автореферат диссертации по строительству, 05.23.04, диссертация на тему:Обеспечение надежности водоотводящих сетей в Южном Казахстане



<5? Министерство образования, культуры и здравоохранения

Республики Казахстан Казахская Государственная архитектурно-строительная Академия

На правах рукописи

ОРМАН АНАРБЕК ОНГАРУЛЫ

ОБЕСПЕЧЕНИЕ НАДЕЖНОСТИ ВОДООТВОДЯЩИХ СЕТЕЙ В ЮЖНОМ КАЗАХСТАНЕ .

05.23.04 - Водоснабжение, канализация, строительные системы охраны водных ресурсов

АВТОРЕФЕРАТ ДИССЕРТАЦИИ НА СОИСКАНИЕ УЧЕНОЙ СТЕПЕНИ КАНДИДАТА ТЕХНИЧЕСКИХ НАУК

Алматы 199«

Работа выполнена в Казахской государственной архитектурно-строительной академии.

Научный руководитель : - доктор технических наук, профессор, академик Инженерной академии РК М. Мырзахметов

Научный консультант: - кандидат технических наук, доцент Е.М. Наурызбаев

Официальные оппоненты : доктор технических наук, профессор А.А. Бондарь

кандидат технических наук А.Д. Шинибаев

Ведущая организация - ГПИ «Казводканалпроекг»

Защита состоится « _» марта 1998 г. в 14 часов на заседании

Регионального диссертационного Совета КР 14.03.02 в Казахской государственной архитектурно-строительной академии по адресу 480043 г. Алма-ты, ул К. Рыскулбекова, 28, ком. 205

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке КазГАСА

Авторефат разослан - 2. О февраля 1998 г.

Ученый секретарь Регионального диссертационного совета кандидат технических наук, доцент

Е.Б. Жумартов

Общая характеристика работы

Актуальность работы. В стратегии развития Республики Казахстан до 2030 года основной целью определено повышение уровня благосостояния и жизни народа.

Современный этап развития общества настоятельно требует дальнейшего повышения качества обслуживания населения, что неразрывно связано с развитием и совершенствованием различных инженерных систем - электроснабжения, теплоснабжения, водоснабжения, водоотведения, газоснабжения. Надежность их функционирования является одним из основных условий повышения уровня жизни народа и благоустройства населенных пунктов, а также бесперебойной работы всех народнохозяйственных объектов страны. Важность повышения надежности современных сложных систьем водоотведения (СВ), объясняется огромным ущербом, который может быть нанесен народному хозяйству и окружающей среде при отказах СВ.

Как известно, системы водоотведения относятся к категории систем массового обслуживания. Большие средства, выделяемые государством на эти системы, могут быть использованы рационально, с максимальной эффективностью только при условии строительства технически совершенных систем необходимого качества надежности, и организации их правильной эксплуатации.

Отсутствие единой методики, исключительной сложности, неоднородности и переменчивости функционирования СВ до настоящего времени не обеспечивали надежность ВС, что не соответствовало нужным темпам развития этих систем.

Решение задач по надежности всей системы водоотведения является методически исключительно сложным. Поэтому, используя возможности

расчленения больших систем на подсистемы и узлы, правомерно исследование в начат е отдельных узлов и элементов таких систем с последующим переходом к более сложным системам.

Из всех перечисленных элементов подсистем СВ наибольший объем работ и трудозатрат на строительство и их эксплуатацию, как известно, приходится на водоотвбдящую сеть (ВС) и сооружений на ней. Это обуславливает необходимость первоочередного анализа и исследования ее работы.

Объектами исследования служили функционирующие ВС городов Тараза и Шымкента. Актуальность настоящих исследований определяется еще тем, что названные города расположены в сейсмоопасной зоне.

Цель работы является разработка научно обоснованных рекомендаций, обеспечивающих надежность водоотводящих сетей в городах Южного Казахстана. Для реализации поставленной цели в работе определены следующие основные задачи:

- анализ нарушений нормальной работы ВС;

- классификация этих нарушений (отказов);

- определение показателей надежности ВС и установление общих закономерностей отказов и их восстановление;

- получение математических зависимостей для определения параметра -потока отказов и времени восстановления в зависимости от диаметра, уклона и материала труб ВС;

- разработка методики по повышению надежности элементов ВС в сейсмичных районах Казахстана;

- определение численных значений показателей надежности ВС.

Научная новизна работы:

- приведена классификация отказов водоотводящих сетей и ее отдельных элементов;

- установлены законы распределения времени между отказами во-доотводящих сетей;

- установлена взаимосвязь законов распределения отказов от ощутимых и неощутимых землетрясений;

- получены зависимости параметра потока отказов водоотводящих сетей от надежности для оптимальных диаметров, уклонов и в зависимости от материала труб;

- получены зависимости параметра потока отказов ВС от надежности с учетом атмосферных осадков;

- установлены законы распределения времени восстановления отказов водоотводящих сетей и ее отдельных элементов;

- установлена связь между строительными затратами и эксплуатационными издержками в зависимости от уровня повышения надежности водоотводящих сетей.

Достоверность результатов. Основным материалом , на котором основывается настоящее исследование, являются эксплуатационные данные 1987-1992 г.г. об отказах ВС городов Шымкекг и Тараз, которые проанализированы в сравнении с известными данными по городам Москва, Ташкент, Душанбе. Фундаментальной теорией, положенной в основу этих исследований, является общая теория надежности и различные её приложения, в частности исследования надежности систем водоснабжения, теплоснабжения, гидромелиоративных систем и др.

Практическая ценность работы.

- предложены номограмма и зависимости для расчета оптимальных диаметров, уклонов и материала труб от степени надежности водоотводя-щей сети;

- предложена методика оценки надежности насосных станций на водоотводящей сети;

- предложена методика по повышению надежности элементов во-доотводящей сети в сейсмичных районах Южного Казахстана;

- предложена методика оценки надежности ВС с учетом атмосферных осадков;

- предложена методика оценки экономической эффективности повышения надежное™ ВС.

Внедрение результатов. Результат исследование ислс-~20в,шы Управлением «Водоканал» г.г. Шь:гдкент, Тараз в проеклал расшж '«ни.?, реконструкции ВС и на практике эксплуатации ВС.

На защиту выносится:

- установление обшкх законов распределены вп^мети »»-жду отказами и времеш восстановления отдельных элементов водоотводящей сети на основании статистических данных об отказах;

- математические зависимости параметра потока отказов водоотво-дящих сетей от надежности для определения оптимальных диаметров, уклонов и материала труб;

- экономический эффект от повышения надежности водоотводящей сети в процессе ее эксплуатации.

Апробация работы. Материалы, изложенные в диссертационной работе, были доложены на научно-технических конференциях Казахского химико-технологического института (1990), Жамбылского гидромелиора-тивно-строительного института (1991), на научно-технических Советах Шымкентского водоканала (193У, 1990), Жамбылского водоканала (1991), на научных семинарах ЮКО ПАН РК (1995), на Международной конференции в г. Кызылорда (1997).

Публикации. Г1о результатам выполненных исследований опубликовано 10 научных статей и выпущены Рекомендации в виде технических условий по определению комплексных показателей надежносш отдельный

элементов водоотводящих систем, рассчитанные на проектировщиков и эксплуатационников водоотводящих систем.

Объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав и заключения изложена на/.Тб страницах, в том числе g ^ страниц текста, содержит 38 рисунков, 32 таблиц и 2-х приложений. Список использованной литературы включает 101 наименование, в том числе 9 иностранных.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ.

В главе 1 приводятся общие сведения о системе водоотведения и ее важнейшего элемента - водоотводяшей сети. Приводятся сведения о гидрогеологической особенности региона, в частности городов Шымкента и Тараза. Состояние водоотводящих сетей лих городов. Изменчивость показателей свойств грунтов и их подверженность воздействиям землетрясений.

Рассмотрены тектоника и сейсмология региона, отмечена направленность тектотшеских движений территории региона. Определена сейсмичность района исследований.

Приводятся сведения о землетрясениях в период с 1807 года по настоящее время. Указывается, что с учетом тектоники и сейсмичности рассматриваемый регион должен оцениваться как 8-ми бальный район.

Показано, что проектирование и строительство ВС в Южном Казахстане осуществлялось без учета региональных особенностей.

Проблемы надежности ВС рассмотрены в работах К.Г. Арутюнян, А.Н. Масленникова, P.M. Мукуртумова, В.М. Трескунова, М.М Султанова, Н.Ф. Федорова, C.B. Яковлева и др. Анализ литературных источников показал, что вопросы определения основных показателей ВС рассмотрены не в едином комплексе, а решения разработаны без глубокой научно-

технической обработки всей совокупности влияющих факторов. На основании глубокого анализа современного состояния проблемы и характеристики объектов исследования сформулированы задачи исследования.

В главе 2 изложены основы математических и статистических методов исследования надежности систем водоотаедения на основе теории множеств, вероятности, функции надежности. Приводятся некоторые плотности вероятности приемлемые для расчета надежности ВС. Например, такие как экспоненциальные, нормальные, гамма - распределение и распределение Вейбулла.

Приводится анализ работы водоотводящих сетей в зонах с повышенной сейсмичностью, которые отражены в трудах японских, американских и ученных стран СНГ. В частности по данным В.А. Крыженкова по Ташкентскому землетрясению 1966 г. Установлены, что наибольшая удельная аварийность приходится на трубы диаметром 150 мм в 8 бальной зоне, где она составляет 3,06 кв.км. при глубине заложения труб 1-2м. Трубы диаметром 200 мм в 8 бальной зоне имеют небольшую аварийность -2,7 кв/км при глубине заложения 2-Зм.

В зоне 6-7- баллов авариЙЕгоеть резко падает и становится равным 0,581 кв/км для диаметра в 150 мм, это доказывает, что основным фактором, влияющим на перелом труб, явилось мощное срезывающее усилие, вызванное вертикальными сейсмическими нагрузками.

Анализ также показал, что менее сейсмостойкими являются железобетонные, керамические и асбестоцементные трубопроводы из-за наличия неравноправных стыковых соединений и вследствие хрупкости (рис.1).

В таблице 1 приведена систематизация повреждений и разрушений водоотводящих сетей.

Таблица 1.

Систематизация аварий на водоотводящнх сетях города но характерным видам повреждений и разрушений.

Характерные виды повреждений и разрушений трубопроводов Аварии на водоотводяших сетях

Кол-во повреждений в % к общему количеству

1. Резкий поворот трассы. 3 8,8

2. Неуплотнепные туннельные переходы. 7 20,6

3. Пересечение и сближение с другими подземными коммуникациями. 10 29,5

4. Прокладка трубопроводов в насыпных и просадочных фунтах. 8 23,5

5. Нарушение требований СНиП и технологии строительства. 6 17,6

стальные чугунные асбестоце- керамические железо-ментные бетонные

Рис. 1. Диаграмма повреждений ВС

Исходя из этого анализа и с учетом требований ГОСТа были определены такие понятия как «отказ» и «надежность» для ВС. Основные виды отказов были классифицированы на три большие группы: 1. по характеру; 2.по причинам; 3. По признакам.

Исходя из специфической особенности ВС и общепринятой методики выбора номенклатуры нормируемых показателей надежности технических систем установили, что для оценки надежности ВС в целом достаточно следующих показателей.

1. Вероятность безотказной работы Р (!) - основной показатель.

2. Параметр потола отказов -¡Ур).

3. Коэффициент технического использования Ктп ~~ комплексный показатель.

4. Среднее время восстановления Тд - показатель ремонтопригодности.

5. Наработка на отказ Т0 -показатель безотказности.

Анализ нарушений нормальной работы ВС показал, что нарушения

можно разделить на 2 этапа:

1) с нарушением (разрушением) элементов ВС;

2) без нарушений (разрушений) элементов ВС.

К первому типу нарушений (разрушений) относятся аварии ВС, вызванные низким качеством использованных материалов, ошибками проектирования и строительства, старением отдельных элементов, воздействием стихийных бедствий, разрушениями при строительстве других сооружений и т.п.

Второй тип нарушений вызывается несоблюдением правил эксплуатации и ошибками проектирования и строительства.

Соотношение различных нарушений ВС показало, что наиболее часты второй тип нарушений 95% от всех нарушений ВС, в том числе 77% нарушений из-за закупорок трубопроводов ВС.

В главе 3 определены показатели надежности ВС по статистическим данным отказов. Для этого были использованы эксплуатационные данные об отказах элементов ВС (насосные станции, колодцы, дюкеры, трубопроводы) в г.г. Шымкент, Тараз за 1987-1992 годы. На основании которых были определены вероятность безотказной работы ВС и законы ее распределения.

Диаметр и уклон - основные величины определенные при проектировании ВС. Установлено, что параметр потока отказов А, в зависимости от й, и .], подчиняется экспоненциальному закону распределения случайных величин. На основании статической обработки эксплуатационных данных на БВМ-486 получена эмпирическая зависимость

а1 л^.

На основании формулы (1) доя подбора оптимальных d 1 и 3 ^ от степени надежности ВС Л построена номограмма|рис2.

Для определения показателя надежности насосных установок поступили следующим образом.

1. Составляли вариационные ряды величин наработок между отказами t¡,t2,■■ • насосных установок.

2. По критериям согласия проверялись степень согласованности статистических и теоретических законов распределения /,/.

Проверку гипотезы распределения наработки на отказ насосной установки по закону Вейбулла выполняли по тем выборкам, объем которых превышает п>50. В качестве расхождения теоретического и статического распределения принималось число %2, которое вычислялось по формуле:

Рис. 2. Номограмма для определения параметров потока отказов ВС в зависимости отдиаметра и уклона трубопровода

о

1 (V -пР)2

Х^ТР—^-, (2)

»=1 пР1

где /-число слагаемых, по которым определяется оценка;. п- объем выработки; P^ - вероятность отказов; у, - число отказов попавших в /-интервал; пР, - математическое ожидание числа отказов в /-ом интервале. Плотность теоретического распределения наработки на отказ насосной установки вычисляли по формуле:

Ь-1

Л/)-/?М . (3)

а

а

5

где а =--параметр масштаба;

8ь

5- выборочное среднее квадратичное отклонение

= ОТ То~Х С= х - аК ь~ параметр сдвига

Кь - коэффициент, определяемый по справочникам : Ь - параметр формы, определяемый в зависимости от ассиметрии

'г

(4)

Рь=~,-^-1

(и- 1)(и-2) ,

1 " •> п-1/=,

Доверительный интервал для оценки генеральной средней наработки на отказ насосной установки Т„„ определяется по неравенству

%+*4=< Топ < Топ (5)

<П л/п

где /- табулированное значение критерия Стыодента, взятого при

уровне значимости а = 0.05 и числа степеней свободы п-1.

Специфика работы отдельных элементов ВС: смотровых и пе-репадных колодцев, дюкеров и др. Такова, что с трудом подается отражению существующими методами оценки их эффективности. Но оценка эта крайне важна для анализа надежности СВ, т.к. около 20 % отказов на ВС приходится именно на эти сооружения. Поэтому по имеющимся статистическим материалам рассчитали показатели их надёжности. Установлено, тгго отказы смотровых колодцев и дюкеров хорошо описываются законом Вейбулла, но с различными величинами параметра /л при одинаковой величине параметра п =4. Отказы перепадных колодцев описываются нормальным законом. Гипотезы и принадлежности статистических данных об этих отказах к названным законам проведены по критерию согласия %2 Пирсона.

На основании статистической обработки эксплуатационных данных на ЭВМ 1ВМ-486 определены численные значения показателей надежности: вероятность безотказной работы Р(1), параметры потока отказов Я;, наработка на отказ То и их доверительные интервалы.

Результаты расчетов показали, что нулевая гипотеза о неизменности условий эксплуатации и регулярности ведения записи об отказах не отвергается.

В главе 4 определены показатели надежности ВС в сейсмичных регионов. Известно, что неощутимыми землетрясениями счита-

ют те, сейсмичность кот орых не превышает 2-х баллов по шкале Рихтера. Оценку влияния неощутимых землетрясений производили путем определения коэффициента месячной неравномерности их числа С,т по формуле

с™ (6)

псрт

где «/„-месячное число неощутимых землетрясений; Перт - месячное число неощутимых землетрясений за весь период наблюдений.

На рис.3 приведены графики изменения месячных значений параметра потока отказов ВС г.г. Шымкент и Тараз и коэффициента месячных неравномерностей неощутимых землетрясений.

Для установления связи между количеством отказов и изменениями коэффициента месячных значений С1т был использован так называемый способ Чебышева.

Оказалось, что связь имеет линейную форму, т.е.

+ (7)

где Л - параметр потока отказов

С i _ коэффициент месячной неравномерности; а и Ь линейные коэффициенты.

Результаты статистической обработки фактических данных и теоретических расчетов представлены в табл.2.

Расчеты показали, что больше всех подвержены воздействию неощутимых землетрясений в г. г. Шымкент и Тарас водоотводящие сети из керамических труб, а также трубы, расположенные близко к

поверхности земли менее 1,0 м. Очевидно также, что степень воздействия неощутимых землетрясений зависит от массивности труб и их длины. Таблица 2.

Эмпирические зависимости параметра потока отказов от коэффициента месячной неравномерности неощутимых землетрясений.

Материал труб Тараз Шымкент

Вид уравнения Вид уравнения

Керамика Асбестоцемент Чугун Железобетон Водоотводящая сеть в целом. 5ц = 2,2 + 0,6 С; к = 2 + 0,2 С; ь = 0,6 + 0,9 С; ^ = 0,27 0,14 ?ч - 2,2 + 0,1 С; Ь = 1,75 + 0,25 С, = 0,67+ 0,2 £ К, = 0,6 + 0,1 с, >4 = 0,05 + 0,05 с = 1,51 +0,1 С,

Чем больше (меньше длина) стыков и чем менее массивна труба, тем более она подвержена воздействию неощутимых землетрясений.

Знание причин и характера разрушения труб при землетрясениях необходимо для обеспечения надежное™ ВС. В исследуемых нами городах общая протяженность ВС составляет около 2100 км. Из них более 50% составляют керамические трубы. Это и определило целесообразность статического расчета именно керамических, труб с учетом показателей надежности ВС.

В связи с отсутствием для трубной керамики нормированных значений расчетных сопротивлений единственно возможный способ расчета керамических труб сводится к выполнению условия, что

С X 5,0

4,0

3,0

2,0

1,0

о о

-о--X для города Жамбыла

-е--X для города Шымкента

--значения коэффициента «С»

II IV VI VIII X ХП II IV VI VIII X XII II IV VI VIII X XII П IV VI VIII X XII 1989г. 1990г. 1991г. 1992г.

Рис. 3 Совместны¡1 график количества отказов ВС «А.» с неошутимыми землятрясениями «С»

справедливо и для асбестоцементных груб, чтобы расчетная приведенная нагрузка Р не превышала несущей способности труб, т.е.

Р <ткРраэр (%)

где, т - коэффициент условий работы; к- коэффициент однородности труб; РртГ -разрушающая или предельно допустимая нагрузка. Для определения расчетной несущей способности керамических труб Р° необходим учет коэффициента надежности Киад. Он колеблется от 1,1 до 1,5, среднее значение равно 1,3. Тогда

ри рО

= =0,77Р° (9)

над

Для расчета труб по иеразрушшощей нагрузке Р^ принимается

надежность равная 0,96 . В этом случае расчетная несущая способность в сухих грунтах будет

Рсу*=Кнад-Р°„р (9)

где, Л",„а для керамических труб равен: 0,8 - при надежности р~0,96 и 0,7 - при надежности р=0,997

Расчетная несущая способность в водонасыщенных грунтах :

Релод=Ктд-/Зх-р3-Р°пр, (10)

где, Р) - коэффициент, учитывающий снижение прочности труб при водо-насыщении (/// = 0,8);

/?; - коэффициент, учитывающий повышение несущей способности трубопроводов за счет жесткости заделки стыков (/%=1,43-И ,66);

Впервые сделана попытка увязать расчет дождевой сети с учетом надежности работы ВС. Для этого сделан анализ взаимосвязи атмосферных осадков в рассматриваемых городах с надежностью. Анализ показал, что параметр потока отказов изменяется по сезонам года, и что он достигает своего максимального значения в весенне-осенний периоды времени года.

Для описания этой закономерности было использовано корреляционное уравнение периодического вида:

Дм = c¡o + a i cosx + ü2 cos2x -f аз cosSx а4 cos4x •*■ b¡ sirve + b¡ sin2x+ ^ЬзятЗх + bjsin4x,

к к 2 11

где, x - переменная, меняющая значение ог 0, — я-,..., до — /г.

6 3 3 6

Результаты расчетов представлены б табл.3.

Для количест венной оценки влияния атмосферных осадков на число отказов ВС ввели и использовали вспомогательный коэффициент

» о»

lgAr

где h - количество атмосферных осадков в месяц, мм;

N - количество отказов за этот месяц, N> 1,0.

Для учета влияния осадков на параметр отказа ВС взято максимальное значение коэффициента в, и он равен 1,12.

С учетом коэффициента 0, формула для определения расчетного расхода дождевой воды принимает вид.

Таблица 3.

Эмпирические <ЛЭ» и теоретические «лР» значения количества отказов в месяц на 1 км в течение года

Город Вид корреляционного уравнения периодического вида I А^ И К_ Ау III Ат IV А. V VI А-р VII А. А-р VIII К Хг IX V X ь*. А^ XI А. ¿т XII

Тараз Хт=3,294+0,011 соэх-

0,426соз2х-0,086соз 3,21 3,01 3,6 4,33 3,36 зд 3,14 3,92 2,83 4,0 3,18 2,83

Зх +0,38 соз4х +0,13 3,17 2,89 3,84 4,39 2,87 3,25 3,32 3,07 3,61 3,8 2,92 3,18

эшх + 0.1285т2х -

0,158зшЗх +

0,16«т4х

Шымкент Я.Т=2,772+0,043со5х-0,457соз2х-0,08со5 3х+0,353со54х +0,22 8 бшх +0,035ш2х -О.ОЬшЗх +0,03$га4х 2,53 3,17 2,51 2,37 3,09 3,19 3,83 2,45 2,88 2,83 2,59 2,89 2,64 2,7 2,4 2,09 2.3 2.4 3,5 3,36 2, 2,91 2,3 3,06 1

ас

л

I

I

Коэффициент 0 буди учитывать степень влияния атмосферных осадков на формирование отказов в городской водоотводящей сети и создаст запас надежности для приема не предвиденных (превышающую распетую интенсивность дождя) расходов дождевых вод с учетом показателей надежности ВС.

В главе 5 описана экономика и надежность ВС. Всякое мероприятие, связанное с повышением надежности ВС, связано с определенным повышением стоимости ВС. С другой стороны можно ожидать последующей компенсации и даже выгоды, за счет снижения эксплутационных расходов от надежной работы ВС. Для учета связи между этими двумя стоимостными параметрами и надежностью введены дополнительные экономические показатели. Предложена методика экономического сравнения вариантов с учетом показателей надежности ВС. Стоимость ВС и ее надежность связаны между собой зависимостью

где Со. С - стоимость ВС соответственно с существующим и повышенным уровнем надежности;

Ло, Л - соответствующие параметры потока о тказов. а - показатель, определяемый на основании зкеплуташюнпых данных, для ВС а -0,4.

Для оценки экономической эффективности повышения надежности ВС предлагается коэффициент Кнп

(13)

где у-, - годовой доход от эксплуатации надежной ВС; Р\1„) - вероятность безотказной работы ВС;тенге; 1Р~ наработка на отказ, час; Д> - затраты на строительство 1 км ВС; тенге/ км р2 - погери от отказов ВС, тенге/ отказ;

81 - затраты на устранение последствий отказов ВС, тенге/ час.

Х = уЦ<\ + Е„) (15)

*■ г

где Тц =8760 час, т.е. период, равный одному году

Ен — нормированный коэффициент экономической эффективнос ти = 0.12

^„„-зависит от стоимости ВС, показателей надежности и эксплуатационных затрат, для ВС Южного Казахстана Кн п = 1,3 Экономический эффект за счет повышения надежности ВС предлагается определять по формуле

Э = С-ЛТ-К'9-К1Ш. К маш, (16)

где С - стоимость устранения одной аварии, тенге/ авария;

Ы—уменьшите числа аварий за счет повышения надежности ВС К' — учитывает прочность материала труб /С-2,0 в - учитывает дождесток в -= 1,1 Кн.„. -1,3.

Кшш - учитывает эффективность машин, Кмаш =1,1

ОБЩИЕ ВТ^ЮДЫ.

1. Анализ нарушений нормальной работы ВС показал, что нарушения можно разделить на 2 типа: I ъйп - с разрушением элементов ВС, П тип - без нарушения элементов 13С. Наиболее частыми является второй тип нарушений (95,5% от всех нарушений ВС). Особенно чаете (около 77%) нарушения из-за засоров (закупорок) трубопроводов ВС.

Нарушения также можно разделить на быстроустранимые и устранимые за длительный срок.

По влиянию нарушения ВС нужно разделить на общее функционирование и охрану окружающей среды.

2. ВС в сейсмичных районах Южного Казахстана обладает низкой надежностью, связанной с частыми отказами, обусловленными невысокой квалификацией обслуживающего персонала, низкой культурой эксплуатации системы, технической вооруженностью, а также воздействиями частых землетрясений.

Эксплуатационные данные по качеству раскрытия причин отказов не везде одинаковы.

Отказы с разрушениями составляют 2-5% всех отказов.

3. Выбор показателей надежности показал, что основными показателями являются вероятность безотказной работы ВС - РО) и параметр потока отказов - А,. Показателем ремонтопригодности является среднее время восстановления - '!',„ наработка на отказ - 1п, и коэффициент технического использования ТтМ..

4. Наиболее практичным законом распределения параметра потока отказов ВС из-за закупорок является экспоненциальный закон. Но иногда, если объем выборки большой, то можно эти отказы описывать и законом Вейбулла.

Наработка на отказ насосной установки подчиняется закону Вейбулла.

Огказьт перепадных колодцев подчиняются нормальному закону, дюкеров и смотровых колодцев закону Вйбулла. Наименее подвержены отказам дюкеры и в большей мере смотровые колодцы.

5. Материал трубопровода не играет существенной роли в формировании отказов из-за закупорок, но при учете влияния даже неощутимых землетрясений в сейсмичной зоне Южного Казахстана материал труб имеет определяющую роль. Эмпирическая зависимость показывает, что наиболее подвержены отказам из-за сейсмичности керамические, затем асбесто-цементные, чугунные и, наконец, железобетонные трубы.

6. Чем больше стыков и чем массивнее труба, тем более она подвержена воздействию землетрясений.

7. Параметр потока отказов А,- от диаметра ВС - с! и от уклона J описывается зависимостью = вида (1)

8. Установлена общая закономерность отказов от влияния неощутимых землетрясений в г.г. Шымкент, Тараз и параметр потока отказов л подчиняется линейному закону, эмпирические зависимости представлены в табл.2.

9. Статический расчет трубопроводов с учетом показателей надежности ВС показал, что наиболее подвержена разрушениям область ограниченной усталости и расчеты несущей способности труб нужно, проводить по формулам 9 и 10.

10. Параметр потока отказов изменяется по сезонам года. Он достигает максимума в весенне-осенний период интенсивных атмосферных осадков и снеготаяния.

11. Для расчета дождевой сети с учетом показателей надежности предлагается в расчетную формулу дождестока вводить коэффициент в и определять ее по формуле 12.

12. Основным параметром обслуживания.является время восстановления отказов ВС, и ее элементов, которое составляет для:

а) смотровых и перепадных колодцев - 1,25 часа;

б) дюкеров - 1,5 часа;

в) насосных установок - 77 часа;

г) для ВС в зависимости от ¿Дй - 18: 52 мин.

13. Повышение надежпосги ВС связано с повышением стоимости, которое компенсируется снижением эксплутационных затрат.

14. Стоимость и надежность ВС связаны между собой зависимостью вида (13).

15. Экономическую эффективность повышения надежности ВС предлагается определять по формуле 16.

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах автора:

1. Технические условия «эксплуатация водоотводящих систем». -

Шымкент: НАН РК ЮКО, 1993.-74с.

2. Влияние землетрясений на надежность водоотводящих сетей. -

Шымкент: ЦНТИ, N 76-93, 1993.-13с.

3. Теоретические аспекты оценки функционирования технических

систем.-Ш.: ЦНТИ, N76-93,1993.-18с.

4. Инженерно-геологические условия города Жамбыла.- Ш.: ЦНТИ, N

79-93,1993.-6с.

5. Инженерно-геологические условия города Шымкента.- Щ.: ЦНТИ, N

79-93, 1993.-6с.

6. Связь количества отказов водоотводящих сетей с количеством неощутимых землетрясений. -Шымкент.: ЦНТИ, N 6-7-94, 1994.-11с.

7. Учет влияния землетрясений при расчете дождевой сети.- Шым-кент.: ЦНТИ, N4-5-94, 1994.-15с.

8. Основы математических и статистических исследований надежности систем водоотведения Шымкент.: ЦНТИ, N 6-7-94, 1994.-11с.

9. Методика сравнения вариантов водоотводящих сетей с учетом комплексных показателей надежности Шымкент.: журнал «Наука и образование Южного Казахстана», Респ. науч. журнал, N1(8), 1997-с.222-224.

10.Математическое моделирование надежности процесса эксплуатации водоотводящих сетей Шымкент.: журнал «Наука и образование Южного Казахстана, Респ. Науч. журнал, N 1(8), 1997,- с. 173-175.

11 .Статический расчет трубопроводов при землетрясениях с учетом надежности инженерных сетей Шымкент.: журнал «Наука и образование Южного Казахстана», Респ. журнал, N 1(8). - с. 36-38.

Орман Анарбек Оигарулы

Оцтустж Казахстан аймагъщца су екету к,убырларьпгыц бекемд1г!н к;амтамасыз ету - к;олжазба.

05.23.04. Сумен к;амтамаеыздандьгру, суды экету жэне су к;орларын коргау курылыс жуйелер! - мамавдыгы бойынша тех-шпса гахшщдаръшьщ кацдияаты дэрежесш неленуге !здест!ру диссертациясы, К.азак; Мсмлекетт: сэ улет -куриные академиясы, Алматы, 1998.

Оцтуспк Казахстан аймагьщда су экету к,убырларьш (СЭК) жобалау жэне жасау кезлще аймак;тьщ ерекшел1ктер1 есепке алынбаган. Соцдьщтан СЭК,-ньщ бекемдт ойцатадай болмай келхц. Бул жумыста Шымкент, Тараз калаларыньщ жер к;урылысьп1ьщ (текггошткасы, жер асты суларынын (пщрогеологаясьшьщ) жене сейсмолопшяъщ ерекшел1ктер1шц СЭК, жумысына жагымсыз эсер! кдралган. Бул аймак; сейсмика-лык, турятлла 8-балдык ауданга жатады. АКД1, Япония, Иран, Эзбскстан, Тежкетан тага баск;а алыс-жакын еддерде божан жер сЬлкшудщ СЭК^-га типаген зиявды веер! керсетшген, Жер сЬхину кебше тем!рбетон, керамика, асбестоцемент кубырларыньщ бекемдшне зиян келпред!, Ол зиянды зеерд! уш турге белуге болады: 1) мшездсмесшен; 2) себебшен; 3) белпешеи,

СЭК,-ныц бекезд1гш аныкдау утшн мынандай корсеты иггер уеынылгаи: жумыс кгтеу кабшетшщ мумкдщцп, жумыстан шыгьш к,алу параметр!, орташа к;алпьша келу мерзш!, мейлшше жумькща пайцалану уакыты. Бул керсеткшггерд! математикалык. статистика теоршеы арк,ылы Шымкент жэне Тараз калгшарыньщ 1987-1992 жьщдардагы СЭК-ньщ жумыс 1стеу мэл1меттершен аньщталгын. К,убырлардьщ жумыстан шыгьш калу параметр! онъщ диаметр! мен ьщдилыгьша байланысты, Бул параметрге тагы да бЬтшбейтш жер сшкшуд!ц, жацбыр агын суыньщ кер! веер! кереетшген жене оны анык;тау тэсшдер! келт!р1лгсн. Осы жумыста айтылган к;убылыстардьщ СбК-ньщ жумысымен са-лыстырылган графигшщ кер!н!с! бершген. Бул кергшехерден СЭК,-ньщ бекемдМн делелдейтш формулалар жене номограм-малар шыгарылган.

СЭК-яыц бекемдкш арттырудъщ экономлзкальщ утымдылыгьш аныкдау тэспп бершген,

Бул гылыми жумыстын, нэтижелерш Шымкент, Тараз калаларыньщ сумен жабдьщтау жэне еуларды экету жуйелерниц баск;армашыпш?тарьщца павдаланылады.

Orman Anarbek Ongar-uly

Provision of safety of water outlet network in Southern Kazakhstan

Dissertation on Candidate of Technical Sciences Degree with the specialty 05,23.04 - Water Supply, Sewerage and. Constructional Systems of Water Resources Protection - Kazakh State Academy of Architecture and Construction, Almaty, 1998

The design and. construction of water outlet network in South Kazakhstan were carried out without taking account regional .particuiars. -Southern-Kazakhstan is very seismic zone where the strength of earthquakes achieves 8 degree. Tectonic, seismology and hydrology of the region considerably impact on the reliability of water supply system. To assess the reliability of water supply system, the following indicators are suggested: the probability of work reliability p(t), parameter of failure üow w(t), average time of reactivition Tb, time to .failure T

o.

On the basis of mathematical treatment of service data ofShymkent and Taraz towns during 1987-1992 the empirical dependence identifying pointed parameters has been, received. The impact of .reliability <1, J, Be, intensity of non-sensible and sensible earthquakes and intensity of rain water, on those indicators has been identified. The recommendations for the water supply reliability increasing in Southern Kazakhstan have been given. The methodology of assessment of economic efficiency of water supply reliability increasing has been proposed. The results of researches have been approved and implemented in the administrations of "VodokanaT ofShymkent and Taraz towns.

Подписано в печать 18.02.98г. Формат 60x84 1/16. Печать "RIZO" Объем 1,08 п.л. Заказ № 111 Тираж 100

Tmiojрафия КазГАСА, 480043, гАиматы, ул. Кайрата Рыскулбекова, 28