基于GIS管網(wǎng)仿真模擬系統(tǒng)的開發(fā)及應(yīng)用.pdf

1、隨著我國大、中城市管網(wǎng)更新改造任務(wù)的逐年加大，國內(nèi)大多數(shù)水司供水管網(wǎng)的管理體系中暴露出許多急待解決的問題。主要問題是如何詳細(xì)地、直觀地了解現(xiàn)有管網(wǎng)的運(yùn)行狀況，找出其中的不合理之處，并進(jìn)行管網(wǎng)的改、擴(kuò)建優(yōu)化設(shè)計(jì)；如何適應(yīng)城市的發(fā)展，對供水管網(wǎng)進(jìn)行科學(xué)合理的規(guī)劃；如何對管網(wǎng)進(jìn)行合理的調(diào)度，使其既滿足用戶需求又減少能源消耗；如何在重大工程施工停水前作出科學(xué)的預(yù)測及調(diào)度方案。 解決這一系列問題的根本方法是建立針對整個(gè)供水管網(wǎng)的水力學(xué)仿真

2、模型，將與管網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)密切相關(guān)的數(shù)據(jù)信息輸入模型，由模型對數(shù)據(jù)進(jìn)行分析、運(yùn)算，最后通過模型運(yùn)算得到的結(jié)果來分析管網(wǎng)的真實(shí)情況，以達(dá)到對管網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)的仿真模擬效果，進(jìn)而指導(dǎo)實(shí)際工作。實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)有兩個(gè)先決條件，一是建立仿真分析模型對管網(wǎng)進(jìn)行符合實(shí)際的模型描述。對于模型的解算而言，要想快速有效地獲得高精度的計(jì)算結(jié)果，關(guān)鍵在于模型解算方法的選擇上，所以歸結(jié)為尋找解算模型合適的算法；其次是要有能夠充分反映管網(wǎng)的數(shù)據(jù)信息，這些信息既包括大量的管網(wǎng)

3、圖形信息，也要有豐富充足的管段、附件屬性信息。其難點(diǎn)在于這些數(shù)量可觀的信息存儲(chǔ)和管理，以及數(shù)據(jù)在模型中的輸入、輸出方式。 論文就此從供水管網(wǎng)分析的實(shí)際出發(fā)，針對供水管網(wǎng)本身復(fù)雜的特性，在對多種算法分析比較的基礎(chǔ)上，將圖論引入到管網(wǎng)仿真模型的解算當(dāng)中。該理論將管網(wǎng)附件納入管網(wǎng)計(jì)算，使計(jì)算結(jié)果更加符合實(shí)際情況。而且該方法適用于解算各種類型的管網(wǎng)，包括單水源、多水源管網(wǎng)，樹狀、環(huán)狀及混合型管網(wǎng)等。論文首次將圖論中的最小生成樹算法應(yīng)用于

4、解算過程中，不僅迭代次數(shù)少、速度快，而且具有解算精度高的特點(diǎn)。同時(shí)通過對管段選取適當(dāng)?shù)乃阉鳈?quán)值，利用最小生成樹算法可以自動(dòng)生成整個(gè)管網(wǎng)分布的干線或骨干管段，這對于大型的復(fù)雜環(huán)狀網(wǎng)和混合網(wǎng)而言意義重大。 仿真系統(tǒng)的開發(fā)以GIS技術(shù)為支撐，通過建立符合GIS要求的底層數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)了對多種數(shù)據(jù)格式文件的讀取和顯示，為管網(wǎng)的模型運(yùn)算提供了有效的數(shù)據(jù)管理方式和有力的數(shù)據(jù)組織手段。由于圖論中圖結(jié)構(gòu)本身所具有的幾何及拓?fù)湫再|(zhì)，使其在與GIS