管网控制点不一定位于水厂与对置高地水池的供水分界线上
zrw_hunter
zrw_hunter Lv.12
2011年04月11日 21:49:55
只看楼主

本来也没觉得这个事很重要,但为解释这个事费了好大的劲。现在把2007年案例上午第三题的解答发上来,大家鉴定一下:3.某城市采用枝状管网供水,节点流量、地面标高如图所示,各管段长度、管径、比阻见附表,节点4处设一高位水池,最高日总用水量120L/s,其中20L/s由高位水池供给,要求管网最小服务水头为20m,则高位水池底标高为以下何值?(A)32.04m (B)32.74m (C)36.78m (D)38.72m

本来也没觉得这个事很重要,但为解释这个事费了好大的劲。
现在把2007年案例上午第三题的解答发上来,大家鉴定一下:

3.某城市采用枝状管网供水,节点流量、地面标高如图所示,各管段长度、管径、比阻见附表,节点4处设一高位水池,最高日总用水量120L/s,其中20L/s由高位水池供给,要求管网最小服务水头为20m,则高位水池底标高为以下何值?(A)32.04m (B)32.74m (C)36.78m (D)38.72m
QQ截图未命名111.jpg

主要解答过程:
根据最大用水时,由水厂和高位水池联合供水的原理,判定4-3管段的水流是4到3,流量为20-9=11L/s,而3点与7点总出流量58L/s,且7点流量总是由3—7供给,所以水池中的水流不能经过3点向左。也就是说,如果水池中的水流过3点向左,则水池的出流量应大于9+28+30=67L/s。
据以上判断,在3点处水厂与水池共同作用供水,流向一右一左。2-3段上从水厂来的水量为:58-11=47L/s。
再以2点分析1-2流向2点的水量为:(12+13+16)+47=88L/s,也可以用100-12=88L/s得到,两者互为校核。
而2—5段的流量为:13+12=25L/s。5—6段的流量为12L/s。3—7段的流量为30L/s。
目前为止,流量已经分配好,按所给表格计算水损结果如下:
h12=0.207*10^(-6)*1700*88^(2)=2.73m
h23=0.945*10^(-6)*1600*47^(2)=3.34m
h43=8.06*10^(-6)*1800*11^(2)=1.76m
h25=2.48*10^(-6)*1500*25^(2)=2.33m
h56=8.06*10^(-6)*1800*12^(2)=2.09m
h37=2.48*10^(-6)*1200*30^(2)=2.67m
此时,先估计以6点为整个系统最不利点,自由水头20m,则:
5点水压:H5=9.2+20+h56-7.6=9.2+20+2.09-7.6=23.69
2点水压:H2=23.69+7.6+h25-5.8=23.69+7.6+2.33-5.8=27.82m
3点水压:H3=27.82+5.8-h23-6.2=27.82+5.8-3.34-6.2=24.08m
7点水压:H7=24.08+6.2-h37-8.3=24.08+6.2-2.67-8.3=19.31m
1点水压:H1=27.82+5.8+h12-5.0=27.82+5.8+2.73-5.0=31.35m
4点水压待定,由高位水池高调节

此时,已经发现7点水压小于20m,且它是结果中最小的,所以,开始选择的6点不是控制点,控制点当为7点。
重新选择控制点后,并不需要重新再计算一遍,因为整个管网的水压只要提升20-19.31=0.69m即可。
提升后,H7=20m,H3=24.08+0.69=24.77m,其他不必求出。
此时,高地水池底标高=24.77+6.2+h43=24.77+6.2+1.76=32.73m

解析:
1.控制点的选取
在特别明显的地形条件与常规的管道布置方式下,可以按经验判断出控制点位置。但若按算法来说(比如程序设计),仍然是通过试算得到初步结果,再对结果分析,选择控制点。
2.“最大供水时,水塔和水厂供水都能到达的点,就是控制点”这个说法是不成立的。本题中,如果将6点的高程改为19.2m(其他条件不变),则必然是6点为控制点。而在此前提下,节点流量分配不变(由用水对象决定),管段流量分配也不变,在7点,出水量的30L/s里面,水流仍然由水塔和水厂共同供给(可理解为11/58=18.97%的水塔来水,以及47/58=81.03%的水厂来水)。
3.本题中,如果将6点的高程改为19.2m(其他条件不变),以6点为控制点(H6=20m)的结果为:H5=33.69,H2=37.82m,H3=34.08m,H7=29.31m,H1=41.35m。很明显,6点为控制点的假设成立。此时高地水池底标高=H3+6.2+h43=34.08+6.2+1.76=42.04m

4.本题在试算时,如果选择的控制点恰好是7点,则计算结果只是做为一种验证。
5.本题在计算过程中,有很多灵活性,比如以6点为控制点试算得到结果后,“重新选择控制点后,并不需要重新再计算一遍”的处理方法就很重要。但所有的灵活性是基于对相关知识的深刻理解之上的。因此,应勤于思考,从本质上掌握所学知识点。


=========================================================
顺便指出:
一、“利用连续进水或连续出水时段来计算清水池或水塔的调节容积(就是利用最大的净流入时段,或,最大的净流出时段,来计算调节容积)”就其计算方法来讲,基本说是错误的。用于略估还行,准确计算的要求下,这个方法本身就存在重大缺陷。
这个,从本质上讲,是按24小时逐时累积曲线分析得到的。但是,这个运算量很大,可以利用分块合并之后再分析的方法,大大降低计算量。这个已经在07年的案例讨论帖子中说的很多了(http://bbs.co188.com/content/94_952324_4.html)。事实上,由于当前出题目的人是硬往这个道上凑,使得误会的程度更深。另外客观原因是一般(只是一般)情况下,昼夜的供水分布是有点泾渭分明的。但,如果泾渭不分明呢??

现在出一题目,求答案:

某城市最高日用水量120000t/d,每小时用水量如下表所示(登陆论坛才可见),若水厂取水泵房全天均匀供水,二级泵站直接向管网供水,则水厂内清水池调节容积至少应为下列何项?注:时间为小时;水量为立方米。


时间
0-1
1-2
2-3
3-4
4-5
5-6
6-7
7-8
水量
2500
5500
1000
2000
2500
5000
6000
6000
时间
8-9
9-10
10-11
11-12
12-13
13-14
14-15
15-16
水量
5500
4500
6000
7000
7000
5500
4500
4000
时间
16-17
17-18
18-19
19-20
20-21
21-22
22-23
23-24
水量
6500
7000
7000
6500
6000
5500
5000
2000


图示如下:

QQ截图未命名33.jpg


如果此题能用连续进水或连续出水(就是利用最大的净流入时段,或,最大的净流出时段,来计算调节容积)得出正确结果(14500m3),那叫个有鬼!
至于题目对不对,把24小时的数据加一下看等于不等于120000~~
至于计算结果的验证,最笨也是最彻底的办法就是,按所得结果,1、2、3...到24,各时刻一点点来验证。。。看看水是不是不够,或者是跑出来了,或者刚好。
当然,验证的时候,初始状态不一定是空池,这个在验证的过程中自然就想到了。反正一天内进的等于出来的就行了。由于时间的连续与周期性,初始状态不一定是空池。
本题答案145000中,以初始状态3000立方米进行验证即可。。。最后24点时,当然是还回归3000立方米。



这里面还引申一个很重要的概念:所谓“持续净流入”类似的话题,实际上包括了两个概念:一是时间概念,二是数量的概念。
这两个概念有时会引出很麻烦的东西。
比如,现在的这类调节容积的计算中,时间只精确到小时,但是,假如提高时间精度呢?比如,精确到半小时,则会有48个数据。再极端化一点,精确到分,会有1440分,那么,如此渐渐庞大的数据量中,如果判断“最大持续净流入”时段??肉眼观察还行吗??结论如何验证正确与否?

最终,得有个完美的算法,才是根本。

当然,很简单的情况下,不是说一定拒绝这个“最大持续流入”的方法。只是说这个方法有bug










[ 本帖最后由 zrw_hunter 于 2012-6-12 12:40 编辑 ]

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tengwangge1999
2011年04月13日 13:33:18
12楼
利用连续进水或连续出水时段来计算清水池或水塔的调节容积,这个说法不严谨,容易引起误解。连续进(或出)水时段,准确地说,应该是水位从最低到最高(或从最高到最低)的时段。找出池最高水位和最低水位时刻,这2个时刻之间的时段为计算调节容积时段。最高水位与最低水位之间的容积为调节容积。

[ 本帖最后由 tengwangge1999 于 2011-4-13 17:34 编辑 ]
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hunterhgh
2011年04月14日 09:20:31
13楼
1、如果是单纯的解题而言,楼主完全正确。但既然是案例题,说明题目本身有一定的实际意义,
即高地水池的设置应置于控制点附近。如果6点的标高为19.2米,那设计时高地水池应置于6点附近,而不会放在现在位置。
2、“利用连续进水或连续出水时段来计算清水池或水塔的调节容积,仅仅是一个理论方法。在工程中都是计算某一时段内的平均值
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zrw_hunter
2011年04月14日 11:00:29
14楼
回楼上
1、一个呈东西向带状的城市,西有水厂,东有水塔,中间相距较远,如5km,近西处有一处面积还是不小的相对隆起区域,,,这在实际中,没什么不可能的。
再回到本题,实际上,如果6点到水塔距离较远,而6点又较高,同时在较远的末端设置水塔,也很正常。
至于19.2的数据,只是为了说明问题,随便按了一个较大的数字。事实上,只要比9.2大到一定程度即可。。。最小应该约是10m就可以证明它是控制点。

2、城市供水是一种自然与社会现象的结合,很多因素是无法用文字来表达的,所谓用水曲线也是一种粗线条勾勒。。。但是,只能抽取其中的意义来进行分析。同样,以准确结果为基础,再模糊,可得中。如果以不准确结果再模糊,可得下。
更何况,此类计算,在工业企业内部更需要足够的准确。

3、解题,只是为了阐明道理,不是为了解题而解题。

[ 本帖最后由 zrw_hunter 于 2011-4-14 11:15 编辑 ]
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zrw_hunter
2011年04月14日 11:36:52
15楼
至于为什么会形成“控制点一定在水厂与高地水池供水的分界线上”,我想了一下,应该是这样形成的(了解为什么形成就会明白为什么有此结论):
1、本来,为了推算水厂的供水压力,需要在管网中找个点,且这点有已知的压力,再随便找个路径,通过倒推,得到水厂的供水压力。本来,这个点本质上是随便找一个就行,只要知道它的位置与它的正确的压力值就行。但通常由于选择控制点较为明显,所以选择了控制点做为随便一个点的具体化。
2、高地水池的标高确定,有类似的想法。
3、前述1与2是分别的两种情况。
4、当前述1与2共同考虑时,为了顺手牵羊,把前述的分别的“随便一点”安在分界线上,再分两路计算,可简化计算,而分界线也具有相对“明显”的特征。这样,与上面的思路错杂在一块,就形成了“控制点位于分界线上”的结论。实际上不是这样的,“把前述的分别的随便一点安在分界线上”的过程中,是脱离了控制点的过程,而不是捎带着控制点一起移动的过程。
5、控制点也有可能位于分界线上。不是说一定不在的意思。但仅仅是也有可能。如此而已。特别是平原地区。所以,又加重了混淆。
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zrw_hunter
2011年04月14日 11:46:36
16楼
至于清水池调节容积的计算,其实,类似于中石油现在起,近半月内(几乎)是每天一个涨停板,冲到30多元。。。但是,通常情况下,股票是涨涨又跌跌的,K线呈锯齿。。如非特别明显的“井喷”或“抛跌”,是不能通过某几天的连涨(或连跌)来确定它的最高可达价,与最低下探价的。。。
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zrw_hunter
2011年04月22日 14:25:49
17楼
今天拿到了秘书处教材新版。就是通俗的“第三版”
刚刚翻了一下给水,不错的。
至少,在P42页中,一个有指向性的例题明确了“控制点并不位于水厂与对置水塔分界线上(我的翻译语言)”。。。
所以说,终归,问题会说明白的。
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zrw_hunter
2011年04月22日 14:32:34
18楼
但是在P23页中,关于清水池的容积计算,还用的“从19点到次日10点二级泵房供水量连续大于用水量……”

这个说法,至少应附加一句“因为供水曲线与用水曲线所构成的图形较为简单,用水波动不复杂,…………”

至少是,没有指定前提,容易搞误解。

[ 本帖最后由 zrw_hunter 于 2011-4-22 14:33 编辑 ]
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zrw_hunter
2011年05月01日 21:39:15
19楼
这里面还引申一个很重要的概念:所谓“持续净流入”类似的话题,实际上包括了两个概念:一是时间概念,二是数量的概念。
这两个概念有时会引出很麻烦的东西。
比如,现在的这类调节容积的计算中,时间只精确到小时,但是,假如提高时间精度呢?比如,精确到半小时,则会有48个数据。再极端化一点,精确到分,会有1440分,那么,如此渐渐庞大的数据量中,如果判断“最大持续净流入”时段??肉眼观察还行吗??结论如何验证正确与否?

最终,得有个完美的算法,才是根本。

当然,很简单的情况下,不是说一定拒绝这个“最大持续流入”的方法。只是说这个方法有bug
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zrw_hunter
2011年06月23日 00:48:51
20楼
同样UP上来。。。
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zrw_hunter
2012年06月12日 12:33:35
21楼
顶上来一批帖子,供大家讨论。
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