1、1 目 录 第 1 章 绪论.1 1.1 什么是EPANET.1 1.2 水力模拟能力.1 1.3 水质模拟能力.2 1.4 使用EPANET的步骤.2 1.5 关于这本手册.2 第 2 章 快速入门指南.4 2.1 安装EPANET.4 2.2 管网实例.4 2.3 项目建立.5 2.4 绘制管网.6 2.5 设置对象特性.7 2.6 保存及打开项目.8 2.7 运行一个周期的分析.9 2.8 运行一个拓展周期的分析.9 2.9 运行水质分析图.11 第 3 章 管网模拟.13 3.1 实物组成.13 3.2 非实物组成部分.18 3.3 水力模拟模型.24 3.4 水质模拟模型.24 第
2、4 章 EPANET的工作区.29 4.1 综述.29 4.2 菜单栏.29 4.3 工具栏.32 4.4 状态栏.33 4.5 管网图.33 4.6 数据浏览器.33 4.7 视图浏览器.33 4.8 特性编辑器.34 4.9 程序参数选择.35 第 5 章 项目的操作方式.37 5.1 打开和保存项目文件.37 5.2 项目默认值.37 5.3 校准数据.39 5.4 项目摘要.40 第 6 章 各对象的操作方式.41 1 第第 1 章章 绪论绪论 1.1 什么是什么是 EPANET EPANET 是计算再加压的管网中经过一定时间的水力及水质状态的仿真的这样一个计算机程序。管网由管道、节点
3、（管接头）、水泵、阀门以及水塔和蓄水池等组成。EPANET模拟水在管道中的流动轨迹，每个节点的压力，每个水塔的水压，及由多个时间段组成的一个仿真周期内遍布整个管网的某种化学物质浓度的变化。另外化学物质、水龄、多水源调度都可以被仿真。作为一种研究工具的 EPANET 是为了进一步增加配水系统内饮用水的组成成分的运动及变化的理解。它可以应用于输配水系统分析的各种不同情况之中。程序设计样本，水力模型校核，余氯分析，及消费者暴露评估就是这样一些例子。EPANET 还有助于在一系统中提高水质的总多方案中选择最优方案。多水源系统的调度；水泵及水塔的调度时间表；使用附加处理，如水塔内二次加氯；管道的清理和更
4、换。在Windows操作系统下运行，EPANET提供完整的界面来编辑管网输入的数据，运行水力和水质仿真，以及多种格式观察运行结果。它包括彩绘管网图，数据表，时间序列表和轮廓绘图。1.2 水力模拟能力水力模拟能力 完整反应及精确的水力模型是做精确水质模型的先决条件。EPANET包含当前技术发展水平的水力分析引擎的如下能力：无管网区域大小的限制，都可以分析；可以利用海森威廉公式，达西公式，谢才曼宁公式；模拟定速泵和调速泵；计算泵的能量和损失；模拟各种形式的阀门，包括截止阀，止回阀，压力调节阀和流量调节阀；允许蓄水塔有各种形状（如：直径随高度变化）；考虑节点的多种需求类别，每个节点都有自己随时间的变
5、化规律；模拟从发射器流出的有压流；可以讲系统在单一水位或时间控制和基于复杂规则控制的水塔下操作。中文版 EPANET 使用手册 4第第 2 章章 快速入门指南快速入门指南 这一章为怎样使用EPANET提供了指导。如果你对一输配水系统的组成以及这些组成成分在管网模型中是怎样表示不是很清楚的话，那么你可能要先复习一下第3章前两节的内容。2.1 安装安装 EPANET EPANET2.0可以在IBM/Intel兼容的个人电脑的Windows95/98/NT操作系统下运行。它只有一个文件 en2setup.exe，它是包含了一个自释放的安装程序。安装过程如下：1从Windows启动项里选择Run（运行
6、）（运行）；2输入en2setup.exe完整路径和文件名。或者单击Browse（浏览）（浏览）然后在你的电脑里找到en2setup.exe文件所在的位置；3单击OK按钮开始安装程序。安装程序会提示你选择一个路径来存放EPANET。默认的文件夹为c:Program FilesEPANET2。安装完成以后你就可以在启动项里看到一个新的项目名称EPANET2.0。运行EPANET时你选择启动程序，然后就选择子菜单显示的EPANET2.0。（在Windows下运行EPANET的可执行文件名为epanet2w.exe。）你要从你的电脑里卸载EPANET时，可按照下面的程序操作：1选择Windows启动
7、项的开始开始；2选择控制面板控制面板；3双击添加/删除程序添加/删除程序项；4在出现的对话框里选择EPANET2.0；5单击添加/卸载添加/卸载按钮。2.2 管网实例管网实例 在这一小节里我们将以下面的表2.1为例分析一个简单的输配水管网系统。它由一个水源（如一水处理厂的清水池）、用泵把水加压到一个两环的管网中。这个系统中也有一根管图 2.1 管网实例 第 3 章 管网模拟 13第第 3 章章 管网模拟管网模拟 本章将讨论 EPANET 如何模拟由配水系统及其操纵参数组成的实际目标。关于这些信息如何进入程序中去将在后序的章节中讲述。同时对如何使用 EPANT 模拟水力和水质传递行为的计算方法进
8、行了综述。3.1 实物组成实物组成 EPANT 模拟的是一个由节点和管段组成的配水系统。而管段可代表管线、泵、控制阀，节点可代表管线交叉点、水塔和水箱（水池）。下图表示了各实物如何相互连接形成一个管网。图 3.1 管网配水系统各组成部分 节点节点 节点就是管网中连接各管段的点，在节点上有水的流入与流出。节点的基本输入数据如下：?高于某一参考平面的标高（通常是平均海平面标高）?节点流量（流出管网的流量）?进水水质 在一次模拟的各个时期节点的计算输出结果如下：?水头（单位重量流体的内能）?水压?水质 节点也可能：?有随时间的变化的流量?有分配给节点的多种流量?为负值代表此节点水是进入管网的?成为水
9、质源，代表组分进入管网?含有发射器（或喷水装置），使得出水流速依赖于水压 第 4 章 EPANET 的工作区 29第第 4 章章 EPANET 的工作区的工作区 这一章主要讨论EPANET的工作区的一些本质特征。讲述主菜单栏，工具栏，状态栏，以及使用最为频繁的三个窗口：管网绘图区，浏览区，以及特性编辑器。也说明怎样设置程序的参数。4.1 综述综述 EPANET 基本的工作区如下图。它包括以下一些用户界面元件：菜单栏，工具栏，状态栏，管网绘图区，浏览窗口，以及特性编辑窗口，它们的分布如下图所示。4.2 菜单栏菜单栏 菜单栏位于 EPANET 工作区的上方，主要包含用来控制整个程序的菜单的集合。这
10、些菜单包括：文件（File）（File）菜单 编辑（Edit）（Edit）菜单 查看（View）（View）菜单 项目（Project）（Project）菜单 报告（Report）（Report）菜单 菜单栏管网绘图区工具栏状态栏特性编辑窗口浏览窗口第 8 章 管网分析 65第第 8 章章 管网分析管网分析 在一个管网被合适地说明后，那么就可以分析它的水力条件和水质情况。本章将说明在分析中如何详细选取选项，如何运行分析以及通过分析解决可能出现的故障问题。8.1 设置分析选项设置分析选项 在控制 EPANET 如何分析管网的选项中有 5 个种类：水力条件，水质，反应，时间，能量。要设置其中任何一
11、项：1.在 Data Browser 中选择选项种类，或选择在菜单栏中 ProjectAnalysis Options；2.在浏览器中选择水力条件，水质，反应，时间，能量；3.如果特性编辑器（Property Editor）未可见，那么点击浏览器上的编辑按钮（或按下 Enter 键）；4.在特性编辑器中编辑你选择的对象的特性。当你在特性编辑器中编辑某一特性时，通过点击 Page Down 或 Page Up 你可以分别移动至下一个或先前的一个。水力条件选项 水力条件选项控制水力计算如何实现。它们包括以下内容：选项 说明 水流单位 Flow Units 水头损失公式 Headloss Formu
12、la 比重 Specific Gravity 相对粘度Relative Viscosity 最大迭代次数节点需水量和管线流量所使用的单位。在加仑，立方英尺，或英亩中选择单位，这意味着其他所有的管网中的量的单位都是美制单位。选择公升或立方米意味着其他的单位都是公制单位。当改变水流的单位时将出现警告，因为它可能会改变工程中的其他数据。（见附录 A，测量的单位）。在管道中，使用公式作为计算水头损失的流量函数。可选择的公式包括：海参-威廉公式 Hazen-Williams 达西公式 Darcy-Weisbach 谢才曼宁公式 Chezy-Manning。由于每个公式测量管道粗糙系数系数不同，在转换公式
13、时可能需要所有的管道粗糙系数随之改变。被模拟的流体的密度比率，水是 4deg.C（无单位）流体的动力粘度，水是 20deg.C（1.0centistokes 或 0.94 平方英尺/日）（无单位）在给定的一个时间点，解决支配着管网水力条件的非线性方程的最大第 8 章 管网分析 65第第 8 章章 管网分析管网分析 在一个管网被合适地说明后，那么就可以分析它的水力条件和水质情况。本章将说明在分析中如何详细选取选项，如何运行分析以及通过分析解决可能出现的故障问题。8.1 设置分析选项设置分析选项 在控制 EPANET 如何分析管网的选项中有 5 个种类：水力条件，水质，反应，时间，能量。要设置其中
14、任何一项：1.在 Data Browser 中选择选项种类，或选择在菜单栏中 ProjectAnalysis Options；2.在浏览器中选择水力条件，水质，反应，时间，能量；3.如果特性编辑器（Property Editor）未可见，那么点击浏览器上的编辑按钮（或按下 Enter 键）；4.在特性编辑器中编辑你选择的对象的特性。当你在特性编辑器中编辑某一特性时，通过点击 Page Down 或 Page Up 你可以分别移动至下一个或先前的一个。水力条件选项 水力条件选项控制水力计算如何实现。它们包括以下内容：选项 说明 水流单位 Flow Units 水头损失公式 Headloss Fo
15、rmula 比重 Specific Gravity 相对粘度Relative Viscosity 最大迭代次数节点需水量和管线流量所使用的单位。在加仑，立方英尺，或英亩中选择单位，这意味着其他所有的管网中的量的单位都是美制单位。选择公升或立方米意味着其他的单位都是公制单位。当改变水流的单位时将出现警告，因为它可能会改变工程中的其他数据。（见附录 A，测量的单位）。在管道中，使用公式作为计算水头损失的流量函数。可选择的公式包括：海参-威廉公式 Hazen-Williams 达西公式 Darcy-Weisbach 谢才曼宁公式 Chezy-Manning。由于每个公式测量管道粗糙系数系数不同，在转
16、换公式时可能需要所有的管道粗糙系数随之改变。被模拟的流体的密度比率，水是 4deg.C（无单位）流体的动力粘度，水是 20deg.C（1.0centistokes 或 0.94 平方英尺/日）（无单位）在给定的一个时间点，解决支配着管网水力条件的非线性方程的最大中文版 EPANET 使用手册 94第第 12 章章 常见问题常见问题 如何能够 CAD 或 GIS 程序创建的管网中引入一个管段？如何能够 CAD 或 GIS 程序创建的管网中引入一个管段？见 11.4 节。如何模拟地下水的水井？如何模拟地下水的水井？水井可以被描述成一个水池，其水压相当于地下水蓄水层的压力计量的水压。然后将水池和管网
17、其他部分用水泵连接起来。你还可以在水泵前面增加管段以描述水泵的局部水头损失。如果你知道水井的泵抽水的流速，那么可选择使用以下方法，以一个赋予了负数需水量但流速等于水泵流速的连接点来替代水井水泵组合。当水泵流速随时间变化时，时间模式也可以被分配到需水量中。如何使得水泵的尺寸符合已确定的水头？如何使得水泵的尺寸符合已确定的水头？将水泵的状态设置为 CLOSED，在水泵的进口节点处增加一个等于水泵所需流量，并在水泵出口处增加一个相同大小的负流量，分析了管网之后，两端的水头差就是水泵所需要提供的。如何使得水泵的尺寸符合已确定的水头？如何使得水泵的尺寸符合已确定的水头？以一个反向的截止阀（PBV）代替水
18、泵。将设计水头转换成一个相等的水压并将其作为闸阀的设置。在运行分析后，闸阀的流速就是水泵的设计流速。如何增强从水池到管网的水源流量的详细计划？如何增强从水池到管网的水源流量的详细计划？以计划水源流量相等的负数需水量的连接点来替代水池。（确定在管网中至少有一个水塔或保留一个水池，否则 EPANET 将会给出一个错误信息）如何分析在一个特定点发生火灾时的消防水流情况？如何分析在一个特定点发生火灾时的消防水流情况？当水流需水量增加以灭火时要确定某节点可用的最大水压，就要在节点的正常需水量基础上增加一个消防流量，允许分析并记录节点的水压的结果。要确定在特殊情况压力下的最大可用的流量，在节点处将发射器的系数设置成一个很大的数值（比如最大预计流量的 100 倍）并将需要的水压（在 psi 的水压的 2.3 倍）增加到节点的高程上。在运行分析之后，可达到的消防时流量等于节点的实际需水量减去任何分配到的消费者需水量。如何模拟逆向止回阀的压降？如何模拟逆向止回阀的压降？使用通用阀，其水头损失曲线表示了当流量减少时水头损失的增加。闸阀生产厂家的信
