Диссертация (1141496), страница 15
Текст из файла (страница 15)
Экономический эффект применения предложенного методагидравлического расчёта сетиРассматриваются актуальные вопросы гидравлического расчета водопроводных сетей крупных городов. Установка на магистральных трубопроводахдатчиков давления – регистраторов фиксирующих и передающих информациюпозволяют получить достоверную характеристику потокораспределения. Длябольших водопроводных систем с множеством тупиковых участков предлагается использовать принцип энергетического эквивалентирования для упрощения конфигурации сети, без потери её гидравлических характеристик.
Применение этого метода позволяет более чем в пять раз сократить расходы на гидравлический расчет по сравнению с традиционными методами.Система водоснабжения города Хошимин, имеющего высокую плотностьнаселения, хаотичную застройку и множество распределительных тупиковыхучастков, расчет которой представляет собой достаточно сложную гидравлическую задачу. Гидравлический расчет водопроводной сети является промежуточным этапом в процессах проектирования, строительства и эксплуатации системы водоснабжения.По информации водоснабжающей компании SAWACO, в системе водоснабжения города Хошимин установлено 46 регистраторов напора Cello (рисунок 5.1), передающих ежечасно данные о напорах в сети в центр управленияводопроводными сетями.
Регистраторы установлены на магистральных трубопроводах с диаметром труб от 300 до 1200 мм (таблица 5.1).Применяемые регистраторы Cello - семейство регистраторов с передачейданных через GSM, которые зарекомендовали себя как отраслевой стандарт дистанционного управления [56].123Таблица 5.1.Статистика количества установленных регистраторов CelloДиаметр трубопровода (мм)300-400450500-600800-1000Количестворегистраторовнапора Cello16417812001Интегрированный регистратор Cello с передачей данных через SMS / GPRSимеет датчик давления с пределом измерений от 0 до 10 бар и возможность записывать данные с интервалами от 1 секунды до 1 часа (рисунок 5.1).Рисунок 5.1. Регистратор CelloНа рисунках 5.2, 5.3 показаны местоположения регистраторов давления наводопроводной сети города по кварталам, которых насчитывается более 300, снаселением около 35000 человек в каждом. роме того, в некоторых районах совсем нет регистраторов давлений в сети и получить истинное потокораспределение и значение напоров в точках сети и у потребителей не представляется возможным.124Рисунок 5.2.
Месторасположение регистраторов давления на водопроводнойсети города и в районе Тху ДыкРисунок 5.3. Величины напора на водопроводной сети города измеряемыерегистраторами Cello.В тоже время установленные регистраторы в диктующих точках сети позволяют приблизительно оценить ситуацию подачи воды и определить напоры всети на магистральных участках. Этого недостаточно для традиционного гидрав-125лического расчета с реальным потокораспределением в сети с магистральнымитрубопроводами большого диаметра и большим количеством тупиковых участков с трубами малого диаметра.В данном случае целесообразно разбить водопроводную сеть на отдельныекварталы и использовать для гидравлического расчета принцип энергетического эквивалентирования [131, 132].Гидравлический расчет сети квартала района ТхуДык, проведенный попрограмме Bentley WaterGEMS показал, что напор воды у насосеой станцииисточника подачи постоянен и составляет 37 м, но с 7 до 20 часов напор воды вдиктующей точке и у других потребителей меньше 1 м.
Следовательно, напоризмеренный на магистральном трубопроводе теряется по мере водоотбора, хотярасстояние от источника сети до диктующей точки не более 3500 м, и водопроводная сеть не обеспечивает потребностей населения в воде [60, 77].Применение принципа энергетического эквивалентирования в процессегидравлического расчета позволяет упростить систему водоснабжения города, втоже время получить достаточно точные результаты увязки сети. В районе ТхуДык распределительная сеть состоит из 45 тупиковых трубопроводных участков (диаметр труб 50 - 150 мм) питающихся от магистральной линии (диаметрот 300 до 500 мм).Используя принцип энергетического эквивалентирования необходимо подбирать только пять фрагментов сети, однотипных с диаметрами труб до 150 мм;200 м; 500 м; 1000 м; 1500 м; 2000 м и имеющих приблизительно одинаковыесуммарные длины труб. Алгоритм гидравлического расчета подопрводной сетипредставлен на рисунке 5.4 [65, 66].Для гидравлического расчета всей водопроводной сети города необходиморассчитать не меньше 10 расчетных зон, имеющих разные плотность населения,длину сети, отметки поверхности земли, высоту зданий, потери воды, материал истепень изношенности труб и т.п.126Рисунок 5.4.
Алгоритм гидравлического расчета сети водоснабжения города,с множеством ветхих участков по принципу энергетического эквивалентирования127Методика выполнения гидравлического расчета сети водоснабжения города с множеством ветхих участков по принципу энергетического эквивалентирования (рисунок 5.5), отображает все шаги расчета, позволяет любому инженеру самому использовать принцип энергетического эквивалентирования дляприменения в проектировании.128Рисунок 5.5.
Методика выполнения гидравлического расчета сети водоснабжения города с множеством ветхих участков по принципу энергетическогоэквивалентирования129где h - потери напора участка до диктующей точки; ƩL - сумма длин трубопроводов; С - коэффициент шероховатости; e – шероховатость; qэ – водопотребление энергоузла в составе МПГС (модель полноразмернойгидравлическойсистемы); qр- расчетное водопотребление энергоузла; qу- водопотребление узла;Zзем - отметка поверхности земли энергоузла (м); Zрас - расчетная отметкаповерхности земли энергоузла (м).При сравнении схемы водоснабжения расчетного квартала перед и послеэнергетического эквивалентирования сети водоснабжения, видно, что количество участков уменьшается в 10 раз, т.е.
когда начальная схема включала более1200 участков, то после упрощения осталось меньше 120 участков с диаметромтруб от 50 до 150 мм (рисунок 5.6).По аналогии, можно создать подробную упрошенную схему всего города,без необходимости отображать сотни тысяч участков, на карте, показывающейданные напоры, которые должны быть обеспечены у пользователя, а также вдиктующих и критических точках расчетной водопроводной сети.
Результатыгидравлических расчетов могут быть скорректированы в зависимости от времени или сценариев, рассчитанных на перспективу [34].Рисунок 5.6. Схема водоснабжения квартала перед и после примененияэнергетического эквивалентирования130Анализ затрат на необходимое обследование и гидравлический расчет сетиводоснабжения района Тху Дык, сбор исходных данных для расчетов, установку приборов для измерения напора и расхода на трубопроводах, передачу данных через сотовый регистратор, устройства приема информации, стоимостьаренды каналов связи, техническое обслуживание и ремонтное обеспечение,потребуют инвестиций, соответствующих размеру сети.Экономический эффект применения принципа энергетического эквивалентирования для гидравлического расчёта, можно ориентировочно определить поосновным затратам в сравнении с традиционными методами расчета водопроводной сети (таблица 5.2).Эффективность применения метода энергетического эквивалентированиятолько при гидравлическом расчете всей сети города Хошимин позволит болеечем в пять раз снизить финансовые затраты и материальные ресурсы.Таблица 5.2.Сравнение основных затрат двух принципов гидравлических расчетовРасчет классическим способомРасчет по принципу энергетическогоэквивалентированияКолЗатраты на Затраты наЗатраты на Затраты навоЗатраты наЗатраты накварт Среднее программу измерение регистраторы Среднее программу измерение регистраторыкол-во WaterGEMS напора заалов кол-во WaterGEMS напора за/монтаж/монтажучастков/расчетгодучастков/расчетгод(USD)(USD)(USD)(USD)(USD)(USD)1120012850/15040013000/2001204950/15401300/202240014850/30080026000/4002404950/30802600/403360014850/450120039000/6003607900/451203900/604480014850/600160052000/8004807900/601605200/805600019800/750200065000/10006009900/752006500/1006720019800/900240078000/12007209900/902407800/120………………………91080024750/1350240078000/1800108012850/1352407800/120………………………240078000/600003600024750/45002407800/1200300∑360000 24750/45000210150*60=12 609 000 руб.38490*60 = 2 309 400 руб.131Гидравлический расчёт водопроводной сети города, с использованием энергетического эквивалентирования позволяет определить местоположение установки ПНС в наиболее неблагоприятных точках сети, определенных по пьезокартам.Более точно можно определить зоны низкого давления возможно при установке манометров на всех распределительных трубопроводах, но это потребуетзначительных затрат.
Предлагаемый методом гидравлического расчета позволяетустанавливать манометры в сочетании с регистраторами Cello на некоторых основных транзитных участках (d = 100-150 мм) и проводить автоматическое изменение и регулирование потокораспределения и давления для определенных расчетных зон. некоторых типичных фрагментов, При этом принимаются во внимание: плотность населения, средняя высота домов, протяженность участков трубопроводов, диаметр и материал труб, график водопотребления, наличие крупныхпотребителей.Принцип энергетического эквивалентирования может быть применен к любому типу наружных сети водоснабжения с неограниченным размером. Но еслииспользуются традиционные расчет, измерения плюс современные технологиипередачи данных, то для этого потребуются инвестиции, соответствующие размеру сети.Для гидравлических расчетов используются компьютерные программы, выполняющие моделирование гидравлического режима и качества воды, в том числепрограммное обеспечение WaterGEMS.
Но компьютерная программа - это всеголишь инструмент для расчетов, с помощью которого производят гидравлическиерасчеты, основанные на изменениях входных данных: нормы водопотребления,график водопотребления, изменения коэффициента шероховатости труб и пр., нонет никакой функции, позволяющей считать, что все фрагменты сети имеют одинаковые характеристики. Принцип энергетического эквивалентирования, основанный на упрощении водопроводной сети больших размеров, является инструментом быстрого расчета сети при сохранении всех заданных параметров.132Теоретически, достаточно просто выбрать диктующую точку в расчетнойзоне и увеличить давление от источника (насосная станция II подъема), чтобы получить требуемое давление в этой точке, при этом все остальные узлы будут иметьболее высокое давление.
Но это может привести к большой затрате энергии, хотядостаточно увеличить давление лишь в зонах где наблюдается недостаток напора всети, что также обеспечит большую надежность работы водопровода.Повышение давления воды в городской водопроводной сети целесообразно с использованием ПНС в отдельных зонах низкого давления, что сократитутечки, составляющие в настоящее время более 28%.5.2. Экономическое обоснование замены индивидуальных емкостей намуниципальные резервуарыЭкономическое обоснование требует проведения оценки стоимости в конкретной сети водоснабжения, для сравнения затраты между двумя вариантами синдивидуальными емкостями и муниципальными резервуарами для воды.Используя результаты гидравлического расчета сети водоснабжения в районе Тху Дык, представленные в главе 4, получаем, что в час максимального водопотребления в северо-восточном квартале наблюдается нехватка воды (рисунок5.7), Подача воды в эту зону составляет qmax = 145 л/с; qср = 105 л/с = 9072 м3/сут.при этом норма хозяйственно-питьевого водопотребления на 1 жителя в районепринята 250 л/сут.Зона низкого давления обусловлена тем, что с 6 до 22 часов напор воды составляет менее 10 м, и не удовлетворяет потребностей жителей в подаче воды.В зоне низкого давления, выделенной на рисунке 5.8, насчитывается 9072семьи, в среднем четыре человека в каждой семье.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
