從表1可看出，建模軟件最重要的性能包括：
　　·能連接到GIS
　　·Windows 環(huán)境
　　·圖形能力
　　·分析能力
　　以這些性能為準(zhǔn)則，再結(jié)合用戶的實(shí)際需求，可對(duì)市場(chǎng)上多種建模軟件進(jìn)行比較、選擇。

2 國(guó)外建模軟件簡(jiǎn)介

　　在1984年的調(diào)查中，AWWA統(tǒng)計(jì)用戶使用的管網(wǎng)分析軟件超過(guò)25種。從那時(shí)起， 出現(xiàn)了一些比早期版本更流行，且易于使用的新軟件。例如：
　　·EPANET
　　·WaterCAD
　　·Cybernet
　　·H2ONET
　　·SynerGEE water
　　·AquaCAD
　　·InfoWorks WS
　　·Mike Urban
2.1 EPANET(版本1.1)
　　EPANET是由美國(guó)環(huán)保署開發(fā)的免費(fèi)軟件，最初是作為評(píng)價(jià)配水系統(tǒng)水質(zhì)的工具。EPANET運(yùn)行在Windows 環(huán)境下，結(jié)果顯示與操作都基于Windows 環(huán)境。盡管EPANET僅能進(jìn)行延時(shí)模擬，但是它能模擬諸如水體反應(yīng)和管壁反應(yīng)這樣的管網(wǎng)水質(zhì)變化。這個(gè)軟件的求解過(guò)程非?？?。通過(guò)混合算法，初步解決了因節(jié)點(diǎn)法引起的低流量收斂問(wèn)題。與商業(yè)的建模軟件相比，EPANET最主要的缺陷在于使用文本編輯進(jìn)行數(shù)據(jù)輸入。盡管EPANET缺乏圖形輸入能力，但是它能提供吸引人的、彩色顯示的輸出圖形。如果不考慮這些缺陷，EPANET作為建模軟件，在預(yù)測(cè)配水管網(wǎng)水頭損失、水壓和水質(zhì)方面做得非常好。
2.2 WaterCAD（版本3.1）
　　WaterCAD是位于美國(guó)康涅狄格州沃特伯里的海思德公司的產(chǎn)品。作為一個(gè)獨(dú)立的水力模擬軟件，它包含自己的圖形編輯器和強(qiáng)大的建模能力，并保留了基于Windows 界面的EPANET的特色。WaterCAD能產(chǎn)生與實(shí)際管網(wǎng)成比例的管網(wǎng)圖或簡(jiǎn)圖，能在管網(wǎng)圖下面襯DXF格式的背景圖。模擬后的管網(wǎng)通過(guò)彩色顯示反映出模擬結(jié)果。WaterCAD還具有強(qiáng)大的注釋能力。
　　 WaterCAD的一些特性包括模擬方案管理工具、消防流量分析和水質(zhì)分析、模擬結(jié)果圖形輸出。WaterCAD也能產(chǎn)生等壓線圖來(lái)說(shuō)明高壓區(qū)、低消防流量區(qū)域、等水壓區(qū)域和其它相關(guān)的系統(tǒng)特性。WaterCAD既能提供恒定流分析，也能提供延時(shí)模擬分析。
2.3 Cybernet(版本3.1)
　　Cybernet也是海思德公司的產(chǎn)品，它如同WaterCAD一樣包含水力建模的能力，但是它能運(yùn)行在AutoCAD環(huán)境下。Cybernet基本上是運(yùn)行在AutoCAD環(huán)境下的WaterCAD。這種運(yùn)行模式給用戶提供了能利用AutoCAD R14的所有功能的便利，因此它與其它圖形有良好的兼容性。在產(chǎn)生高質(zhì)量的圖形輸出和模擬結(jié)果方面，AutoCAD環(huán)境給了這個(gè)軟件更多的靈活性。
2.4 H2ONET (版本3.0)
　　H2ONET是MW軟件有限公司的建模軟件。與EPANET相比，它以基于Windows的AutoCAD界面為特征。像Cybernet一樣，H2ONET使用AutoCAD R14環(huán)境并利用其所有功能創(chuàng)建管網(wǎng)圖；然而，H2ONET需要與AutoCAD綁定, 不能作為一個(gè)單獨(dú)的軟件運(yùn)行。
　　 H2ONET提供了許多建模功能，包括模擬方案管理、消防流量模擬和消火栓分析與水質(zhì)分析。H2ONET特有的一些性能包括與SCADA系統(tǒng)能進(jìn)行連接，它允許從SCADA系統(tǒng)直接提取建模數(shù)據(jù)用于模型校驗(yàn)和運(yùn)行應(yīng)急預(yù)案；能量管理模塊用于確定能效高、費(fèi)用低的運(yùn)行策略。
　　 H2ONET對(duì)于管網(wǎng)的變化以顏色變化區(qū)分，提供“所見即所得”的注釋，包含產(chǎn)生等壓線圖的功能。H2ONET提供一個(gè)報(bào)表工具用于定制報(bào)表，可通過(guò)用戶選擇變量、期望的單位、列的格式和相應(yīng)的水力時(shí)間段。
2.5 SynerGEE Water (版本3.0)
　　SynerGEE Water是美國(guó)STONER公司新的建模軟件。它沒(méi)有使用混合法求解管網(wǎng)方程，SynerGEE使用的是牛頓－拉夫森法節(jié)點(diǎn)法。因?yàn)镾ynerGEE有能力求解大規(guī)模、復(fù)雜的超過(guò)100,000根管道的管網(wǎng)，所以它過(guò)去主要被擁有大規(guī)模配水管網(wǎng)的用戶使用。然而，SynerGEE的高級(jí)版本使得它對(duì)任何規(guī)模的管網(wǎng)都適用。
　　 SynerGEE運(yùn)行在Windows 環(huán)境下，有一個(gè)獨(dú)立的圖形界面。因?yàn)锳ccess 是目前SynerGEE唯一接受的數(shù)據(jù)庫(kù)格式，所以為了充分利用數(shù)據(jù)庫(kù)，SynerGEE需要微軟的Access支持。它強(qiáng)大的圖形功能包括顏色區(qū)分，等壓線繪制，抓圖，并允許各種各樣的光柵圖，矢量圖（例如AutoCAD、ESRI、Microstation文件）作為背景圖。
　　 SynerGEE有多種模塊能增強(qiáng)基本的水力建模功能。這些模塊包括：
　　·子系統(tǒng)管理模塊――允許用戶在大的詳細(xì)的管網(wǎng)模型或簡(jiǎn)化的模型下工作。這個(gè)模塊能對(duì)模型進(jìn)行提取、整合、簡(jiǎn)化和削減。
　　·在線模塊－－能自動(dòng)轉(zhuǎn)換成運(yùn)行模式或從SCADA系統(tǒng)中引用數(shù)據(jù)。
　　·隨時(shí)間變化的模塊――能進(jìn)行恒定流、延時(shí)模擬和水質(zhì)模擬。
　　·區(qū)域隔離模塊――使建模者能快速評(píng)價(jià)管網(wǎng)中切斷某個(gè)干管產(chǎn)生的影響。為隔離某個(gè)區(qū)域，區(qū)域隔離模塊可通知建模者，哪些閥門需要關(guān)閉。
2.6 AquaCAD
　　AquaCAD由位于加拿大魁北克的水力建模咨詢公司Aqua數(shù)據(jù)公司開發(fā)和銷售。盡管Aqua數(shù)據(jù)公司在佛羅里達(dá)州開始擴(kuò)展它的業(yè)務(wù)，但是這個(gè)公司辦公地點(diǎn)主要在美國(guó)以外。
　　 AquaCAD的建模理論與傳統(tǒng)的建模理論不同，因?yàn)锳quaCAD把消火栓作為管網(wǎng)模型的一部分，這個(gè)功能使模型管網(wǎng)能更精確地代表實(shí)際管網(wǎng)。
　　 AquaCAD是基于Windows 的，獨(dú)立運(yùn)行的軟件。它在自己的圖形界面下運(yùn)行。此外，AquaCAD擁有數(shù)字化功能和DXF格式文件作為背景輸入的功能。AquaCAD主要的特性包括開放的數(shù)據(jù)庫(kù)連接（ODBC）、模擬結(jié)果的彩色顯示、在線幫助和“孤立節(jié)點(diǎn)”（意味著這些節(jié)點(diǎn)與管網(wǎng)不相連）特性。AquaCAD與標(biāo)準(zhǔn)的GIS和SCADA系統(tǒng)格式兼容，但是并不能與任何GIS軟件進(jìn)行直接的數(shù)據(jù)輸入連接。為了使GIS和SCADA文件與AquaCAD結(jié)合，必須首先將GIS和SCADA文件輸入到Access中。
AquaCAD的一些模塊包括：
　　·非定向沖洗模塊――這個(gè)模塊根據(jù)非定向沖洗先后順序產(chǎn)生沖洗規(guī)劃。沖洗規(guī)劃是依據(jù)對(duì)配水管網(wǎng)的診斷和評(píng)價(jià)建立的，它包括對(duì)正在運(yùn)行的消火栓進(jìn)行評(píng)價(jià)，和模型校驗(yàn)中每一個(gè)消火栓的水力評(píng)價(jià)。沖洗規(guī)劃產(chǎn)生詳細(xì)的報(bào)告和沖洗先后順序。
　　·水齡和供水區(qū)域模塊――盡管AquaCAD不能進(jìn)行水質(zhì)分析，但是水齡和原水影響區(qū)域可通過(guò)這兩個(gè)模塊計(jì)算。
　　·消防模塊――這個(gè)模塊使用戶在消防流量工況下能檢查每一個(gè)消火栓的狀況。
　　AquaCAD對(duì)管段數(shù)量和節(jié)點(diǎn)數(shù)量沒(méi)有限制，使用節(jié)點(diǎn)法求解管網(wǎng)方程。
2.7 InfoWorks WS（版本4.0）
　　InfoWorks WS是英國(guó)Wallingford 軟件公司的產(chǎn)品。它提供了有效的建模方法反映出管網(wǎng)的工作狀況。利用InfoWorks WS，可以建立管網(wǎng)水力模型，并能持續(xù)維護(hù)所建立的模型?？梢赃M(jìn)行新建區(qū)域的管網(wǎng)規(guī)劃、現(xiàn)狀管網(wǎng)局限性分析、生成不同季節(jié)的調(diào)度方案、應(yīng)急預(yù)案，進(jìn)行水質(zhì)分析、尋求較優(yōu)的工程解決方案。
　　 InfoWorks WS為用戶提供了一種可靠、安全、易調(diào)用的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，簡(jiǎn)化了數(shù)據(jù)管理。其完整的開放式數(shù)據(jù)交換工具提供了一套易用的數(shù)據(jù)輸入、輸出和轉(zhuǎn)換功能，保持了數(shù)據(jù)庫(kù)的開放性和完整性。InfoWorks WS實(shí)現(xiàn)了GIS和水力模型的結(jié)合，實(shí)現(xiàn)了與GIS的無(wú)縫連接，與具有前沿水平的GIS產(chǎn)品可共享模型數(shù)據(jù)，展現(xiàn)和操作模型模擬結(jié)果。主要功能有：
　　·供水系統(tǒng)投資規(guī)劃
　　·分析供水系統(tǒng)的局限性
　　·管網(wǎng)規(guī)劃和消防分析
　　·突發(fā)污染事件和應(yīng)急對(duì)策研究
　　·多水源混合評(píng)估
　　·泵站系統(tǒng)優(yōu)化
　　·水質(zhì)和余氯分析
　　·管道沉積物分析和管網(wǎng)沖洗計(jì)劃
·面向小區(qū)和單個(gè)用戶的水力分析
2.8 Mike Urban
　　Mike Urban 是丹麥DHI公司經(jīng)過(guò)整合的城市GIS和管網(wǎng)建模軟件。其給水管網(wǎng)建模部分的早期軟件為Mike Net。Mike Urban包括Mike Urban Model Manager、Mike Urban WD和Mike Urban CS等。Mike Urban的給水管網(wǎng)水力計(jì)算內(nèi)核為EPANET，并能進(jìn)行水質(zhì)模擬；Mike Urban引進(jìn)了ESRI的地理數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)，把GIS與建模環(huán)境整合在一起；Mike Urban與SCADA系統(tǒng)、實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)（RTC）和決策支持系統(tǒng)(DSS)能達(dá)到較好的連接。主要功能有：
　　·對(duì)配水系統(tǒng)模型進(jìn)行自動(dòng)校驗(yàn)
　　·消防流量分析
　　·不同調(diào)度方案的模擬，比較
　　·變速泵模擬
　　·對(duì)壓力管道瞬變流進(jìn)行分析（能模擬泵的啟閉，斷電事件和判斷是否存在汽蝕的風(fēng)險(xiǎn)）

3 建模軟件評(píng)價(jià)

　　由上面的介紹可看出，國(guó)外給水管網(wǎng)建模軟件具有相似的功能和特性。對(duì)于簡(jiǎn)單的僅有幾個(gè)壓力區(qū)的配水管網(wǎng)，當(dāng)處理相似的問(wèn)題時(shí)，所有的軟件都會(huì)得出相似的結(jié)果。因此，對(duì)建模軟件的評(píng)價(jià)最終要比較模擬結(jié)果的表達(dá)，圖形或文本顯示的效果，額外功能或特性的不同；并且選擇的建模軟件應(yīng)便于使用。
　　 表2和表3對(duì)建模軟件的評(píng)價(jià)進(jìn)行了全面地總結(jié)。表2使用有關(guān)的準(zhǔn)則，對(duì)每一種建模軟件進(jìn)行了比較。表3概括了每一種建模軟件的優(yōu)缺點(diǎn)。

表2 根據(jù)有關(guān)準(zhǔn)則對(duì)建模軟件的比較

注：Y——具有此項(xiàng)功能； N——不具有此項(xiàng)功能； Y-——具有此項(xiàng)功能，但功能有限

表3 建模軟件的優(yōu)缺點(diǎn)

作者簡(jiǎn)介：侯煜堃（1973－ ），男，河南鄭州人，工程師
電 話：(0371)67695404
傳 真：(0371)67695408
E －mail：hou_yukun@126.com