автореферат диссертации по строительству, 05.23.04, диссертация на тему:Оценка надежности сетей водоотведения населенных мест в сейсмических районах (для условий Средней Азии)

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА I. АНАЛИЗ ЛИТЕРАТУРЫ ПО НАДЕЖНОСТИ ТЕХНИЧЕСКИХ

СИСТЕМ . б

1.1. Общие методы оценки надежности технических систем и их применение к сетям водоотведения б

1.2. Анализ влияния землетрясений на надежность подземных трубопроводов

Выводы

ГЛАВА 2. МЕТОДИКА ПРОВЕДЕНИЯ ИССЛЕДОВАНИЙ

2.1. Определение "элемента" и "отказа" элемента сетей водоотведения

2.2. Планирование объема определительных испытаний

2.3. Исходная информация, анализ причин и характера

• повреждений элемента сетей водоотведения

ГЛАВА 3. ОЦЕНКА ПОКАЗАТЕЛЕЙ НАДЕЖНОСТИ ЭЛЕМЕНТОВ СЕТЕЙ

• ВОДООТВЕДЕНИЯ В СЕЙСМИЧЕСКИХ РАЙОНАХ

3.1. Распределение числа отказов и времени восстановления элементов сетей водоотведения

3.2. Определение численных значений показателей надежности элементов сетей водоотведения

3.3. Обобщение результатов исследований и вывод эм ■ лирических формул зависимости параметров надежности от диаметра и материала трубопроводов

3.4. Изменение параметра потока отказов по сезонам года в сейсмических районах

ГЛАВА 4. КОЛИЧЕСТВЕННЫЙ АНАЛИЗ СВЯЗЕЙ ПОКАЗАТЕЛЕЙ НАДЕЖНОСТИ СЕТЕЙ ВОДООТВЕДЕНИЯ С ПОКАЗАТЕЛЯМИ СЕЙСМИЧНОСТИ

4.1. Влияние землетрясений на надежность элементов сетей водоотведения

4.2. Корреляционный анализ связей параметра потока отказов с количеством землетрясений интенсивностью до 2-х баллов

ГЛАВА 5. МЕТОДИКА ОПРЕДЕЛЕНИЯ РАСЧЕТНЫХ РАСХОДОВ

НАЧАЛЬНЫХ УЧАСТКОВ СЕТЕЙ ВОДООТВЕДЕНИЯ

5.1. Оценка режимов водоотведения на объектах с ограниченным количеством водопотребителей

5.2. Определение расчетных расходов начальных участков сетей водоотведения и технико-экономические показатели

В Основных направлениях экономического и социального развития СССР на I98I-I985 годы и на период до 1990 года, утвержденных на ХХУ1 съезде КПСС, даны четкие указания по осуществлению мер по комплексному и рациональному использованию и охране водных ресурсов и охране окружающей среды.

В решении общегосударственной задачи особое внимание уделяется вопросам отведения и очистки сточных вод городов и сельских населенных мест.

Проблема обеспечения высокой надежности отведения и обработки сточных вод в настоящее время является особенно актуальной в связи с быстрым ростом водопотребления, а следовательно, и увеличения объемов отводимых сточных вод. Большую роль в решении проблемы обеспечения надежности системы водоотведения играют сети водоотведения. Увеличение протяженности сетей водоотведения обусловливает необходимость обеспечения бесперебойной их работы и, как следствие, экономическую оптимизацию проектных решений, так как стоимость сетей водоотведения составляет 70-80% от стоимости системы водоотведения города или поселка.

Повреждение элементов сетей водоотведения приводит к длительным перерывам в работе отдельных ее участков, затоплению окружающей местности и подвалов зданий сточными водами, что приводит к значительному материальному ущербу.

Особое внимание следует уделять надежности сетей водоотведения в районах, подверженных сейсмическому воздействию, так как в ряде случаев аварии на них наносят больший ущерб, чем сами разрушения от землетрясений.

Целью данной работы явились:

- проведение исследований по определению законов распределения числа аварий во времени и времени восстановления их работоспособного состояния, а также оценке показателей надежности на основании фактических статистических данных об эксплуатации элементов сетей водоотведения по специально разработанной методике;

- определение факторов, влияющих на надежность их функционирования и изучение природы их воздействия;

- разработка методов повышения надежности элементов сетей водоотведения в сейсмических районах,

В исследовании надежности сетей водоотведения автором выполнены новые научные положения, которые и выносятся на защиту:

1. Определение понятий "элемента" и "отказа" элемента сетей водоотведения.

2. Методика планирования объема определительных испытаний при проведении исследований по определению надежности сетей водоотведения.

3. Распределение числа аварий элементов сетей водоотведения и времени восстановления их работоспособного состояния^ а также численные значения параметров надежности.

Эмпирические формулы для определения параметра потока отказов и среднего времени восстановления в зависимости от диаметра, материала трубопроводов, а также количества стыковых соединений.

5. Сезонные изменения параметров надежности элементов седей водоотведения и эмпирические зависимости, позволяющие прогнозировать число аварий и планировать объем и производство планово-профилактических и ремонтно-восстановительных работ.

6. Корреляционный анализ связей и эмпирические зависимости, позволяющие оценить воздействие землетрясений интенсивностью до 2-х баллов на надежность элементов сетей водоотведения.

7. Методика определения расчетных расходов начальных участков сетей водоотведения, разработанная на основе стохастического моделирования процесса поступления сточных вод в отводной горизонтальный трубопровод.

На основании проведенных исследований разработаны рекомендации по повышению надежности элементов сетей водоотведения населенных мест в сейсмических районах.

На всех предприятиях Управления водопроводно-канализацион-ного хозяйства Таджикской ССР и Управления городской канализации г.Ташкента внедрены разовая регистрационная карточка и кур-нал повреждений, разработанные в диссертации.

Построена и эксплуатируется на протяжении 2,5 лет дворовая сеть водоотведения (начальный участок) 56-квартирного жилого дома в г.Душанбе, расчет и проектирование которой было осуществлено по методике, предлагаемой в настоящей работе. При этом получено снижение материалоемкости сети водоотведения на 30%,

Диссертация выполнена в Московском инженерно-строительном институте им. В.В.Куйбышева и в Таджикском политехническом институте .

8. Результаты работы внедрены на предприятиях водопровод-но-канализационного хозяйства Таджикской ССР.

Построена и эксплуатируется на протяжении 2,5 лет сеть водоотведения жилого дома в г.Душанбе, при этом достигнуто снижение материалоемкости системы на 30$. Результаты производственных испытании подтвердили правильность исходных теоретических и экспериментальных результатов.

1. Абрамов Н.Н. Надежность систем водоснабжения. М.: Страйиздат, 1979. - 231 с.

2. Половко A.M. Основы теории надежности. М.: Недра, 1964. - 446 с.

3. Шор Я.Б. Статистические методы анализа и контроля качества и надежности. М.: Сов.радио, 1962. - 552 с.

4. Червонный А.А. и др. Надежность сложных систем. М.: Машиностроение, 1976. - 287 с.

5. Гурман В.Е. Теория вероятностей и математическая статистика. М.: Высшая школа, 1972. - 363 с.

6. Длин A.M. Математическая статистика. М.: Высшая школа, 1975. - 398 с.

7. Евилевич А.З. Ошибки в эксплуатации водопроводов и канализаций. Л.: Изд-во литературы по строительству, 1972.- 120 с.

8. Шигорин Г.Г. Образование осадков в канализационных сетяхс малыми расходами сточных вод. Кн.: Водоснабжение и канализация. М., 1958. - III с.

9. Медведев С.В. Сейсмическое районирование СССР. М.: Наука, 1968. - 476 с.

10. Гайский В.Н. Сейсмический режим Таджикистана. Душанбе: Дониш, 1970. - 75 с.

11. Сильные землетрясения. Сильные и ощутимые землетрясения, записанные на территории Таджикистана (1949-1954 гг.).- Душанбе: Дониш, 1970. 28 с.

12. Шор Я.Б. Прикладные вопросы теории надежности. М.: Знание, 1965. - 26 с.

13. Базовский И. Надежность. Теория и практика. (Пер.с англ.яз.). М.: Мир, 1965. - 373 с.

14. Дружинин Г.В. Теория надежности радиоэлектронных систем. В примерах и задачах. М.: Энергия, 1976. - 448 с.

15. Рябинин И.А. Основны теории и расчета надежности судовых электроэнергетических систем. Л.: Судостроение, 1967.- 362 с.

16. Шор Я.Б., Кузьмин Ф.И. Таблицы для анализа и контроля надежности. М.: Сов.ради о, 1968. - 284 с.

17. Венцель Е.С. Теория вероятностей. М.: Наука, 1962,с.572

18. Розанов 10.А. Случайные процессы. М.: Наука, 1971, с.286

19. Первачев С.В., Валуев А.А., Чиликин В.М. Статистическая динамика радиотехнических следящих систем. М.: Сов.радио, 1973, с. 483

20. Жуков А.И., Карелин Я.А., Яковлев С.В., Колобанов С.К. Канализация. М.: Строыиздат, 1964. - 642 с.

21. Сифоров В.И. Теория надежности в области радиоэлектроники. Изд. Акад.наук СССР. - 432 с.

22. Гнеденко Б.В., Беляев Ю.К., Соловьев А.Д. Математические методы в теории надежности. М.: Наука, 1965. - 524 с.

23. Яковлев С.В., Карелин Я.А., Жуков А.И., Колобанов С.К. Канализация. П.: Стройиздат, 1976, с. 632

24. Митропольский А.К. Техника статистических вычисления.- М.: Наука, 1971. 576 с.25л Гехман А.С., Меликян А.А. Вопросы проектирования трубопроводов и специальных сооружений в сейсмических районах. ВНИИЭгазпром. IvL, 1973. - 52 с.

25. Антоненко 3. Макросейсмические обследования землетрясений на территории Алма-Аты. Сильные землетрясения Средней Азии и Казахстана. Душанбе: Дониш, 1970. - 207 с.

26. Попова Е.В. Изучение остаточных деформаций лессовых грунтов при сильных землетрясениях как составная частьмакросейсмических исследований. Сильные землетрясения Средней Азии и Казахстана. Душанбе: Дониш, 1970. -207 с.

27. Бочковский В.Ф. Землетрясения и методы их изучения.- Изд. АН СССР, 1949. 164 с.

28. Епинатьева A.M. Сейсмические многократные отраженные волны. М.: Наука, 1964 - 196 с.

29. Ассауленко О.П. Исследование влияния волновых процессов в грунтах при определении сейсмических нагрузок.- Изд.ВУЗ, Строительство и архитектура, 1971, № 7,с.38-43

30. Нечаев В.А. Сейсмическое микрорайонирование и макросейс-мика. Сейсмическое микрорайонирование. Вып.7. Душанбе: Дониш, 1973. - 141 с.

31. Гайский В.Я. Сейсмический режим Таджикистана. Душанбе: Дониш, 1970. - 75 с.

32. Козлов А.В. Сейсмический режим и динамические характеристики сейсмических волн. Душанбе: Дониш, 1969, - 138 с.

33. Гайский В.Н. Статистические исследования сейсмического режима. П.: Наука, 19?0. - 123 с.

34. Денисов Б.Е. и др. Статистический способ определения расчетного значения сейсмической нагрузки. М., 1972.-178 с.

35. Рашидов Т.Р. Динамическая теория сейсмостойкости сложных систем подземных сооружений. Ташкент: Фан, 1973. -180 с.

36. Барлоу Р., Прошан Ф. Математическая теория надежности.

37. Пер. с англ.яз.). -М.:Сов.радио, 1969. 488 с.

38. Мартин Ф. Моделирование на вычислительных машинах. М.: Сов.радио, 1972, с. 288

39. Бусленко Н.П., Шрейдер Ю.А. Метод статистических испытаний (метод Монте-Карло) и его реализация в цифровых машинах. М.: Физматгиз, 1961. - 226 с.

40. Шашков А.Г. Терморезисторы и их применение. М.: Энергия, 1967, с. 319

41. Шопенский Л.А. Некоторые вопросы применения методов теории вероятности к расчету внутренних водопроводов. Сб. науч.тр. ЦНИИЭП инженерного оборудования, № 3, 1972,с. 3-20

42. Арутюнян К.Г., Никаев М.А. Повышение эксплуатационной надежности сетей коммунальных систем водоотведения. Материалы семинара. Интенсификация и повышение надежности работы систем транспортирования воды. М., 1979,с. II7-123

43. Чавчанидзе В.В., Кумсишвили В.А. Об определении законов распределения на основе малого числа наблюдений. Сб.: Применение вычислительной техники для автоматизации производства. М.: Уашгиз, 1961, с. 129-139

44. Березин О.П. Определение законов распределения мадых выборок методом прямоугольных вкладов. Сб.: Доклады к НТК по надежности судового электрооборудования. Вып. 65. -Л., 1965, с. 85-96

45. Макогонов B.C. Надежность систем водоснабжения. Водоснабжение и санитарняя техника. М.: Изд-во литературы по строительству, 1974, № II, с. 38-39

46. Гиллер В.Г. К вопросу о влиянии инженерно-геологических условий на амплитуду сейсмических колебаний. Тезисы докладов, представленных на семинар по сейсморайонированию. Т. 3. М., 1966. - 23 с.

47. Коган Л.А. и др. Схема изосейт Ташкентского землетрясения 26 апреля 1966 г. Материалы республиканской конференции нто стройиндустрии. Душанбе, 1968, с. 18-21

48. Мусаэлян А.А. К вопросу о просадочных деформациях грунтов при динамических нагрузках. Основания, фундаменты и механика грунтов, № 4, 1972, с. 9-10

49. Рашидов Т.Р. Экспериментальные исследования взаимодействия подземных труб с окружающим грунтом. АН УзССР. -Ташкент, 1970, № ii и 1971, i, с. 7-8

50. Бессмертный И.С., Федосеенко Р.Я. Определение степени надежности и резервирования в городских электрических сетях. Электричество, 1959, № ii, с. 20-27

51. Шопенский Л.А. Некоторые вопросы применения методов теории вероятностей к расчету внутренних трубопроводов. В сб. Петоды расчета систем водоснабжения и канализации. ЦНИИЭП инженерного оборудования. Вып.З. 1972, с. 3-20

52. Шопенский JI.А. Некоторые вопросы определения параметров арматуры санитарных приборов и расчет внутренних водопроводов с применением ЭЦВМ. В сб. Санитарная техника, № 24, НИИсантехника. М., 1967, с. 211-243

53. Отчет ЦНИИЭП инженерного оборудования. Разработка методики оценки надежности канализационных сетей в районах повышенной сейсмичности. № гос.per. 8I096II0. М., 1980. - 86 с.

54. Шопенский Л.А. К расчету водопроводов жилых, общественных и промышленных зданий. Сб,трудов I НИИ санитарной техники, № 33. М., 1970, с. 5-23

55. Макагонов B.C. Исследование надежности водопроводных сетей. Автореф.дисс. на соискание ученой степени канд. техн.наук. М., 1972. 22 с.

56. Украинец II.А. Исследование влияния повреждаемости сетейи неравномерности водопотребления на возможность бесперебойного водоснабжения. Автореф.дисс. на соискание ученой степени канд.техн.наук. М., 1972. 17 с.

57. Климиашвили Л.Д. Исследование надежности и методов оптимального резервирования систем транспортирования воды. Автореф.дисс. на соискание ученой степени канд.техн.наук. М., 1978. 22 с.

58. Примин О.Г. Оценка и методы обеспечения надежности районных систем сельскохозяйственного водоснабжения. Автореф. дисс. на соискание ученой степени канд.техн.наук. М., 1980. 22 с.

59. Крыженков В.А. Воздействия Ташкентского землетрясения 26 апреля 1966 г. на подземные трубопроводы водопроводаи канализации и факторы, определяющие их сейсмостойкость. Автореф.дисс. на соискание ученой степени канд.техн. наук. Ташкент, 1972. 22 с.

60. Сабитов А.Д. Исследование надежности систем подачи и распределения воды в районах с повышенной сейсмичностью. Автореф. дисс. на соискание ученой степени канд.техн. наук. М., 1977. 23 с.

61. Мукурдумов P.M. Вопросы сейсмостойкости подземных трубопроводов. Автореф. дисс. на соискание ученой степени канд.техн.наук. Ташкент, 1953. 12 с.

62. Орипов Г. Инженерно-геологические основы сейсмического микрорайонирования территорий города Душанбе и его окрестностей. Автореф.дисс. на соискание ученой степени канд.геол.-мин. наук. Ташкент, 1975 . 20 с.

63. Шопенский Л.А. Исследование режимов работы водопроводов жилых зданий. Автореф.дисс. на соискание ученой степени канд. техн. наук. М., 1968. 34 с.

64. Исаев В.М. Гидравлические исследования полуавтоматической арматуры и условий работы ее в водопроводных сетях зданий. Автореф. дисс. на соискание ученой степени канд. техн.наук. М., 1975 . = 19 с*

65. Власов Г.С. Гидравлические характеристики наполнительной арматуры для водопроводных сетей. Автореф.дисс. на соискание ученой степени канд.техн.наук. М., 1975. 19 с.

66. Вербицкий А.С. Исследование режимов водопотребления и разработка методов их прогнозирования при проектировании и эксплуатации коммунальных водопроводов. Автореф.дисс. на соискание ученой степени канд.техн.наук. М., 1976.- 20 с.

67. Родин В.Н. Экспериментальные исследования аккумулирующей способности трубопроводов и транспортирующей способности потока сточной жидкости в канализационных выпусках из зданий. Автореф. дисс. на соискание ученой степени канд. техн.наук. М., 1977

68. ГОСТ 13377-75. Надежность в технике. Термины и определения. М., 1976

69. СНиП П-32-74. Канализация. Наружные сети и сооружения. Нормы проектирования

70. ГОСТ 17510-72. Система сбора и обработки информации. Планирование наблюдений

71. ГОСТ 6482-71. Трубы железобетонные безнапорные

72. СНиП П-30-76. Внутренний водопровод и канализация зданий. Нормы проектирования. М.: Стройиздат, 1976

73. Rand Cozpozation. One Million Random ic^its ШОООО Normal Deviate*. Нее Pzety ^ieococjl /§55.75. 2y HaiufiiKO KoSayjfii. Special featuzeJ of uratez. japply tizuctuzeJ in regions

74. RepoztJ cfthe Imperial ЕгЬйдмаке Invei-te^eticn Qr отitte tJlOO . Токуо, 192.6

75. Repozii EcKazt N.A. Ъеуеtopment of jan

76. FzanciiKo Watei Jupply to Craze foz Bmezyeuciej, B£SA , 1937.78. teye££Jl.t.The $a.nta. BazBaia Eaztfyi/aice BBSSJI, №5, /5, Ik, 251-333

77. ИLzkoride W.A.Tfie ЕагЩиьке о/ Santa. Ваьёаги , Пипе 23, /25, SO it Jiff ее ted the RaiitoacL of the Scixtfietn Pacific Conpacy.1. Neu* Уогк, 193i

78. Bennet L.R, Earthquake InjiLZance infi/eur 7 ea land. , TWCEE 1955