%,零揚程時的最大流量等于設(shè)計流量的2倍。然后將曲線處理為三點式曲線。三點式曲線—三點式水泵曲線經(jīng)過三個工況點來定義:低流量點(在低流量或者零流量條件下的流量和揚程),設(shè)計流量點(期望工況點的流量和揚程),以及最大流量點(最大流量時的流量和揚程)。EPANET試圖經(jīng)過三點定義整個水泵曲線,擬合的連續(xù)函數(shù)為如下形式hG=A?BqCdsrc="/pic/view?ih=rn=100doc_id=3bd115aef524ccbff12184d4o=png_6_0_0_156_119_580_492_892.83_1263pn=1iw=ix=sign=219a85d64b9a9308b2672f9b73a7a4e5type=1iy=aimw=app_ver=ua=bd_800_800_IncredibleS__2.3.7bid=1app_ua=IncredibleSuid=cuid=fr=3Bdi_bear=WIFIfrom=3_10000bduss=pid=1screen=800_800sys_ver=2.3.7"alt="EPANET2_用戶手冊"/>圖3.2水泵曲線的例子式中,hg——水泵揚程;q——流量;A,B和C——系數(shù)。多點式曲線—經(jīng)過四個以上的揚程—流量點來定義多點式水泵曲線。EPANETH經(jīng)過用直線段連接這些點,以創(chuàng)立完整的曲線。對于變速水泵,水泵曲線隨著轉(zhuǎn)速而變化。在速度N1和N2時的流量(Q)和揚程(H)之間的關(guān)系為Q1N1=Q2N2H1N=(12H1N2效率曲線效率曲線中水泵效率(Y以百分數(shù)計)為水泵流量(X以流量單位計)的函數(shù)。效率曲線示例見圖3.3。效率應表示水泵進線到輸水的效率,即考慮了水泵本身的機械損失和水泵電機的電力損失。曲線僅僅用于能量計算。如果沒有提供該曲線,那么將使用固定的全局水泵效率。容積曲線容積曲線確定了蓄水池容積(Y以立方米或者立方英尺計)怎樣隨水位(X以米或者英尺計)而變化。精確表示水池時,過水斷面能夠隨水深變化。曲線提供的低水位和高水位必須處于最低和最高水位之間。水池容積曲線例子見圖3.4。圖3.3水泵效率曲線dsrc="/pic/view?ih=rn=100doc_id=3bd115aef524ccbff12184d4o=png_6_0_0_268_514_356_217_892.83_1263pn=1iw=ix=sign=219a85d64b9a9308b2672f9b73a7a4e5type=1iy=aimw=app_ver=ua=bd_800_800_IncredibleS__2.3.7bid=1app_ua=IncredibleSuid=cuid=fr=3Bdi_bear=WIFIfrom=3_10000bduss=pid=1screen=800_800sys_ver=2.3.7"alt="EPANET2_用戶手冊"/>圖3.4水池容積曲線水頭損失曲線水頭損失曲線中常規(guī)閥門(GPV)水頭損失(Y以米或者英尺計)為流量(X以流量單位計)的函數(shù),描述。它提供了模擬設(shè)施狀態(tài)的能力,具有唯一的水頭損失—流量關(guān)系式。時間模式時間模式是一組定量化的乘子,允許它隨時間而變化。節(jié)點需水量、水庫水頭、水泵調(diào)度以及水質(zhì)源頭輸入,都能夠具有相應的時間模式。所有模式中的時間間隔能夠是一個固定值,經(jīng)過設(shè)置工程的時間選項(參見第8.1部分)。在該間隔內(nèi),數(shù)值保持不變,等于它的常規(guī)數(shù)值與該時段模式乘子的乘積。所有時間模式必須利用相同的時間間隔,但每一個可具有不同數(shù)量的時段。當模擬時間超過模式中的時段數(shù)量時,模式將重新返回到第一個時段。為說明時間模式怎樣工作,考慮具有平均需水量為100L/s的連接節(jié)點。假設(shè)時間模式間隔設(shè)置為4小時,該節(jié)點的需水量指定以下乘子的模式:時段乘子dsrc="/pic/view?ih=rn=100doc_id=3bd115aef524ccbff12184d4o=png_6_0_0_288_138_315_314_892.83_1263pn=1iw=ix=sign=219a85d64b9a9308b2672f9b73a7a4e5type=1iy=aimw=app_ver=ua=bd_800_800_IncredibleS__2.3.7bid=1app_ua=IncredibleSuid=cuid=fr=3Bdi_bear=WIFIfrom=3_10000bduss=pid=1screen=800_800sys_ver=2.3.7"alt="EPANET2_用戶手冊"/>于是在模擬過程中,該節(jié)點的實際需水量將為:時段(h)需水量(L/s)控制控制是確定管網(wǎng)怎樣隨時間運行的語句。它們將被選管段的狀態(tài)設(shè)置,作為被選節(jié)點時間、水池水位和壓力的函數(shù)。能夠采用兩類控制之一:z簡單控制;z基于規(guī)則控制。簡單控制簡單控制根據(jù)以下變量,改變管段的狀態(tài)和設(shè)置:z水池水位;z連接節(jié)點壓力;z模擬時間;z鐘表時間。它們表示為以下三種語句格式之一:LINKxstatusIFNODEyABOVE/BELOWzLINKxstatusATTIMEtLINKxstatusATCLOCKTIMEcAM/PM式中:x——管段ID標簽;status——水泵速度設(shè)置(或者控制閥門)設(shè)置為OPEN或者CLOSED,;y——節(jié)點ID標簽;z——節(jié)點壓力或者水池水位;t——從模擬開始起算的時間,以小數(shù)或者以時:分方式表示;c——鐘表時間。簡單控制的一些例子為:控制語句意義LINK12CLOSEDIFNODE23ABOVE20(Tank23的水位高于20ft時,關(guān)閉Link12)LINK12OPENIFNODE130BELOW30(Node130壓力低于30psi時,開啟Link12)LINK121.5ATTIME16(模擬時間在16小時時,設(shè)置Pump12的相對轉(zhuǎn)速為1.5)LINK12CLOSEDATCLOCKTIME10AM(模擬時間為10AM時Link12關(guān)閉,時間為8PM時開啟)簡單控制語句在使用上沒有限制。注意:水位控制是池底以上的水深,而不是水面標高(總水頭)。注意:利用一對壓力控制開關(guān)開啟和關(guān)閉管段,如果兩個壓力設(shè)置得太接近,會造成系統(tǒng)的不穩(wěn)定。在這種情況中,利用一組基于規(guī)則的控制可能提供了更大的穩(wěn)定性?；谝?guī)則控制基于規(guī)則的控制允許根據(jù)條件組合,設(shè)置管段狀態(tài)。以下為幾個基于規(guī)則控制的例子:例1:當水池水位超過特定數(shù)值時,該規(guī)則集關(guān)閉水泵,開啟旁通管道;當水位低于另一個數(shù)值時,執(zhí)行相反的操作。RULE1IFTANK1LEVELABOVE19.1THENPUMP335STATUSISCLOSEDANDPIPE330STATUSISOPENRULE2IFTANK1LEVELBELOW17.1THENPUMP335STATUSISOPENANDPIPE330STATUSISCLOSED例2:以下規(guī)則根據(jù)水池水位變化執(zhí)行,其中水泵開啟或關(guān)閉取決于鐘表時間。RULE3IFSYSTEMCLOCKTIME>=8AMANDSYSTEMCLOCKTIME<6PMANDTANK1LEVELBELOW12THENPUMP335STATUSISOPENRULE4IFSYSTEMCLOCKTIME>=6PMORSYSTEMCLOCKTIME<8AMANDTANK1LEVELBELOW14THENPUMP335STATUSISOPEN基于規(guī)則控制中使用的格式描述參見附錄C,標題為[RULES]。3.3水力模擬模型對于連續(xù)時間點固定集合的水庫水位、水池水位和需水量,EPANETH的水力模擬模型計算了節(jié)點水頭和管段流量。水庫水位和節(jié)點需水量根據(jù)它們的設(shè)置時間模式從一個時間步到另一個更新,同時利用當前的流量結(jié)果,更新水池水位。當前特定位置的水頭和流量結(jié)果,涉及到同時求解每一節(jié)點的流量守恒方程,和管網(wǎng)中每一管段的水頭損失方程。該過程稱作管網(wǎng)的”水力平差”,可利用迭代技術(shù)求解非線性方程組。為此EPANETH使用了”梯度算法”,細節(jié)參見附錄D。用戶能夠設(shè)置延時模擬(EPS)的水力時間步長,缺省數(shù)值為1小時。如果出現(xiàn)以下事件之一,將自動發(fā)生比常規(guī)短的時間步長:zzzz進入下一個輸出報告時間段;進入下一個時間模式段;水池被放空或者注滿;簡單控制或者基于規(guī)則控制被激發(fā)。3.4水質(zhì)模擬模型基本遷移當水沿著管道移動,在具有固定時間步長的節(jié)點處相混合,EPANETH水質(zhì)模擬器利用基于拉格朗日時間的方法,跟蹤水的離散變化。為了容納在管道內(nèi)短時間的遷移,這些水質(zhì)時間步長一般要短于水力時間步長(例如采用分鐘而不是小時)。該方法跟蹤了一系列滿管網(wǎng)每一管段非疊加管節(jié)的濃度和尺寸。隨著時間,管段最上游管節(jié)尺寸增加,隨水進入管段,同時當水離開管段時,最下游管節(jié)中的相同損失發(fā)生。在這些之間的管節(jié)尺寸仍舊不變。對于每一水質(zhì)步長,每一管節(jié)的含量受到反應的制約,累積的數(shù)字維持了進入每一節(jié)點的總質(zhì)量和流量容積,以及管節(jié)的位置被更新。然后計算新的節(jié)點濃度,這包括來自任何外來源頭的貢獻。蓄水池濃度更新取決于混合模型(參見以下內(nèi)容)。最后,新的管段將在每一管節(jié)的末端創(chuàng)造,如果新的節(jié)點水質(zhì)經(jīng)過用戶特定的容忍度而不同,從節(jié)點接受來自管段的最后管節(jié)的進流。管網(wǎng)中每一管段最初包含了一個簡單的管段,其水質(zhì)等于初始水質(zhì),賦值給上游節(jié)點。無論何時在管道中具有一個流量逆轉(zhuǎn),管道中的水將從前到后重新排序。蓄水池中的混合EPANET能夠利用四種不同類型模型描述蓄水池中的混合現(xiàn)象,見圖3.5:z完全混合z雙室混合zFIFO柱塞流zLIFO柱塞流管網(wǎng)中在不同情況下,水池也將使用不同的模型。完全混合模型(圖3.5(a))假設(shè)水池在進流瞬間與池內(nèi)存水完全混合。這是混合假設(shè)的最簡單形式,不需要額外參數(shù)來描述,可能適合于注水和放水方式下運行的大量設(shè)施。雙室混合模型(圖3.5(b))將水池的可用蓄水容積分為兩個室,它們均假設(shè)為完全混合。水池的進水/出水管道假設(shè)位于第一個室。進池的新水與第一個室內(nèi)的水混合。如果該室注滿,那么它將溢流到第二個室,在這里與存水完全混合。當水離開池子時,它從第一個室出來,這里如果注滿,從第二個室接收等量的水,以彌補差異。第一個室能夠模擬進流和出流之間發(fā)生的斷路,同時能夠表示第二個室中死水區(qū)。用戶必須使用一個參數(shù),即第一個室占總水池容積的分數(shù)。FIFO柱塞流模型(圖3.5(c))假設(shè)在水池內(nèi)沒有發(fā)生混合。水以互不混摻的方式經(jīng)過水池移動,其中第一部分首先進入,第一部分也首先離開。物理上講,該模型適合于同時進流和出流運行的緩沖水池。該混合模型的描述不需要額外參數(shù)。LIFO柱塞流模型(圖3.5(d))也假設(shè)在進入水池后,水體之間沒有混合。可是與FIFO柱塞流相反,水體一層壓著另一層,進流和出流均在水池底部。該類型的模型可應用于高的、狹窄的豎筒形水塔,在底部具有進水/出水管道以及低動量的進流。它不需要提供額外的參數(shù)。dsrc="/pic/view?ih=rn=100doc_id=3bd115aef524ccbff12184d4o=png_6_0_0_215_165_462_470_892.83_1263pn=1iw=ix=sign=219a85d64b9a9308b2672f9b73a7a4e5type=1iy=aimw=app_ver=ua=bd_800_800_IncredibleS__2.3.7bid=1app_ua=IncredibleSuid=cuid=fr=3Bdi_bear=WIFIfrom=3_10000bduss=pid=1screen=800_800sys_ver=2.3.7"alt="EPANET2_用戶手冊"/>圖3.5水池混合模型水質(zhì)反應EPANETH能夠跟蹤配水系統(tǒng)反應物質(zhì)的增長和衰減,這需要知道物質(zhì)反應的速率,以及該速率與物質(zhì)濃度之間的關(guān)系。在管道內(nèi)部和管壁材料上均能夠發(fā)生反應,如圖3.6所示。在該例中,自由氯(HOCL)與水中自然有機物(NOM)反應;也經(jīng)過管壁的邊界層遷移,氧化管壁腐蝕釋放的鐵(Fe)離子。主流區(qū)反應也在池中發(fā)生。EPANETH允許模擬人員來分別處理這兩個反應區(qū)域。dsrc="/pic/view?ih=rn=100doc_id=3bd115aef524ccbff12184d4o=png_6_0_0_217_863_458_221_892.83_1263pn=1iw=ix=sign=219a85d64b9a9308b2672f9b73a7a4e5type=1iy=aimw=app_ver=ua=bd_800_800_IncredibleS__2.3.7bid=1app_ua=IncredibleSuid=cuid=fr=3Bdi_bear=WIFIfrom=3_10000bduss=pid=1screen=800_800sys_ver=2.3.7"alt="EPANET2_用戶手冊"/>圖3.6管道中的反應區(qū)域主流區(qū)反應EPANETH模擬具有n級反應動力學的主流區(qū)水體反應,其中反應的瞬時速率(R以質(zhì)量/容積/時間計)假設(shè)依賴于濃度,即R=KbCn式中Kb——主流區(qū)反應速率系數(shù);C——反應劑濃度(質(zhì)量/容積);n——反應級數(shù)。對于生成反應該值為正,衰減反應該值為負。EPANETH也考慮在物質(zhì)極端增長和