浅谈给排水工程设计中计算机仿真技术应用

论文导读：，与管段流量q相结合，对各管段水头损失hs大小进行计算，然后根据Rhs求得闭合差.当各个环节的所有闭合差绝对值和比给定的精度要小，水力计算完成，要不然得对各个节点的校正流量求出参数值，基础解系通过对各个环节流量校正后迭代运行在采用HardyCross解法，对基础解系代入方程进行连续反复迭代求解，可以迅速收敛迭代结果，振荡不会
摘要：随着我国现代化进程的不断加快，计算机在各行各业的运用越来越普及。计算机仿真技术运用图形化的编程平台，可根据给排水、水泵的相关理论对虚拟设备进行开发。它不仅保证对生产现场进行有效调度，同时使给排水工程的设计更加便捷、科学，也使工程效率与质量得到有效提升。
关键词：给排水工程设计；计算机仿真技术；应用
Abstract: along with our country's modernization process accelerating, the computer in the use of all walks of life is becoming more and more popular. The computer simulation technology using graphical programming platform, can according to water supply and drainage, water pump related theory of virtual equipment development. It not only guarantees to the production site for effective control, and to make the design of the water supply and drainage engineering to be more convenient, science, also make the engineering efficiency and quality effectively ascension.
Keywords: water supply and drainage engineering design; The computer simulation technology; application

随着计算机技术的不断更新和发展，这给传统的给排水工程设计与应用带来了新的挑战。根据在排水工程、给水工程、水泵站、水泵等相应理论，总结出了系列虚拟设备。虚拟设备是一种计算机模拟技术应用，其直接代替了仪器仪表设备的实物功能，形象更为直观，有利于掌握。因此，在具体的设计与应用中，也进行多种仿真模拟尝试。
给水工程管网输配
给水管网设计的难点之一在于对环球网的水力计算问题，由于其运算十分复杂、涉及参数较多，需要发挥计算机运算功能进行解决。管网输配系统如图1所示：
图1具有21个环的给水管网结构图(#0和#5为水源)
多环管网的程序框图如图2所示。
图2环管网的程序框图
首先对定线的设置要求、管网编号，通过对预处理程序实施运行，进行数据输入模式，最后取得运算矩阵。虚拟控制器的控制界面上，能够对32个节点预计52个管段的压力和流量反映的是右部位置的两个指示器，在指示器上方是节点编号以及管段。控制界面终端主源于：标准论文格式www.7ctime.com
要对节点和管段特性进行反映，而反映整个统一的管网系统的总水量平衡与否的是界面的左侧部位。通过调度水源水量大小，采用比较法得出输水总功率。
根据不同需求，分布流量的计算可进行可不进行。整个管网控制系统的总流量根据用户具体需要的节点以及其分布流量进行计算。补充水源水量与控制水源水量有机组合形象总流量。依照管网系统的管长、管径等参数，管道流量基础解系eq可以赋予任意初值，将其代入公式方程中对整个管段流量q解析出来，对各管段的阻抗值进行计算。通过调整管段阀门，与管段流量q相结合，对各管段水头损失hs大小进行计算，然后根据Rhs求得闭合差.当各个环节的所有闭合差绝对值和比给定的精度要小，水力计算完成，要不然得对各个节点的校正流量求出参数值，基础解系通过对各个环节流量校正后迭代运行在采用Hardy Cross解法，对基础解系代入方程进行连续反复迭代求解，可以迅速收敛迭代结果，振荡不会出现在真值附近。同时，依据管段水头的损失hs将各节点的水压h计算出来。通过水源节点，计算出管网系统的输水总功率。
使用计算机虚拟仪器在运行管网中，有重要的作用。首先可以客观分析排水工程系统平差，让设计更加科学优化。其次，通过虚拟仪器的高运算，求得的水流与节点的各参数值，能够对管道进行有效控制，且可以对降压供水以及管道阀门关闭可能产生的影响进行及时预报。此外，预报技术方案的改造，能够更好的控制管理管网系统，相比人工实施，更具有客观准确性，同时也降低了投入成本，比较经济。
送水泵站的配置和调度
根据用户需要，水泵站的配置方案需要通过水泵特性和管理性能来确定。送水泵站在进行工作过程中，为了在保障充足的供水资源的基础上，可以最大限度的节约能源，应根据具体外部环境的变化进行灵活调度。
多泵多塔多节点供水问题
影响水源供水系统水力平衡的重要因素在于多泵多塔多节点的供水问题。虚拟设备操作程序：首先对泵、塔以及节点系统的基本情况进行统计，对节电和管段进行编号，了解水泵以及水头的特性，确定管段长和管径，确定流动的正方向，进行矩阵衔接。然后建立表格数据库，进行初始化程序设置，根据初值以及阀门开启程度计算出各管段的阻抗值，对矩阵转置衔接，设计出n个节点水压，计算出管段流量，根据连续方程，将管段流量计算出来，然后比较管段流量与给定的精度，根据具体需要，进一步对水压进行校正，然后设立水点水压，再次反复进行管段流量计算。
活性污泥处理污水系统
虚拟设备运用到活性污泥处理水系统中操作流程见图3。

图3活性污泥处理污水虚拟设备程序框图
其中，由单元操作的子程序组成处理流程的主程序，充氧模块的溶解氧浓度值是根据风压、风量、曝气器、水温以及污水中氧传输需用量及特性等因素的影响计算出来的。溶解氧浓度、污泥负荷、水温以及其他阻碍反应的毒物因子的函数表现为底物的降解速度。微生物反应定力学与模块初始设定值科研通过曝气反应对池中运行状态进行计算，得出底物的变化和论文导读：
污泥量。二沉池模块通过对水量和污泥沉淀特性进行配置，得出回流污泥浓度值，结合回流比，对池中的运行状态造成影响。计算机虚拟设备采用的是循环结构模式，通过迭代方式得出真值。其中曝气池中微生物以及底物的变化遵循的是底物降解动力学以及微生物生长动力学。由于处理对象存在差异，所以得出的动力学与模型机构常数值也不一样。计算机仿真虚拟设备的迭代操作和循环结构同时可以对具有交互作用的多个底物控制的问题。水质变化的记录通过设备右侧的示波动器完成。
结语
随着社会主义现代化水平越来越高，计算机技术的快速发展对给排水系统工程带来了新的机遇和挑战。根据排水工程、给水工程以及水泵站、水泵的相关理论，进行一系列虚拟设备的开发。计算机的这种仿真虚拟技术，能够对管网工程管理、污水处理工艺以及水泵配置等的设计带来重大促进作用。在调度生产中，计算机的作用也能充分展现，使工作效率和工程质量得到进一步改进和提高。计算机仿真技术应用到给排水工程设计中十分必要。
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注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。