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epaneth2.exe怎么使用

来源:www.ahlulin.com   时间:2023-07-08 17:44   点击:136  编辑:admin   手机版

EPANET2.0是由美国环保署开发的、发布的开源供水管网模拟软件。一、管网水力模型的基本构成(1)水力模型的物理构成

epanet中构建一个单纯水力模型(即不考虑水质部分、水泵能耗和管网造价),则

必须有,节点(junction)、管段(pipe),至少一个水库(reservoir)或水池(tank);

通常还有,水泵(pump)、 阀门(valve)。

(2)水力模型的输入参数

节点,坐标(coordinate),标高(elevation),基本需水量(base demand)。

管段,起、止节点,长度(length),直径(diameter),粗糙系数(roughness)。

水库,坐标,水面水头(total head)。

水池,坐标,标高,初始、最小、最高水位(initial、min、max----level)。

水泵,起、止节点,水泵曲线(pump curve)。

阀门,起、止节点,直径,类型(type),设置(setting)。

(3)其它相关的数据

时间模式(pattern),在长历时模拟中描述节点的需水量随时间的变化。

控制指令(control),可在模拟中根据节点水位、压强以及时间来控制管段状态或设置。

选项(option),修改水力、水质、时间、能耗等默认选项。

(4)水力模型的构建方式

一是通过软件界面,直接创建各物理对象(小规模管网适用)。

(一种是不考虑节点的实际坐标,只保证管网的拓扑关系);

(另一种是考虑节点实际坐标,则可导入实际地图作为背景后创建节点,再修正管长)。

二是通过模型输入文件,按照文件格式直接创建输入文件。

(优点,可以精确的构建管网的拓扑关系及实际坐标,对大规模管网效率高);

(缺点,要求数据详尽且均为文本文件,往往需要大量前期处理)。

二、导出及导入文件格式(1)epanet导出文件格式(export)

epanet可以导出总计6种格式的文件,分别具有不同特征和用途,具体

一类是可单独打开的完整项目文件,包括.net(network file)和.inp(input file)。

(.net文件为epanet自有格式,外部无法打开;.inp文件为通用格式);

(采用.net格式可以保留更多模型设置信息,包括图例、校验文件和打印选项的设置等);

(采用.inp文件可以直接编辑项目文件中参数,方便批量修改)。

一类是不可单独打开的项目辅助文件,即 .scn(scenario file)。

(.scn文件保存模型当前的配置方案,包括基本需水量、管段直径等);

(打开.net或.inp文件后,可导入.scn文件执行水力模拟,实现方案对比)。

还有一类是作为展示或转化的文件,包括 .map、.dxf、.emf文件。

(.map文本文件,保存管网模型的节点坐标和管段顶点(vertice)坐标);

(.emf图片文件,保存项目模型当前的显示状态);

(.dxf文件,一般用于AUTOCAD)。

(2)epanet导入文件格式(import)

epanet可以导入的文件只有.net、.inp、.scn文件,.emf图片可作背景加载(不推荐)。

三、管网校核方法(1)消防校核

结合供水区域的规模,再根据《建筑设计防火规范》规定的同一时间内灭火次数和一次灭火用水量(一般为55L/s),假定流量满足,校核火灾时(同时也是用水量的最高日最高时)最不利点的自由水压是否达到10m。

若只考虑一处火灾,消防流量加在最不利点处(单时刻模拟可直接加,延时模拟可以采用控制指令);若考虑两处或两处以上同时火灾,则另外几处消防流量分别加在人口密集节点(节点需水量大)、重要节点;执行模拟,观察各节点是否满足10m自由水头。

若经校核不能符合要求,须放大个别管段的直径,以减小水头损失;个别情况下因最高用水时和消防时的水泵扬程相差很大(多见于中小型管网),须设专用消防水泵。

(2)事故校核

一般按最不利事故工况进行校核,即考虑靠近供水泵站的主干管在最高日最高时损坏的情况。国家规范规定,城市给水管网在事故工况下,必须保证70%以上用水量。

事故工况下,节点水压仍按设计服务水头要求,节点流量按供水比例×最高时的节点需水量来要求。事故校核一般从管网中删除事故管段(epanet可将管段设置为“CLOSED”),调低各节点需水量,执行模拟,观察各节点是否满足节点最小服务水头(一般24m)。

若经校核不能满足要求,可以适当增加平行主干管(epanet中可以设置重叠的管段),或者适当放大管网中管径。

(3)水塔转输校核

水塔进水流量最大的情况称为最大转输工况。对于前置水塔和中置水塔,转输进水一般都没有问题,通常只对对置水塔或靠近管网末端的的水塔进行校核。

水塔转输工况下,确定最大转输的发生时间(水泵供水曲线高于管网用水量变化曲线最大),最大转输水量(两条曲线的差值×最高日用水量)。最大转输工况下个节点的需水量,

转输工况校核时,将水塔所在节点作为定压节点(epanet中水库水池可以作为定压节点),执行模拟,观察该节点流量是否满足要求。

若经校核不能满足要求,应适当加大从泵站到水塔最短供水路线上管段的直径。

(4)校核文件校核

校核文件,可以是实际观测数据或是其他方案的模拟结果;可以是不同时刻的模拟结果。

按照epanet的格式要求配置校核文件并注册到epanet项目中,执行校核。epanet可以给出两组数据的绝对值误差(mean error),均方根误差(RMS error),相关度(correlation)。

epanet一次只能校核一个属性,相对应的一个校核文件只能包含一个属性值。epanet可以对某时刻下整个管网进行校核,也可以对一个对象进行一个时间序列的校核。epanet校核结果有三位小数,但其实只有前两位小数有效(第三位小数基本可以作四舍五入处理)。

四、管网优化方法管网优化主要就是在满足节点设计流量(节点需水量)和最不利点控制水头、满足工况校核的前提下,降低管径,降低造价。

(1)管段设计流量分配的原则

使供水流量沿较短的距离输送到管网的所有节点;

向主要供水方向分配较多的流量,向次要节点分配较少流量;

不能出现逆向流(即从远离水源的节点流向靠近水源的节点);

确定至少两条平行的主供水方向,分配相近的流量,垂直供水方向的管段也要分配一定流量;

(2)管段优化的原则

大管径可取较大经济流速,小管径可取较小经济流速;

从供水泵站到控制点的管线上,管段可取较小的经济流速;

有多水源或设有对置水塔时,在各水源或水塔的供水分界区域,管段设计流量可能较小,选择管径时应当适当放大(考虑到转输情况等);

重要的输水管应采用平行的双条管道,每条管道直径按设计流量的50%确定,适当设联通管。

epanet中只能不断根据运行结果再调正管径,过程较为繁琐、依赖人工调试。

五、模拟结果的显示和导出epanet软件中,节点(包括水库、水池)的参数有,

(1)输入参数:标高、基本需水量、初始水质;

(2)输出参数:需水量(demand)、总水头(head)、自由水头(pressure)、水龄(age)。

管段(包括水泵、阀门)的参数有,

(1)输入的参数:长度、管径、粗糙系数、主反应系数、管壁反应系数、D-W摩擦因子;

(2)输出的参数:流量、流速、单位长度(Km)水损(m)、反应速率、水龄、管段开关状态。

epanet软件中,通过“table -- copy”分别将节点和管段的以上参数导出到文件,方式有

(1)导出某时刻,所有节点/管段的所有或部分参数;

(2)导出某节点/管段,完整时间序列下的所有或部分参数。

六、EPANet模拟能力(1)EPANET 提供完整和精确的水力模拟能力

完整和精确的水力模拟是有效水质模拟的先决条件,epanet能够:

可利用 Hazen-Williams, Darcy-Weisbach 或 Chezy-Manning 公式计算摩擦水头损失;

包含了弯头、附件等处的局部水头损失计算;

可模拟恒速和变速水泵,可进行水泵提升能量和成本分析;

可模拟各种类型的阀门,包括遮蔽阀、止回阀、调压阀和流量控制阀;

考虑节点多种需水量类型,每一节点可具有自己的时变模式;

可模拟依赖于压力的流量,例如扩散器(喷头水头);

系统运行能够基于简单水池水位或者计时器控制,以及基于规则的复杂控制。

(2)EPANETH 提供的水质模拟能力

模拟管网中非反应性示踪剂随时间的运动;

模拟反应物质的运动变化;

模拟整个管网的水龄;

跟踪从已知节点来的水流百分比;

利用 n 级反应动力学模拟主流水体中的反应;

利用零级或者一级反应动力学模拟管壁处的反应;

模拟管壁处的反应时可考虑质量转移限值;

允许持续达到一个极限浓度的增长或者衰减反应;

允许管网中任何位置的时间变化浓度或者质量输入;

将蓄水池作为完全混合、柱塞流或者双室反应器进行拟。

(3)EPANET 水质模拟能力的应用

不同水源来水的混合;

整个系统的水龄;

余氯的损失和消毒副产物的增长;

污染事件跟踪。

七、水力模拟中常用操作(1)已知水泵流量求水泵扬程

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(2)已知水泵扬程求水泵流量

将管网中水泵用压力制动阀(PBV)代替,设置(setting)压力为水泵扬程,阀门直径不影响模拟结果;执行模拟,阀门管段上的流量即水泵设计流量。

(3)确定管网中最不利控制点

先将管网中水泵删除,水库水池改为节点(标高为相连节点标高,需水量不变);然后在管网中任意位置添加一个水库(总水头为相连节点标高+节点最低服务水头),其连接管段长度和管径合理即可;执行模拟,观察管网中节点自由水压,自由水压最低的节点即最不利控制点(不包括原水库水池处的节点和新加的水库节点)。

(4)增强水库进入管网时的水源调度

将水库处增加节点,具有等于水源流量调度的负需水量(保留水库作为定压节点)。

(5)分析节点特定压力下的可用消防流量

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八、其它辅助工具(1)dxf2epa ――CAD转INP工具

(2)en2toolkit ――开发者工具箱

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