Phần lớn các mô hình phân phối nước được sử dụng để phân tích một sự đa dạng của hệ thống đường ống áp lực. Sự mô phỏng hệ thống phân phối nước là rất lợi cho nhiều mục đích khác nhau, đó là:
- Quy hoạch tổng thể dài hạn, bao gồm cả phát triển mới và tái định cư, - Các nghiên cứu về chữa cháy,
- Quan sát chất lượng nước, - Quản lý năng lượng, - Thiết kế hệ thống,
- Các nhu cầu vận hành hàng ngày bao gồm cả huấn luyện cho người vận hành, đối phó tình trạng khẩn cấp, và xử lý sự cố.
Quy hoạch tổng thể
Người quy hoạch nghiên cứu cẩn thận mọi khía cạnh của một hệ thống phân phối nước và cố gắng xác định các dự án phát triển chính yếu tổng thể nào là cần thiết để đảm bảo chất lượng phục vụ trong tương lai. Quá trình này, gọi là quy hoạch tổng thể (còn gọi là quy hoạch phát triển chính yếu hay quy hoạch cải tiến), có thểđược sử dụng để
phát triển hệ thống dự án và nhu cầu nước cho 5, 10 hay 20 năm tới. Sự phát triển của hệ thống là có thể xảy ra vì sự tăng dân số, sự sát nhập, việc giành được hoặc các hợp
đồng thương mại trong các lợi ích cấp cấp nước.
Một mô hình không những có thểđược sử dụng để nhận ra các vùng trục trặc tiềm ẩn (như vùng áp lực thấp hoặc các vùng có vấn đề về chất lượng nước trong tương lai), mà còn được sử dụng để xác định quy mô và vị trí các đường ống chuyển nước, các trạm bơm và các công trình trữ nước mới để đảm bảo rằng các trục trặc tiên đoán sẽ
ưa chuộng hơn là phải phục hồi một hệ thống đã trở thành lạc hậu.
Sự phục hồi
Nhưđối với hệ thống máy móc, sự hao mòn và hỏng hóc trên hệ thống phân phối nước có thể dẫn tới nhu cầu thời sự phục hồi các phần của hệ thống như là các đoạn ống, máy bơm, van, và bể chứa. Các ống, đặc biệt là ống cũ, không nhẵn mặt, làm bằng kim loại, có thể phải chịu một sự lắng đọng tạo ra ở bên trong bởi vì lớp lắng đọng khoáng chất và các phản ứng hoá học trong nước. Điều này có thể gây ra sự mất khả năng chuyển tải, giảm áp suất, và chất lượng nước kém. Để kể đến các hiệu ứng lão hoá này, một công cụ được chọn để làm sạch và làm trơn ống. Một số lựa chọn là, có thể
phải thay ống mới (có thể to hơn) hoặc thêm một ống nữa đấu song song. Các mô phỏng thuỷ lực có thể được sử dụng để đánh giá hiệu quả của những cố gắng phục hồi như vậy, và để tìm ra sự cải tiến hệ thống kinh tế nhất.
Các nghiên cứu chữa cháy
Hệ thống phân phối nước thường được yêu cầu cung cấp nước cho chữa cháy. Việc thiết kế một hệ thống có nhu cầu chữa cháy là cần thiết và thông thường có một ảnh hưởng lớn đến việc thiết kế mạng bên trong. Người kỹ sư xác định các nhu cầu chữa cháy, rồi sử dụng một mô hình để kiểm tra khả năng của hệ thống nhằm đáp ứng những yêu cầu đó. Nếu hệ thống không cấp được lưu lượng nhất định và duy trì đủ áp suất, mô hình có thể được sử dụng cho việc sắp xếp các phần tử thuỷ lực (các ống, máy bơm, v.v...) đểđiều chỉnh chúng.
Theo dõi chất lượng nước
Một số chương trình cung cấp mô hình chất lượng nước bổ sung vào các khả năng mô phỏng thuỷ lực. Tuổi nước, chất đánh dấu nguồn, và các phân tích nồng độ hợp chất
có thể được mô hình hoá trong khắp mạng. Ví dụ, sự duy trì Clo dư có thể được nghiên cứu và bố trí một cách hiệu quả hơn, sự hình thành các sản phẩm khử trùng trong hệ thống cũng có thể được phân tích, hoặc tác động của các bể chứa lên chất lượng nước cũng có thểđánh giá được. Các mô hình chất lượng nước cũng được dùng
để nghiên cứu sửa đổi sự hoạt động thuỷ lực để cải thiện chất lượng nước.
Quản lý năng lượng
Bên cạnh các chi phí cho việc bảo dưỡng và sửa chữa hạ tầng, thì chi phí cho năng lượng bơm là các khoản chi phí quản lý lớn nhất của nhiều bộ phận dùng nước. Mô
phỏng thuỷ lực được sử dụng để nghiên cứu đặc tính vận hành và năng lượng tiêu thụ
của máy bơm trong mối hệ với hệ thống. Bằng việc phát triển và thử nhiều kiểu vận hành máy bơm khác nhau, thì tác động đến năng lượng tiêu thụ sẽ được tính toán, và có thể tìm được một cách để tiết kiệm chi phí năng lượng.
Vận hành hàng ngày
Khi vận hành hệ thống phân phối nước đều cần phải đảm bảo áp suất , lưu lượng, và các mực nước trong đài trên toàn hệ thống được giữ trong phạm vi cho phép. Người vận hành phải quan sát các chỉ số này và phản ứng kịp thời khi có một giá trị tụt xuống quá mức cho phép. Bằng việc mở một máy bơm hoặc điều chỉnh một van, người vận hành có thểđiều chỉnh hệ thống để có hoạt động ở một mức độ phục vụ thích hợp. Một mô hình thuỷ lực có thể sử dụng trong hoạt động hàng ngày để xác định hiệu ứng của các tác động khác nhau, cung cấp cho người vận hành những thông tin tốt hơn để ra quyết định.
Huấn luyện quản lý. Phần lớn những người vận hành hệ thống phân phối nước thực hiện các công việc của họ rất tốt. Một chứng cứ cho điều này, đa số các hệ thống ít khi bị ngừng cấp nước. Nguyên nhân xảy ra việc ngừng cấp nước từ phía người vận hành là rất hiếm. Tuy nhiên nhiều người vận hành đạt được kinh nghiệm và sự tự tin trong việc vận hành hệ thống qua một thời gian dài và đôi khi những bài học đắt giá nhất chỉ đạt được dưới một điều kiện rất bắt buộc. Mô hình thuỷ lực cho một cơ hội tuyệt vời
đểđào tạo những người vận hành về hệ thống của họ sẽ làm việc như thế nào trong các
điều kiện tải trọng khác nhau với nhiều kịch bản điều khiển và trong các tình huống khẩn cấp.
Xử lý sự cố. Sự cố là phần có thực của việc vận hành hệ thống phân phối nước, và người vận hành cần chuẩn bịđể ngăn không cho sự cố xảy ra từ sự vỡống cho đến từ
chối hoạt động. Lập kế hoạch trước cho những tình huống sự cố bằng việc sử dụng mô hình có thể giữ cho sự phục vụ của hệ thống không bị tổn thương hoặc ít nhất cũng giảm thiểu phạm vi ảnh hưởng tới các hộ dùng nước. .
Gỡ rối cho hệ thống. Khi các đặc trưng thuỷ lực hay chất lượng nước không tuân theo tiêu chuẩn, một mô phỏng mô hình có thểđược dùng để xác định các nguyên nhân. Ví dụ, hàng loạt các mô phỏng cho một vùng lân cận chịu một áp suất thấp thường xuyên có thể chỉ ra khả năng là gần vùng này có van bị đóng. Một đội quản lý có thể được phái đến để kiểm tra các van gần đấy.