现阶段，传统供水管网中，对城市用水量估算和水质处理方案，已经不再适用当前城市用水现状。如何利用计算机软件技术更加精确的设计、模拟、分析城市供水情况，是解决当前城市供水的关键。
管网水力模型是基于真实管网的拓扑关系、管径、管材、流量、压力、水厂泵站出水压力和流量数据，通过管网平差公式算法，利用计算机技术将实体的管网运行情况抽象成数字的点线关系，真实的反应管网流量、压力、流速、管损情况。
管网水力模型的建立能对水力和水质进行分析模拟，解决城市供水问题：
1.水力模拟
可利用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；可模拟恒速或者变速水泵；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；允许及诶到哪多需水量类型，每一节点可具有自己的时变模式。2.水质模拟
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，可以随时间增长或者降低（余氯）；模拟整个管网的水龄；不同水源来水的混合占比；污染事件跟踪。管网水力模型的建立，需要通过给水管网分析和设计软件WaterGEMS。WaterGEMS是一款针对供水系统推出的水力和水质建模解决方案，它具备先进的数据互用性功能、地理信息模型构建功能、以及优化工具和资产管理工具。从消防水耗、污染物浓度分析到能源消耗和投资成本管理，WaterGEMS为工程分析、设计和优化供水系统提供一个易于使用的环境。
软件优势：
1.一款产品一个模型文件四种环境
支持4个平台运用的水动力模型解决方案
公用事业公司和咨询公司可以使用不同的界面共享一个单一的数据集，建模团队则可充分利用不同部门工程师的技能。工程师通过选择自己熟悉的环境加快学习进程，并提供可以在多个平台上实现可视化的结果。
WaterGEMS ArcGIS 界面支持GIS专业人员充分利用ESRI的地理数据库架构来确保单个数据集可以用于建模和GIS管理。通过对所有水力建模工具的完全访问，以及可简化模型构建过程的地理信息处理功能，他们可以直接从ArcMap创建、编辑、计算和显示WaterGEMS模型。
2.地理信息模型构建工具
工程师可以充分利用地理信息数据、CAD工程图、数据库以及电子数据表来快速启动模型构建过程。WaterGEMS提供同步的数据库连接、地理信息链接和高级模型构建模块,与几乎所有数据格式相关联。
WaterGEMS包括LoadBuilder和TREX模块，可帮助工程师根据Shapefile的地理数据库、各种类型的数字立面图模型(DEM)，甚至CAD图纸中的地理信息数据分配需水量和节点立面图。这些模块可帮助工程师避免潜在的手动输入错误，同时简化模型构建过程。
WaterGEMS还提供了工程图和连接性评估工具，以确保成功建立水力相关模型。Skelebrator可在自动简化管网系统的同时，使水力系统保持平衡，以有效利用各种建模应用程序。
3.优化的模型校准、设计和运营
WaterGEMS提供一流的遗传算法优化引擎，用以进行自动校准，设计，改造以及水泵运行。
Darwin Calibrator使用户迅速找到与实测流量、压力和元素状态最匹配的校准假设。从而帮助用户根据真实、准确的水力模拟做出可靠的决策；Darwin Calibrator通过对数百万个可能的解决方案进行评估，以得出最好的校准假设。
Danwin Designer可根据资本投资、重新分配成本以及压力和流速限制，自动发现设计和改造策略的最大优势或最低成本。
工程师还可以管理基础设施投资成本和分析能耗，以确定最节能的水泵调整策略。Danwin Scheduler可根据压力、流速、水泵启动和水池限制，来优化恒速泵和变速泵的运行和水库储存，以尽量降低能源消耗或能源成本。
软件功能：
1.分析管道和阀门临界程度
发现给水系统的薄弱环节，并评估隔离阀是否能满足需要。使用不同的阀门位置来评估隔离系统各个部分和服务客户的能力。提供隔离阀数据后，WaterCAD/WaterGEMS会立即自动生成管网段。
2.评估消防水耗供应量
使用给水管网水力模型访问和确定防火需要改进的地方。改进设计(比如管道、水泵和水罐的大小和位置)以满足消防水耗和防火要求。
3.构建和管理水力模型
快速启动模型构建流程并有效管理模型，以便您可以集中精力制定最佳工程决策。利用并导入几乎所有的外部数据格式，最大限度提高地理信息和工程数据的投资回报，并且自动执行地形提取和节点分配。
4.设计给水管网
使用水力模型结果帮助优化复杂给水系统的设计并利用内置方案管理特征来跟踪设计备选方案。或者，WaterGEMS用户也可以使用内置的 Darwin Designer网络优化工具为您优化设计。
5.制定冲洗计划
在单次运行中借助多个传统单向冲洗事件优化冲洗方案。提高干管冲洗排出固体和死水的速度，冲洗成功的主要标志是冲洗操作期间任意管道中的冲洗速度均达到最高。
6.识别管网漏损
通过减少管网漏损，节约用水并增加营收。利用流量和压力数据找到要进行详细漏损探测的位置(仅限于WaterGEMS)。研究可以通过减小压力来降低的漏损量，并观察其对客户服务的影响。
7.管理能源
利用正确使用水力建模(包括复杂的水泵组合和变速泵)构建水泵模型，以了解不同的水泵可行性方案对能源利用的影响。大限度降低与水泵运行成本相关的能耗，同时大限度提高系统性能。
8.确定管道更新优先级
确定应该替换或修复的管道。管道连接基于多方面因素进行评级，包括基于属性和性能的标准。由此产生的优势包括资产规划改进、配送容量增加和资本支出的最大回报。
9.实时模拟网络
将校准水力模型与SCADA系统相连接，使模型的初始边界条件能够随着最新的实时数据自动更新。使用这款实时模型监控系统并确保其高效运行。
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