從表1可看出，建模軟件最重要的性能包括：
　　·能連接到GIS
　　·Windows 環境
　　·圖形能力
　　·分析能力
　　以這些性能為準則，再結合用戶的實際需求，可對市場上多種建模軟件進行比較、選擇。

2 國外建模軟件簡介

　　在1984年的調查中，AWWA統計用戶使用的管網分析軟件超過25種。從那時起， 出現了一些比早期版本更流行，且易于使用的新軟件。例如：
　　·EPANET
　　·WaterCAD
　　·Cybernet
　　·H2ONET
　　·SynerGEE water
　　·AquaCAD
　　·InfoWorks WS
　　·Mike Urban
2.1 EPANET(版本1.1)
　　EPANET是由美國環保署開發的免費軟件，最初是作為評價配水系統水質的工具。EPANET運行在Windows 環境下，結果顯示與操作都基于Windows 環境。盡管EPANET僅能進行延時模擬，但是它能模擬諸如水體反應和管壁反應這樣的管網水質變化。這個軟件的求解過程非常快。通過混合算法，初步解決了因節點法引起的低流量收斂問題。與商業的建模軟件相比，EPANET最主要的缺陷在于使用文本編輯進行數據輸入。盡管EPANET缺乏圖形輸入能力，但是它能提供吸引人的、彩色顯示的輸出圖形。如果不考慮這些缺陷，EPANET作為建模軟件，在預測配水管網水頭損失、水壓和水質方面做得非常好。
2.2 WaterCAD（版本3.1）
　　WaterCAD是位于美國康涅狄格州沃特伯里的海思德公司的產品。作為一個獨立的水力模擬軟件，它包含自己的圖形編輯器和強大的建模能力，并保留了基于Windows 界面的EPANET的特色。WaterCAD能產生與實際管網成比例的管網圖或簡圖，能在管網圖下面襯DXF格式的背景圖。模擬后的管網通過彩色顯示反映出模擬結果。WaterCAD還具有強大的注釋能力。
　　 WaterCAD的一些特性包括模擬方案管理工具、消防流量分析和水質分析、模擬結果圖形輸出。WaterCAD也能產生等壓線圖來說明高壓區、低消防流量區域、等水壓區域和其它相關的系統特性。WaterCAD既能提供恒定流分析，也能提供延時模擬分析。
2.3 Cybernet(版本3.1)
　　Cybernet也是海思德公司的產品，它如同WaterCAD一樣包含水力建模的能力，但是它能運行在AutoCAD環境下。Cybernet基本上是運行在AutoCAD環境下的WaterCAD。這種運行模式給用戶提供了能利用AutoCAD R14的所有功能的便利，因此它與其它圖形有良好的兼容性。在產生高質量的圖形輸出和模擬結果方面，AutoCAD環境給了這個軟件更多的靈活性。
2.4 H2ONET (版本3.0)
　　H2ONET是MW軟件有限公司的建模軟件。與EPANET相比，它以基于Windows的AutoCAD界面為特征。像Cybernet一樣，H2ONET使用AutoCAD R14環境并利用其所有功能創建管網圖；然而，H2ONET需要與AutoCAD綁定, 不能作為一個單獨的軟件運行。
　　 H2ONET提供了許多建模功能，包括模擬方案管理、消防流量模擬和消火栓分析與水質分析。H2ONET特有的一些性能包括與SCADA系統能進行連接，它允許從SCADA系統直接提取建模數據用于模型校驗和運行應急預案；能量管理模塊用于確定能效高、費用低的運行策略。
　　 H2ONET對于管網的變化以顏色變化區分，提供“所見即所得”的注釋，包含產生等壓線圖的功能。H2ONET提供一個報表工具用于定制報表，可通過用戶選擇變量、期望的單位、列的格式和相應的水力時間段。
2.5 SynerGEE Water (版本3.0)
　　SynerGEE Water是美國STONER公司新的建模軟件。它沒有使用混合法求解管網方程，SynerGEE使用的是牛頓－拉夫森法節點法。因為SynerGEE有能力求解大規模、復雜的超過100,000根管道的管網，所以它過去主要被擁有大規模配水管網的用戶使用。然而，SynerGEE的高級版本使得它對任何規模的管網都適用。
　　 SynerGEE運行在Windows 環境下，有一個獨立的圖形界面。因為Access 是目前SynerGEE唯一接受的數據庫格式，所以為了充分利用數據庫，SynerGEE需要微軟的Access支持。它強大的圖形功能包括顏色區分，等壓線繪制，抓圖，并允許各種各樣的光柵圖，矢量圖（例如AutoCAD、ESRI、Microstation文件）作為背景圖。
　　 SynerGEE有多種模塊能增強基本的水力建模功能。這些模塊包括：
　　·子系統管理模塊――允許用戶在大的詳細的管網模型或簡化的模型下工作。這個模塊能對模型進行提取、整合、簡化和削減。
　　·在線模塊－－能自動轉換成運行模式或從SCADA系統中引用數據。
　　·隨時間變化的模塊――能進行恒定流、延時模擬和水質模擬。
　　·區域隔離模塊――使建模者能快速評價管網中切斷某個干管產生的影響。為隔離某個區域，區域隔離模塊可通知建模者，哪些閥門需要關閉。
2.6 AquaCAD
　　AquaCAD由位于加拿大魁北克的水力建模咨詢公司Aqua數據公司開發和銷售。盡管Aqua數據公司在佛羅里達州開始擴展它的業務，但是這個公司辦公地點主要在美國以外。
　　 AquaCAD的建模理論與傳統的建模理論不同，因為AquaCAD把消火栓作為管網模型的一部分，這個功能使模型管網能更精確地代表實際管網。
　　 AquaCAD是基于Windows 的，獨立運行的軟件。它在自己的圖形界面下運行。此外，AquaCAD擁有數字化功能和DXF格式文件作為背景輸入的功能。AquaCAD主要的特性包括開放的數據庫連接（ODBC）、模擬結果的彩色顯示、在線幫助和“孤立節點”（意味著這些節點與管網不相連）特性。AquaCAD與標準的GIS和SCADA系統格式兼容，但是并不能與任何GIS軟件進行直接的數據輸入連接。為了使GIS和SCADA文件與AquaCAD結合，必須首先將GIS和SCADA文件輸入到Access中。
AquaCAD的一些模塊包括：
　　·非定向沖洗模塊――這個模塊根據非定向沖洗先后順序產生沖洗規劃。沖洗規劃是依據對配水管網的診斷和評價建立的，它包括對正在運行的消火栓進行評價，和模型校驗中每一個消火栓的水力評價。沖洗規劃產生詳細的報告和沖洗先后順序。
　　·水齡和供水區域模塊――盡管AquaCAD不能進行水質分析，但是水齡和原水影響區域可通過這兩個模塊計算。
　　·消防模塊――這個模塊使用戶在消防流量工況下能檢查每一個消火栓的狀況。
　　AquaCAD對管段數量和節點數量沒有限制，使用節點法求解管網方程。
2.7 InfoWorks WS（版本4.0）
　　InfoWorks WS是英國Wallingford 軟件公司的產品。它提供了有效的建模方法反映出管網的工作狀況。利用InfoWorks WS，可以建立管網水力模型，并能持續維護所建立的模型。可以進行新建區域的管網規劃、現狀管網局限性分析、生成不同季節的調度方案、應急預案，進行水質分析、尋求較優的工程解決方案。
　　 InfoWorks WS為用戶提供了一種可靠、安全、易調用的數據結構，簡化了數據管理。其完整的開放式數據交換工具提供了一套易用的數據輸入、輸出和轉換功能，保持了數據庫的開放性和完整性。InfoWorks WS實現了GIS和水力模型的結合，實現了與GIS的無縫連接，與具有前沿水平的GIS產品可共享模型數據，展現和操作模型模擬結果。主要功能有：
　　·供水系統投資規劃
　　·分析供水系統的局限性
　　·管網規劃和消防分析
　　·突發污染事件和應急對策研究
　　·多水源混合評估
　　·泵站系統優化
　　·水質和余氯分析
　　·管道沉積物分析和管網沖洗計劃
·面向小區和單個用戶的水力分析
2.8 Mike Urban
　　Mike Urban 是丹麥DHI公司經過整合的城市GIS和管網建模軟件。其給水管網建模部分的早期軟件為Mike Net。Mike Urban包括Mike Urban Model Manager、Mike Urban WD和Mike Urban CS等。Mike Urban的給水管網水力計算內核為EPANET，并能進行水質模擬；Mike Urban引進了ESRI的地理數據庫技術，把GIS與建模環境整合在一起；Mike Urban與SCADA系統、實時控制系統（RTC）和決策支持系統(DSS)能達到較好的連接。主要功能有：
　　·對配水系統模型進行自動校驗
　　·消防流量分析
　　·不同調度方案的模擬，比較
　　·變速泵模擬
　　·對壓力管道瞬變流進行分析（能模擬泵的啟閉，斷電事件和判斷是否存在汽蝕的風險）

3 建模軟件評價

　　由上面的介紹可看出，國外給水管網建模軟件具有相似的功能和特性。對于簡單的僅有幾個壓力區的配水管網，當處理相似的問題時，所有的軟件都會得出相似的結果。因此，對建模軟件的評價最終要比較模擬結果的表達，圖形或文本顯示的效果，額外功能或特性的不同；并且選擇的建模軟件應便于使用。
　　 表2和表3對建模軟件的評價進行了全面地總結。表2使用有關的準則，對每一種建模軟件進行了比較。表3概括了每一種建模軟件的優缺點。

表2 根據有關準則對建模軟件的比較

注：Y——具有此項功能； N——不具有此項功能； Y-——具有此項功能，但功能有限

表3 建模軟件的優缺點

作者簡介：侯煜堃（1973－ ），男，河南鄭州人，工程師
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