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

На правах рукописиНгуен Хюи КыонгСОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ РАСЧЕТА И ОПТИМИЗАЦИЯСИСТЕМЫ ВОДОСНАБЖЕНИЯ КРУПНЫХ ГОРОДОВС УЧЕТОМ ИЗНОСА ТРУБОПРОВОДОВ05.23.04 – Водоснабжение, канализация, строительные системыохраны водных ресурсовАВТОРЕФЕРАТдиссертации на соискание учёной степеникандидата технических наукВоронеж – 20192РаботавыполненавФедеральномгосударственномбюджетномобразовательном учреждении высшего образования «Воронежский государственныйтехнический университет» (ВГТУ).Научныйруководитель:Щербаков Владимир Ивановичдоктор технических наук, доцентОфициальныеоппоненты:Саркисов Сергей Владимировичдоктор технических наук, доцентФедеральное государственное казённоевоенное образовательное учреждение высшегообразования «Военная академия материальнотехнического обеспечения имени генералаармии А.В. Хрулева», начальник кафедрысистем жизнеобеспечения объектов военнойинфраструктурыЧупин Роман Викторовичкандидат технических наук, Федеральноегосударственное бюджетное образовательноеучреждение высшего образования«Иркутский национальныйисследовательский технический университет»старший научный сотрудник научноисследовательской частиФедеральное государственное бюджетноеобразовательное учреждение высшегообразования «Юго-Западныйгосударственный университет»Ведущаяорганизация:Защита диссертации состоится «05» июня 2019 года в 15 часов 00 минут назаседании диссертационного совета Д 212.138.10, созданного на базе ФГБОУ ВО«Национальный исследовательский Московский государственный строительныйуниверситет» по адресу: 129337, г.

Москва, Ярославское шоссе, д.26, 9 студия«Открытая сеть».С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке и на сайте ФГБОУ ВО«Национальный исследовательский Московский государственный строительныйуниверситет» www.mgsu.ruАвтореферат диссертации разослан «»2019 г.Ученый секретарьдиссертационного советаГогина Елена Сергеевна3ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫАктуальность темы исследования. Питьевая вода является основнойнеобходимостью жизни населения, а централизованная система водоснабжениядолжна обеспечивать качество воды, давление в сети и её необходимое количество.В крупных городах Вьетнама, потребители испытывают нехватку воды требуемогокачества с необходимым напором. Износ водопроводных сетей является следствиемпонижения 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.Степень разработанности темы исследования.

В отечественной изарубежной литературе существует множество различных программ и методовгидравлического расчета кольцевых сетей систем водоснабжения . Рассмотренысамые распространенные: метод В.Г. Лобачева-Кросса, метод М. М. Андрияшева,универсальный метод А. Е. Белана, метод ВГАСУ.Большинство работ предназначены для проектирования планируемыхобъектов и не учитывают состояние и износ ветхих трубопроводов. Методыгидравлического расчета системы водоснабжения крупного города с множествомтупиковых участков представляют определенную трудность, даже прииспользовании компьютерной техники.Объект исследования.

Водопроводные сети крупного города сдействующими сетями водоснабжения, повысительными насосными установками ииндивидуальными резервуарами.Предмет исследования. Обеспечение жителей района Тху Дык городаХошимин централизованным водоснабжением с обеспечением требуемым расходоми необходимым напором в тупиковых участках водопроводной сети.Цель и задачи исследования.

Совершенствование гидравлического расчета сиспользованием энергетического эквивалентирования и оптимизация системыводоснабжения крупных городов с учетом износа трубопроводов.Поставленная цель достигается в работе решением следующих задач:- проведением реального обследования состояния трубопроводов системыводоснабжения г. Хошимин;- выполнением гидравлического расчета водопроводной сети сиспользованием программного продукта WaterGEMS;- выполнением гидравлического расчета водопроводных сетей, какполноразмерных гидравлических систем (ПГС) на основе принципа энергетическогоэквивалентирования;- проведением анализа существующих методов гидравлического расчёта исравнением с принципами энергетического эквивалентирования применяемыми4длярасчетом больших гидравлических систем;- построением пьезометрических карт давлений в распределительной сети дляразных расчетных случаев подачи воды;- проведением расчёта реальной системы водоснабжения и определениемосновных методов оптимизации подачи и распределения воды;- проведением экономического обоснования замены индивидуальныхемкостей на муниципальные резервуары.Научная новизна работы:- предложен модернизированный способ гидравлического расчетаводопроводный сети с учетом коэффициента шероховатости ветхих труб;- впервые предложен метод упрощения гидравлического расчета системыводоснабжения крупного города, с множеством тупиковых участков, позволяющийсовершенствовать управление и сократить расходы на эксплуатацию водопровода;- разработана классификация определения шероховатости труб из различныхматериалов, определены коэффициенты шероховатости в зависимости от сроковэксплуатации стальных и чугунных труб;- получены формулы определения реального коэффициента шероховатостидля гидравлического расчета трубопроводов в зависимости от сроков эксплуатациистальных и чугунных труб, и труб с цементно-песчаным покрытием;- разработан алгоритм определения реального коэффициента шероховатостидля гидравлического расчета трубопроводов в зависимости от сроков эксплуатациистальных и чугунных труб, и труб с цементно-песчаным покрытием;- разработан алгоритм и методика гидравлического расчетасетиводоснабжения города с множеством ветхих участков по принципу энергетическогоэквивалентирования;- предложена замена индивидуальных баков на муниципальные резервуары,что обеспечивает надежность работы системы подачи воды потребителями изначительно сокращает затраты на электроэнергию.Теоретическая и практическая значимость работы.Разработанмодернизированный способ гидравлического расчета сети с множеством тупиковыхучастков, для решения проблемы низкого давления воды у потребителей в городеХошимин, получены теоретические зависимости определения коэффициентагидравлической шероховатости ветхих труб.Для обеспечения потребителей бесперебойной подачей необходимогоколичества воды, под требуемым напором:- проведены гидравлические расчеты городских водопроводных сетей сучетом коэффициента шероховатости ветхих трубопроводов на разные расчетныережимы;- разработана модель потокораспределения по сети, апробированная нареальных водопроводных сетях с использованием регистраторов давления;- построены пьезометрические карты давлений в сети для различных режимовводопотребления;- ликвидация индивидуальных водонапорных баков позволит обеспечитьбезопасное водоснабжение, и улучшит архитектурный облик города.Методология и методы исследования.

В работе использован комплексметодов научных исследований: аналитическое обобщение и систематизация опытаотечественныхизарубежныхисследований,изложенныхвнаучно-5исследовательской и специальной литературе; анализом методов гидравлическогорасчета водопроводных сетей, в то числе с применением компъютерных программ;методы планирования и проведения экспериментальных исследований на реальномобъекте, с применением современных приборов; анализ существующего состояниятрубопроводовотсрокаихэксплуатации;обработкаполученныхэкспериментальных результатов с использованием современных лицензированныхкомпьютерных программ.Положения, выносимые на защиту:научное обоснование метода упрощения гидравлического расчетасистемы водоснабжения крупного города, имеющего множество тупиковыхучастков;- теоретические зависимости определения коэффициента гидравлическойшероховатости ветхих труб.результаты гидравлических расчетов городских водопроводных сетей сучетом коэффициента шероховатости ветхих трубопроводов;результаты гидравлических расчетов водопроводных сетей сприменением принципа энергетического эквивалентирования;пьезометрические карты давлений в сети для различных режимовводопотребления;оптимизация работы существующей системы водоснабжения;обоснованиеприменения предложенных методов гидравлическогорасчёта водопроводной сети, определение экономической эффективности заменыиндивидуальных емкостей у потребителей.Степень достоверности полученных результатов.