给水管网平差程序设计

双水源的环状给水管网平差1.设计背景及设计原理1.1设计背景随着供水事业的发展，给水管网的规模不断增大，管段数和环数不断增多。众所周知，传统的解环方程法是在手算的基础上发展而成的，计算前前需要初分管段流量。对于大型复杂管网，初分流量相当繁琐，人工工作量较大，且初分值不合理导致迭代算法不收敛。这给设计计算造成极大的困难，要为管网的优化调度运行提供参数就不现实啦。随着计算机技术的发展和普及，计算机在给水工程中的应用也日益普遍。应用计算机进行管网平差计算，代替复杂的手工劳动，提高了计算的精度和速度，已经成为管网的规划、设计、改造、调度管理的有力工具。1.2设计原理（管网平差计算应准备的数据和计算结果）给水管网水力计算是以解管段方程（求解每个管段的流量）、解环方程（求解每环的校正流量）和解节点方程（求解管网的节点水压）为基础，对连续性方程、能量方程和压降方程应用近似优化处理方法和数值计算方法进行计算，旨在求解管段流量或节点水压，为管网设计、改扩建及运行管理提供依据。不管是哪一种方法，都必须既满足连续性方程：Qi+Sqij=0（1）式中Qi——i节点的节点流量；qij——与i节点连接的管段流量。又满足能量方程∑hij=0（2）式中∑hij——环内各管段水头损失之和。要进行现状管网水力分析核算，首先要画出管网的简化图（即计算简图），并将管网的节点和管段分别排序编号，以使数据中的序号与计算简图中的编号一一对应。通过计算比流量，沿程流量，从而得到节点流量。除了节点流量之外，还需要准备管段的管径（m）、管段长度（m）、管材等基本数据。经计算机进行水力平差计算，可得到：管段的流量（m3/h或L/s）、流速（m/s）、水头损失（m）。以上的这些计算结果，可合理调度整个城市管网水源水泵机组提供科学依据。对于节约能耗、降低漏失率、管网的扩建工程有重要意义。2.初分流量2.1计算简图X计算简图如上图所示，图中标示了环与管段号及节点流量。已知某管网最高时用水量256.2L/s，由水厂泵房和一个高地水池联合供水，供水量分别为221.6L/s和34.6L/s。由图可知N=6，M=17。2.2初分流量管段初分流量表见表一，根据节点流量初分管段流量，选择管径。管道的粗糙系数为0.014，取水头闭合差允许值为0.005m。拟输入的原始数据如下表：KL(m)D(m)Q(L/s)IQJQ18000.4931029000.34520310000.2203046000.4102.6-1056000.328.81-266000.2102-376000.212.2-3088000.460-1-499000.340-2-51010000.1533-6117000.332.6-40127000.25254-5136000.215.75-6146000.2526.3-60158000.2530.84-401611000.234.84-50176000.38.26603计算程序3.1程序框图3.2源程序#includestdio.h#includestring.h#includemath.hmain(){inti,j,K,k,N=6,M=17,ci=0;intL[17],IO[17],JO[17];floatEP,FFN,D[17],Q[17],S[17],H[17];floatF[6],R[6],DQ[6];printf(InputEPandFFN:\n\n);scanf(%f%f,&EP,&FFN);printf(\nInputKL(m)D(m)Q(L/s)IOJO:\n);for(i=0;iM;i++)scanf(%d%d%f%f%d%d,&j,&L[i],&D[i],&Q[i],&IO[i],&JO[i]);for(i=0;iM;i++)Q[i]=Q[i]/1000;for(i=0;iM;i++){S[i]=10.293*FFN*FFN*L[i]/pow(D[i],5.33);Q[i]=Q[i]*SGN(IO[i]);}do{ci=ci+1;for(i=0;iN;i++)H[i]=S[i]*fabs(Q[i])*Q[i];for(i=0;iN;i++){F[i]=0;R[i]=0;for(j=0;jM;j++){if(fabs(IO[j])-1==i){F[i]=F[i]+H[j];R[i]=R[i]+S[j]*fabs(Q[j]);}else{if(fabs(JO[j])-1==i){F[i]=F[i]+H[j]*SGN(JO[j]);R[i]=R[i]+S[j]*fabs(Q[j]);}else;}}DQ[i]=-F[i]/R[i]/2;}for(i=0;iM;i++){if(JO[i]!=0)Q[i]=Q[i]+DQ[fabs(IO[i])-1]-DQ[fabs(JO[i])-1];elseQ[i]=Q[i]+DQ[fabs(IO[i])-1];H[i]=S[i]*fabs(Q[i])*Q[i];}k=0;for(i=0;iN;i++){if(fabs(F[i])=EP);elsek=1;}}while(k==1);printf(\n\nResults:\n);printf(%32s%.3f,EP=,EP);printf(%10s%d\n,ci=,ci);printf(%33s%d,N=,N);printf(%11s%d\n,M=,M);printf(\n);printf(%7s%13s%13s%10s%14s%15s\n,K,L(m),D(m),S,H(m),Q(m^3/s));for(i=0;iM;i++)printf(%7d%13d%13.2f%13.3E%11.2f%14.5f\n,i+1,L[i],D[i],S[i],H[i],Q[i]);}intSGN(intn){intm;if(n=0)m=1;elsem=-1;returnm;}3.3.变量说明简单变量：EP—环内水头损失闭合差允许值（m）;N—环数；M—管段数；FFN—管段粗糙系数；K—管段编号；ci—校正次数数组：L—管段长度（m）；D—管径（m）；Q—管段流量（m3/s）；IQ—管段所属环号（小号侧），初分流量为顺时针，IQ为正，反之为负；JQ—管段所属环号（大号侧），均为负（不相邻为零）；S—管段摩阻系数；H—管段水头损失（m）。3.4.程序说明本程序采用与手工计算相似的流量校正法调节运算，水头损失闭合差允许值由人给定。运算前，先画出计算简图，将环与管段编号，拟定管段初分流量及方向，列出原始数据表格。各项数据以语句形式输入。首先输入EP、FFN,然后依次输入管段的K、L、D、Q、IQ、JQ值。3.5运行结果4参考文献[1]严熙世，范瑾初.给水工程（第四版）[M].北京：中国建筑工业版社，1999.[2]彭永臻，崔福义.给水排水工程计算机程序设计[M].北京：中国建筑工业出版社，1994.[3]严熙世，赵洪宾.给水管网理论和计算[M].北京：中国建筑工业出版社，1986.[4]吴学伟.给水管网水力计算程序的编制和应用[J].管道技术与设备，2000