Совершенствование методов гидравлического расчета систем подачи и распределения воды

Актуальность проблемы. В решениях ХХУ1 съезда КПСС особое внимание уделено улучшению использования материальных и энергетических ресурсов. Стоимость строительства систем 1 подачи и распределения воды составляет большую часть стоимости строительства систем водоснабжения в целом. Оплата энергии, расходуемой на подачу воды, является основной частью затрат по эксплуатации этих систем. Строительство водоводов и водопроводных сетей требует большого расхода металла.

Эффективность систем подачи и распределения воды в значительной мере зависит от технико-экономического обоснова-* ния принимаемых решений по зонированию этих систем, выбору материала и диаметров труб, использованию регулирующих ем-г, костей и станций регулирования.

Эти решения должны базироваться на всестороннем анализе условий работы системы на различных стадиях развития и при различных режимах водопотребления. Для такого анализа необходимо выполнение сложных и трудоемких гидравлических и технико-экономических расчетов систем подачи и распределения воды.

Несмотря на успехи современной вычислительной техники, трудоемкость этих расчетов остается настолько высокой, что они не выполняются в том объеме, который необходим для выбора оптимальных решений. Поэтому необходимо коренное совершенствование методов этих расчетов, создание условий для их широкого использования в практике проектирования и строительства систем подачи и распределения воды.

Целью диссертации является разработка метода гидравлического расчета систем подачи и распределения воды решением системы линейных уравнений, учитыважщих как закономерности, определяющие потокораспределение при совместной работе сети, насосных станций и регулирующих емкостей, так и требования по поддержанию в диктующих точках сети заданных свободных напоровразработка рекомендаций по использованию указанного метода при вариантном проектировании строительства новых и развития существующих систем водоснабжения, проверка эффективности этих рекомендаций при реальном проектировании.

Методика работы. Основные положения метода обоснованы известными теоретическими положениями и их развитием применительно к особенностям систем, подачи и распределения воды включещик станции регулирования. Разработка метода производилась применительно к использованию современной вычислительной техники.

Научная новизна. В работе впервые рассматриваются особен ности расчета систем подачи и распределения воды методом решения системы линейных уравнений при учете действия насосных станций, регулирующих емкостей и станций регулирования Определены ограничения, обеспечивающие однозначность получаемых решений. Разработана методика выключения из расчетной схемы линий сети путем использования «фиктивных насосных станций». Развит метод технико-экономического расчета водопроводных сетей применительно к использованию его при проектировании реконструкции и развития систем водоснабжения.

Практическая ценность. Метод гидравлического расчета сис тем подачи и распределения воды решением системы линейных уравнений использован при разработке программ выполнения этих расчетов на ЭВМ серии ЕС, обеспечивающих возможностьвариантного проектирования крупных систем водоснабжения.

Реализация результатов работы. Программа выполнения на ЭВМ ЕС 1022 и ЕС 1033 гидравлического расчета систем подачи и распределения воды методом решения системы линейных уравнений использована ВНИИ В0ДГЕ0, Ташфилиалом ВНИИ В0ДГЕ0 и Казводоканалпроектом для многовариантных расчетов ряда крупных систем водоснабжения.

Апробация работы. Основные результаты работы были доложены на семинаре «Интенсификация и повышение надежности работы систем транспортирования воды» (Москва, 1979 г.) и семинаре «Эксплуатация водопроводных сетей и сооружений на них» (Москва, 1980 г.).

Публикация. Основное содержание диссертации изложено в трех опубликованных рабобгах.

Объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав и выводов, списка использовалной литературы (39 наименований). Работа изложена на 163 страницах машинописного текста, содержит 9 рисунков.

ВЫВОДЫ.

1.Включение уравнений, учитывающих действие станций регулирования, в общую систему уравнений, описывающих работу системы подачи и распределения воды (СПРВ), определяет целесообразность перехода от расчета СПРВ по методу Лобачева-Крос-са к расчету методом решения системы линейных уравнений.

2.Автоматизация процесса описания контуров расчетной схемы и ходов до диктующих точек, в которых станции регулирования поддерживают заданные пьезометры, позволяет в полной мере использовать основное преимущество метода уравнивания потерь напора по контурам по сравнению с методом уравнивания узловых расходов — примерно двукратное уменьшение числа уравнений.

При вариантном проектировании СПРВ целесообразно также автоматизировать формирование системы линейных уравнений и корректировку их коэффициентов в ходе итеративного процесса.

3. При подготовке по структурной схеме расчетных схем соответствующих различным стадиям развития СПРВ, а также схем соответствующих одной и той же стадии развития, но существенно различающихся по топологии выключение линий расчетной схемы сети следует производить «геометрически». Это влечет за собой переописание контуров и ходов, но позволяет уменьшить число уравнений. При рассмотрении вариантов различающихся по топологии не существенно, целесообразно производить «гидравлическое» выключение линий, при котором прекращение подачи по какой-либо линии сети достигается установкой на ней фиктивной насосной станции. Это не дает уменьшения числа уравнений, но устраняет необходимость переописания контуров и ходов.

4″ Новые результаты, полученные развитием метода «фиктивных расходов», и применение их для технико-экономического расчета СПРВ при значительном количестве существующих линий и линий, для которых диаметры труб уже зафиксированы, позволяет оценивать роль каждой из линий в работе СПРВ на стадиях ее развития, выявлять как перегруженные, так и недогруженные водоводы и магистрали и на этой основе повышать эффективность работы СПРВ как единого целого".