Диссертация (Совершенствование расчета и оптимизация системы водоснабжения крупных городов с учетом износа трубопроводов)

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждениевысшего образования«ВОРОНЕЖСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙУНИВЕРСИТЕТ»На правах рукописиНгуен Хюи КыонгСОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ РАСЧЕТА И ОПТИМИЗАЦИЯСИСТЕМЫ ВОДОСНАБЖЕНИЯ КРУПНЫХ ГОРОДОВС УЧЕТОМ ИЗНОСА ТРУБОПРОВОДОВ05.23.04 – Водоснабжение, канализация, строительные системы охраныводных ресурсовДиссертация на соискание ученой степеникандидата технических наукНаучный руководительдоктор технических наук, доцентВ. И.

ЩербаковВоронеж – 20192ОГЛАВЛЕНИЕВВЕДЕНИЕ .................................................................................................................... 5ГЛАВА 1. АНАЛИТИЧЕСКИЙ ОБЗОР СУЩЕСТВУЮЩИХ МЕТОДОВГИДРАВЛИЧЕСКОГО РАСЧЁТА СЕТЕЙ ВОДОСНАБЖЕНИЯ .................111.1. Гидравлический расчет разветвленной водопроводной сети ....................111.2. Анализ существующих методов гидравлического расчета кольцевойводопроводной сети ...............................................................................................131.3.

Метод гидравлического расчета ВГАСУ .....................................................181.4. Системы водоснабжения без водонапорных башен и напорныхрезервуаров .............................................................................................................221.5. Повысительные насосные станции с регулированием напора и расхода .251.6. История развития распределительной сети водоснабжения г. Хошимин ..271.7. Современное состояние трубопроводов системы водоснабжения г.Хошимин.................................................................................................................301.7.1. Установка индивидуальных запасных емкостей .........................................

321.7.2. Регулирование давления воды в сети............................................................. 331.8. Современная схема распределительной сети г.Хошимин..........................36Выводы по главе 1 .................................................................................................39ГЛАВА 2. ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕПОТОКОРАСПРЕДЕЛЕНИЯ В СИСТЕМЕ ВОДОСНАБЖЕНИЯ................402.1. Анализ программ гидравлического расчета системы водоснабжениягорода ......................................................................................................................402.1.1.

Метод моделирования потокораспределения ЭГДА .................................. 402.1.2. Программа моделирования гидравлического режима Epanet ................... 412.1.3. Программа моделирования гидравлического режима BentleyWaterGEMS / WaterCAD ............................................................................................ 4332.1.4. Програмный комплекс для расчета систем распределения и подачи водыMIKE URBAN .............................................................................................................. 462.1.5.

Программы NETA и NETB для увязки сети с одним или несколькимиводопитателями ............................................................................................................ 482.2. Модель потокораспределения с использованием энергетическогоэквивалентирования ..............................................................................................502.2.1. Условия однозначности в задачах анализа и синтеза гидравлическихсистем ............................................................................................................................. 502.2.2.

Инженерная постановка и математическая формулировка задачиэнергетического эквивалентирования систем водоснабжения............................ 522.3. Экспериментальная модель системы подачи и распределения воды(СПРВ) ....................................................................................................................592.3.1. Трансформация районной сети с объединением участков в кольца иконтуры .......................................................................................................................... 592.3.2.

Значение повысительных насосных станций в СПРВ................................ 602.4. Гидравлический расчет водопроводной сети района на основекомпьютерной программы WaterGEMS ...............................................................632.4.1. определение гидравлических параметров водопроводной сети приаварии на магистралях ................................................................................................

632.4.2. Математическая модель коррозионного зарастания внутреннего сеченияметаллических трубопроводов. ................................................................................. 702.4.3. Восстановления и реконструкция городской водопроводной сети районаТху Дык с учетом коэффициента шероховатости ветхих трубопроводов ........ 86Выводы по главе 2 .................................................................................................91ГЛАВА 3. ПРИМЕНЕНИЕ ПРИНЦИПА ЭНЕРГЕТИЧЕСКОГОЭКВИВАЛЕНТИРОВАНИЯ ДЛЯ ГИДРАВЛИЧЕСКОГО РАСЧЁТАВОДОПРОВОДНОЙ СЕТИ ......................................................................................9343.1. Существующие схемы городского водоснабжения .......................................... 933.2.

Предлагаемая модель гидравлического расчёта водопроводной сети........... 973.3. Гидравлический расчёт водопроводной сети с учетом коэффициенташероховатости ветхих трубопроводов.................................................................... 100Выводы по главе 3 ...............................................................................................113ГЛАВА 4. ПРАКТИЧЕСКОЕ ПРИМЕНЕНИЕ И ОПТИМИЗАЦИЯРАСЧЁТА СЕТИ НА ОСНОВЕ ЭНЕРГЕТИЧЕСКОГОЭКВИВАЛЕНТИРОВАНИЯ ................................................................................. 1144.1.

Построение пьезометрических карт для разных режимов подачи воды.. 1144.2. Оптимизации работы существующей системы водоснабжения .............118Выводы по главе 4 ...............................................................................................121ГЛАВА 5. ЭКОНОМИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ МОДЕРНИЗАЦИИ СИСТЕМЫВОДОСНАБЖЕНИЯ РАЙОНА Г. ХОШИМИН .............................................. 1225.1.Экономический эффект применения предложенного методагидравлического расчёта сети .................................................................................. 1225.2.Экономическое обоснование замены индивидуальных емкостей намуниципальные резервуары ..................................................................................... 132Выводы по главе 5 ...............................................................................................139ЗАКЛЮЧЕНИЕ …….........................................................................................

141СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ И УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ .................... 144СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ ..................................................................................... 145ПРИЛОЖЕНИЕ А ................................................................................................... 160ПРИЛОЖЕНИЕ Б ................................................................................................... 166ПРИЛОЖЕНИЕ В ...................................................................................................

168ПРИЛОЖЕНИЕ Г………………………………………………………………..1725ВВЕДЕНИЕАктуальность темы исследования. Чистая вода является основнойпотребностью городской жизни, в том числе система водоснабжения должнаобеспечивать качество воды, давление в сети и её необходимое количество. Внастоящее время в крупных городах Вьетнама, потребители испытывают нехватку воды требуемого качества с необходимым напором. Износ водопроводных сетей является следствием понижения напора воды в сети, особенно в часы максимального водопотребления.Водоканалы не могут повышать давление воды в водопроводных сетях последующим причинам:- отсутствует схема существующего водопровода;- многие участки сети находятся в аварийном состоянии;- на ветхих трубопроводах учетка воды составляет около 40%;- множество локальных повысительных установок;В настоящее время в г.Хошимин почти каждая семья вынуждена иметьсобственный водонапорный бак, чтобы решить проблему недостатка давления вводопроводной сети.Степеньлитературеразработанности темы.

Всуществуетмножествоотечественной иразличныхпрограммзарубежнойиметодовгидравлического расчета системы водоснабжения, но в большинстве своем онипредназначены для проектирования планируемых объектов и не учитывают состояние и износ ветхих трубопроводов. Методы гидравлического расчетасистемы водоснабжения крупного города с множеством тупиковых участковпредставляют определенную трудность, даже при использовании компьютернойтехники.6Объект исследования. Рассматривается система водоснабжения городаХошимин, имеющего высокую плотность населения, хаотичную застройку имножество тупиковых участков.Предмет исследования.

Принцип энергетического эквивалентированияпозволяющий объединить множество тупиковых участков, обозначив их как фиктивные линии подсистемы, что значительно упрощает всю схему расчета полноразмерной гидравлической системы.Научно-техническая гипотеза диссертации состоит в совершенствованиигидравлического расчета на основе принципа энергетического эквивалентирования для системы водоснабжения города.Цели и задачи работы. Совершенствование гидравлического расчета сиспользованием энергетического эквивалентирования и оптимизация системыводоснабжения крупных городов с учетом износа трубопроводовПоставленная цель достигается в работе решением следующих задач:- проведением реального обследования состояния трубопроводов системыводоснабжения г.

Хошимин;- выполнением гидравлического расчета водопроводной сети с использованием программного продукта WaterGEMS;- выполнением гидравлического расчета водопроводных сетей, как полноразмерных гидравлических систем (ПГС) на основе принципа энергетическогоэквивалентирования;- проведением анализа существующих методов гидравлического расчёта исравнением с принципами энергетического эквивалентирования применяемымидля расчетом больших гидравлических систем;- построением пьезометрических карт давлений в распределительной сетидля разных расчетных случаев подачи воды;- проведением расчёта реальной системы водоснабжения и определениемосновных методов оптимизации подачи и распределения воды;- проведением экономического обоснования замены индивидуальных емкостей на муниципальные резервуары.7Методологической и теоретической основой исследований являютсяотечественные и зарубежные исследования в области гидравлического расчетасистемы водоснабжения города с множеством тупиковых участков на сети; разработана научно-техническая документация применения различных способовгидравлического расчёта сети.Методы диссертационного исследования.