水力模型优化DMA规划设计流程

基于水力模型，对DMA漏损控制规划中输水管线、一级配水管和二级配水管的设计方案进行模拟和比选。水力模型应用过程中主要评估因素如下：

（1）时段和季节性高峰用水量；

（2）管道水流流速；

（3）水头损失坡度；

（4）居民用水最小服务水头；

（5）用水敏感用户分布；

（6）消防流量。

基于水力模型的DMA规划设计流程如图4-1所示。

图4-1　水力模型优化DMA规划设计流程

1.DMA边界划分

建立DMA边界不是水力模型设计内容，却是水力模型设计必要的边界条件，影响各DMA的总需水量。

2.DMA内部主干管设计

DMA设计仅需考虑位于道路上的供水管道，拓扑关系构建完成后，需要进行管网连通性检查、高程和水量赋值。DMA内部管道水量赋值采用经验法和高峰期用水量法。

（1）经验法赋值(www.xing528.com)

由于靠近末端管网用水量变化系数变化显著，因此高峰期用水量不适宜用以计算用户支管数过少的管线。通常将阈值设置为500个用户支管数，这意味着三级管道和部分二级管道应采用经验赋值法，即通过用户支管数量的平方根数值来确定管径。以某市管网改造工程为例（规划新建管道采用HDPE管材），下游用户支管数小于500的管道管径按照当地经验可采用表4-2进行赋值。

表4-2　某市HDPE管道尺寸选用经验推荐

（2）高峰期用水量校核

针对用户支管数大于500的管段，在水力模型中设置日均用水量和高峰时段变化系数（考虑不同季节和时段），通过管道流速、节点压力、水头损失坡度和输水路径等参数，综合确定管道管径。

给水管网拓扑关系定义并赋值水量后，水力模型可模拟DMA内各节点水压，结合地形地势判断最不利点位置，在满足最不利点用户最小服务水头的条件下，可模拟得到DMA进口压力。

3.输水管道设计

当用于比选的设计方案（如输水路径等）较多时，可考虑使用采用优化算法（如遗传算法）进行方案优选，评估多种管网设计或改造方案，找出技术经济最优方案，以优化投资效益准则最大程度地利用管网效率。

如果用于比选的设计方案较少，对于输水管道的最优方案也可采用人工经验选择。

4.消防流量校验

设计管网消防流量校核阶段，水力模型在高峰用水时进行消防流量分析，确保消防用水时管道服务水压满足当地政策要求（根据不同地区具体规定确定消防最低水压）。

5.安全供水分析

所有DMA的设计都应考虑应急水源，设计应急供水管道，并使用水力模型进行临界分析，核查应急水源和管道的供水能力。

通过水力模型进行DMA内部设计和输水管道设计时，还应考虑后期NRW实施和管理需求，设置边界阀和分步测试阀，模拟分步测试进程。消防校核和安全供水分析后，给水管网设计工作基本完成。