Автореферат диссертации (Совершенствование расчета и оптимизация системы водоснабжения крупных городов с учетом износа трубопроводов), страница 2

Достоверность полученныхрезультатов обеспечивается использованием современных методик сбора иобработки исходной информации, применением современных общепринятыхметодик экспериментальных исследований и химических анализов, а такжеиспользованием сертифицированного оборудования и приборов, обладающихтребуемой точностью. Результаты лабораторных экспериментов соответствуютданным испытаний на пилотной установке.

Полученные результаты согласуются срезультатами проведенных ранее исследований в данной области.Апробация результатов исследования. Основные результаты данной работыдокладывались и обсуждались на всероссийслих и международных конференциях:Научная конференция ВГАСУ (г. Воронеж, ВГАСУ, в 2014-2016 г.г.); Научнаяконференция ВГЛТУ «Технические и математические науки» (г. Воронеж, ВГЛТУ,09 ноября 2015 г.); Proceedings the third scientific conference «Effective management ofnatural resources and environment for green growth» (Viet Nam, Ho Chi Minh city,University of Natural resources and Environment 18 november 2016); XI научнотехническая конференция «Яковлевские чтения» (г. Москва, МГСУ, 16 марта 2016г.); Международная научно-практическая интернет-конференция «Мировые научнотехнические тренды ‘2017» (г.

Карлсруэ, Германия, 28-30 ноября 2017).Личный вклад автора в получении результатов. Личный вклад авторасостоит в постановке цели и задач диссертационного исследования;непосредственном участии в получении исходных данных, выполнил теоретические6исследования и экспериментальную часть работы, провел обработку полученныхрезультатов и подготовил рекомендации по их использованию.Область исследования соответствует требованиям паспорта специальности05.23.04 – «Водоснабжение, канализация, строительные системы охраны водныхресурсов», пункт № 12 «Технико-экономическая эффективность и надежностьсистем водного хозяйства городов, промышленных комплексов и производственныхпредприятий, оптимизация проектных решений строительства новых, техническогоперевооружения и реконструкции существующих систем, оптимизации режимаработы систем и их отдельных элементов в соответствии с фактическим режимомводопотребления и поступления отработанной воды», технической отрасли науки итребованиям Положения о присуждении ученых степеней.Результаты исследований внедрены строительной компанией CUULONGэксплуатирующей водопроводные сети в районе Тху Дых г.

Хошимин и в учебномпроцессе кафедры водоснабжения и водоотведения Хошиминского университетаприродных ресурсов и окружающей среды.Публикации по результатам исследований. Основные положениядиссертационной работы достаточно полно изложены в 19 работах, из которых 6работ опубликованы в журналах, включенных в Перечень рецензируемых научныхизданий, в которых должны быть опубликованы основные научные результатыдиссертаций на соискание ученой степени кандидата наук, доктора наук, 6 взарубежных изданиях.Структура и объем диссертации. Диссертационная работа содержитвведение, пять глав, заключение, список использованной литературы из 140наименований и 4 приложения. Объем диссертации составляет 173 страницымашинописного текста, 22 таблицы, 105 рисунков в основном тексте, 4 таблицы вприложениях.ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫВо введении обоснована актуальность работы, сформулированы цели и задачи исследования, показаны научная новизна и практическая ценность работы.В первой главе автором приведен обзор существующих методов инормативных документов гидравлического расчёта сетей водоснабжения,современного состояния трубопроводов, схемы распределительных сетей изначения действительных напоров в сети водоснабжени г.

Хошимин.Существует несколько методов гидравлического расчета кольцевых сетей.Рассмотрены преимущества и недостатки методов В.Г. Лобачева-Кросса, М. М.Андрияшева, А. Е. Белана, ВГАСУ. Гидравлическому расчету водопроводных сетейпосвящены работы Н.Н Абрамова, Л.Ф. Мошнина, М.А. Сомова, Ю.А. Ильина, В.С.Игнатчика, А.П. Меренкова, В.Я. Хасилева, С.В. Сумарокова, В.Р. Чупина, Г.Е.Кикачейшвили, О.Г. Примина, М.Я. Панова, В.И.

Щербакова, Е.М. Гальперина, З.И.Цихелашвили и др.После объединения Северного и Южного в г. Хошимине (бывшем Сайгоне)сохранилась и по-прежнему используется коммунальная инфраструктура,построенная американцами ещё до 1975 года. На схеме генерального планаводоснабжения, созданного в 60-х годах XX века (рисунок 1), можно увидеть, чтосистема водоснабжения функционировала только в центре города, на территории7площадью около 170 км2, в то время население города составляло 2 миллионачеловек.

На генплане видно, что транзитная магистральная линия диаметром 2000мм проложена из района Тху Дык до центра города Сайгон.Рисунок 1. Генплан г. Сайгон с магистральными трубопроводами водоснабженияВ настоящее время в Хошимине проживает более 12 млн. человек. Плотностьнаселения составляет около 20 тыс. чел/км2. Система централизованноговодопровода не обеспечивает круглосуточной подачи воды потребителям.В городе на крышах каждого здания размещается собственный водонапорныйбак, либо резервуар обеспечивающий необходимый запас воды, в силу отсутствиянеобходимого напора и объёма воды в распределительной сети (рисунок 2).Рисунок 2. Резервуары воды на крышах зданийАнализ сложившейся системы водоснабжения (рисунок 3), позволяетзаключить, что транзитные и распределительные трубопроводы не заколбцованы.

Ктрубопроводам большого диаметра присоединяется множество тупиковых участковмалого диаметра, для подачи воды нескольким абонентам. Такая ситуация прводит кзначительным утечкам воды, увеличению потерь напора, способствует нарастанию8биологических отложений на стенках труб и активной коррозии стальных ичугунных труб.Рисунок 3. Схема водоснабжения района Тху Дык, г. ХошиминВо второй главе проанализированы существующие методы и программыгидравлического расчета системы водоснабжения города, рассмотрена модельпотокораспределенияпосетисиспользованиемэнергетическогоэквивалентирования, приведена экспериментальная модель системы подачи ираспределения воды (СПРВ).Проведенный гидравлический расчет водопроводной сети района на основекомпьютерной программы WaterGEMS показал необходимость:- оптимизации гидравлических параметров водопроводной сети района ТхуДык при максимальном и минимальном водопотреблении;Предложено провести модернизацию водопроводной сети, проложивпараллельно магистральным, сопроводительные трубопроводы и закольцеватьосновные тупиковые участки.- модернизации водопроводной сети района Тху Дык г.

Хошимин на основеоптимизации гидравлических параметров при аварии на магистралях;Потери напора по длине определялись по формуле Хазена-Вильямса:KLh  4.87D1.85Q C.(1)где h – потери напора, м; C – коэффициент шероховатости Хазена-Вильямса; D– диаметр трубы, м; L – длина трубы, м; K – константа (10,67).Результаты гидравлического расчета сети на случай аварии на магистральномтрубопроводе показал, что обеспечение требуемым расходом и напоромводопроводной сетью является проблематичным и приводит к серьезнымпоследствиям.9Рисунок 4. Предлагаемая схема водопроводной сети района Тху ДыкДля обеспечения надежности работы водопроводной сети предложено(рисунок 4) проложить перемычки между двумя транзитными магистралямидиаметром 2000 мм. Первую перемычку проложить рядом с насосной станцией № 1,вторую - вблизи границы с районом Тху Дык и откорректировать диаметры научастках, где скорости движения воды превышают предельно допустимые иминимизировать потери напора.По результатам гидравлического расчета получены пьезокарты давлений,позволяющие визуализировать распределение давления воды по участкам сетирассматриваемого района города.В час максимального водопотребления (рисунок 5), давление в сетиповышается до 200-300 kPa, при этом значение расчётного давления в сетиудовлетворяет прочности материала труб.Рисунок 5.

Изменение давлений в сети в часмаксимального водопотребления приаварии10Научно обоснованная модернизация кольцевой водопроводной сети, питаемойот двух транзитных магистралей, подтвержденная результатами гидравлическогорасчета и построения пьезокарт распределения давлений в сети, позволяетзначительно улучшить проблему снабжения водой всех потребителей.- восстановлении и реконструкции городской водопроводной сети района ТхуДык с учетом коэффициента шероховатости ветхих трубопроводов.Падение давления в сети объясняется наличием трубопроводов с множествомтупиковых участков; низким коэффициентом шероховатости (С), зависящим отматериала и возраста труб; наличием коррозионных и биологических отложений;большим количеством скрытых утечек; несанкционированным подключениям;нерегулярнойпромывкойстарыхтруб;недостаточнымдиаметромраспределительных линий и т.п.В настоящее время в г.

Хошимин имеется около 700 км старых магистральныхтруб, которые эксплуатируюся более 40 лет и 3500 км силно разветвлённыхтупиковых распределительных сетей. В районе Тху Дык транзитные ираспределительные трубопроводы в основном изготовлены из бетона,футерованного изнутри сталью, чугуна и стали. Они проложены в период с 1960 по2015 г., диаметр которых от 100 до 2000 мм.Коррозия и отложения на внутренних стенках трубопроводов снижает ихпропускную способность. Показатель шероховатости внутренней поверхноститрубы выражается параметром е(рисунок 6). На характеристики потокаводы в трубопроводе влияет не толькозначение шероховатости, но материал идиаметр труб.

По результатам замеровна ветхих стальных трубах величинашероховатости е варьировалась от 0,1до 2,3 мм.Рисунок 6. Шероховатость стенок трубы (e)Показателем работы водопроводных сетей являются потери напора на трение втрубах h, минимальная шероховатость стенок трубы (e), коэфициентгидравлического трения λ.Известна широко используемая аппроксимация коэффициента λ А. Д.Альтшуля: e68   0,11 Dр Re 0,25,(2)которая переходит в подтверждённые экспериментами зависимости длякоэффициента гидравлического трения. При Re(e/Dp) > 500 – для шероховатых трубформула А.Д.