1 系统概述
城市供水管网处于建设中。一方面，管道敷设在地下，由于管理人员经常变更，导致基础资料不祥;另一方面，随着使用年限的增长，管网的结构参数了变化。因此，供水管网系统的工况是未知的，突出的表现在以下方面：
(l)新旧管道并存，管网结构错综复杂。
(2)管网结构参数如比阻和内径受敷设年代、内壁腐蚀、管内沉积及管材等因素影响属未知。
(3)实际管网节点流量具有随机性和时变性，难以跟踪实测，但节点流量是推求其它变量的基本变量，若估算不准，会产生较大误差。
(4)限于经济条件，管网监测点不多，加上运行中流态随机变化，流速和水压不稳定，存在量测误差，因此管网反馈信息不完善。
(5)管网基础资料量大而杂乱，加之资料的补充更新常常滞后于建设，一些基础资料不祥。因此，必须对现有资料进行大量的调查、核实、补充。此外，还要进行现场测试，测定总用水量变化曲线及各类大用户的用水量变化曲线、水泵特性曲线、典型管道的比阻等。
(6)长期以来，将供水管网图形、文字、数据等信息作为档案管理，工作效率低下，且易出差错，必须采用微机管理。为此，可以利用供水系统综合信息管理系统将各类信息如图形、文字和数据输入计算机，对基础资料进行输入、存储、添加、删除、查询、修改及输出等操作管理，以提高工作效率。
随着用水规模的不断扩大及管道使用年限的增长，城市给水管网逐渐暴露出一些问题，例如各水源间不合理调度引起管网压力过高，造成能量浪费，甚至引起爆管问题;管道淤积结垢，阀门未正常开启使管道摩阻增大，管网压力局部降低;管道锈蚀;接口处漏水造成水资源浪费;管网水量、水压不足等问题。通过对给水管网进行建模分析，可以准确掌握管网工况，及时发现并解决管网运行中存在的漏水、爆管、堵塞等异常问题，以减少水资源浪费并提高供水的安全性和可靠性，还可发现由于各水源间不合理调度引起的部分地区水压过高问题，以减少能量浪费，其结果可为管网优化调度，改扩建提供可靠依据。
本方案是基于Bentley 公司的WaterGEMS软件平台，结合现场观测数据和已有的GIS和SCADA系统数据进行实施。项目实施过程中，需要对已有的数据进行筛选、校验，同时为了保证模型的精度，将加测关键点的压力和流量数据，项目完成后，能够达到用户规定的精度要求、功能要求和系统要求。
在水力建模方面, 奔特力海思德解决方案（Haestad Methods）代表了世界的一流水平。WaterGEMS 和WaterGEMS，为供水企业提供最先进的跨平台解决方案，CivilStorm 与 SewerGEMS，则为排水企业提供了一流的解决方案。
管网动态水力模型系统采用分层的体系结构，自上而下分别划分为交互层、业务逻辑层、数据对象访问层和数据层，以确保系统的可维护性、可扩充性和可靠性。下图表示了本系统的体系架构。
交互层位于客户端，包装系统的内部功能，它向用户提供管网静态信息管理、管网水力平差、管网事故分析、管网实时水力模拟，动态仿真等功能的应用平台，实现用户与系统间交互，提供多样图形界面，展示实时动态数据。
业务逻辑层主要包含了各种业务规则和逻辑的实现，控制各业务对象之间的交互和对象状态变化，是对计算方法、约束条件和转换状态的抽象。对业务规则按照功能的相对独立性进行封装，以组件的形式提供复用。
数据层中的实时数据库主要存储水泵开关信息、瞬时流量、管网压力控制点的控制压力等数据。由于它只存储和提供系统所需处理的各种数据十四天的数据,故被称为实时数据库。
4 主要功能
给水管网模型是市政工程设计和运行管理的有效工具。模型技术已被水务公司，咨询企业和政府部门广泛使用，并证明了其可靠性。除了软件本身易于操作外，该技术还能很好地储存、管理、分析并显示管网水资源信息。建立管网模型是为了综合管理系统的水压、水质特点，分析将来可能出现的工况，帮助工程师提出合理的系统设计和运作方案。
对于复杂的给水管网系统，为了保证安全供水，满足不断增长的供水需求，需要对系统进行扩建，改建和系统安全分析。由于系统的复杂性，如果没有准确可靠的管网模型支持，工程师就无法对各种可行方案进行系统性的摸拟计算，因此，很难得出经济有效的问题解决方案。
本方案拟选用Bentley软件公司WaterGEMS水力模型软件进行管网数字化模拟。建立输水动态水力模型系统，目的在于实现计算机辅助管理和辅助决策，实现更高的科学管理水平和服务水平，是为模拟管网系统建立数学模型的过程。模拟内容主要包括以下三部分内容：
（1） 图形模拟
将复杂的输配水管网系统拓扑结构，输入计算机，拼组成一个能实现模拟的管网图形，其中包括水源管段、管长、管径、节点及阀门等全部组件，这些都是管网的静态数据，并由此建立模型的图文数据库。
（2） 状态模拟
包括随时间变化的管网节点流量；受水压及管道敷设年限影响的管道漏失量；水池水位随时间变化的影响；阀门开启度对通水量的影响等。这些都是管网的动态数据。状态模拟的目的在于管网的静态和动态数据建立，并通过求解管网状态方程，进行管网水力计算。
（3） 参数模拟
对不随时间变化的参数进行计算和模拟。例如，管道阻力系数C值、组分衰减系数K值等。
该软件系统在辅助输配水管网运行管理和决策方面具有下列功能：
管网各组件有详细的属性编辑、信息查看、状态查询对话框，包括水池、水泵、管道、阀门等，管网水力信息模型记录了模型所涉及的全部组件的位置、属性和状态。通过在管网中的查询可以方便地定位、了解这些管网组件。
能够自动检查并指出管网模型中存在的不合理的管网拓扑结构连接关系，如：点和线重叠，孤立点和孤立管道等相关信息。
支持管网等设备的自动编号和自定义编号。
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支持属性数据的批量录入、批量修改。 
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属性数据批量修改时，支持按规则先选择一个对象集合，再进行统一修改。
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可对管段及设备属性进行查询，查询结果可以是单对象或者多个对象；
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点击查询结果可在图形中定位对象的位置；
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具有分类查询功能，分类条件包括管径、摩阻、流速等。
可对管线、管网设备及地理背景数据按不同的层来管理，可以按需要显示或隐藏这些层。
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可通过不同颜色对模型进行标注；
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标注的依据包括：模型对象属性、节点流量、压力以及管段流量、流速、水力坡度等；
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注图形的颜色填充采用渐进方式，并进行拟合光滑处理；
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标注的结果图形可以缩放、打印，或保存为图形文件；
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软件支持模型方案管理，方案可以具有继承关系；
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每个方案是一个完整的模型，具备模型的全部计算功能；
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支持多方案之间同时模拟并进行对比，对比方式分为曲线和数据表格；
输配水管网系统的目的是为用户提供足够的水量、水压。了解的输水管网水压、水量的分布对于实现管网的可靠运行至关重要。
水力模型模拟管线内的压力、流量、流速、流向等水力学参数，结合部分现场实测数据，对管线内存在水力条件不合理因素进行逐个排查，从多种角度充分分析成因，并在此基础上提出不同的解决方案，逐一进行数字化模拟，实现方案的充分论证，最终结合经济因素、运营成本、管理费用等因素选取最优方案。
由于各种原因造成的管网爆管事故为用户带来很大不便，同时也造成大量的经济损失。通过对爆管时的管网进行水力模拟，可以分析出爆管影响的服务区域，并快速制定相关策略，提高管网事故处理能力，提升管网服务质量。
能针对不同用水工况进行水力计算，如最高时、平均时、事故时、消防时等；
如果出现水管爆漏等事故时，通过水力计算模拟，就能显示出受影响的管段和区域，给出相应的应急方案，以及受影响的重要用户信息；
能根据管网实际施工情况，进行施工期间的水量预测，初步拟定调度方案，进行水力模型，最终确定施工方案。
通过管网水力计算，分析现存供水管网系统的工况，找出危险管段（流速过高或过低等情况），输出相关报表。
能对水龄进行计算，绘制等水龄线。可根据出厂余氯对模型中各个节点的余氯进行计算，绘制等余氯线。
1. 可以配置在日常情况下不同工况条件下的泵站运行方案并进行模拟运算，以进行日常管网的调度管理。
2. 可以模拟事故时的工况制作调度预案。
3. 可以结合供水历史数据和实时的管网现状，制作节假日调度预案。
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资产分析
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自动计算管网管道、阀门、水泵等固定资产的造价，以及其他自定义的造价；
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能耗分析，能够计算供水系统在一天的运行总能耗，分析整体管网能量消耗和储存；
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分析管网蓄水设备的蓄水情况，包括高位水池储存的能量增加情况。
(一) 管网实时水力模拟，动态仿真
建立准确可靠的管网模型后，可以实现管网实时动态水力模拟，连续24小时模拟管网运行状况，并通过与自动化系统实时监测数据的比较，分析管网的用水量时变化模式，并发现管网运行中存在的问题。
延时模拟的基本方法是以管网水力平差计算原理为基础，将分时段变化的用水量作为动态变量，对不同时段的管网运行状态进行计算模拟，在每个分段时间里认为工况不变。
传统的管网计算理论侧重于某一工况的静态平差，不足以对管网运行状态的动态描述，这种方法更适合于管网系统设计或管网系统规划；而对于水厂的调度和管理，, 供水系统, 的日, 常动态管理，则需要了解管网运行时一天的各个工况状态。延时水力模拟将一天分成n个时段，一般以15分钟或半小时或一小时为单位，分成多个时段，以每个时段的平均节点流量作为计算数据，进行水力平差计算，, 可近似地模拟管网中的各种连续运行状态。
设Qavg为一天中平均总供水量，Qi为每个时段的管网总供水量，ki为每个时段的水量系数，则有：
 i＝1，2，3…
这些系数形成了管网中用水量模式曲线，或称为权重系数曲线，每种类型的用户均可计算出它们的用水量模式曲线，结合各类用户的平均流量，可计算它们分别的节点流量，结合管网中其它参数，可进行供水管网系统延时模拟计算。
水源水质分析案例模拟：
组件线符下对节点新建彩色显示，选取字段为水质浓度（计算得到）
查看结果
在EPS结果浏览器下，查看不同时刻节点追踪物质浓度变化。
在第141小时时，节点浓度显示为
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