袁一星 陳 兵 趙 明 趙洪賓 魏寶成?
哈爾濱建筑大學市政環境工程學院

　　隨著用水戶數量的增多，許多城鎮的給水系統已由單水源發展到多水源供水，這種變化直接影響給水管網的水源供水分布和供水路徑，按照傳統的給水管網水力計算分析方法，已不能充分反映由于水源數量的增加而引起的給水管網運行工況的改變。在多水源供水情況下，水源的供水分布及路徑是在滿足用戶水量水壓條件下，進行各水源供水量優化分配的重要依據。過去，對于多水源供水的給水管網，只能粗略推測供水分界線，大致劃分各水源的單獨供水區域。這種做法雖然定性提出了供水分布的概念，但還不夠確切。而實際情況是除了各水源的單獨供水區域外，還存在著各水源的混合供水區域，在該區域內每一水源的供水比例是變化的。

1 配比因子數學模型^［1］

　　給水管網節點和管段流量中每一水源所占的比例稱為配比因子，若水源s對節點i的配比因子用C_s,i表示，水源s對管段ij的配比因子用C_s,ij表示，則其數學表達式分別為：

　　C_s,i=Q_s,i/Q_{i (1)}C_s,ij=Q_s,ij/Q_ij (2)
　　式中　Q_i --節點i的節點流量
　　　　　Q_s,i --節點流量Q_i中由水源s所提供的流量部分
　　　? q_ij -- 從節點i流向相鄰節點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，假定流入給水管網任一節點的水在該點充分混合后再流出，那么水源s對從節點i流出的各管段配比因子均相同，且等于水源s對節點i的配比因子，即

? C_s,i=C_s,ij 　　　　(3)

　　對有n個節點的給水管網，水源s對任一節點i的流量連續性方程可表示為：

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

　　依據配比因子數學模型，由節點流量和管段流量，就可以計算出每一水源對節點和管段的配比因子以及每個節點管段流量中的各水源配比因子。

2 程序設計框圖

　　在進行水源供水分布及供水路徑動態分析時，各水源的配比因子起著十分重要的作用。為了便于應用把配比因子的計算過程編入程序系統，見圖1。

3 應用實例

　　北方某城市給水管網有兩個水源、395個節點(不含水源)、436條管段，按圖1所示的程序過程，利用計算機的圖形功能，描述了該城市給水管網水源的供水分布及供水路徑。
　　根據各水源所供應節點和管段流量的配比因子，采用管線和節點色彩的變化繪制出各水源在給水管網中的供水分布圖。為便于表示，在此采用管線線條粗細虛實的變化來描繪各水源在給水管網中的供水分布。圖2為水源2的供水分布，粗實線表示水源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，細實線表示水源2供水比例在30%～15%之間的管線，細虛線表示水源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的供水范圍在整個給水管網的南部，供水面積是60%左右。若欲詳細觀察某一水源在給水管網某一局部區域的供水分布，可利用計算機圖形無級放大功能將該局部區域放大，同時可顯示有關管段的編號。
　　根據每一水源的配比因子及給水管網平差計算結果，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中的供水流向。
　　通過以上分析和應用實例，說明水源供水分布及供水路徑的動態分析系統，能夠直觀地描繪出多水源給水管網的運行工況，可為給水管網的優化運行、事故分析與處理、水質水壓監控等提供科學依據。該方法具有圖文并茂、效果直觀、數據動態的特點，應用該方法對于提高供水企業的管理水平以及經濟效益和社會效益具有十分重要的意義。

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

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作者通訊處：150008 哈爾濱市南崗區海河路202號 哈爾濱建筑大學市政環境工程學院
(收稿日期 1998-09-29)