管网系统，远期还将形成区域内的分质供水系统，其
散货物流中心供水系统各自独立。
表1 港区给水系统
用水区域
货种
码头、库场区 辅助生产区
件杂货 (船舶+生产+生活+消防)系统 (生产十生活+消防)系统
油(船舶+生产+生活)系统
、LNG 消防系统 (生产+生活+消防)系统
煤 (船舶+生产+生活+消防)系统 (生产
(喷洒防尘+生活+消防)系统
+消防)系统
矿石 (船舶+生产+生活+消防)系统 (生产
(喷洒防尘+消防)系统 +生活+消防)系统
给水管网模拟方面，众多学者在过去近80年中
开展了大量研究，包括在不同边界调节和运行工况下
的流量、压力和水质参数的确定等，开发了许多管网
模拟软件。早在1936年就出现了借助计算尺的手工
计算来求解环方程的稳态迭代算法。1983年，
KYPIPE成为全球第一个能在IBM—PC机运行的水动
力模拟计算软件，它采用线性理论算法来求解的管网
模型，但在用户界面方面比较欠缺。随后出现了
WADISO模型和TKSOLVER模型，前者是最简单的
求解模型，但功能较少，后者在求解管网方程时运行
速度很慢，故多用来作为测试和学习的工具 。1991
年，全球第一个基于AutoCAD平台的水动力模型模
拟软件Cybemet问世，1993年EPANET开发成功，
随后出现了H，ONET和WaterCAD。
目前国内外众多的给水管网模拟软件在计算分析
管网时系统虽采用相类似的原理，但在用户界面、特
色功能及内嵌程序等方面有所区别，许多尚在完善过
程中。本文针对港区给水工程设计中用水量、水压、
水质等要求，介绍分析现行国内外典型的给水管网模
拟软件，旨在对港区给水工程设计、系统优化及模拟
软件开发起参考作用。
2 给水管网模拟的基本理论
管网建模是利用计算机软件创建能代表真实配水
系统模型的过程，用于模拟不同方案的流量、水压、
水质等。由于真实系统的复杂性，要求模拟软件必须
具有高度的适应性、灵敏性和便捷性，因此，模型开
发时应主要从基本方程、校准能力、细化功能、输入
输出等四方面来考虑。
给水管网系统模拟软件的两大理论基础为能量守
恒方程(1)和质量守恒方程(2)
丢+ = + +善+ (·)
式中，P为压强(Pa)；-g为容重(N／m )； 为高程
(m)；V为流速(m／s)；g为重力加速度(m／s )；h。
为从水泵处得到的压力水头(m)；h 为水头损失总
和(m)。
ΣQ At=ΣQ At+△ (2)
式中，Q 为流人节点的总流量(m ／s)；Q。 为流出节
点的总流量(m ／s)；△ 为水塔或水库中的体积变化
量(m )；At为时间变化(s)。
目前，常用的管网计算方法主要有Hardy—Cross
法、Newton—Raphson法、线性理论法、环方程法、
有限元法等 J。一般先计算出通过各处的流量，然
后计算相应的水压，以模型源头的起始水压为初始
条件，通过计算沿程水头损失来确定水压在管网中
的变化。通过重点考虑地面高程、管道尺寸和材
料、摩擦系数及管网中各种阀门等一系列因素的约
束作用来校准模型，使其能较精确地计算管网中的
水头损失。
3 典型给水管网模拟软件
3．1 EPANET
EPANET由美国国家环保局主持开发，虽界面简
单，但计算能力较大，可直接在Windows平台上运
行。该软件几乎可用于所有配水系统的模拟，包括管
道流量、节点压力、物质输移等，进行多方案互相分
析，也适用于供水量随时空变化的管网系统。它不仅
能进行延时水力和水质模拟，还能针对化学物质扩散
来进行水龄的动态模拟，计算管流中来自不同源头的
水体的百分比并进行追踪。在计算方法上
