Modelling and Simulation of Water Supply Systems for Feedback Control

Operation principles of water supply systems are considered and the mathematical expressions for the system major components such as pipes, reservoirs and pumps are represented. Behaviour of thesystem is investigated by slow movement of fluid flow around steady-state operating point. Head losses changing nonlinearly with water flowrates in pipes are represented by the Darcy-Weisbach and the HazenWilliams methods with roughness dependent friction coefficients. Pumps are represented with second ordernonlinear function depending on their speed and pumped water flowrate. The city of Gaziantep Water SupplySystem is considered in the Case Study. The original pump characteristics obtained from the pump manufacturer are used for the mathematical equivalent of the pumps. Roughness dependent friction factors are calculated for different methods using bisection numerical solution method and the results are given andcompared. The major losses obtained with the Darcy-Weisbach and the Hazen-Williams methods are presented and compared with local losses. The simulation results and real plant measured data are compared. Résumé – Les principales opération des systèmes d’alimentation en eau sont considères et les modèles mathématiques des éléments essentiels du système tels que les pipes, réservoirs et les pompes sont représentes. L’évaluation du comportement du système a été effectue grâce au faible mouvement du flux du liquide autour du point stationnaire d'exploitation. les pertes principales changeant non-linéairement avec des débits d'eau dans des pipes sont représentées par les méthodes de Darcy-Weisbach et Hazen-Williams en fonction des coefficients de friction a faible approximation. Les pumpes sont représentées par des fonctions non linéaire du second ordre dépendant de leur vitesse et des débits d'eau pompee. Le système d’alimentation en eau de la ville de Gaziantep a été étudie ci-dessous. Les caractéristiques des pompes fournit par le fabricant ont été utilisées pour l’établissement du modèle mathématique équivalent des pompes. Les coefficients de friction a faible approximation sont calcules par différentes méthodes utilisant [bissection numérique solution méthode], les sont pressentes et compares. Les pertes principales generees par les méthodes de Darcy-Weisbach et Hazen-Williams sont présentées et comparées avec les pertes locales. Les résultats fournit par la simulation et les données réelles mesurées sur le cite ont été compares.