在供排水管网 GIS 系统中，水力模型分析是实现管网精细化管理的核心工具。它通过模拟水流在管网中的运动状态，为规划设计、运行调度、故障处置等场景提供数据支撑，让抽象的管网运行规律转化为可量化的决策依据。
基础数据准备：构建模型的 “数字基石”
水力模型分析的精准性始于数据的完整性。系统需整合两类核心数据：一是管网基础属性，包括管道管径、材质、长度、埋深等静态参数，这些数据通过 GIS 系统的管网数据管理平台录入，依托 Geodatabase 数据模型实现空间与属性信息的绑定；二是动态运行数据，如泵站扬程、阀门开度、用户用水量等，可通过与 SCADA 系统对接实时获取，或导入历史监测数据作为模拟基础。
数据校验是关键环节。系统通过拓扑关系自动校验功能，排查管道连接错误、节点重复等问题，确保模型的拓扑结构与实际管网一致。例如，当某段管道的管径数据缺失时，系统会自动标记并提示补充，避免因参数不全导致模拟结果失真。
模型搭建与校准：让模拟贴近真实
在 GIS 系统中，水力模型基于管网三维拓扑结构构建。借助三维可视化引擎，可直观查看模型覆盖范围，通过 LOD 多细节层次模型聚焦关键管段的参数设置。模型核心算法采用 EPANET 引擎，支持节点流量分配、管道水头损失计算等基础水力过程模拟。
校准是提升模型精度的核心步骤。通过对比模拟结果与 SCADA 系统采集的实际数据（如节点压力、管道流量），调整粗糙系数、水泵曲线等参数，直至模拟误差控制在 5% 以内。例如，当模拟的某区域压力值与实测值偏差较大时，可通过修正该区域管道的粗糙度参数，使模型更贴合实际运行状态。
核心应用场景：从模拟到决策的落地
管网规划优化
在新建管网规划中，水力模型可模拟不同管径、路由方案下的水流状态。通过输入预测的用水量数据，系统能自动计算各方案的水头损失、流速分布，筛选出能耗最低、供水最稳定的方案。例如，针对新建小区的管网接入，模型可对比 DN200 与 DN150 两种管径的压力分布差异，避免 “大管小用” 或供水不足的问题。
日常运行调度
结合实时数据实现动态模拟是运行调度的关键。系统每 5-10 分钟从 SCADA 系统获取最新的泵站运行数据、用户用水量，更新模型参数并重新计算。当高温天气导致用水量激增时，模型可提前预警管网薄弱环节的压力不足风险，并生成泵站扬程调整建议，确保供水压力稳定。
故障应急处置
在管道爆管等突发情况下，水力模型可快速模拟故障对管网的影响。输入泄漏点位置与漏水量参数后，系统在 3 秒内生成压力骤降区域分布图，标注受影响的用户范围，并计算关闭哪些阀门能最小化停水面积。同时，模型还能模拟临时供水方案的可行性，为抢修调度提供最优路径。
管网改造评估
对于老旧管网改造，模型可对比改造前后的水力性能。例如，模拟更换某段老化管道后，周边区域的压力恢复情况、能耗降低幅度，量化改造带来的效益。通过多方案模拟，还能确定最优改造顺序，优先解决对整体水力工况影响最大的管段。
结果输出与应用：让数据转化为行动
水力模型分析结果通过 GIS 系统的可视化工具呈现。压力、流量等参数以颜色渐变图层叠加在管网地图上，运维人员可通过 Web 端或移动端直观查看。系统支持生成详细报表，包括各节点压力达标率、管道流速超限管段清单等，为决策提供量化依据。
例如，在某片区管网改造项目中，模型分析显示 30% 的管段存在流速过高问题，据此制定的更换大管径管道方案，使区域能耗降低 18%，供水稳定性显著提升。这种 “模拟 - 决策 - 验证” 的闭环，正是水力模型分析在管网管理中价值的直接体现。
供排水管网 GIS 系统的水力模型分析，本质是将复杂的管网运行规律转化为可模拟、可预测的数字工具。通过数据驱动的模拟与分析，让管网管理从经验判断走向科学决策，为降本增效与安全运营提供持续支撑。
