银川市基于供水管网模拟及水泵模拟的调度应用 77页

'分类号:X510710-20118029专业硕士学位论文银川市基于供水管网模拟及水泵模拟的调度应用白鹭导师姓名职称夏慧芸副教授专业学位类别申请学位级别工程硕士环境工程及领域名称论文提交日期2015年4月28日论文答辩日期2015年6月9日学位授予单位长安大学 ApplicationBasedonWaterSupplyNetworkSimulationandPumpSimulationinYinchuanADissertationSubmittedfortheDegreeofMasterofEngineeringCandidate：BaiLuSupervisor：AssociateProf.XiaHuiyunChang’anUniversity,Xi’an,China 摘要银川做为宁夏回族自治区的首府城市，水资源严重短缺。随着银川市的经济增长，供水量逐年增长，管网规模不断扩大，为了保护现有的珍贵地下水资源，水司优化管理的手段和水平不断提高，有效地保障了城市建设和提高居民生活水平的需求。本文首先简介了课题研究背景，银川市的供水现状，工艺流程；之后，基于恒定流质量守恒和能量守恒原理，以管网水力计算为基础建立了银川市供水管网动态水力模型，并进行大量数据采集，指出供水管网模拟与调度决策相结合的技术路线；其次，以最小二乘法原理为依据，通过大量的运行数据，对离心泵运行工况曲线进行了模拟；最后，实现了基于管网水力模拟和水泵工况模拟在银川市供水调度工作中的成功应用。银川市供水管网水力模型是以水力学经典原理为理论基础，运用计算机、测绘、GPRS通讯、GPS定时、地理信息等技术，结合现代化通讯技术建立的。通过供水管网动态水力模型，可以掌握银川市已建管网的实时运行状态，分析供水系统的运行工况是否良好，发现管网现状存在的问题，可以预测在外部约束条件发生改变时，管网的运行状态能否良好。利用最小二乘法原理，将非线性拟合曲线通过适当的变量替换转化为线性曲线，从而利用线性拟合进行处理。模拟出水泵的实测Q-H曲线，然后再通过大量的实际运行数据进行校核，得出各种水泵机组及机组组合运行工况下的相应的工况曲线，有了这些数据作为依据，就可以分析研究离心泵的运行工况是否良好，及时对调度方案做出合理地调整，对供水企业节能降耗以及安全供水有着重大的意义。银川市基于供水管网模拟和水泵工况模拟的调度应用是以供水管网水力模型为核心基础，配合水泵运行工况模拟，为供水调度提供了有力的辅助决策依据，大大改善了过去供水调度全部依靠经验的调度方式，实现了数据共享，提高调度质量。本研究实现了基于供水信息化系统的调度应用，具有较强的推广借鉴意义。关键词：供水管网；水泵工况；供水调度；模拟i AbstractYinchuan,thecapitalcityofNingxiaHuiAutonomousRegion,sufferssevereshortageofwaterresource.Thewatersupplycompanyhascontinuallyimprovedoptimalmanagementtofulfillgrowingwaterdemandofurbanconstructionandresidents’living.Thepaperfirstlyintroducedtheresearchbackgroundandcurrentwatersupplysituation,aswellastechnologicalprocess,thendynamichydraulicmodelforYinchuanwatersupplysystemwassetupwithpipenetworkhydrauliccalculationbasedonconstantflowmassconservationandprincipleofconservationofenergy.Technicalroadmapwasworkedoutinapplicationofschedulingdeterminationwithwatersupplypipenetworksimulationviamassdatacollection.Secondly,centrifugalpumpoperationconditioncurvewasstimulatedonthebasisofabundantactualrunningdataaccordingtoleastsquaremethod.Finally,stimulationsofpipenetworkhydraulicandpumpoperationconditionsweresuccessfullyappliedinYinchuanwatersupplyscheduling.Onthebasisofclassicalhydraulicprinciples,thewatersupplypipenetworkhydraulicmodelwasestablishedthroughapplicationofcomputer,survey,GPRS,GPS,geographicinformation,aswellasmoderncommunicationtechnology.Withthismodel,real-timeoperationstatusofexistingpipenetworkcouldbeknown,watersupplysystemoperationconditionscouldbeanalyzed,problemstobefoundtimely,furthermore,itispossibletopredictrunningconditionsofpipenetworkincaseexternalconstraintconditionschange.Nonlinearfittingcurvewastransformedtolinearcurvevialeastsquaremethod,thusmeasuredQ-Hcurveofpumpwasdrawnvialinearfitting,whichwasverifiedbymeansofabundantactualrunningdata.Realoperationcurveofvariouspumpunitsandunitedoperationwasthereforefitted.Withtheworkabove,itwouldbepossibletoanalyzehowthecentrifugalpumpisworkingandmakeadjustmentinschedulingaccordingly,whichhasthegreatsignificanceforenergy-savingandcost-reducingaswellassecurewatersupply.Yinchuanwatersupplyschedulinginformationsystemisbasedonwatersupplypipenetworkhydraulicmodel,withapplicationofpipenetworksimulationandpumprunningsimulation,providingdecisionmakingbasisofwaterscheduling,whichisagreatprogressiii comparewithexperiencebaseddeterminationinthepast,inthissystem,datesharingwasrealizedandschedulingbecamemoreefficient.Keywords:watersupplypipenetwork;pumpoperationconditions;watersupplyscheduling;simulationiv 目录第一章概述............................................................................................................................11.1银川市供水面临的问题...................................................................................................11.2银川市供水概况...............................................................................................................21.2.1银川市气象条件............................................................................................................................21.2.2银川市供水工艺流程....................................................................................................................21.2.3银川市供水现状............................................................................................................................21.3技术背景..........................................................................................................................31.3.1国内现状.......................................................................................................................................41.3.2国外现状.......................................................................................................................................51.4研究内容和技术路线.......................................................................................................71.4.1研究内容.......................................................................................................................................71.4.2技术路线.......................................................................................................................................8第二章供水管网动态水力模拟............................................................................................92.1供水管网动态水力模拟原理...........................................................................................92.1.1水力学理论....................................................................................................................................92.1.2供水管网计算..............................................................................................................................102.1.3管道阻力计算公式的确定..........................................................................................................122.2供水管网动态水力模拟及计算机实现........................................................................162.2.1管网拓扑结构的采集..................................................................................................................162.2.2生产实时数据的采集.................................................................................................................172.2.3节点流量数据的采集..................................................................................................................172.2.4用水量变化曲线.........................................................................................................................192.2.5管网动态水力模拟的计算机实现..............................................................................................202.3管网动态水力模型及校验.............................................................................................212.3.1模型校验点的选择......................................................................................................................212.3.2模型参数的设定..........................................................................................................................212.3.3西夏区管网动态水力模拟及校验..............................................................................................222.3.4金凤区管网动态水力模拟及校验..............................................................................................252.3.5兴庆区管网动态水力模拟及校验..............................................................................................262.4模型的维护.....................................................................................................................29第三章离心泵运行工况的模拟..........................................................................................303.1离心泵的基本性能参数.................................................................................................303.2离心泵的实测特性曲线.................................................................................................313.3离心泵装置的工况.........................................................................................................323.3.1管路系统特性曲线......................................................................................................................323.3.2离心泵的工况点..........................................................................................................................353.3.3离心泵运行工况的确定..............................................................................................................353.4离心泵运行工况曲线模拟.............................................................................................373.4.1单泵运行Q-H曲线模拟............................................................................................................373.4.2各水厂离心泵的Q-H曲线模拟公式........................................................................................40v 3.4.3水泵并联运行Q-H曲线的模拟................................................................................................413.4.4各厂水泵联合运行Q-H工况曲线的模拟................................................................................42第四章银川市供水调度工作的总况...................................................................................444.1银川市供水调度环境.....................................................................................................444.1.1银川市供水调度范围.................................................................................................................444.1.2银川市供水调度分界线.............................................................................................................444.1.3银川市供水需求.........................................................................................................................454.2银川市供水调度工作.....................................................................................................464.2.1调度工作基础.............................................................................................................................464.2.2调度工作原理.............................................................................................................................464.2.3调度指导思想.............................................................................................................................474.2.4调度技术概述.............................................................................................................................474.3调度原则.........................................................................................................................484.3.1清水池蓄水调度.........................................................................................................................484.3.2正常运行状态的离心泵运行调度.............................................................................................484.3.3非正常运行状态的离心泵调度.................................................................................................49第五章银川市基于管网水力模拟和水泵模拟的运行调度案例.......................................515.1基于管网水力模拟和水泵模拟的调度与经验调度的区别.........................................515.1.1基于经验的调度流程.................................................................................................................515.1.2基于管网水力模拟和水泵模拟的调度流程..............................................................................515.1.3基于管网水力模拟和水泵模拟的调度与经验调度的区别实例..............................................525.2事故下供水调度预案的制定.........................................................................................535.3同工况下泵组调度运行.................................................................................................565.3.1泵组数据....................................................................................................................................565.3.2同工况下水泵机组的选择.........................................................................................................565.4利用现有水源、设备及管网为大用户供水的调度预案分析.....................................575.4.1设计背景.....................................................................................................................................585.4.2基础模型.....................................................................................................................................585.4.3模型模拟调度预案.....................................................................................................................59第六章结论与展望...............................................................................................................646.1主要结论.........................................................................................................................646.2经验及存在的问题.........................................................................................................656.2.1工作的经验、体会.....................................................................................................................656.2.2存在的问题................................................................................................................................656.3展望.................................................................................................................................66参考文献................................................................................................................................67致谢................................................................................................................................................................69vi 第一章概述第一章概述1.1银川市供水面临的问题城市供水作为城市重要的基础设施之一，它与人民生活息息相关，又与城市的生存、[1]建设和发展有着直接的联系。作为城市生命线工程之一，供水系统的可靠性至关重要。银川市供水公司是我国中小型供水企业，在城市供水企业发展过程中已有近五十年的历史。公司凭借得天独厚的地下水源优势，加上科学的企业管理，以充足的水量、合格的水压、优良的水质，服务于银川人民，服务于银川的城市现代化建设，为改善银川投资环境做出了积极贡献。随着银川市的改革开放和经济增长，管网的建设和管理得到了迅速的发展，供水量逐年增长，管网规模不断扩大，优化管理的手段和水平不断提高，有效地保障了城市建设和居民生活用水的需求。由于部分管网老化，供水系统日趋复杂，并且人们对于管网安全运行、可靠供水的要求也不断提高，所以对管网运行安全的保障与管理技术提高的需求日益凸显。同时，由于管线年代久远，其查找、更新很困难，而对现有管网的使用[2]情况、走向、埋深等也不能很好把握，还处于一种经验管理的阶段。供水管线被施工单位基建时挖断的情况时有发生，一旦出现这种突发事故，不能及时做出处理方案，以至造成大量水资源浪费，给市民日常生活带来了极大的不便，同时也给供水企业自身造[2]成巨大的经济损失。针对于这种现状，如何实现给水管网的改扩建及给水管网的日常操作的科学化管理就成为了我们供水企业急需解决的问题。[3]随着国家对节能的重视，国家发展和改革委员会发布了《节能中长期专项规划》，特别强调了对泵和电机的节能要求。供水企业的主要用电设备就是水泵和电机，电费支出占供水企业供水成本的比重很大。近年来，供水企业关注的主要是在保证供水质量、压力、水质的前提下，怎样才能使离心泵组的搭配使用更加合理，进而达到水厂的节能降耗的目的。1 长安大学硕士学位论文1.2银川市供水概况1.2.1银川市气象条件银川市属典型的中温带大陆性气候。主要气候特点是：四季分明，春迟夏短，秋早冬长，昼夜温差大，雨雪稀少，蒸发强烈，气候干燥，风大沙多等。年平均气温8.5℃左右，年平均日照时数2800小时～3000小时，是中国太阳辐射和日照时数最多的地区[15]之一。年平均降水量200毫米左右，无霜期185天左右。1.2.2银川市供水工艺流程图1-1银川市供水工艺流程图目前，水厂全部采用地下水作为供水水源，开采第二，第三含水层的深层地下水，由于水源水质良好，所以水厂工艺比较简单，采取加氯消毒处理。1.2.3银川市供水现状（1）局部地区供水压力偏低，不能满足用水需要随着城市规模扩大，居住人口和企业、学校、医院等事业单位的增加，原有供水管道口径偏小，供水压力偏低，已不能满足用水要求，需要对原有供水管道进行改造。很多新建地区的供水管网，管网结构不合理，地区水厂的最高运营压力在0.47MPa，但是，仍然会有距离水厂3公里地方的居民用水压力偏低。（2）缺乏供水管网安全性评估技术2 第一章概述供水管网系统存在的问题，对城市供水和城市发展有着较大的制约作用，对供水管网进行全面的正确的评估，拟定科学有效的措施来提高城市供水安全性，会对提高社会效益和供水企业经济效益具有重要意义。（3）水厂运行电耗居高不下，水泵机组运行搭配没有合理依据。目前，调度人员对水厂机组进行调度时，都是依据工作经验来完成，没有科学、合理的数据依据来支持工作人员对水泵的调度决策。（4）生产调度系统独立存在，没有可以依据的辅助决策系统。调度系统是利用现代技术、如计算机、遥控技术、通信技术，三遥系统、SCADA系统实时监测供水系统运行状况的数据，确定供水系统中从水源到水厂再到管网各运行环节的信号及数据状况。在供水系统中，向水厂供水的水源不止一个，向管网供水的水厂也有很多，那么这些水厂向管网中供水，哪个水厂什么时间段出厂流量需要多少，某个时段整个管网需要多少水量，供水压力需要多少。如果有一个水厂出了问题，其他水厂应该怎么在保障自身的前提下配合调度。针对上述情况,掌握供水管网系统的动态运行工况，掌握水厂离心泵运行工况，并以上述数据为基础，进行供水生产调度指挥，是生产管理者从事供水系统管理的必然要求。1.3技术背景面对日益复杂的供水系统，在满足供水水量、水压及水质要求前提下，最大限度地提高供水系统的经济效益和社会效益，是21世纪之初，摆在所有设计、研究、制造、管理专家面前的重要课题。随着科学技术的不断进步，现代网络、现代控制理论、通讯媒介，及计算机技术等的不断发展，有力地促进了大城市供水系统的控制和管理水平的[16]提高，使供水系统借助计算机工具进行科学管理成为可能。而随着遥测远传设备价格的下降，SCADA系统和优化调度系统进入了实用化阶段；计算机技术的发展也使GPS、GIS、MIS及OA等系统走向成熟；信息技术，传感器、电动执行机构、控制等技术的进步，促进了大型系统的控制和管理水平提高；优化技术、模拟技术与计算机技术的发[4,29,30,31]展，为模拟大型的动态变化的给水管网系统提供了条件。3 长安大学硕士学位论文1.3.1国内现状管网建模作为一项集计算机、监测及供水工程专业的综合性技术在供水行业中的应用已有二十余年的历史。在国外，管网建模工作的展开比较普及，建模技术及软件也比较成熟。而在国内，这项工作的起步虽然不迟，但真正能够应用于实际取得良好效果的却还为数不多。管网水力计算是基于恒定流质量守恒和能量守恒的原理。给水管网动态水力模型的建立是以管网水力计算为基础的，给水管网模型的计算发展经历了一个从手工计算到计算机软件实时模拟的计算的发展历程。给水管网水力分析计算起始于1936年，哈代克罗斯（Hardy_Cross）提出了环网的手工水力平差计算方法，就是现在所说的流量法的[5,32,33]典型代表，其后出现了以牛顿迭代法和牛顿—拉夫森法为代表的压力法。哈代克罗斯法手工计算量很大，当时用来进行设计校核，只能计算经过简化的管网。随着计算机的发明与发展，七十年代末到八十末，一些高校和科研机构相继推出各自的研究成果，管网平差计算技术已经成熟，软件平台开始走向商品化。但是当时的计算机平台还是字符输入的DOS平台，数据的输入和输出十分繁琐，只有具备专业水平的技术人员才有能力使用，错出率相当高。这一时期国际上有一批专业的平差程序，如Columbia大学的Epp_Flower，Kentucky大学的Wood_Charles程序，同济大学开发的7512程序（同济大学杨钦教授等编写，1975年）等。到了九十年代，随着微软的Windows操作平台的问世，管网水力计算软件也开始推出了基于窗口界面的管网模拟软件，一批专业的软件公司开始从事管网模拟软件的开发工作，许多优秀的界面友好的实时模拟软件相继推出。我国在这方面的研究起步较晚，国内进行给水管网建模工作始于九十年代末，而今，国内的各个水司的管网建模工作正在如火如荼的进行。国内成功建立管网微观模型的城市有佛山，镇江，上海，南京等，但是由于我国供水企业发展历程的影响，供水设施的基础资料收集不完善，供水管网建模的难度相对来说比较大，建立模型的质量也会受到影响。表现在模型的校核和应用维护方面。水司的微观建模是一个必然的趋势，但是国内的建模工作才刚刚起步，如何探索出一套适合我国国情的而切实可行的关于模型建立、应用与维护的方法，仍然需要做大量的探索和研究。供水调度系统是基于管网运行数据实时监测系统（SCADA）的。供水调度的必要性是由供水企业进行生产活动的性质决定的。供水企业，生产环节，协作关系比较复杂，4 第一章概述生产连续性强，情况变化快，某一环节发生故障，或某一措施没有按期实现，往往会波及整个供水生产系统的运行。因此，供水调度工作，对于及时了解、掌握生产状态，研究分析影响生产的各种因素，根据不同情况采取相应对策，保障供水生产的正常运行有[17]非常重要的意义。在70年代,国内也有很多专家开始各种尝试，尝试将计算机技术开始应用于水厂控制以及整个供水系统的模拟。在供水系统优化调度方面也进行了一些有积极意义的探索和尝试，制作了一些应用软件，但是来自于国内硬件设备条件及软件技术手段方面的限制，加上应用平台的局限性，真正能够在供水的可靠性及经济性方面都能成功的没有几个实例。目前国内的调度主要研究方向都是优化调度。一些优化调度的研究就是通过以水量（如：管网总水量、测压点水量）预测为基础，通过建立给水管网优化模型，利用基于BP神经网络原理建模,采用时间序列模型、解释性模型及组合模型分别对水量预测进行分析，然后进行管网时用水量预测。根据水量预测方法,对管网总水量进行预测,根据测压点的水量预测,在得到测压点水量不足或水量超标的情况下,合理得到泵站的调度决策,[7,37]从而达到优化调度的目的。在国内建立的供水信息化支持调度的实例，都有着不同程度的成功经验和可借鉴的方式方法。但在模型的建立和调度应用范围内，所有的案例显得比较孤立，真正做到整个供水企业系统的信息化集成还是没有完全实现，对企业的管理来说只是起到一个点的作用，并没有产生一个面的效应，这样的情况在国内供水行业中存在的比较多。也就是说模型可以对存在的问题有一个自动化和用计算机辅助分析的过程，对于最终数据的校验，实际情况与模型情况的吻合程度的深入研究并没有很好的成果。1.3.2国外现状国外发达国家上世纪60年代起就开始了以计算机作为供水系统辅助调度管理工具的研究和探索，如美国的费城，丹佛以及加拿大的多伦多等城市采用遥测设备将管网中控制点的压力、水厂出厂压力、出厂流量、水位、功率以及温度等实际运行参数实时地[8,38]传送到运行调度室，作为运行调度人员实际操作的依据。目前在美国、法国、英国、日本等的一些城市已经采用较通用的商业化调度管理软件，如英国的GINAS以及美国的OP-WAD等，基本实现了供水系统的计算机优化调度管理。5 长安大学硕士学位论文二十世纪八十年代，在计算机技术飞速发展推动下，英国在供水管网建模与建模实践方面做了大量的工作，并提出了建模的标准。在八十年代中期，国外开始了大规模的管网建模实践。根据国外大量的报道资料数据显示，供水管网微观模型的成功应用取得了巨大经济效益。如：英国水研究中心开发的Waternet软件，美国Kentucky大学的开发KeyPipe软件，美国Stoner公司开发的SWS或者SynerGEE软件，美国HaestadMethods公司开发的WaterCAD软件等，至今，国际上流行的水力模拟软件主要有英国WallingFord软件公司的InfoWorksWS，丹麦水资源及水环境研究所（DHI）的MIKEUrbanWD，美国奔特力（bently）的WaterGEMS，美国环境保护署的EPANET2.0等。国外的城市供水优化调度经验,采用高自动化取代较多的人工干预,采用运行信息化系统取代人为的随机、不确定影响,采用高效的调度方案取代分散的规划,采用网络化、集成化地调度系统取代单一的控制,将城市供水集成到统一供水调度平台上,运用先进的[18,39]数学建模理论和和数据处理方法是确保城市供水科学高效的重要措施。在信息科学技术方面，实施信息化管理和安全运行调度，包括管网地理信息系统（GIS）、管网运行数据实时监测系统（SCADA）、管网计算机实时模拟（管网建模）和[9]管网水质监测与控制，形成了完善的信息化运行管理平台和事故快速反应机制。丹麦DHI公司水务信息化管理为Aarhus（澳胡斯市）整个城市范围建立的水务综合信息化管理系统，该系统从水源、水厂、给排水管网到污水处理厂建立全过程的信息化，通过水源的水质水量监控和预测进行原水调配，根据水质情况合理调整生产工艺，根据不同时段用水量变化及时调整多个供水点的供应能力达到最有用的节能方案，根据不同季节和天气情况预测排水状况，预先采取相应的应急措施，在污水处理环节通过全流程工艺模型控制达到安全排放和节能的目的，同时通过对排放水体进行后续跟踪，确保整个水务系统在全过程中实现安全供水、环境保护这一首要目标。用户全过程监控通过对取水口进行监测和控制的早期预警系统。目前，发达国家普遍建立了比较完善的管网安全运行技术和工程保障体系，形成了系统的信息化运行管理平台和事故快速反应机制。普遍应用先进的信息科学、材料科学和工程技术，建立了比较完善的管网系统经济安全运行技术和工程保障体系。在饮用水评价体系方面，美国等发达国家对饮用水水质及其净化技术的安全性评价研究已制定了比较完善的法规。6 第一章概述1.4研究内容和技术路线1.4.1研究内容供水企业快速的发展急需一套科学的决策辅助手段来辅助调度系统，帮助企业的管理者、经营者对生产、经营、管理上的诸多问题，作出科学的判断或选择。因此，为了提高管理水平，企业建立了供水管网动态水力模型、离心泵运行工况模型、供水调度系统等供水信息化系统。一方面，通过供水管网动态水力模型，可以掌握已建管网的实时运行状态，可以分析和预测在不同的管网运行边界条件下，供水系统的运行工况是否良好，发现管网现状存在的问题，为管网系统的安全运行、提高运行效率、节能降耗以及提高企业客户服务[10]水平提供辅助决策支持。另一方面，通过离心泵运行数据模型，准确找到符合水厂实际情况的单台离心泵运行工况曲线及多台水泵联合运行工况曲线，可以分析出离心泵机组的运行工况是否良好，发现离心泵存在的问题，配合供水管网动态水力模型为供水调度系统提供辅助决策的依据。本文所涉及的就是供水管网动态水力模型及水泵工况模拟，并基于以上模型数据的调度应用，这样就将传统的基于人工经验的供水调度提高到依据数据进行供水调度的水平上来。本文论述思路如下：（1）建立与银川市实际供水管网系统特征相符的数字化动态模型;（2）建立与各个水厂离心泵运行相符的工况模拟;（3）银川市的调度现状;（4）基于供水管网模拟数据及水泵工况模拟数据的调度应用。7 长安大学硕士学位论文1.4.2技术路线8 第二章供水管网动态水力模拟第二章供水管网动态水力模拟2.1供水管网动态水力模拟原理2.1.1水力学理论2.1.1.1恒定流与非恒定流1．恒定流在流场中，任意空间位置上的运动参数都不随时间而改变，即对时间的偏导数等于零，这种流动称为恒定流。在恒定流中，流速等运动参数仅是位置坐标的函数，如加速度就不存在当地加速度。2．非恒定流在流场中，任意空间位置上只要存在某一运动参数是时间的函数，即对时间的偏导数不等于零，这种流动称为非恒定流。2.1.1.2恒定总流的连续性方程液体的连续性方程是质量守恒定律在水力学中的应用，它建立了液体流速与流动面积的关系。在恒定总流中，任取一段作为讨论对象。设其进口过流断面的面积为A1，平均流速为v1；出口过流断面面积为A2，平均流速为v2。在恒定流的情况下，被讨论的总流段中，根据质量守恒定律，其质量不随时间变化。因此，单位时间内流入进口断面的质量等于流出出口断面的质量，所以：Q=A1v1ρ1=A2v2ρ2(2-1)如将液体视为不可压缩的，密度为常数，上式可简化为：A1v1=A2v2=常数(2-2)上式表明，在不可压缩的液体运动中，平均流速与过流面积成反比。2.1.1.3恒定元流的能量方程液体的能量方程是自然界中能量守恒定律在液体运动中的应用。连续性方程仅建立液体流速与过流断面面积之间的关系，要了解流场中压强的变化过程，了解压强与速度之间的关系，必须建立液体流动中的能量关系。9 长安大学硕士学位论文22pupu1122zz(2-3)122g2g上式为单位重量不可压缩恒定元流的能量方程。它反映恒定流中沿流各断面的能量2pu关系。如将压力也作为能量的概念，则各断面的位能Z，压能和动能之和保持常2g数。因此，在液体中能量是守恒的并可以互相转换。2.1.1.4恒定总流的能量方程22pupu1122zzh(2-4)1122w2g2g上式为实际液体恒定总流的能量方程。将元流的能量方程推广为总流的能量，其中引入了一些限制条件（也就是恒定总流能量方程的适用条件）,包括恒定流、质量力仅为重量、不可压缩液体、以及所选取的断面为渐变断面流、断面间无分流和汇流。总流能量方程表达的是断面间平均能量的关系，对所取的断面有限制，而对断面间的流动不作任何限制。Z——单位重量液体过流断面所具有的位能（重量势能），位置高度或位置水头；p——单位重量液体过流断面所具有的压能（压强势能）或压强水头；2u——总流单位重量液体过流断面上的平均动能或平均流速水头；2gh——总流两断面间单位重量液体平均的能量损失或水头损失。w2.1.2供水管网计算管网计算目的在于求出各水源节点（泵站、水塔等）的供水量，各管段中的流量和管径以及全部节点的水压管网计算是基于恒定流质量守恒和能量守恒的原理。2.1.2.1节点流量方程在管网中所有节点都与若干管段相关联，其关系可以用关联集描述。对于管网模型中的任意节点j，将其作为隔离体取出，根据质量守恒定律，流入节点的所有流量之和应等于流出节点的所有流量之和，可以一般表示为：10 第二章供水管网动态水力模拟(qi)Qj0j1,2,3,…,N(2-5)isjq式中i——管段i的流量；Q——节点j的流量；jSJ——节点j的关联集；N——管网模型中的节点总数；——表示对节点j的关联集中管段进行有向求和，当管段方向指向该节iSj点时取负号，否则取正号，即管段流量流出节点时取正值，流入节点时取负值。该方程称为节点流量的连续方程，简称节点流量方程。管网中所有N个节点方程联立，组成节点流量方程组。在建立节点流量方程时应注意以下几点:1）管段流量求和时注意方向,应按管段设定方向考虑(指向节点取正号，反之取负号)[19]，而不是按实际流向考虑，因为管段流向与设定方向不同时，流量本身为负值；2）节点流量总假定流出节点流量为正值，流入节点流量为负值；33）管段流量和节点流量应具有同样的单位，一般采用Ls/或ms/作为流量单位。2.1.2.2管段能量方程在管网中，所有管段都与两个节点关联，若将管网模型中的任意管段i作为隔离体[20]取出，根据能量守恒规律，该管段两端节点水流之差，应等于该管段压降,可以一般性的表示为：HHhi=1,2,3,…,M（2-6）FiTii式中F,H——管段i的上端点编号和上端点水头；iFiT,H——管段i的下端点编号个下端点水头；i,Tih——管段i的压强；iM——管网模型中的管段总数。该方程称为管段的能量守恒方程，简称管段能量方程。管网中所有M条管段的能量方程建立，组成管段能量方程组。在列管段能量方程时要注意以下几点：11 长安大学硕士学位论文1）应按管段的设定方向判断上端点和下端点，而不是按实际流向判断，因为管段流向与设定方向相反时，管段压降为负值；2）管段压降和节点水头应具有同样的单位，一般采用m。3）恒定流基本方程组给水排水管网模型的节点流量方程组与管段能量方程组联立，组成描述管网模型水[21]力特点的恒定流基本方程组。即：(qQij)0j=1,2,3,…,N(2-7)iSjHHhi=1,2,3,…,M(2-8)FiTii恒定流基本方程组是在管网模型的拓扑特性基础之上建立起来的，它反映了管网模型组成元素—节点与管段之间的水力关系，是分析求解给水管网规划设计及运行调度等[6]各种问题的基础，很多应用问题都归结于求解该方程组。2.1.3管道阻力计算公式的确定2.1.3.1沿程水头损失的计算依据：管渠沿程水头损失通常用谢才公式计算，其形式为：2Vhl(m)(2-9)f2CR式中h——沿程水头损失，m；fV——过水断面平均流速，m/s；C——谢才系数；R——过水断面水力半径,既断面面积除以湿周,对于圆管满流R=0.25D(D为直径)；l——渠管长度，m。对于圆管满流，沿程水头损失也可以用达西公式表示；2lvh(m)（2-10）fDg2式中D——管段直径，m；2g——重力加速度，ms/；12 第二章供水管网动态水力模拟8g——沿程阻力系数，。2C谢才系数或沿程阻力系数与水流流态有关，一般只能采用经验公式或半经验公式计[26]算。国内外应用较广的计算公式如下：1.舍维列夫(.A.ⅢeBeJIeΒ)公式.舍维列夫公式适于旧铸铁管和旧钢管满管紊流，水温10C,常用于给水管道水力计[27,43,44]算,公式为；0.00214gD0.31.2/ms0.001824g0.8670.31.2/ms(1)0.3D代入(2-10)得：20.00107hlf1.31.2/msD20.0009120.8670.31.2/mshl(1)f1.3D2.海曾-威廉(Hazen-Willams)公式[27]海曾-威廉公式适用于较光滑的圆管满管紊流计算，主要用于给水管道水力计算，公式为：0.1313.16gD（2-11）1.8520.148Cqw3式中q——流量,ms/；C——海曾-威廉粗糙系数,其值见表2-1；w表2-1海曾-威廉粗糙系数C值w管材Cw塑料管150石棉水泥管120～140混凝土管、焊接钢管、木管120水泥衬里管120陶土管11013 长安大学硕士学位论文新铸铁管、涂沥青或水泥的铸铁管130使用5年的铸铁管、焊接钢管120使用10年的铸铁管、焊接钢管110使用20年的铸铁管90～100使用30年的铸铁管75～90此式代入(2-10)得；1.85210.67qh(2-12)f1.8520.148Cqw3.柯尔勃洛克-怀特(Colebrook-White)公式柯尔勃洛克-怀特公式适用于各种紊流，是适用性和计算精度最高的公式之一，公式为：eC1e2.51C17.71lg()或2lg()(2-13)14.8R3.53Re3.7DRe4RD式中Re——雷诺数,Re,其中为于水温有关的水动力粘度系数,2ms/；e——管壁当量粗糙度；m,由实验确定,常用管材e值见表2-2。但此式需要计算,不便于应用,可以简化为直接计算形式;e4.4621e4.462C17.7lg()或2lg()(2-14)0.8750.87514.8RRe3.7DRe表2-2常用管材内壁粗糙度e管壁材料光滑平均粗糙玻璃拉成的材料00.0030.006钢、PVC或AC0.0150.030.06有覆盖的钢0.030.060.15镀锌管、陶土管0.060.150.3铸铁或水泥衬里0.150.30.6预应力混凝土或木管0.30.61.5铆接钢管1.53614 第二章供水管网动态水力模拟脏的污水管道或结瘤61530的给水主管线毛砌石头或土渠601503002.1.3.2沿程水头损失计算公式的比较与选用沿程水头损失计算公式都是在一定的实验基础上建立起来的，由于实验条件和适用[27,43,44]条件的差别，各公式适用条件和计算精度有所不同。除了对流态的适用性不同，各公式对管壁粗糙度也有所不同，为便于比较和选用，应找出他们之间的对应关系。比较各沿程水头计算公式的粗糙系数的依据是：在同样的水力条件下，各公式计算的水头损失值应该相同。由于柯尔勃洛克-怀特公式适用于较广的流态范围，考虑了较多的影响因素，可以认为其具有较高的精确度，以其计算结果作为标准，可以求出其他水头损失计算公式中的粗糙系数。比如：0.070213.792DC（海曾-威廉粗糙系数）W0.540.07999q根据给水排水系统常见水力条件，分别取水温t=10,15,20,25C，流速v=0.5，1.0，1.5，2.0m/s，管径D=0.1，0.2，……，1.0m。通过计算机编程算出柯尔勃洛克-怀特公式当量粗糙度e及C之间的关系，同时计算出这些公式对应粗糙系数计算沿程水头损失W所产生的标准差，SS,,S舍维列夫公式标准差S，以判别各个公式的计算精度和最BMWs佳适用范围。计算结果可做如下分析：1.从总体来看,巴甫洛夫斯基公式具有较宽的适用范围，计算精度也较高，特别是对于较粗糙的管道，管道水流状态仍能保持较准确的计算结果，最佳适用范围1.0e5.0mm；2.曼宁公式适用于较粗糙的管道，最佳适用范围0.5e4.0mm；3.海曾-威廉公式适用于较光滑的管道，特别是当e0.25mmC(130)时，该公式W较其他公式有较高的计算精度；4.舍维列夫公式在1.0e1.5mm之间给出了令人满意的结果，这说明建立舍维列夫公式时实验所用旧铁管和旧刚管的当量粗糙度在1.0～1.5mm之内，这正是旧金属管道常见的粗糙范围，因此，对通常条件下的金属管道，选用舍维列夫公式具有较好的实用15 长安大学硕士学位论文效果。但是，由于舍维列夫公式没有考虑管壁粗糙程度的影响，对于管壁光滑或特别粗糙的管道,是不适用的。正确选用沿程水头损失计算公式，具有重要经济价值和工程意义。实践证明，不同的计算公式所产生的计算结果具有较大的差别，如果公式选用不当，可能导致设计者选[24]用不合理的管径和水泵扬程等，造成不应有的经济损失，甚至降低工程效益。2.2供水管网动态水力模拟及计算机实现2.2.1管网拓扑结构的采集完成管线数据采集建库，实现管线资料信息化管理（GIS），将覆盖城市建成区的各类地下主干管线统一标准完成人工探测采集，建立地下管线数据库（包括CAD图形数据库存储和专业软件的属性数据库存储）。存储中，存储范围涉及管线的类别、规格、所在位置、道路名称等，并能够用多种方式对地下管线资料进行存储、管理、检索、查询和输出。存储精确到每一个井室的节点内部设置，内部配件信息等，完成了比较完整的基础数据的建库工作。管网拓扑关系主要来自供水设施GIS系统，并参照了现有的图纸和其他辅助信息进行了修正（供水管网模型中，以DN100mm以上的管段为主，也包含了部分水力条件重要的DN100mm以下的管段）。图2-1银川市供水管网GIS系统16 第二章供水管网动态水力模拟2.2.2生产实时数据的采集生产实时数据都来自于供水调度系统，从供水源头就把握数据的准确真实性。在整个实时数据采集过程中从终端的测试、调试、系统配置、到数据的存储和体现，都是紧密结合了建模的思路。表2-3生产、运行数据采集数据详细说明来源备注水源点吸水井水位地面标高调度系统生产数据泵站泵站布置、泵站运行水厂增压泵站（直供时间、水泵特性曲线井）生产数据来源于参数调度系统水库水库水位、水库容积调度系统生产数据控制阀开关状态调度系统生产数据测压点压力值实时数据采集系统2.2.3节点流量数据的采集在管网动态水力模型中，将节点出流量分为以下两类：1.单独地址大用户的用水量直接作为节点流量。（根据GIS系统中水表地理位置信息得到模型中的相对应位置）2.可按比流量分配的用户的用水量作为节点流量。2.2.3.1大用户的用水量直接作为节点流量以营销业务管理系统的用户抄表数据库为节点用水量统计的依据，包括对应的用户信息表。水量的地理分配由相关的节点区域分配需水量至各节点而获得。图2-2银川市营销综合业务管理系统17 长安大学硕士学位论文按照模型设计思路，需要导出用水量在连续使用日中用水总量占总用水量的70%的用户，并定义为大用户。首先，用水量要大，用水量比较固定，即每个月都需要用数值比较固定的大水量。其次，在管网中真正的被某一节点控制，即每个月，对某一固定的节点产生的作用都是一样的。再者，大用户的用水归溯到某一节点，就是为了将确定的水量先分配到管网中，其它不能或者不好确定的用水量通过沿线流量加以分配。根据大用户具体地理位置，并在模型中找到相应的节点。确定每年用水量占总用水量70%的用户为大用户，选择每月用水量排在前100位以内大用户，并且每一个大用户都有单独的需水量节点。我们可以在模型图中查找出大用户所对应的水量节点号。2.2.3.2可按比流量分配的节点流量提取部分大用户节点后，对于其余的用户用水量，按照沿线流量分配的原则，将其剩余流量分配至大用户之外的其余节点，作为进行管网水力模拟时各节点的基准水量[22]。管网中各管段的沿线比流量可以表示为：Qqq(2-15)slq式中：s－比流量；q－大用户集中用水量总和；Q－管网的总供水量；l－管网中总长度，不包括穿越广场、公园等无建筑地区的管线；只有一侧配水的管线，长度按一半计算。则节点i流量分配如下：qslijQi2(2-16)QjQiQd节点流量为：Qd—节点大用户流量18 第二章供水管网动态水力模拟2.2.4用水量变化曲线用水量变化曲线即大用户用水模式曲线（系数）。是将供水管网中用水量较大的用户甄选出来，准确的表现在模型管网节点中。在管网中最理想的情况当然是把所有水量都准确地分配到管网中的节点上，能够准确定位的水表越多越好，这也就意味着越有利于日后模型得到更准确的校核，但由于受到基础资料限制，实施水量分配的难度过大，而把握住管网中的大用户的情形，就基本上正确掌握了管网中的水量分配特征。需水量曲线是某日的管网模型内用水量的24小时曲线。不同类型的用户有完全不同的变化曲线。我们将用水模式分为以下几类：1.办公2.电子3.纺织4.钢铁5.环卫绿化6.基建7.酒店宾馆娱乐8．居民生活用水9.其他用水10.桑拿浴场11.商业12.塑料13.学校14.一般二班制工业15.一般三班制工业16.一般一班制工业17.医院18.饮料需水量曲线测定方法:（1）用水曲线：同一用水类型的用户中，选出3-5个典型用户作为测点。每个测点隔15分钟测一次流量，一个自然日（24h）内有96个时段，也就有96个流量数据。每个测点至少需连续测一周的流量数据。将单测点多日的96时段流量数据取平均值，再将几个典型测点多日平均的96时段流量数据取平均值，这样就可得出该用水类型的用水量随时间变化的曲线。（2）用水系数：将单测点单日的96时段流量与该日（24h）的平均用水量相比就得出测点单日的96时段系数。将测点多日的96时段系数取平均值，再将同一用水类型几个典型测点多日平均的96时段系数取平均值，这样就得出了该用水类型的用水系数。我们将各类型用户每15分钟水量数据计算用于管网模型中。它们是以往收集的大用户数据，经过分类汇总而得出的，具有较强的代表性。大用户用水量变化曲线300250200150m3/h100500159131721252933374145495357616569737781858993时段大用户总和图2-3大用户总用水量时变化曲线图19 长安大学硕士学位论文2.2.5管网动态水力模拟的计算机实现供水管网动态水力计算模型的建立按照以下步骤建立。1）管网基础资料收集2)供水管网拓扑关系录入3)管网节点流量的分配4)管网模型初步建立与动态模拟5)模型校核与应用验证确定建模需求和目的确定方案建模数据准备建立模型并验证数据分配节点流量并计算模型校核模型完成并应用模型应用和维护图2-4供水管网动态水力数学模型建立流程通过计算机软件实现管网动态水力模拟，以15min为一时间步长单位，以每个时段的节点流量作为计算数据，进行动态实时水力平差计算，模拟管网中的连续运行状态。20 第二章供水管网动态水力模拟2.3管网动态水力模型及校验2.3.1模型校验点的选择[11]对于大型供水系统管网模型而言，模型校验点的选择应遵循以下原则：①模型校验点的数目应占模型节点数目10%以上。②模型校验点要均匀地分布在管网模型中。初步确定为1个/10KM2的校验点。③模型校验点的水力参数值要有代表性，能够控制管网模型在该校验点局部的水流流动情况。根据我市的具体情况，又提出附加的原则，目的是想让测压点的初步选择能够更加合理。1)在管网末梢设置测压点。2)设置在区域用水分界线附近。3)直供井对供水管网压力变化影响的区域。2.3.2模型参数的设定在模型参数的设定中，管道阻力计算公式一般采用海曾-威廉(HazenWilliams)公式或柯尔勃洛克-魏特(ColebrookWhite)公式。流速范围在0～0.9m/s时，两公式的计算结果很接近；对于高雷诺数的高速水流，海曾-威廉公式的误差增大，流速为1.5m/s时，水力坡降误差有时超过20%。在一般性或者恒稳态的供水模拟时采用海曾-威廉公式，在用水高峰时，很多管道的流速超过1.5m/s，因此选用柯尔勃洛克-魏特公式计算管道的阻力。模型中设定如下图：图2-5供水管网水力模拟管道阻力系数不同管材、管径、敷设时间条件下管道粗糙系数的拟合曲线图。如图所示：21 长安大学硕士学位论文图2-6供水管网水力模拟管道阻力系数曲线这样，就可以有步骤的对现实管网进行设定，这一步的设定可以是全部管网，也可以根据实际不同情况对选中的局部管网进行设定，通过理论数据和实测数据的有机结合，使模型更加精准。2.3.3西夏区管网动态水力模拟及校验2.3.3.1西夏区管网动态水力模拟西夏区某一天的管网动态模拟，计算结果证明当天的供水运行状况良好，没有明显的压力异常变化，并且压力低压区的出现历时也短。图2-7银川市西夏区管网水力模型图这样，与真实的供水管网水力情况相匹配的供水管网水力模型就建立完成。可以清晰的看到实际管网中的流速、流量、压力等水力参数值，同时，设置了压力分级显示，这样不同颜色代表了不同的压力等级范围，这样的图形显示，真正的实现了将地下不可22 第二章供水管网动态水力模拟见的管网搬进了计算机，让我们肉眼清晰可见实际的供水情况，掌握了公司真实的生产运营情况。2.3.3.2西夏区管网动态水力模型校核通过将西夏区管网压力数据导入到模型中，与模型的计算值进行对比，得到比较的曲线，这样就可以真正的用实时并真实的数据与所建立的模型进行对比，检验模型的真实程度。图2-8银川市西夏区管网水力模型校核点布置图西夏区共有管网实时压力监测点20个，目前以如上图5个点的检验结论为例，可以看到真实管网与模型管网的符合程度。1.西夏区水厂：图2-9银川市西夏区管网水力模型校核数据图2.今世缘宾馆测压点：图2-10银川市西夏区管网水力模型校核数据图23 长安大学硕士学位论文3.贺兰山——文昌路口测压点图2-11银川市西夏区管网水力模型校核数据图4.文昌南—经测压点图2-12银川市西夏区管网水力模型校核数据图5.金波南——发祥路口测压点图2-13银川市西夏区管网水力模型校核数据图校验结果分析：西夏区的管网模型与实际的管网运行情况符合较好，模型精度均达到1m水柱。水厂、北京路——同心路等测压点的模型值与校验值误差主要是由于节点流量分配得不够精确和模型中尚有未查出的不合理的管道设置或不精准的高程数据造成的有些校核点模型曲线和校验曲线有一个比较稳定的差距，根据现场调研，测压点近期在压力数据传输过程中出现系统误差，接收到该点的测压数据较现场读数平均低1.5m左右，通过对测压点数据传输模块的检查维修，该测压点监测数据与模型计算数据吻合良好，达到了预设的模型精度1m水柱，只有个别的几个数据，实测数据比模型数据高出2m左右，但不影响整个校验结果的吻合程度。西夏区作为一个新城区，主要是高校和大型的企业。这样的基础条件在做管网模拟时非常有优势，管网拓扑结构易于把握，节点水量易于分配，管网模型模拟精度较高。24 第二章供水管网动态水力模拟这样精度的模型完全符合工程要求，能够作为分析管网情况及指导供水生产调度的依据。2.3.4金凤区管网动态水力模拟及校验2.3.4.1金凤区管网动态水力模拟金凤区选取某一天的运行数据进行管网动态模拟，计算结果证明当天的供水运行状况良好，没有明显的压力异常变化，没有出现低压时段，全天压力均在20m以上。图2-14银川市金凤区管网水力模型图2.3.4.2金凤区管网动态水力模型校核通过将金凤区管网压力数据导入到模型中，与模型的计算值进行对比，得到比较的曲线，这样就可以真正的用实时并真实的数据与所建立的模型进行对比，检验模型的真实程度。图2-15银川市金凤区管网水力模型校核点布置图25 长安大学硕士学位论文金凤区共有管网实时压力监测点10个，目前以如上图3个点的检验结论为例，可以看到真实管网与模型管网的符合程度。1.满城北街—贺兰山路图2-16银川市金凤区管网水力模型校核数据图2.通达南街—北京路图2-17银川市金凤区管网水力模型校核数据图3.满城南街—黄河路图2-18银川市金凤区管网水力模型校核数据图校验结果分析：金凤区的管网模型与实际的管网运行情况符合较好，模型精度均达到1m水柱。金凤区作为一个新城区，管网形成年代短，管网结构简单，居民用户以及企事业单位都不多。这样的基础条件在做管网模拟时非常有优势，管网拓扑结构易于把握，节点水量易于分配，管网模型模拟精度较高，这样精度的模型完全符合工程要求，能够作为分析管网情况及指导供水生产调度的依据。2.3.5兴庆区管网动态水力模拟及校验2.3.5.1兴庆区管网动态水力模拟26 第二章供水管网动态水力模拟兴庆区选取某一天的运行数据进行管网动态模拟，计算结果证明当天的供水运行状况良好，压力变化比较明显，在晚高峰时期出现低压时段，压力偏低的区域出现在整个兴庆区东部。图2-19银川市兴庆区管网水力模型图2.3.5.2兴庆区管网动态水力模型校核通过将金凤区管网压力数据导入到模型中，与模型的计算值进行对比，得到比较的曲线，这样就可以真正的用实时并真实的数据与所建立的模型进行对比，检验模型的真实程度。图2-20银川市兴庆区管网水力模型校核点分布图兴庆区共有管网实时压力监测点20个，目前以如上图6个点的检验结论为例，可以看到模型管网与真实管网的符合程度。27 长安大学硕士学位论文1.亲水街—北塔路图2-21银川市兴庆区管网水力模型校核数据图2.正源街—黄河路图2-22银川市兴庆区管网水力模型校核数据图3.宝湖路—电信桥图2-22银川市兴庆区管网水力模型校核数据图4.民族街——上海路图2-23银川市兴庆区管网水力模型校核数据图5.胜利街——六盘山路图2-24银川市兴庆区管网水力模型校核数据图28 第二章供水管网动态水力模拟6.银通路—燕兴东路图2-25银川市兴庆区管网水力模型校核数据图校验结果分析：兴庆区的管网模型与实际的管网运行情况符合基本可以，模型精度均在2m水柱左右。模型精度没有西夏区和金凤区的高，这是由于兴庆区是银川市的老城区，供水管网形成年代久远，连通性比较复杂，用户分布以居民用户占绝大多数，学校，医疗等事业占一部分，企业类的大用户用水占比非常少。这样的用水分布结构使得兴庆区的管网水力分配不太容易把握，进而使得管网模拟的精度不如西夏区和金凤区高。但是2米水柱这样精度的模型也完全符合工程要求，能够作为分析管网情况及指导供水生产调度的依据。2.4模型的维护建立给水管网模型、应用及维护是一项系统工程。城市给水管网系统每年都会新增大量的管线，更新一些旧管线。管网拓扑结构的变化，必须及时地反应到模型中。另外，水源的变化、大用户位置的变化、用户用水模式的变化，管网操作条件的变化等，都应在模型中做相应的修改。当模型运行一段时间，如果现场监测量与模拟量之间的差值超出允许精度范围时，应重新校核模型，以保证模型正常应用29 长安大学硕士学位论文第三章离心泵运行工况的模拟3.1离心泵的基本性能参数水泵的基本性能，有流量、扬程、功率、效率、转速及允许吸上真空高度或气穴余量等六个。在这些基本参数中，流量、扬程和转速，只要其中一个发生变化，其余参数[12]都会按照一定的规律变化。1.流量Q(抽水量)——水泵在单位时间内所输送的液体体积或质量，以L/s,33m/s,m/h,kg/s,t/h等表示。2.扬程H——单位质量液体通过水泵后所获得的能量增值，其单位以液柱高度(m)表示。流量，扬程是表示水泵工作能力大小的参数。3.轴功率P——电动机传给水泵泵轴的功率称为轴功率,其单位为W、kW。有效功率Pu:单位时间内流过水泵的液体从水泵那里得到的能量(W)。Pu=rQH（3-1）式中:r——液体的容重，kg/m34.效率——有效功率与轴功率的比值为效率。pu（3-2）p式中：η——水泵效率，%。水泵效率标志着水泵传递能量的有效程度，亦即反映了泵内功率损失的大小，是一项重要的技术经济指标。它由泵内水力效率，机械效率及容积效率等三个局部效率组成。5.转速n——转速n是指叶轮每分种的转数。6.允许吸上真空高度H允真或临界气穴余量。二者是表征水泵吸水性能或气穴性能的参数，它们是确定水泵的安装高度和评价水泵发生气穴与气蚀问题的主要参数。30 第三章离心泵运行工况的模拟3.2离心泵的实测特性曲线水泵的实测特性曲线是泵厂家在20℃下，以清水为抽升介质，通过水泵性能试验和气蚀试验得到的。如果水泵输送的液体不是水，而是粘度较大的其他液体，水泵内部的能量损失也大，水泵的流量和扬程都要减小，而轴功率却增大，就是说水泵的特性曲线将发生变化。图3-1离心泵特性曲线图1.扬程曲线（Q-H）每一台水泵在特定的转速下，都有它自己固定的特性曲线，特性曲线反映了水泵本身所具有的潜在的工作能力。从图中可以看出，水泵的扬程曲线都是下降曲线，即扬程随流量的增加而逐渐减小。相应于效率最高点值（Q,H）的各参数，即为水泵铭牌上所标定的各个额定值，它是该泵的最经济工作点。在该店的左右的一定范围内（一般不低于最高效率的10%左右）都是属于效率较高的区段。2.轴功率曲线(Q-P)离心泵的Q-P曲线是一条上升的曲线，实测轴功率P随着流量Q的增加而增大。当流量Q=0时（闸阀关闭），轴功率最小，为空载功率。这部分空载功率主要消耗于泵的机械损失上，将使泵壳内的水温升高，泵壳、轴承发热，严重时会导致泵壳热力变形。水泵在空载情况下，只能作短时间运行。31 长安大学硕士学位论文由于流量Q=0时功率最小，约为额定功率的30%-40%左右，符合轻载起动的要求。离心泵启动前，要将水泵出口的控制闸阀完全关闭，然后起动电动机，待电动机运转正常后，压力表度数达到额定数值时，在逐步打开控制闸阀，使水泵正常工作。3.效率曲线(Q-η）水泵的实测效率曲线从最高效率点向两侧下降的变化趋势，当流量由小变大时，效率曲线先上升，在下降，是具有最高点的曲线。其中，离心泵的效率曲线在最高效率点两侧变化平缓，高效段范围较大，即流量在较大范围内变化时，效率变化不大，这就有利于流量调节。4.允许吸上真空高度或汽蚀余量曲线（Q-HS或Q-HSV）Q-HS是一条下降的曲线。在曲线上各点的纵坐标，表示水泵在相应流量下工作时，泵所允许的最大限度的吸上真空高度。它并不表示水泵在某点（Q,H）工作时的实际吸上真空值。水泵的实际吸上真空值必须小于允许吸上真空高度曲线上的相应值，否则，水泵会产生汽蚀。3.3离心泵装置的工况每一台离心泵在特定的转速下，都有它自己固有的特性曲线，特性曲线反映了泵本身所具有的潜在的工作能力。但是，在泵站中要发挥水泵的这种能力，必须配置上管路系统才能把水输送到高处。水泵工况是指水泵运行时，瞬时的实际出水量Q、扬程H、轴功率N、效率η等，把这些值绘在扬程曲线、功率曲线、效率曲线上，就成为一个具体的点，这个点就是水泵装置的瞬时工况点，工况点反应了水泵瞬时的工作状况。除了水泵本身的能力外，工况点的具体位置还取决于其他因素。决定水泵工况点的因素有两个方面：1）水泵固有的工作能力；2）水泵的工作环境，及水泵的管路系统的[23]布置以及水池，水塔水位的变化等边界条件。3.3.1管路系统特性曲线水流经过管道时，存在着水头损失，管路系统的水头损失是指管路沿程水头损失和局部水头损失之和，即32 第三章离心泵运行工况的模拟hhfh1（3-3）式中h——管路系统的总水头损失（m）；h——管路系统的沿程水头损失（m）；fh——管路系统的局部水头损失（m）。1管路系统布置一经确定后，则管路长度l、管径D、比阻A以及局部阻力系数ξ等均为已知数。1.沿程水头损失沿程水头损失是指水流流经直管段时，水流与管路内壁发生摩擦所引起的能量损失，可用公式计算。当采用水力坡降i公式时对于钢管有hfik1l（3-4）对于铸铁管，则有hfil（3-5）当采用比阻（A）公式时2对于钢管有hAkklQ（3-6）f132对于铸铁管，则有hAklQ（3-7）f3式中k1——由钢管壁厚不等于10mm而引入的修正系数；k3——由管中平均流速小于1.2m/s而引入的修正系数。2.局部水头损失局部水头损失是指水流流经管件、阀门时，由于其边界条件的突然变化，或水流方向的改变，是水流形态发生剧烈变化而引起的局部能量损失2vh1（3-8）2g式中——管路中局部水头损失之和，ξ值与管件、阀门的类型有关；v——水流通过有关管件、阀门的计算流速（m/s）。对于圆管流动，上式可写成33 长安大学硕士学位论文2Qh1ξ22D2g4（3-9）3.总水头损失当沿程水头损失采用比阻公式表示时，ξ2hAkl22QD2g4（3-10）k为修正系数，对于钢管k=k1k3,对于铸铁管k=k3。对于特定的管路系统，方括号中的各项均为常数，上式可以写成2hSQ（3-11）25式中S——管路的沿程阻力系数与局部与局部阻力系数之和（s/m）。S通常与管径D、管长l、粗糙系数n、管路布置及管件的多少有关。图3-2管路系统特性曲线图在泵站运行管理中，需要确定水泵装置的工况点，利用管路水头损失特性曲线，并2将它与水泵工作的外界条件结合起来，将式hSQ带入（3-3）2可得H=HST+SQ上式表示的是一条截距为HST，开口向上的抛物线，是一条Q-H需曲线，该曲线表示单位质量液体由吸水池输送到压水池所需的能量随着Q的变化规律。该许曲线上任意点K(QK,HK）表示，当管路系统输送流量为QK时，消耗在管路系统的能量相应的水头损失为HK，用以将液体提高HST高度，并克服在管路系统中的流动时的水头损失hK。34 第三章离心泵运行工况的模拟3.3.2离心泵的工况点图3-3离心泵工况点的变化离心泵装置的工况点，是离心泵流量-扬程曲线与管道系统特性曲线的交点，是建立于水泵和管道系统能量供求关系的平衡上。那么，无论那条曲线发生改变，运行的工况点就会随之发生移动，就会产生新的平衡点代替原有平衡点。这样的情况，在城市供水系统中，无时无刻都在发生着。泵站在运行工作中，只要城市管网中的用水量发生变化，管网压力也就随之变化，水泵装置的工况点也会产生相应的变动，按照能量关系，自动去建立新的平衡点。实际上，水泵装置的工况点，是在一定幅度的区间内变化的，当管网中因用水量而使得压力的变化幅度较大时，水泵的工况点将会移出水泵装置的“高效段”，在低效率点处工作。3.3.3离心泵运行工况的确定3.3.3.1单台水泵的（Q-H）性能曲线拟合设Q-H曲线高效段可用下列方程表示mH=Hx-SXQ（3-12）式中H——水泵扬程，m；HX——水泵在Q=0时所产生的虚总扬程，即按式（3-12）延长至高效段至Q=0时的扬程，不等于Q=0时的实际扬程；SX——泵体内的虚阻耗系数；m——指数，对给水管道一般m=2或1.84。在高效段任意选两点的坐标，带入（3-12），可得：mmH1+SXQ1=H2+SXQ235 长安大学硕士学位论文HH12从而有：S（3-13）XmmQQ21可求出SX值,将式（3-13）代入式（3-12）并取m=2，可得2Hx=H1+SXQ1（3-14）由式（3-13）、式（3-14），可写出水泵Q-H曲线方程。3.3.3.2同型号水泵并联运行图3-4多台同型号水泵的并联运行同型号水泵，特性曲线相同。同型号的两台(或多台)泵并联运行时，扬程等于各台并联水泵的扬程，流量等于某扬程下各台泵流量之和。两台水泵并联运行的工况点的总流量不等于单台泵单独工作时流量的2倍，即Q1Ha>Hb。(2)两台泵并联运行的总输出流量为两台泵输出流量之和;每台泵的流量一定小于该泵单泵运行时的流量。因此并联运行时的总流量，不能达到每台泵单泵运行的流量和。即:QC=QC1+QC2=100-4000.6-0.9D>=4000.9-1.4管网中除水厂附近部分管线的供水流速在0.5-1.0m/s左右,相当大一部分的管线供水流速在0.0-0.4m/s的区间内，远远未达到经济流速，管网还有很大的运行能力没有被发挥出来。5.4.3模型模拟调度预案在原模型建成的基础上，模拟以下几种调度预案，并给出相应结论。31.一水厂增加供工业园2万m/d，供水压力与原模型保持一直。59 长安大学硕士学位论文图5-13方案1管网水力模拟整个管网的压力均有下降，亲水大街以东、正源街以西、宝湖路以南的区域整体压力偏低；解放街以南，长城路以北，庆丰路以东，民族街以西的压力较高的区域，压力有明显下降。在保证水量的前提下，相应供水路径上的水流速有了一定的提高。（注：图中黑色点表示该方案供水水厂。）3一厂的二级泵站的供水能力最高为3万m/d。在一水厂日常供水的基础上，增加两万方供水，从水厂泵组运行的角度来说，是不可取的。32.二水厂增加供工业园2万m/d，供水压力与原模型保持一直。图5-14方案2管网水力模拟亲水大街以东、正源街以西、宝湖路以南的区域整体压力偏低一些(>0.14MPa),其他地方的压力影响不大。在保证水量的前提下，相应供水路径上的水流速有了一定的提高。（注：图中黑色点表示该方案供水水厂。）60 第五章银川市基于管网水力模拟和水泵模拟的运行调度案例二厂的二级泵站的供水能力及压力都有很大的可伸缩空间。在二水厂日常供水的基础上，增加两万方供水，从二厂的角度来说，是完全可能的，但是从水源上来讲，最多仅能达到10.25万（超采为水源井大忌）。33.三水厂增加供工业园2万m/d，供水压力与原模型保持一直。图5-15方案3管网水力模拟整体情况较好，亲水大街以东、正源街以西、宝湖路以南的区域压力偏低的时段较少，其他地方的压力影响不大。在保证水量的前提下，DN800供水路径上的水流速有了一定的提高。（注：图中黑色点表示该方案供水水厂。）3三厂的新二级泵房还未投入使用，原二级泵站的供水能力为5万m/d。目前，三厂的供水量在4万左右，在三水厂日常供水的基础上，增加两万方供水，从三厂的角度来说，是不太可能的。如果三水厂要发挥作用，那么新的二级泵房必须要投入使用，才能在满足现有管网用水的情况下供工业园用水；在供水压力上，新泵房的三台水泵扬程都是47米，所以能够满足供水压力的需要。334.二水厂增加1万m/d，三水厂增加1万m/d，供水压力与原模型保持一直。图5-16方案4管网水力模拟61 长安大学硕士学位论文3整个管网的压力情况较好。二厂、三厂在日常运行的基础上各增加1万m/d的供水方案是基本可行的，二厂能够最大的发挥水源地的能力，三厂能够最大的发挥二级泵站的能力，但是如遇到管网用水最高日，再增加供水是有困难的。（注：图中黑色点表示该方案供水水厂。）335.一水厂增加1万m/d，二水厂增加1万m/d，供水压力与原模型保持一直。图5-17方案5管网水力模拟3整个管网的压力情况较好。一厂、二厂在日常运行的基础上各增加1万m/d的供3水方案是基本可行的，一厂的水源地有足够的供水能力，增加1万m/d也能够最大的发挥二级泵站的能力，二厂能够最大的发挥水源地的能力，但是如遇到管网用水最高日，再增加供水是有困难的。（注：图中黑色点表示该方案供水水厂。）3336.一厂增加0.4万m/d，二厂增加1万m/d，三厂增加0.6万m/d，供水压力与原模型保持一直。图5-18方案6管网水力模拟62 第五章银川市基于管网水力模拟和水泵模拟的运行调度案例3整个管网的压力情况较好。一水厂在日常供水的基础上增加0.4万m/d，水源地有足够的供水能力，也能够充分发挥二级泵站的供水能力。二厂在日常供水的基础上增加31万m/d，能够最大的发挥水源地的能力，但是如遇到管网用水最高日，再增加供水是3有困难的。三厂在日常供水的基础上增加0.6万m/d，能够充分的发挥老二级泵站的能力，但是如遇到管网用水最高日，再增加供水是有困难的。（注：图中黑色点表示该方案供水水厂。）结论综合上述各种方案，供兴庆区宝湖路南凤凰南街西的某工业园区每天增加的20000方用水，不论怎样，现有管网的运行能力是能够满足的。就水源和水厂的情况而言，在冬季时，水源地及水厂的运行能力都是能够满足要求的，但在夏季用水时，各水厂通过一些供水的情况调整，搭配组合，适当提高供水压力是基本能够满足供水要求的。解决方案不论是由哪个水厂供水或采用哪种组合方案，某工业园的用水点压力都会比较低，这样的情况我们不能一味地通过增加水厂供水压力的方法来解决，因为如果只是提高水厂供水压力，不仅会增加耗电量、增加治水成本，还会使得解放街以南，长城路以北，庆丰路以东，民族街以西压力较高的区域变得压力更高（产生能量浪费）。比较好的解决办法是让工业园投资方建一座储水设备（水池），二次加压供整个工业园使用，这样水厂供水压力、水量的变化就对工业园不产生任何影响，不会因为水压、水量的问题发生生产事故。63 长安大学硕士学位论文第六章结论与展望6.1主要结论系统的建设及基于系统完成后的实际应用工作是一个连续的过程。本项目研究过程中，为配合供水信息化的建设，银川市供水公司先后组织实施了大规模管网地下勘测普查工作和管网压力校核工作，整顿清查非法接水用户，有效地达到了节约水资源的目的，取得了显著的经济效益。同时，通过本项目研究，初步建立供水调度管理平台，这为精细化供水调度管理提供了强有力的技术支撑。本研究通过大量数据表明，得出以下结论：（1）根据经典水力学原理建立了符合银川市供水管网现状的管网动态水力模型，采集的管网压力校核数据表明，该模型的模拟精度较高，能够反映出银川市的供水管网的真实运行情况。（2）根据最小二乘法原理，拟合出了各个水厂的离心泵单泵运行曲线，基于离心泵并联运行原理，进一步绘制出了离心泵机组运行的曲线。采集的离心泵运行数据表明，模拟曲线符合水泵及机组的真实运行状况。（3）依据管网水力模拟数据及离心泵运行曲线模拟数据，分析出了整个银川市的供水调度分界线情况，总结出调度工作原理，并以此为基础制定调度技术路线及调度运行方案。（4）基于管网模型和水泵模拟驱动的辅助决策方法，是供水调度方法水平提升的技术手段，能够对供水调度工作决策提供技术支持。同时，本研究成果的综合应用，改变了银川中铁水务集团的生产经营管理模式，极大的改变了职工的劳动强度和工作环境，带来了较大的经济和社会效益。例如在大用户给水问题上，由于模型系统的使用，不用再新建泵站，利用现有的设备和管网供水能力，改变其他泵站的工作方式，就可以完全满足大用户2万方/日的用水量需求，有效的节约建设资金。64 第六章结论与展望6.2经验及存在的问题6.2.1工作的经验与体会1.坚持技术和实际应用相结合。虽然供水管网动态水力模型及水泵联合运行工况的模型的建立在全国我们并不是首家，但是我们本着要做就做最好理念，经过综合考察，并结合本单位实际，进行技术创新，将实际工作流程反推到系统平台上，使系统真正能够应用于调度生产，极大的提升供水服务效率和质量。而在平台基础数据建设方面力求做到真实完整和实时更新，这也是系统成败的关键所在。2.多种决策系统协调。基于管网模型和水泵模型驱动的辅助决策方法，能够对供水调度工作决策提供技术支持。基于知识驱动的人工经验调度决策、基于数据（SCADA）驱动的调度决策等都是供水企业诞生与之俱来的供水调度决策手段。所以，一套多元化的集各种决策方法之长的供水调度决策支持平台是供水调度体系的一个重要走向。3.健全的管理制度。建立健全了相关的管理制度，包括管网图纸的管理、管网图纸计算机化的标准流程、管网核查制度等，让管网系统管理员岗位从信息中心到供水部门、水厂、管网维修部门进行调查和学习，并有一定实践经验的技术人员的配合帮助，使各工作程序的运行更加顺畅和合理。6.2.2存在的问题1.供水管网动态水力数学模型是生产调度管理重要支撑内容的一部分，管网模型不能完全反映实际管网。理论局限性、模型框架简化、模型校准三种因素拉开管网模型和实际管网的距离。2.目前工作中，对水泵的联合运行Q-H工况模拟应用程度非常好，但是对水泵联合运行Q-η和Q-P模拟应用就比较薄弱，有待进一步完善和校准。3.整个调度工作实施过程中，由于可配置专业技术人员少，基础调查工作进展比较缓慢，技术支持力度比较薄弱。65 长安大学硕士学位论文6.3展望1.水泵联合运行工况的模拟。水泵机组联合运行Q-η和Q-P工况的模拟和校准是我们后续要完成的目标，以实现调度工作的精细化。2.最终目标。通过基于供水信息化系统的调度应用，实现各个信息系统的集成，实现数据资源的共享，不但要完成对生产调度的辅助决策，最终实现企业管理的辅助决策支持体系。3.推广。基于供水信息化系统的应用成功，还在于它具有推广应用性。我们供水信息化系统的成功应用对于周边供水企业的影响是巨大的，它具有极大的推广意义。4.努力成为智慧水务的典范。66 参考文献参考文献[1]院高飞.给水管道爆管原因及防爆对策[J].《创新科技》,2004(05):35.[2]秦建新,魏晓芳等.基于GIS的城市居民生活用水的开源与节流—以长沙市为例[A].《中国地理信息系统协会第三次代表大会暨第七届年会论文集》[C],2003.[3]国家发展和改革委员会.《节能中长期专项规划》,2004.[4]计欣,俞国平.基于动态规划方法的取水泵站运行调度策略[D].同济大学,2007.[5]祁祖尧,伍悦滨.基于图论的给水管网水力计算方法研究[D].哈尔滨工业大学,2008.[6]张增荣,刘遂庆.给水管网单目标多工况优化设计的研究与应用[D].同济大学，2008.[7]张小博.基于GIS的城市供水调度系统研究与开发[D].华北电力大学,2011.[8]孙洪海,王以伦.恒压供水技术研究[D].哈尔滨工程大学,2003.[9]曲维奇,刘锋范，王为强.影响给水管网水质安全的因素及预防对策[J].《科技信息》,2007(05):222.[10]陈献忠,邓铭庭等.水务信息化规划的研究[J].《市政技术》,2008,26(1):83-85.[11]陶建科.建立上海市计算机给水管网动态水力模型研究[J].《中国给水排水》,1999,15(4):11-12.[12]左行涛,朱蒙生，丁立群.并联水泵调速特性分析及在管路中的应用研究[D].哈尔滨工业大学,2006.[13]循环水泵曲线拟合及其应用研究工业设计论文,中国范文论文网.《网络（http://lunwen.cnkjz.com/lunwen/65/98/lunwen_109906.）.[14]刘志达，吕泽华.热电厂热力系统的改造与优化调度[D].清华大学.2003.[15]银川-百度百科，网络-《（http://baike.baidu.com/view/15296.htm》.[16]陈运珍.城市供水调度广域网络系统结构的再探讨[J].《国内外机电一体化技术》,2004,7(3):14-15.[17]李清华.煤矿均衡生产与安全生产[J].《煤炭技术》,2008,27(6):97-98.[18]何小虎.济宁市供水调度集中管理系统的设计与开发[D].山东大学,2012.[19]张颖.银川市供水管网水力数学模型的建立及应用[J].宁夏工程技术,2008,7(4):359-362.[20]刘双,刘玉玲，党志良.城市污水管网优化设计研究[D].西安理工大学,2010.[21]陈建华,施卫东.基于神经网络及遗传算法的城市配水管网系统的优化设计[D].江苏大学,2006.[22]徐玉岩,肖刚.基于GIS的城市供水管网爆管预警模型研究[D].浙江工业大学，2009.[23]龚志鹏.大型污水输送泵站的智能控制模型和优化运行研究[D].同济大学,2007.[24]杜小洲.MIKEURBAN在供水管网设计和管理中的应用研究[J].《陕西水利》,2012(06):25-26.[25]水泵变频运行特性曲线-百度文库-《互联网文档资源（http://wenku.baidu.com/view/3723d56c1eb91a37f1115c67.[26]许滔.管网仿真综合实验平台的研究[D].北京化工大学,2010.[27]肖夏.管道沿程水头损失对停泵断流水锤影响的计算研究[D].长安大学,2011.[28]吴自强.水泵变频运行分析方法[J].《变频器世界》,2005(07),130-134.[29]RalfSeppelt.Hierarchicaldynamicprogrammingandapplicationsinecosystemmanagement.EnvironmentalModelingandSoftware,2001,16(4):377-386[30]G.Yu,R.S.Powell,M.J.H.Sterling.OptimizedPumpSchedulinginWaterDistributionSystems.JournalofOptimizationTheoryandApplications,1994,83(3).67 长安大学硕士学位论文[31]K.D.W.Nandalal,JanosJ.Bogardi.Optimaloperationofareservoirforqualitycontrolusinginflowsandoutflows.WaterScienceandTechnology,1995,31(8):274-280.[32]A.Preis,A.Ostfeld.ContaminationSourceDentificationinWaterSystems:AHybridModelTrees-LinearProgrammingScheme.JournalofWaterResourcesPlanningandManagement.2006,132(4):263~273[33]A.V.Skvortsov,D.S.Sarychev.ModelingofPipelineSections.RussianPhysicsJournal.2002,45(2):155~162[34]M.M.Eusuff.OptimizationofWaterDistributionNetworkDesignUsingtheShuffledFrogLeapingAlgorithm[J].WaterResourcePlanningandManagement,2003,129(3):210-225．[35]H.R.Maier.AntColonyOptimizationforDesignofWaterDistributionSystems[J]．WaterResourcePlanningandManagement,2003,129(3):200-209.[36]S.Liong,MAtiquzzaman.OptimalDesignofWaterDistributionNetworksusingShuffledComplexEvolution[J]．InstituteEnglishSingapore,2004,44(1):93-107.[37]Xia,Li,Guojin,Li,Xinhua,Zhao.StateestimationofmunicipalwatersupplynetworkbasedonBPneuralnetworkandgeneticalgorithm[A]．Proceedings—2011InternationalConferenceonInternetComputingandInformationServices,ICICIS2011[C].2011,403-406.[38]L.Singularcontrolsystems.Berlin:Springer,1989,102~131.[39]A.LakshmiSangeetha,B.Naveenkumar,A.BalajiGanesh,N.Bharathi.ExperimentalvalidationofPIDbasedcascadecontrolsystemthroughSCADA-PLC-OPCandinternetArchitectures.Measurement.2012,45(4):643-649．[40]TsaiCheng-Fa,TsaiChun-Wei,TsengChing-Chang.Anewhybridheuristicapproachforsolvinglargetravelingsalesmanproblem[J].InformationSciences,2004,166(1):67-81.[41]WALSKIT.Developmentofwaterresourcesplanningandmanagement[J].JofWaterResourcesPlanningandManagement,2001,126(4):203-205.[42]LessleyME,HallM,McDonnellRG.CADforprocessplant:anupdate[J].ComputerAidedDesign,1984,16(3):155-159.[43]M.HanifChaudhry.AppliedHydraulicTransients[J].BritishColumbiaHydroandPowerAuthorityVancouver.BritishColumbia,Canada,1979.[44]YoungT,HydraulicInvestigations.London:Phil.Tram.RoyalSociety,1808,164-168.[45]赵新华,刘洪波.输配水工程[M].北京,化学工业出版社.2006.[46]严煦世,刘遂庆.给水排水管网系统[M].北京,中国建筑工业出版社.2002.[47]严煦世,范谨初.给水工程[M].北京,中国建筑工业出版社.1999.68 参考文献致谢本论文得以最终顺利完成，离不开夏慧芸老师的悉心指导。论文的思路、形成框架、应用技术重点与难点、建模等细节问题，夏老师在百忙之中都抽空跟我打电话，对论文的修改完善一一耐心指导，体现了长安大学老师的大家风范。特别是夏老师严谨治学、求真务实、精益求精的工作作风和态度令我印象深刻，钦佩之至，必将以恩师为师，不断鞭策自己。在论文撰写的初始阶段，张颖技术总监也给予了无私关心和指导。在此，对老师们的辛勤培养表示衷心感谢，对帮助我个人成长的老师表示崇高敬意。同时，我还要感谢工作上的领导、同事在课题研究中给予我的帮助和支持。特别是要感谢我的父母和家人，感谢他们给我的无微不至的关怀以及理解、支持和鼓励，使我能够顺利完成学业。69'