Медведев Е.В., Орлова Н.А.
РАЗРАБОТКА ГИДРАВЛИЧЕСКИХ ЭЛЕКТРОННЫХ МОДЕЛЕЙ ВОДОСНАБЖЕНИЯ *
Аннотация:
цель данного исследования заключается в создании электронных гидравлических моделей системы водоснабжения, которые будут использоваться для анализа и оптимизации работы системы. Модели позволяют прогнозировать поведение системы, оценивать ее производительность, выявлять потенциальные проблемы и находить оптимальные решения. Такие модели помогают повысить эффективность и надежность работы системы водоснабжения.
Ключевые слова:
системы водоснабжения, система водоотведения, гидравлический расчет, электронная модель, геоинформационная система
DOI 10.24412/2712-8849-2023-1269-463-470
Введение: На основании требований, предъявляемых законодательством России, развитие водного хозяйства и инженерной инфраструктуры городов и населенных пунктов необходимо осуществлять в соответствии с проектами схем водоснабжения и водоотведения. При численности населения города более 150 тыс. человек данные схемы обязательно должны включать в себя электронные модели систем водоснабжения и водоотведения. Расчеты ZuluHydro совместно с геоинформационной системой ZuluGIS позволяет учитывать различные параметры, такие как распределение населения, топографические особенности местности, инженерные коммуникации и другие факторы, необходимые для обеспечения эффективной работы системы. Это позволяет обеспечить надлежащее качество водоснабжения и водоотведения для населения. Разработка электронной модели системы водоснабжения решает весь набор задач, указанных в пункте 12 постановления Правительства РФ от 5 сентября 2013 г. № 782 «О схемах водоснабжения и водоотведения» и способствует более эффективному управлению водными ресурсами в городах и населенных пунктах.Цель и задачи исследования: Цель электронных гидравлических моделей системы водоснабжения заключается в том, чтобы предоставить инструмент для анализа и оптимизации работы системы водоснабжения. Эти модели могут использоваться для прогнозирования поведения системы в различных условиях, оценки ее производительности, выявления потенциальных проблем и поиска оптимальных решений. Они позволяют моделировать все рабочие процессы системы водоснабжения, от подачи воды до распределения по трубопроводам и использования в конечных точках. Электронные гидравлические модели помогают инженерам проектировать новые сети водоснабжения, предсказывая и анализируя их работу в различных условиях.Задачи электронных гидравлических моделей системы водоснабжения могут включать в себя следующее: 1. Моделирование потока воды в трубопроводах и сооружениях системы водоснабжения. 2. Оценка давления и расхода в различных точках системы.3. Анализ работы насосных станций и резервуаров.4. Идентификация участков с недостаточным или избыточным давлением.5. Прогнозирование поведения системы при изменяющихся условиях, таких как увеличение или уменьшение потребления воды.6. Оптимизация распределения воды в системе для обеспечения эффективной работы и минимизации потерь.В Соответствии со статьей 38 Федерального закона от 7 декабря 2011 г. № 416-ФЗ «О водоснабжении и водоотведении», развитие централизованных систем водоснабжения и водоотведения городов осуществляется только в соответствии со схемами этих систем. Электронная модель систем водоснабжения и водоотведения является составной частью схем водоснабжения и водоотведения (Постановление Правительства РФ от 5 сентября 2013 г. № 782 «О схемах водоснабжения и водоотведения»). Также, нормативный документ СП 31.13330.2021 включает требования к проведению гидравлических расчетов проектируемых систем водоснабжения. Проекты схем разрабатываются с учетом территориального планирования города и опираются на разработке инженерных решений, позволяющих определить инженерные решения и оценку капитальные вложения.ZuluHydro - набор программного обеспечения, который используется для расчета водопроводных сетей, предназначенных для решения различных отраслевых областях. Программа позволяет создать математические модели сетей, задачи топологического анализа и выполнять различные гидравлические расчеты. С помощью ZuluHydro можно рассчитывать водопроводные сети любой сложности и большого объема, например, застройки ИЖС или целые города. Программное обеспечение рассчитывает тупиковые и кольцевые сети водоснабжения, а также системы с повысительными насосными станциями, работающие от одного и более источников. Построение электронных моделей систем водоснабжения включает применении следующих этапов:1. Разработка расчетной схемы модели.2. Разработка балансовой характеристики модели.3. Проведение предварительных расчетов системы.4. Калибровка гидравлической модели.Необходимо отметить, очевидные различия между работой систем водоснабжения и водоотведения, но основные этапы построения электронных моделей для данных систем являются идентичными.Разработка расчетной схемы заключается в:выбор типа расчетной схемы (укрупненной или подробной) в зависимости от поставленных задач, формировании топологии сети в программный комплекс,создании электронных баз данных характеристик элементов для проведения гидравлических расчетов.Разработка балансовой характеристики модели заключается в разработке балансовой схемы в соответствии выбранному типу расчетной схемы. На данном этапе проводится анализ балансов потребления воды в городе. Итогом является формирование определенных значений расхода на каждом потребителе, который приведен в модели.Проведение поверочных предварительных расчетов системы (рис.1) необходимо для исправления ошибок и неточностей в электронной модели. Цель этого этапа — запустить расчет в программном комплексе.Доработка гидравлической модели состоит во внесении различных изменений в модель для точного соответствия модели работе системы на основе проведения серий измерений на сети. Разработка схемы сети основывается на геоподоснове в масштабе М 1:500, которая предоставляется в качестве исходных данных. Для возможности привязки схемы сети водоснабжения или водоотведения к плану местности необходимо воспользоваться функциями современных программных комплексов и подгрузить в программу топографические данные, например, геоподоснову или другую графическую информацию. /Рис. 1. Проверочный гидравлический расчет в программном обеспечении ZuluHydro.Основными элементами водопроводной (рис.2) сети при построении гидравлической модели являются:1. Резервуар (источник водоснабжения).2. Участок водопроводной сети.3. Узел (водопроводные колодцы, разветвления, потребитель).4. Регулятор давления.5. Насосные установки.6. Запорная арматура./Рис. 2. Все элементы водопроводной сетив программном обеспечении ZuluHydro.Для построения гидравлической модели требуется следующая информация:данные о характеристиках всех элементов водопроводной сети (трубопроводы, насосные агрегаты, резервуары, регулирующая арматура),расходы воды от различных потребителей, назначенные в соответствующие узлы сети. При проведении гидравлических расчетов по расширенному (24-часовой) режиму системы необходимо указание графиков потребления воды в соответствии с типом потребителя (детский сад, жилой дом, промышленное предприятие и др.),топографическая информация (геодезическая сеть или координаты),информация о системе управления,логика принимаемых решений диспетчерами.Вывод: Основной задачей моделей является моделирование потока воды, оценка давления и расхода в различных точках системы, а также анализ работы насосных станций, резервуаров и оптимизация распределения воды для обеспечения эффективной работы.Комплекс программного обеспечения ZuluHydro играет важную роль в разработке моделей систем водоснабжения, позволяя проводить различные гидравлические расчеты и создавать математические модели сетей водоснабжения любой сложности.В статье содержится описание каждого этапа разработки модели, что позволит более детально и качественно построить гидравлическую электронную модель системы водоснабжения. Это в свою очередь приведет к улучшению качества и точности проектирования будущего объекта, анализа текущей ситуации и разработке плана мероприятий для улучшения работы системы.
Номер журнала Вестник науки №12 (69) том 5 ч. 1
Ссылка для цитирования:
Медведев Е.В., Орлова Н.А. РАЗРАБОТКА ГИДРАВЛИЧЕСКИХ ЭЛЕКТРОННЫХ МОДЕЛЕЙ ВОДОСНАБЖЕНИЯ // Вестник науки №12 (69) том 5 ч. 1. С. 463 - 470. 2023 г. ISSN 2712-8849 // Электронный ресурс: https://www.вестник-науки.рф/article/12122 (дата обращения: 17.05.2024 г.)
Вестник науки СМИ ЭЛ № ФС 77 - 84401 © 2023. 16+