автореферат диссертации по строительству, 05.23.04, диссертация на тему:Разработка методов расчета напорно-безнапорных режимов движения стоков в системах водоотведения

На правах рукописи

00460446

Чупин Роман Викторович

РАЗРАБОТКА МЕТОДОВ РАСЧЕТА НАПОРНО-БЕЗНАПОРНЫХ РЕЖИМОВ ДВИЖЕНИЯ СТОКОВ В СИСТЕМАХ ВОДООТВЕДЕНИЯ

Специальность 05.23.04. - Водоснабжение, канализация, строительные системы охраны водных ресурсов

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Иркутск-2010

1 7 ИЮН 2015

004604461

Работа выполнена на кафедре городского строительства и хозяйства в Иркутском государственном техническом университете

Научный руководитель:

кандидат технических наук, доцент Мелехов Евгений Сергеевич

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор Терехов Лев Дмитриевич;

кандидат технических наук, доцент Ленденев Владислав Сергеевич

Ведущая организация:

Институт систем энергетики им. Л. А. Мелептьева (ИСЭМ) СО РАН

Защита состоится 17 июня 2010 г. в 10 часов в конференц-зале (корпус К) на заседании диссертационного совета ДМ 212.073.06 при Иркутском государственном техническом университете по адресу: 664074, Иркутск, ул. Лермонтова, 83.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Иркутского государственного технического университета

Автореферат разослан 17 мая 2010 г.

Ученый секретарь диссертациошюго совета

ДМ 212.073.06 с/$£<2 -¿-^ М- Б- Малевская

Общая характеристика работы

Актуальность работы. Важнейшими для жизнеобеспечения современного города являются системы водоотведения бытовых и поверхностных сточных вод. Проведенный анализ режимов их функционирования показал, что многие участки перегружены и работают в режиме размывающих скоростей, другие недогружены и в них происходит накопление осадков. В период интенсивных дождей трубопроводы и колодцы систем поверхностного водосбора переполняются водой, приводя к подтоплению проезжей части, переходов, подвалов зданий и других инженерных сооружений. Причиной этому является несоответствие параметров системы тем нагрузкам, которые имеют место в настоящее время. Такая ситуация сложилась вследствие увеличения или уменьшения темпов промышленного и жилищного строительства, изменения поверхностного водостока, превышение расчетной интенсивности и продолжительности дождей, заиливание колодцев и засорения сети и из-за многих других факторов.

Очевидно, для практики эксплуатации и реконструкции систем водоотведения представляет большой интерес возможность моделировать такие ситуации, предвидеть выходы стоков на поверхность земли и своевременно предотвращать эти явления.

С позиции гидравлических расчетов возникает напорный режим в безнапорных коллекторах, который может приводить к появлению противотоков и выходу стоков на поверхность земли. Впервые с моделированием таких режимов столкнулось агентство по охране окружающей среды (США), которое с 1961 г. занимается разработкой методического и программного обеспечения гидравлических расчетов русел, каналов и коллекторов на основе уравнения неустановившегося течения стоков Сен-Венана. Широкое распространение получил пакет программ MIKE URBAN (дистрибьютор в России НКФ Волга), позволяющий рассчитывать различные режимы транспортировки сточных вод с учетом неравномерности их поступления и транспортировки по коллекторам. Вместе с тем, как показала практика эксплуатации данного пакета программ, он не обеспечивает возможность моделировать противотоки в сети, выход стоков на поверхность земли и определение их объемов, пропускную способность системы водоотведения с учетом возможных засоров, зарастания труб и другие нарушения, которые могут иметь место в практике эксплуатации систем водоотведения.

Цели и задачи исследований заключаются в разработке методических основ и вычислительной базы для расчета и анализа режимов работы систем водоотведения бытовых и поверхностных сточных вод, и направлены на решения следующих задач:

- моделирование напорных режимов движения стоков в безнапорных коллекторах;

- применение методов теории гидравлических цепей для выявления участков, имеющих противотоки, и колодцев, из которых стоки будут поступать на поверхность земли;

- развитие методики расчета систем поверхностного водосбора на основе анализа режимов их функционирования и коррекции проектных диаметров и уклонов;

- разработка методики моделирования засоров, заиливания трубопроводов и обнаружения мест их появления в системах водоотведения бытовых сточных вод.

Методы исследования. Математическое моделирование, методы вычислительной математики, теории графов, алгоритмизация и программная реализация.

Объекты исследования. Являются системы водоотведения бытовых и поверхностных сточных вод, режимы функционирования существующих, проектируемых и реконструируемых систем водоотведения.

Научная новпзпа. В работе впервые установлена возможность рассмотрения систем водоотведения как гидравлических цепей с нефиксированными расходами и нагрузками сточных вод, что позволяет моделировать режимы переполнения сети, выхода стоков на поверхность земли и образование противотоков в безнапорных коллекторах.

Предлагаемый подход обобщает методы расчета напорных, и безнапорных режимов транспортирования сточных вод, которые ранее рассматривались самостоятельно и имели различную методологическую основу.

Установлено, что работа полным сечением в системах поверхностного водосбора может приводить к напорному движению стоков в безнапорных коллекторах, что означает возможность появления противотоков и выхода стоков на поверхность земли.

Практическая значимость результатов работы. На основе предлагаемых в работе подходов, методов и алгоритмов разработан программный комплекс ТИАСЕ-К, который позволяет решать следующие задачи:

- рассчитывать напорно-безнапорные режимы течения стоков, включая переполнения сети, выхода стоков на поверхность земли и образование противотоков;

- производить оценку и корректировку проектных решений для систем водоотведения поверхностных и бытовых сточных вод;

- моделировать процессы зарастания и образования засоров в коллекторах и выявлять места их появления;

- рассчитывать совместную работу канализационных насосных станций, работающих на общий узел и самотечных коллекторов, по которым стоки транспортируются в приемные и регулирующие резервуары.

Программный комплекс ТИАСЕ-К может быть основным инструментом в системе автоматизированного диспетчерского управления системами водоотведения и выполнять функции советчика диспетчера, прогнозирования и контроля режимов, обнаружения и локализации аварийных ситуаций. В настоящее время с помощью ТЯАСЕ-К разработана схема развития систем водоотведения г. Иркутска до 2020 г. и как самостоятельный инструмент

применяется в водоканалах Ангарска и Иркутска при анализе режимов функционирования систем водоотведения.

Апробация работы. Основные результаты исследований докладывались на научно-практических конференциях: Безопасность-04 (Иркутск 2004); Инженерное оборудование населенных мест и зданий (Иркутск 2009, 2010); Вода и жизнь (Иркутск 2010); на Международной конференции по оценки недвижимости и инновационном климате в строительстве (Иркутск 2009), на семинаре в лаборатории гидравлических и трубопроводных систем ИСЭМ СО РАН (Иркутск 2010).

Личный вклад автора заключается в постановки задачи и исследования; разработке методики расчета напорно-безнапорных режимов в системах водоотведения, разработке алгоритмического и программного обеспечения.

Публикации по теме диссертации опубликовано 9 статей, три из них в рекомендуемых журналах ВАК.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения и списка литературы из 138 наименований, изложена на 140 страницах машинописного текста, включая 53 рисунка, 5 таблиц.

Положении, выносимые на защиту. Предлагается новый подход к расчету и анализу режимов работы систем водоотведения, который позволяет моделировать переполнения сети, выход стоков па поверхность земли и образование противотоков в безнапорных коллекторах.

Предлагаемый подход обобщает методы расчета напорных и безнапорных систем водоотведения, что является определенным этапом в развитии теории гидравлических цепей.

Разработана комплексная методика, позволяющая моделировать совместную работу канализационных насосных станций, работающих на общий узел и самотечных коллекторов, по которым стоки транспортируются в приемные и регулирующие резервуары.

Основное содержание работы

Во введешш раскрыта актуальность проблемы, которая заключается в необходимости развития методов расчета и анализа режимов функционирования систем водоотведения.

В первой главе проводится анализ существующего состояния современных систем водоотведения, делается оценка сложившегося уровня проектирования, эксплуатации и научных исследований в области моделирования, расчета и оптимизации систем водоотведения. Обосновывается потребность в развитии методики расчета и анализа режимов работы систем водоотведения.

Системы водоотведения в современных городах, населенных пунктах и промышленных предприятиях представляют сложное инженерное сооружение, состоящее из множества самотечных и напорных трубопроводов, насосных станций, регулирующих резервуаров, перепадных колодцев, быстротоков. Проведенный анализ показал, что для большинства из перечисленных

сооружений износ составляет от 50% и выше. В тоже время системы водоотведения характеризуются низкой автоматизацией и диспетчеризацией, высоким уровнем энергопотребления и значительной аварийностью. Аварийность возникает вследствие зарастания и засорения трубопроводов, что является причиной не соблюдения скоростных режимов течения стоков. В практике эксплуатации не делается анализ скоростей движения стоков и не приводятся гидравлические и оптимизационные расчеты по обоснованию режимов работы транспортирующих сооружений. Причиной этому является отсутствие соответствующих методических и программных разработок, которые бы обеспечили возможность оперативно моделировать и оптимизировать режимы работы систем водоотведения.

В научно-методической литературе эти вопросы обсуждаются уже не одну сотню лет. Вся наука «гидравлика» и «гидродинамика» так или иначе, посвящена этим вопросам. Такие великие ученые как Архимед, Эйлер, Бернулли, Сен-Венан, Лагранж, Шези, Майнинг, посвятили свои года изучению закономерностей движения жидкости. Особого внимания заслуживают работы отечественных ученых академиков H.H. Павловского, C.B. Яковлева, Н.У. Койды, Н.Ф. Федорова, В.И. Калицуна, Г.Г. Шигорина, B.C. Дикаревского, A.M. Курганова, М.И. Алексеева, Р.И. Аюкаева, И.А. Абрамовича, Е.И. Чечика, Г.К. Шацилло, A.B. Куличевского, Н.Д. Доброхотова и др., которые разработали теорию движения сточных вод и закономерности формирования поверхностного водостока и выдали ряд практических рекомендаций, методических приемов и таблиц. Большой вклад в моделирование систем водоотведения внесли зарубежные ученые О. Линдхольд, А. Джеймс, М. Роман, С. Рональд, В. Малер, B.C. Хабер и др. В начале 60-х годов XX в. агентство по охране окружающей среды (США) приступило к разработке технологии моделирования движения жидкости в руслах, каналах и коллекторах. В основе положено дифференциальное уравнение неустановившегося движения Сен-Венана за эти пятьдесят лет удалась разработать целые системы программных комплексов (SWMM), которые решают задачи моделирования во времени движения воды, стоков, селей, переноса загрязнений. Вместе с тем, как показал опыт эксплуатации программных продуктов, которые распространяет на территории России НПО Волга (MOUSE и MAKE URBAN), они требуют значительной информации, которая носит не только вероятностный характер, но и трудно доступна (графики сбросов стоков, величины инфильтрационного расхода, эксплуатационная шероховатость и др.). С другой стороны они не позволяются в полной мере моделировать выход стоков на поверхность земли и образование противотоков на самотечных коллекторах.

Наибольший интерес для моделирования систем водоотведения представляет теория гидравлических цепей, которая развивается в институте систем энергетики им. Л.А. Мелентьева СО РАН с начала шестидесятых годов прошлого столетия. Основоположниками этой теории были В.Я. Хасилев, А.П. Меренков. Развитие и обобщение теории гидравлических цепей на задачи анализа и синтеза систем водоснабжения и открытых каналов нашли отражение

в работах C.B. Сумарокова, H.H. Новицкого, В.Р. Чупина, Л.Д. Терехова, Т.Н. Мурашкина, Е.С. Мелехова. Применительно к системам водоотведения методы теории гидравлических цепей впервые применены в работах Ленденева B.C., Бородина В.И. В частности, были решены задачи развития и реконструкции, оптимизации трассы и профиля канализации.

Опираясь на методы теории гидравлической цепей, в данной работе ставится и решается комплексная задача расчета и анализа режимов работы систем водоотведения с учетом возможного напорного течения в безнапорных коллекторах, выхода стоков на поверхность земли и образования противотоков в самотечных трубопроводах.

Во второй главе рассмотрены вопросы математического моделирования и разработан новый подход для расчета и анализа режимов функционирования систем водоотведения.

В теории гидравлических расчетов систем водоотведения первоочередным -этапом является определение расхода стоков при их транспортировании полным сечением. Величина этого расхода при установившемся равномерном' движении стоков определяется по формуле Шези

qn=0,4d2-5i°-5c, (1)

где d, i, с - диаметр, уклон и коэффициент Шези. Очевидно, если расчетный расход стоков q„ на участке будет больше qm то режим движения жидкости на этом участке считается напорным, в противном случае безнапорным.

В случае безнапорного режима движения стоков определяются значения глубины потока в начале и конце трубопровода. Из гидравлики известно, что при фиксированных значениях qt всегда будет наблюдаться равномерное установившиеся движение стоков, за исключением участков, в конце которых устраиваются перепады, подпоры и сбросы стоков. Если таковых сооружений нет, то достаточно определить нормальную глубину и принять ее одинаковой по всему участку. Если же в конце участка имеется перепад или сброс стоков в резервуар, или водоем, то в конце участка при уклоне меньше критического (i < iKp) будет наблюдаться кривая спада и установится критическая глубина hKp.

Наибольший интерес представляет случай, когда q, > qm то есть самотечный трубопровод работает полным сечением и в напорном режиме.

Вместе с тем, если в конце участка предусмотрен перепад или водослив и уклон меньше критического (/ < iKp), то также как и в безнапорном режиме, на конце участка устанавливается критическая глубина. Следовательно, на расстоянии / будет наблюдаться самотечный режим. На рис. 1. проиллюстрированы эти участки. При 1=0 будет полностью напорный режим.

Возможны случаи q, > q„, когда / > L, то на участке будет наблюдаться безнапорный режим течения воды за счет увеличения скоростей и неравномерного движения стоков.

Рис. 1. Случай напорного режима со сбросом в конце участка

Если же отсутствует перепад или сброс, то на участке будет наблюдаться напорный режим и напор в начале участка можно определить как сумму напора в конце участка плюс потери напора на самом участке:

где г'1, глИ - отметки лотка в начале и в конце расчетного участка; 0,08-Л •/

а

по длине вычисляется по формуле Н.Ф. Федорова

(2)

$тр ~ ~—5--сопротивление трубы; X - коэффициент сопротивления трения

В случае истечения под уровень с известным Нк (см. рис. 2) напор в начале участка можно вычислить по аналогии с формулой (2):

(3)

Если окажется, что пьезометрический напор в начальном колодце

больше, чем отметка земли (#„ + гзк), то часть стока будет выходить

из колодца на поверхность земли (см. рис. 3). При этом расход стоков, который будет транспортироваться по трубопроводу, можно определить итеративным способом, принимая в начале =НК и производя вычисления:

2

Ш

* ~ ;' = 1,2, 3,..., | д<'>-д"А) | < £ - точность вычисления.

Следовательно расход стоков, который будет вытекать на поверхность земли, будет равен разности значений начального расхода и расхода, полученного в результате итеративного процесса, формула (4): = ц - дуч.

Все рассмотренные выше варианты транспортирования стоков относятся к участкам с прямым уклоном трубопровода (/' > 0). Однако могут иметь место и участки с / < 0. Появление этих участков может быть вызвано механическим воздействием на грунт, подтоплением или в результате ошибок строительства. На таких участках, устанавливается неравномерное установившееся движение стоков, либо напорный режим, переходящий в самотечный, либо полностью напорный режим. Расчет таких коллекторов производится по аналогии с участками / > 0.

Рассмотренные режимы течения стоков справедливы в отдельности для каждого участка и могут иметь место при определенных условиях, когда система водоотведения не загружена или недогружена.

Вместе с тем не трудно убедиться, что нижележащие по потоку участки влияют на гидравлику всех вышерасположенных коллекторов, колодцев и сооружений в них. Например, на рис. 4 показано, что напорный режим, который устанавливается на первом участке, может иметь место лишь в том случае, когда на втором и третьем участках также установится напорный режим, хотя, отдельно эти участки могли пропустить расчетный расход в безнапорном режиме.

Применение алгоритма «движения по потоку и против потока» позволяет построить пьезометрическую поверхность и определить режимы течения стоков. Однако он не обеспечивает возможность создать реальную картину напорного движения стоков в безнапорных коллекторах. При большой интенсивности дождя или других природных явлений, приводящих к переполнению сети, может наблюдаться такая картина, что стоки, попадая в одни колодцы, будут перемещаться против потока и выливаться на поверхность земли из других колодцев. Для моделирования таких режимов обратимся к теории гидравлических цепей и воспользуемся опытом расчета и моделирования водопроводных сетей с нефиксированными отборами и притоками, регулируемыми и нерегулируемыми параметрами.

Рис. 4. Влияние иижерасположснных по движению стоков коллекторов на режим течения вышерасположенных участков системы водоотведения

В теории гидравлических цепей принято все ветви сети рассматривать как пассивные, активные и фиктивные (/, Ш2 и/3 =/)• Пассивными ветвями 1\ моделируются трубопроводные участки; активными (12) - насосные и дроссельные подстанции, регуляторы давления; фиктивными (73) -потребители, регулирующие емкости, совместная работа источников на общую сеть.

Для систем водоотведения пассивными будут коллектора, работающие как в напорном, безнапорном и напорно-безнапорном режимах, а также колодцы - как смотровые, так и колодцы сброса стоков, работающие в напорном режимах. К активным следует отнести участки с насосными станциями и напорными трубопроводами. Фиктивными участками будут моделироваться сбросы стоков в канализационные колодцы, притоки стоков в приемные резервуары очистных сооружений, а также возможные выходы стоков на поверхность земли в любом из колодцев эксплуатируемой или анализируемой сети водоотведения. Стоки, которые поступают в систему и стоки, которые сбрасываются в приемные резервуары КНС, имеют одинаковые давления, равные атмосферному, но по высотному положению они различны, то есть имеют разную потенциальную энергию. Поэтому каждой фиктивной ветви необходимо приписать действующий напор, равный геодезической отметке притока или сброса стоков. Если стоки поступают с поверхности земли, переполняя колодец, то действующий напор будет равен геодезической отметке колодца. В итоге получаем гидравлическую цепь в виде циклического графа с весовыми функциями на участках и в узлах схемы. Согласно теории гидравлических цепей для данной гидравлической цепи справедливы следующие уравнения - аналоги первого и второго законов Кирхгофа:

Ад = 0; (5)

АтР = у; у,=К+Н,. (6)

Здесь уравнения представлены в векторно-матричной форме. Уравнение (5) является условием материального баланса в узлах схемы; вектор д расходов стоков по ветвям схемы. Уравнение (6) представляет связь между узловыми пьезометрическими отметками поверхности стоков (Р) (для самотечных коллекторов) или между пьезометрическими напорами (в случае напорных трубопроводов) через перепады (у) на участках сети, которые соответствуют сумме потерь напора (/г) и действующих напоров (Я) для активных и фиктивных ветвей. А - матрица соединений узлов и ветвей схемы. Ее

размерность следующая: А от, п - количество узлов и участков схемы;

] = 1.....т; / = 1.....п. Здесь ар - -1, если ветвь /' направлена к узлу_/'; о,, = 1, если

ветвь / исходит из узлаар = 0, когда узел_/' не принадлежит участку /. Т - знак транспонирования матрицы А.

Уравнения (5)-(6) имеют линейный и квадратичный вид, поэтому решаются методом Ньютона. Затем при известных значениях расходов стоков вычисляются согласно (6) пьезометрические напоры во всех узлах системы. Методология решения уравнений (5)-(6) в рамках развития теории гидравлических цепей за последние 50 лет на столько усовершенствована, что практически удовлетворяет по сходимости и скорости вычисления всем практическим задачам анализа и синтеза трубопроводных систем. Метод узловых давлений и контурных расходов используется во всех отечественных и зарубежных программных продуктах по расчету водопроводных сетей. В частности такой программный продукт развивается и при активном участии автора, это ПВК ТИАСЕ-К.

Как уже отмечалось, даже при некоторых фиксированных притоках в системе водоотведения может наблюдаться выход стоков на поверхность земли. Такая ситуация происходит и с хозяйственно-фекальной канализацией при засорах, значительных отложениях в коллекторах и по ряду других причин. Для моделирования таких ситуаций, которые могут иметь место в системах водоотведения/-предлагается новая методика их расчета, которая состоит из следующих этапов.

1. Строится циклическая схема и согласно (5)-(6) решается задача потокораспределения на ней. Далее производится анализ расходов стоков на фиктивных ветвях. Если потоки на всех ветвях направлены к колодцам, а расходы на них больше расчетных величин сбросов в эти колодцы, то констатируется факт отсутствия переполнения сети. Далее, производится расчет системы водоотведения (прямым и обратным ходом). Строится пьезометрический график и расчет считается закопченным.

2. Если на каких-то ветвях, которые направлены к колодцам, расход будет меньше чем расчетный сброс в эти колодцы, то констатируется переполнение этих колодцев. Величина расхода на этих ветвях будет соответствовать максимальной пропускной способности колодцев при их полном заполнении. Стоки величиной, равной разности между расчетным сбросом и расходом на фиктивных ветвях, будут выливаться на поверхность земли. Фиктивные ветви

с расходом, меньше расчетных величин сброса остаются в циклической схеме для дальнейших расчетов.

3. Если на каких-то фиктивных ветвях потоки перевернулись (в результате расчета получились отрицательные расходы), а на каких-то фиктивных ветвях расходы будут положительными и больше чем заданные, то для последних, расходы становится фиксированными и снова решается задача потокораспределения, формула (5)-(6). Расчет считается законченным, если останутся только фиксированные сбросы и фиктивные участки с отрицательными расходами и с расходами, меньше чем расчетные их величины. В итоге расходы на фиктивных ветвях укажут на количество стоков, выходящих на поверхность земли, а отрицательные расходы на пассивных ветвях - на наличие противотоков.

Таким образом, первый этап предлагаемой методики заключается в определении максимальной пропускной способности системы водоотведения. При этом пьезометрические уровни во всех колодцах будут соответствовать отметкам поверхности земли, и стоки будут либо изливаться, либо поступать в колодцы. Второй этап заключается в оценке пропускной способности расчетных нагрузок и определении режима транспортировки стоков (напорного или безнапорного). На третьем этапе производится определение параметров режима и построение пьезометрической поверхности транспортируемых стоков.

Например, для исследуемого варианта (рис. 5а), гидравлическая цепь будет выглядеть, так как это представлено на рис. 5,6. Здесь пассивные участки: коллектора 2-3; 3-4; колодцы - 5-2; 6-3; 7-4. Все колодцы замыкаются фиктивными ветвями на общий узел с атмосферным давлением. Фиктивные участки: 1-5; 1-6; 1-7 - моделируют поступление стоков в систему водоотведения, ветвь 4-1 - сброс стоков в приемный резервуар КОС. Каждой фиктивной ветви приписаны действующие напоры, равные разности отметок земли в соответствующем узле и отметок лотка в узле - сброса, то есть в узле 4 г,=480 м.

Хотя действующие напоры можно задать в виде отметок сброса стоков и отметок земли колодцев. Пусть сбросы в колодцах следующие: колодец 1-4,0 мэ/с; колодец 2-0,4 м3/с; колодец 3-4,0 м3/с. С учетом циклической схемы (рис. 56) производится гидравлический расчет, и анализируются расходы на фиктивных ветвях (см. рис. 5в). На участке 6 поток перевернулся, что соответствует выходу стоков из колодца 1. На участке 8 расход оказался меньше расчетного расхода для колодца 3. На участке 7 расход больше расчетного значения стоков для колодца 2. Следовательно, фиксируем приток в узле 3, равный 0,4 м3/с и производим расчет. Результаты расчета показаны на рис. 5г, из которого следует, что на участке 1 снова образовался протавоток и из колодца 1 на поверхность земли будет выливаться сток в размере 0,09 м3/с. В колодец 3 будет поступать сток, но в размере 3,454 м3/с, что меньше расчетного (4 м3/с). В колодец 2 будет поступать расчетный расход 0,4 м3/с. При этом, уровень воды во втором колодце установится на отметке 418 м. (земля 420м).

Рис. 5. Моделирование напорного режима истечения стоков на поверхность земли

Хорошо известно, что в напорных системах изменение расхода стоков в каком-либо из сечений происходит со скоростью звука в воде, т.е. почти мгновенно, в то время как в безнапорных системах расход изменяется за время протекания стоков от узла сброса до исследуемого сечения. Для протяженных коллекторов это время может быть значительным, а в условиях больших городов исчисляться часами. Поэтому время протекания необходимо учитывать как при проектировании, так и при моделировании систем водоотведения. В предлагаемой методике после того, как будет выявлен безнапорный режим движения стоков, можно учитывать неравномерность поступления стоков и время их движения по самотечным коллекторам путем формирования и трансформирования графиков в начале и в конце расчетных участков сети. Если рассмотреть режим транспортировки стоков в какой-то определенный момент времени, то расходы в начале и в конце участка будут различными, и движение стоков будет носить волновой характер.

Отдельного внимания заслуживает работа насосных станций на общий напорный узел. Таких случаев очень много и они возникают в процессе развития и реконструкции сетей водоотведения.

Известно, что при работе насосных станций на общий узел возникает проблема «передавливания» одной насосной станции другие.

Организация работы таких насосных станций сложна и требует подбора особого режима их эксплуатации. Рассчитать такие режимы можно с помощью предлагаемой методики построения циклических схем. При этом требуется отдельно моделировать совместную работу насосных станций и работу самотечных коллекторов, так как приток сточных вод в приемные резервуары и производительность насосных станций не совпадают во времени.

В тоже время сброс стоков и их забор осуществляется через атмосферу. Очевидно, с учетом работы колодцев и безнапорных коллекторов, работающих в напорном режиме циклическую схему можно представить в виде отдельного фиктивного узла (узла с атмосферным давлением) и фиктивных ветвей, замыкающих колодцы и насосные станции на этот узел (см. рис. 6).

Следует отметить, в системах водоотведения поверхностного стока с целью сглаживания максимальной нагрузки устраиваются регулирующие

НС-

Рис. 6. Моделирование совместной работы напорных и безнапорных трубопроводов в напорном режиме

резервуары и пруды. В предлагаемой методики их можно моделировать точно так же, как и насосные станции, фиктивными ветвями, замыкаемыми на узел с атмосферным давлением. Каждой такой фиктивной ветви приписывается напор, равный отметки дна резервуара, а гидравлическое сопротивление этой ветви будет соответствовать уровню падения или поднятия воды в резервуаре. Такой прием хорошо известен в системах водоснабжения.

Таким образом, решая задачу потокораспределения на данной циклической схеме, можно определить:

- производительность насосных станций;

- режим поступления и опорожнения стоков в регулирующем резервуаре;

- расходы стоков, поступающих в приемные резервуары насосных станций;

- колодцы, из которых будут вытекать стоки на поверхность земли и их объемы;

- безнапорные участки, с напорным движением стоков в направлении по потоку и против потока.

В третьей главе рассматриваются вопросы применения предлагаемой методики в задачах проектирования и анализа работы дождевой канализации, при обнаружении засоров и аварийных ситуаций в системах бытовой канализации, при оптимизации режимов работы насосных станций, работающих на общий напорный узел.

Известно, что дождевая канализация проектируется с учетом неравномерного режима формирования поверхностного водостока, времени их движения по коллекторам полным сечением. Вместе с тем существующая методика не предусматривает проверку работоспособности систем дождевой канализации в случае превышения расчетной интенсивности дождей. Работа полным сечением приводит к напорному движению стоков в безнапорных коллекторах, что означает возможность появления противотоков и выхода стоков на поверхность земли. В качестве иллюстрации возможности появления таких режимов'произведем расчет дождевой канализации м-р Юбилейный г. Иркутска, которая была запроектирована по методу предельных интенсивностей, согласно СНиП 2.04.03-85. В качестве расчетных приняты проектные расходы стоков по участкам сети. Система водоотведения и ее циклическая схема представлены на рис. 7а. После решения задачи потокораспределения на фиктивных участках: 1-3; 1-9 потоки перевернулись, а на участках: 1-7; 1-8 расход стоков стал меньше расчетных сбросов в колодцы 7, 8. По остальным фиктивным ветвям расход стоков оказался больше расчетных значений. Следовательно, фиктивные ветви 1-3, 1-7, 1-8, 1-9 остаются в расчетах, а по остальным колодцам сбросы стоков фиксируются (см. рис. 76) и снова решается задача потокораспределения. В итоге остались фиктивные ветви 1-3 и 9-1, т.е. из колодца 9 будут вытекать стоки в размере 1170 л/с, а колодец 3 будет переполнен и часть расчетного стока в размере 296 л/с останется на поверхности земли. На участке 8-9 образуется противоток. Профиль системы водоотведения показан на рис. 8а.

Рис. 7. Гидравлический расчет дояедевой канализации (мкр. Юбилейный)

а)

б)

1 И г Ё Н 11 1 к (1

---

-___ -■_„ - ...у,-

в)

Рис. 8. Профили канализационной сети

Таким образом, в проекте заведомо заложено, что при расчетной интенсивности дождя в колодцах 3 и 9 стоки будут изливаться на поверхность

земли, подтапливая проезжую часть и дома. Чтобы избежать эти явления необходимо скорректировать проектное решение путем увеличения диаметров отдельных коллекторов, либо изменен™ их уклонов и др. Таким образом, предлагаемая методика должна стать неотъемлемой составляющей в технологии проектирования дождевой канализации.

Предлагаемая методика может быть использована при определении мест засоров в коллекторах бытовой канализации и при анализе различных аварийных ситуаций, которые могут иметь место в практике ее эксплуатации. С этой целью любые засоры на любом трубопроводе можно смоделировать и заранее привести гидравлические расчеты. Каждому засору будут соответствовать вполне определенные колодцы, из которых стоки будут выливаться на поверхность земли. При наступлении такого события, легко обнаружить участок, на котором произошел засор. Труднее обнаружить процесс заиливания трубопроводов, так как в этом случае стоки на поверхность земли не выходят. В этом случае необходимо установка уровнемеров в смотровых колодцах. Сопоставляя данные расчета с показаниями уровнемеров можно сделать выводы о степени заиливания коллекторов. В качестве иллюстрации рассмотрим систему бытовой канализации одного из районов г. Иркутска. В нормальных условиях работы коллектора не загружены. Профиль этой системы канализации показан на рис. 86. Предположим, что произошел засор на участке 4-3, который путем уменьшения диаметра отключается и проводится гидравлические расчеты. В итоге в узле 5 будут выливаться стоки на поверхность земли в объеме 107 л/с и по всей вышерасположенной сети произойдет подпор. Этот подпор показан на профиле рис. 8в. Таким образом, если обнаружится выход на поверхность стоков в колодце 5, то засор образовался на участке 4-1. Проигрывая таким образом аварийные ситуация на каждом участке можно заранее наметить мероприятия по их ликвидации.

Предлагаемая методика может использоваться в системе автоматизированного диспетчерского управления в подсистемах контроля режима, обнаружения и локализации аварийных ситуаций и как советчик диспетчера при выработке оперативных решений. Можно также контролировать скоростные режимы по отдельным коллекторам и прогнозировать появление засоров на них.

В четвертой главе излагаются алгоритмы и программная реализация предлагаемой в работе методики. Показывается эффективность применения программного комплекса ТЯАСЕ-К в практике эксплуатации и проектирования систем водоотведения бытовых и поверхностных стоков.

В процессе алгоритмизации предлагаемого подхода максимально использовались наработки, выполненные в рамках развития теории гидравлических цепей. Вместе с тем отдельные алгоритмы потребовалось адаптировать к условиям решаемой задачи. В частности, алгоритм движения по ветвям дерева от его корня к вершинам и обратно. При этом было использовано понятие степени вершины (висячие вершины имеют степени, равные единице) и запись информации о структуре дерева в виде одного массива (для дерева характерно то, что из узла всегда выходит только одна ветвь).

Предлагаемая методика реализована на языке С++ в программном комплексе ТЯАСЕ-К, который обладает современным графическим интерфейсом, имеет общедоступную базу данпых и специфическую систему отображения и раскраски схемы, участков сети, на которых скорости меньше заиливающих, или больше размывающих, работающих в напорном или безнапорном режимах, с противотоком и с выходом стоков на поверхность земли и т.д.

С помощью данного программного комплекса произведен анализ режимов работы систем водоотведения бытовых и поверхностных стоков городов Иркутска, Ангарска, Шелехова. Выявлены участки подверженные зарастанию и участки, работающие в напорном режиме. Указаны причины их появления и выданы рекомендации по нормализации режимов транспортировки сточных вод.

Общие выводы

1. Проведенный анализ режимов • функционирования систем водоотведения бытовых сточных вод показал, что многие самотечные участки перегружены и работают в напорном режиме, другие недогружены и в них происходит накопление осадков.

'2. Очень часто в период дождей трубопроводы и колодцы системы водоотведения поверхностного водостока переполняются, приводя к подтоплению территории, проезжей части и подвалов.

3. В практике расчетов и моделирования систем водоотведения отсутствуют подходы, методы и программы, позволяющие рассчитывать излив стоков на поверхность земли и образования противотоков в безнапорных коллекторах.

4. В работе предлагается новый подход для расчета систем водоотведения, основанный на моделировании их гидравлическими цепями с нефиксированными нагрузками. Данный подход обеспечивает возможность рассчитывать противотоки в сети и выходы стоков на поверхность земли, определять пропускную способность сети и объемы стоков, поступающие на поверхность земли, моделировать всевозможные режимы транспортирования стоков с учетом возможных засоров, заиливания труб и других нарушений, которые могут иметь место в практике эксплуатации.

5. При наличии в сети канализационных насосных станций, работающих на общий напорный узел, рекомендуется обосновывать режимы их работы с помощью предлагаемой методики и программы ТИАСЕ-К.

6. Предлагается разработанную методику включить в состав общей методологии проектирования систем водоотведения с целью обеспечения проверки и коррекции проектных решений на предмет работы в различных режимах эксплуатации.

7. При организации системы автоматизированного диспетчерского управления предлагаемая методика и программа ШАСЕ-К могут служить для контроля за состоянием внутренней поверхности коллекторов, для оперативного обнаружения засоров и других аварийных ситуаций.

8. Проведенные расчеты реальных систем водоотведения бытовых и поверхностных стоков городов Иркутск, Ангарск, Шелехов показали высокую эффективность предлагаемой методики и программы, и позволили выявить участки, подверженные зарастанию и участки, работающие в напорном режиме.

По теме диссертации опубликованы нижеследующие работы

1. Чупин Р.В. Экологические вопросы в строительстве // Сб. трудов 9-й Всерос. науч.-практ. конф. студентов и аспирантов «Безопасность-04» (23апреля 2004, Иркутск) Иркутск. 2004. С167-169.

2. Чупин В.Р., Майзель Д.И., Чупин Р.В. Моделирование и оптимизация трубопроводных систем коммунального хозяйства // Вестник Иркутского гос. тех. ун-та. 2008. Т.1. № 1. С.169-180 (ВАК).

3. Чупин В.Р., Просвирин Ю.С., Чупин Р.В. Оптимизация схемы и структуры системы поверхностного водосбора //Вестник Иркутского гос. тех. ун-та. 2009. №2(38). С. 172-177 (ВАК).

4. Чупин Р.В. Моделирование режимов работы городских систем водоотведения / Наука, технологии, инновации в инвестиционно- строительной сфере и жилищно-коммунальном комплексе: сб. трудов междун. науч.-практ. конф. (21 сентября 2009, Иркутск). Иркутск. 2009. С. 251-256.

5. Мелехов Е.С., Чупин Р.В. Развитие методики гидравлических расчетов систем дождевой канализации // Водоочистка. Водоподготовка. Водоснабжение. 2010. №4. С.32-36.

6. Чупин Р.В. Совершенствование методов расчета и анализа режимов работы систем водоотведения / Инженерное оборудование населенных мест и зданий: сб. трудов Всерос. науч.-практ. конф. (31 марта 2010, Иркутск). Иркутск. 2010. С.32-39.

7. Мелехов Е.С., Чупин Р.В. Моделирование режимов работы городских систем водоотведения // Вестник Иркутского гос. тех. ун-та. 2010. № 2(42). С.141-149. (ВАК).

8. Чупин В.Р., Мелехов Е.С., Чупин Р.В. Развитие методики гидравлических расчетов систем водоотведения // Вода и экология. 2010. №1.

9. Чупин В.Р., Мелехов Е.С., Чупин Р.В. Напорное движение стоков в безнапорных коллекторах // Водоснабжение и санитарная техника. 2010 (в печати) (ВАК).

С.3-11.

Подписано в печать 13.05.2010. Формат60 х 90 /16. Бумага офсетная. Печать трафаретная. Усл. печ. л. 1,5. Тираж 120 экз. Зак. 113. Поз. плана 41н.

ИД № 06506 от 26.12.2001 Иркутский государственный технический университет 664074, г. Иркутск, ул. Лермонтова, 83

1. Современное состояние систем водоотведения, уровень их моделирования и анализа режимов функционирования.

1.1. Характеристика современных систем водоотведения и методов их проектирования.

1.2. Оценка существующих методов расчета, обоснования структуры и параметров СВО.

1.3. Существующие методы расчета и анализа режимов работы систем водоотведения.

1.4. Анализ методов теории гидравлических цепей и оценка возможности их применение в задачах расчетах систем водоотведения.

1.5. Постановка вопросов дальнейшего развития методов расчета и анализа режимов работы систем водоотведения.

2. Развитие методики гидравлических расчетов систем водоотведения.

2.1. Математическое описание потокораспределения в системах водоотведения.

2.2. Совершенствование методов расчета и анализа режимов работы систем водоотведения.

2.3. Моделирование работы насосных станций перекачки стоков.

2.4. Учет неравномерности поступления стоков и времени их транспортировки.

3. Практическое применение предлагаемых подходов и методов.

3.1. Оценка проектных решений систем поверхностного водосбора.

3.2. Применение методики анализа гидравлических режимов в задачах обнаружения и локализации аварийных ситуаций.

3.3. Применение разработанной методики в задачах анализа и оптимизации режимов работы систем водоотведения.

4. Реализация и практическое использование предлагаемой в работе методики.

4.1. Алгоритмизация предлагаемой методики.

4.2. Программная реализация методики расчета и анализа режимов систем водоотведения.

4.3. Применение ПВК TRACE-BK при обосновании схемы развития системы дождевой канализации г.Иркутска.

Актуальность работы. Важнейшими для жизнеобеспечения современного города являются системы водоотведения бытовых и поверхностных сточных вод. Проведенный анализ режимов их функционирования показал, что многие участки перегружены и работают в режиме размывающих скоростей, другие недогружены и в них происходит накопление осадков. В период интенсивных дождей трубопроводы и колодцы систем поверхностного водосбора переполняются водой, приводя к подтоплению проезжей части, переходов, подвалов зданий и других инженерных сооружений. Причиной этому является несоответствие параметров системы тем нагрузкам, которые имеют место в настоящее время. Такая ситуация сложилась вследствие увеличения или уменьшения темпов промышленного и жилищного строительства, изменения поверхностного водостока, превышение расчетной интенсивности и продолжительности дождей, заиливание колодцев и засорения сети и из-за многих других факторов. |

Очевидно, для практики эксплуатации и реконструкции систем водоотведения представляет большой интерес возможность моделировать такие ситуации, предвидеть выходы стоков на поверхность земли и своевременно предотвращать эти явления.

С позиции гидравлических расчетов возникает напорный режим в безнапорных коллекторах, который может приводить к появлению противотоков и выходу стоков | на поверхность земли. Впервые с моделированием таких , режимов столкнулось агентство по охране окружающей среды (США), которое с 1961 г. занимается разработкой методического и программного обеспечения гидравлических расчетов русел, каналов и коллекторов на основе уравнения неустановившегося течения стоков Сен-Венана. Широкое распространение получил пакет программ

MIKE URBAN (дистрибьютор в России НКФ Волга), позволяющий рассчитывать различные режимы транспортировки сточных вод с учетом неравномерности их поступления и транспортировки по коллекторам. Вместе с тем, как показала практика эксплуатации данного пакета программ, он не обеспечивает возможность моделировать противотоки в сети, выход стоков на поверхность земли и определение их объемов, пропускную способность системы водоотведения с учетом возможных засоров, зарастания труб и другие нарушения, которые могут иметь место в практике эксплуатации систем водоотведения.

Цели и задачи исследований заключаются в разработке методических основ и вычислительной базы для расчета и анализа режимов работы систем водоотведения бытовых и поверхностных сточных вод, и направлены на решения следующих задач:

- моделирование напорных режимов движения стоков в безнапорных коллекторах;

- применение методов теории гидравлических цепей для выявления участков, имеющих противотоки, и колодцев, из которых стоки будут поступать на поверхность земли; развитие методики расчета систем поверхностного водосбора на основе анализа режимов их функционирования и коррекции проектных диаметров и уклонов; разработка методики моделирования засоров, заиливания трубопроводов и обнаружения мест их появления в системах водоотведения бытовых сточных вод. |

Методы исследования. Математическое моделирование, методы вычислительной математики, теории графов, алгоритмизация и программная реализация.

Объекты исследования. Являются системы водоотведения бытовых и поверхностных сточных вод, режимы функционирования существующих, проектируемых и реконструируемых систем водоотведения.

Научная новизна. В работе впервые установлена возможность рассмотрения систем водоотведения как гидравлических цепей с нефиксированными расходами и нагрузками сточных вод, что позволяет моделировать режимы переполнения сети, выхода стоков на поверхность земли и образование противотоков в безнапорных коллекторах.

Предлагаемый подход обобщает методы расчета напорных и безнапорных режимов транспортирования сточных вод, которые ранее рассматривались самостоятельно и имели различную методологическую основу. ;

Установлено, что работа полным сечением в системах поверхностного водосбора может приводить к напорному движению стоков в безнапорных коллекторах, что означает возможность появления противотоков и выхода стоков на поверхность земли.

Практическая значимость результатов работы. На основе предлагаемых в работе, подходов, методов и алгоритмов разработан программный комплекс TRACE-K, который позволяет решать следующие задачи:

- рассчитывать напорно-безнапорные режимы течения стоков, включая переполнения сети, выхода стоков на поверхность земли и образование противотоков;

- производить оценку и корректировку проектных решений для систем водоотведения поверхностных и бытовых сточных вод;

- моделировать процессы зарастания и образования засоров в коллекторах и выявлять места их появления;

- рассчитывать совместную работу канализационных насосных станций, работающих на общий узел и самотечных коллекторов, по которым стоки транспортируются в приемные и регулирующие резервуары.

Программный комплекс TRACE-K может быть основным инструментом в системе автоматизированного диспетчерского управления системами водоотведения и выполнять функции советчика диспетчера, прогнозирования и контроля режимов, обнаружения и локализации аварийных ситуаций. В настоящее время с помощью TRACE-K разработана схема развития систем водоотведения г. Иркутска до 2020 г. и как самостоятельный инструмент применяется в водоканалах Ангарска и Иркутска при анализе режимов функционирования систем водоотведения.

Апробация работы. Основные результаты исследований докладывались на научно-практических конференциях: Безопасность-04 (Иркутск 2004); Инженерное оборудование населенных мест и зданий (Иркутск 2009, 2010); Вода и жизнь (Иркутск 2010); на Международной конференции по оценки недвижимости и инновационном климате в строительстве (Иркутск 2009), на семинаре в лаборатории гидравлических и трубопроводных систем ИСЭМ СО РАН (Иркутск 2010).

Личный вклад автора заключается в постановки задачи и исследования; разработке методики расчета напорно-безнапорных режимов в системах водоотведения,. разработке алгоритмического и программного обеспечения. , л, i

Публикации по теме диссертации опубликовано 9 статей, три из них в рекомендуемых журналах ВАК.

Положения, выносимые на защиту. Предлагается новый подход к расчету и анализу режимов работы систем водоотведения, который позволяет моделировать переполнения сети, выход стоков на поверхность земли и образование противотоков в безнапорных коллекторах.

Предлагаемый подход обобщает методы расчета напорных и безнапорных систем водоотведения, что является определенным этапом в развитии теории гидравлических цепей.

Разработана комплексная методика, позволяющая моделировать совместную работу канализационных насосных станций, работающих на общий узел и самотечных коллекторов, по которым стоки транспортируются в приемные и регулирующие резервуары.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1. Проведенный ' анализ режимов функционирования систем водоотведения бытовых сточных вод показал, что многие самотечные участки перегружены и работают в напорном режиме, другие недогружены и в них происходит накопление осадков.

2. Очень часто в период дождей трубопроводы и колодцы системы дождевой канализации переполняются стоками, приводя к подтоплению территории.

3. В практике расчетов и моделирования систем водоотведения отсутствуют подходы, методы и программы, позволяющие рассчитывать излив стоков на поверхность земли и образование противотоков в безнапорных коллекторах. '

4. В работе предлагается новый подход для расчета систем водоотведения, основанный на моделировании их гидравлическими цепями с нефиксированными отборами и притоками. Данный подход обеспечивает возможность рассчитывать противотоки в сети и выходы стоков на поверхность земли, определять пропускную способность сети и объемы стоков, попадающие на поверхность земли, моделировать всевозможные режимы транспортирования стоков с учетом возможных засоров, зарастания труб и других нарушений, которые могут иметь место в практике эксплуатации.

5. Предлагаемая в, работе методика должна стать неотъемлемой составляющей в общей методологии проектирования систем водоотведения и обеспечивать проверку проектных решений на предмет работы системы в различных режимах эксплуатации. ,

6. При наличии • в сети канализационных насосных станций, работающих на общий напорный узел, рекомендуется обосновывать режимы их эксплуатации с помощью предлагаемой методики и программы TRACEK.

7. При организации системы автоматизированного диспетчерского управления предлагаемая методика и программа TRACE K могут служить для контроля внутренней поверхности коллекторов, для оперативного обнаружения засоров и других аварийных ситуаций.

8. Проведенные расчеты реальных систем водоотведения городов Иркутск, Ангарск, Усолье-Сибирское показали высокую эффективность предлагаемой методики и программ и позволили скорректировать проектные решения с целью предотвращения режимов переполнения сети.

1. Абрамов Н.Н. Теория и методика расчета систем подачи и распределения воды. М.: Стройиздат. 1972. 287с.

2. Абрамов Н.Н. Расчет водопроводных сетей. М.: Стройиздат. 1976. 304с.

3. Абрамович И.А. Новая стратегия проектирования и реконструкции систем транспортирования сточных вод: Прак. пособие, Харьков.: Основа. 1996. 300с.

4. Абрамович И.А., Штейнберг В.А. Методика оптимизации уклонов коллекторов городской канализации. // Основные направления водоотведения очистки сточных вод и обработки осадка: Всесоюз. научно-техн. конф,: Тез. докл. Харьков.: Б.и., 1982. С. 43-46.

5. Абрамович И.А. и др. К вопросу об инфильтрации притоков в коллекторы городской канализации. // Водоснабжение и канализация населенных мест: Сб. науч. тр. М.: Б.и. 1981. С. 22-29.

6. Абрамович И.А., Шкундин В.Ф. Надежность систем канализации больших городов. М.:,ГОСИНТИ. 1975. 20с.

7. Абрамович И.А., Семчук Г.Н. Некоторые вопросы корректировки норм проектирования // Водоснабжение и санитарная техника. 1995. №12. С. 15-16. !

8. Абрамович И.А. Повышение достоверности расчета сетей водоотведения // Водоснабжение и санитарная техника. 1985. №3. С. 4-5.

9. Абрамович И.А. Эксплуатация сетей канализации с глубоким заложением сетей // Совершенствование эксплуатации сетей водоснабжения: Всесоюз. научно-техн. семинар М.: Б.и. 1987. С. 12-13.

10. Абрамович И.А., Лишбергов В.Д. Проветривание канализационных коллекторов глубокого заложения в период эксплуатации. // Водоснабжение и санитарная техника. 1975. №3. С. 18-19.

11. Абрамович И.А. Строительство системы канализации глубокого заложения в Харькове // Водоснабжение и санитарная техника. 1973. №10. С. 34-35.

12. Алексеев М.И., Мишуков Б.Г., Дмитриев В.Д., Сергеев Ю.С. Эксплуатация систем водоснабжения и канализации: Учебн. пособие: М.: Высшая школа. 1993. 60с.

13. Алексеев М.И., Кармазинов Ф.В., Курганов A.M. Гидравлический расчет сетей водоотведения: Справочное пособие: Л.: СПИСУ. 1997. 128с.

14. Альтшуль А.Д. Гидравлические сопротивления. М.: Недра. 1982. 224 с.

15. Андрияшев М.М. Техника расчета водопроводной сети. М.: Советское законодательство. 1932. 62с.

16. Арутюнян К.Г., Григорьев Н.М. Предложения по уточнению строительных норма и правил, касающихся проектирования канализационных сетей // Водоснабжение и санитарная техника. 1976. №2. С. 28-31. |

17. Бахвалов Н.С. Численные методы. М.: Наука. 1973. Т.1 632с.

18. Березин С.Е. и др. Насосные станции с погруженными насосами. Расчет и конструирование. М.: Стройиздат. 2008. 160с.

19. Благонравов А.И., Гоухберг М.С., Козлов А.И. Математическая модель канализационной сети // Новые методы и сооружения для водоотведения и очистки сточных вод. Л.: СПИСУ 1981. С. 124-129.

20. Ботук Б.О., Федоров Н.Ф. Канализационные сети. Учебное пособие. М.: Стройиздат. 1976. 272с.

21. Бородин В.И. Оптимизация параметров новых и реконструируемых систем водоотведения // Вестник ИрГТУ. Иркутск. 2007. №2. С. 27-35.

22. Бородин В.И. К вопросу об оптимизации систем водоотведения // Материалы Всерос. молодежи. науч.-практ. конф. «Инженерное оборудование населенных мест и зданий». Иркутск. ИрГТУ. 2007. С. 5961.

23. Воеводин А.Ф., Щугрин С.М. Численные методы расчета одномерных систем. Новосибирск: Наука. 1981. 208с.

24. Воронов Ю.В., Саломеев В.П., Ивчатов A.JI. Реконструкция и интенсификация работы канализационных сооружений. М.: Сройиздат. 1989. 224с.

25. Гальперин Е.М. Численное моделирование аварийного состояния системы подачи и распределения воды. Изв. вузов.: Строительство и архитектура. 1984. №2. С. 103-106.

26. Григоровский Е.П., Койда Н.У. Автоматизация расчета многоконтурных сетевых систем. Киев: Виша школа, 1977. 192с.

27. Гликман Б.Ф. Математические модели пневмогидравлических систем. М.: Наука. 1986. 368с.

28. Голик Н.И. Разработка рациональных методов проектирования систем канализации с помощью ЭВМ. Дисс. на соиск. уч. степени к.т.н, Одесса. 1978.21с.

29. Голик Н.И. Оптимальное проектирование систем канализации. Кишинев: Картя Молдовеняскэ. 1980. 168с.

30. Гордеев М.А., Попкович Г.С. Автоматизация систем водоснабжения и водоотведения. М.: Стройиздат. 1986. 392с.

31. Гюнтер Л.И., Арутдшян К.Г., Майзельс М.П. Предложения по уточнению СНиП П-31-74 и П-32-74 в части расходов и неравномерности водопотребления и водоотведения (1 редакция). М.: НИИКВиОВ, АКХ РСФСР, 1979. 48с.

32. Дмитриев А.В., Кётаев А.Б. Городские инженерные сети. М.: Стройиздат, 1988. 175с.

33. Данилов Д.Т. Эксплуатация канализационной сети. М.: Стройиздат, 1977. 127с.

34. Дерюшев Л.Г. Показатели надежности трубопроводных систем водоснабжения и водоотведения // Водоснабжение и санитарная техника, 2001. №12. 4.1. С. 6-9.;

35. Добромыслов А.Я. Гидравлический расчет безнапорных трубопроводов // Трубопроводы и экология. 2000. №2. С. 21-24.

36. Евдокимов А.Г. Оптимальные задачи на инженерных сетях. Харьков.: Виша школа, 1976. 153с.

37. Ермолин Ю.А., Загорский В.А., Скрябин Л.Ф. Оперативное управление канализационной сетью по критерию минимума затрат электроэнергии насосными станциями // Водоснабжение и сан. техника. 1981. №11. С. 14-16.

38. Ермолин Ю.А. Оптимальное управление канализационной сетью по критерию минимума энергозатрат // Изв. Вузов: Строительство и архитектура. 1983. №6. С. 48-51.

39. Ермолин Ю.А., Пальгунов Н.В., Скребин Л.Ф. Алгоритм локализации мест повреждения канализационной сети // Водоснабжение и сан. техника. 1989. №3. С. 18-21.

40. Зайцев И.Д., Вайнер В.Г. К вопросу оптимизации трубопроводных сетей на стадии проектирования //-Экономика и математические методы. 1979. Т15. Вып.1. С. 171-176.

41. Забощиков О.В., Сергеев А.И. Определение расчетных расходов сточных вод при расчете бытовых канализационных сетей населенных мест// Водоснабжение и санитарная техника, 1971. №69. С. 138-150.

42. Ильин Ю.А. Расчет надежности подачи воды. М.: Стройиздат. 1987. 317с.

43. Калицун В.И., Ласков Ю.М. Гидравлика, водоснабжение и канализация: Учеб. для вузов. М.: Стройиздат. 2000. 417с.

44. Кристофидес Н. Теория графов. Алгоритмический подход. М.: Мир. 1978. 432с.

45. Калицун В.И. Водоотводящие системы и сооружения: Учеб. для вузов. М.: Стройиздат. 1987. 336с.

46. Калицун В.И. Гидравлический расчет водоотводящих сетей. Справочное пособие. М.: Стройиздат. 1987. 72с.

47. Канализация населенных мест и промышленных предприятий. Справочник проектировщика. М.: Стройиздат. 1981. 412с.

48. Картвелишвили Н.А., Галактионов Ю.И. Идеализация сложных динамических систем. М: Наука. 1976. 270с.

49. Карелин В.Я., Минаев А.В. Насосные станции. М.: Стройиздат. 1986. 320с. , . ,

50. Карелин Я.А., Яромский В.Н., Евсеева О.Я. Таблицы для гидравлического расчета канализационных сетей из пластмассовых труб круглого сечения. М.: Стройиздат. 1986. 68с.

51. Курганов A.M., Алексеев М.И. Расчет канализационных сетей для отведения бытовых и производственных строчных вод на ЭВМ ЕС: Метод, указания для студентов. Л.: ЛИСИ. 1983. 46с.

52. Курганов A.M., Алексеев М.И. Расчет дождевых сетей канализации на ЭВМ ЕС: Метод, указания для студентов. Л.: ЛИСИ. 1983. 51с.

53. Константинов Ю.М.,, Василенко А.А., Сапухин А.А., Батченко Б.Ф. Гидравлический расчет сетей водоотведения. Киев: Буд1вельник. 1987. 120с.

54. Койда Н.У., Федоров Н.Ф. Технико-экономических расчет канализационной сети с помощью ЭЦВМ. Л.: Стройиздат. 1971. 119с.

55. Ленденев B.C. Расчет и оптимизация развивающихся систем водоотведения. Дисс. на соиск. уч. степени к.т.н. 1989. 143с.

56. Лобачев В.Г. Новый метод увязки колец при расчете водопроводных сетей // Санитарная техника. 1934. № 2. С. 8-12.

57. Лобачев В.Г. Вопросы рациональных расчетов водопроводных сетей. М.: ОНТИ. 1936. 148с.

58. Лобачев В.Г. Приемы расчета водопроводных сетей. Л.: МКХ РСФСР. 1950. 80с.

59. Меренков А.П., Сумароков С.В., Мурашкин Г.Н., Чупин В.Р. Математическое описание систем многопрофильных каналов и методы их оптимизации // Гидротехническое строительство. 1983. №4. С. 33-35.

60. Медведев Т.П. Канализация городов ФРГ. Л.: Стойиздат. 1982. 168 с.

61. Мелентьев Л.А. Системные исследования в энергетике. М.: Наука. 1983. 454с.

62. Меренков А.П., Хасилев В.Я. Теория гидравлических цепей. М.: Наука. 1985. 278с.

63. Мошнин Л.Ф. Выбор диаметров водопроводных линий // Водоснабжение и сан. техника. 1940. № 2/3. С. 48-55.

64. Новицкий Н.Н. Оценивание параметров гидравлических цепей. Новосибирск: Наука, 1988. 214с.

65. Николадзе Г.И., Циклуари Д.С. Гидравлика, водоснабжение и канализация сельских населенных пунктов: Учебник для вузов. М.: Стройиздат. 1982. 200с.

66. Никаев М.А. Совершенствование проектирования водоотводящих сетей. М.: Стройиздат. 1984. 48с.

67. Обухов Е.С. Аварии канализационных коллекторов и борьба с ними. М. Л.: Госстройиздат. 1939. 116 с.

68. Орлов В.А., Харькин В.А. Стратегия и методы восстановления подземных трубопроводов. М.: Стройиздат. 2001. 96с.

69. Отставнов А.А., Устюгов В.А., Хренов К.Е. Применение формулы (14) СНИП 2.04.03 в гидравлических расчетов канализационныхтрубопроводов из полимерных труб. // Водоснабжение и санитарная техника. 2008. №2. С. 36-41.

70. Пейл К., Дайел Д. Инфильтрационные воды и городская канализация // Гражданское строительство. 1980. №1. С. 2-6.

71. Первов Г.И. Инфильтрация грунтовых вод в канализационную сеть. М.: Стройиздат. 1948. 112с.

72. Рабухин Л.Г. О расчете регулирующих резервуаров — прудов // Изв. ВУЗ: Строительство и архитектура. 1976. №3. С. 135-138.

73. Рекомендации по расчету систем сбора, отведения и очистки поверхностного стока с селитебных территорий, площадок предприятий и определению условий выпуска его в водные объекты. М.: ФГУП НИИВОДГЕО. 2006. 132с.

74. Родин В.Н., Карелин Я.А., Султанов М.М. Распределение числа отказов элементов канализационных сетей // Водоснабжение и канализация населенных мест: М.: Стройиздат. 1981. С. 23-28.

75. Розин В.Н., Шопенский и др. К вопросу определения расчетной нагрузки начальных участков канализационной сети // Водоснабжение и канализация населенных мест, жилых и общественных зданий. М.: Стройиздат. 1980. С. 40-41.

76. Репин Б.Н., Запорожец С.С., Ереснов В.Н. Водоснабжение и водоотведение: Наружные, сети и сооружения: М.: Высш. шк. 1995. 320с.

77. Сеннова Е.В., Сидлер В.Г. Математическое моделирование и оптимизация теплоснабжающих систем. Новосибирск.: Наука. 1987. 221 с.

78. Сидлер. В.Г., Сумароков С.В., Чупин В.Р., Баринова С.Ю., Шлафман В.В. Расчет послеаварийных гидравлических режимов // Водоснабжение и санитарная техника. 1989. №2. С. 4-5.

79. СНиП 2.04.02-84. Строительные нормы и правила. Водоснабжение. Наружные сети и сооружения. М.: Стройиздат. 1985. 67с.

80. СНиП 2.04.03-85. Строительные нормы и правила. Канализация. Наружные сети и сооружения. М.: ЦИТП Госстроя СССР. 1986. 72с.

81. Сурин А.А. Выбор схемы водоснабжения. Л.: Гос.науч.-мелиорационный ин-т им. Ив.Федорова. 1927. 126с.

82. Сумароков С.В. Математическое моделирование систем водоснабжения. Новосибирск.: Наука. 1983. 167с.

83. Троицкий В.В., Чупин В.Р. Выбор оптимального планового положения каналов с учетом регулирующих водохранилищ // Водные ресурсы. 1985. №1. С. 40-46.

84. Федорец А.А. Дифференциальные уравнения установившегося движения в трубопроводах при неравномерном изменении путевого расхода // Изв. Вузов: Архитектура и строительство. 1976. №10. С. 114-119.

85. Федорец А.А. Установившееся движение жидкости в открытых руслах с неравномерным увеличением расхода вдоль потока // Изв. Вузов: Архитектура и строительство. 1976. №4. С. 102-105.

86. Федоров Н.Ф. и др. Новая программа расчета бытовой канализационной сети // Санитарная техника: Л.: ЛИСИ. 1970. С. 83-84.

87. Федоров Н.Ф. и др. Канализационные сети и сооружения. Л. М.: Госстройиздат. 1961. 315с.

88. Федоров Н.Ф. Новые исследования и гидравлические расчеты канализационных сетей. М. Л.: Госстройиздат. 1956. 258с.

89. Федоров Н.Ф., Веселов С,Ф. Городские подземные сети и коллекторы: Учебник для вузов. М.: Стройиздат. 1972. 303 с.

90. Филд Р. Проблема переполнения общесплавной системы канализации // Гражданское строительство. 1973. №2. С. 27-32.

91. Хасилев В.Я., Сумароков G.B., Такайшвили М.К. Расчет аварийных гидравлических режимов в системах водоснабжения. // Водоснабжение и санитарная техника. 1975. №10. С. 7-10.

92. Харькин В.А. Разработка системного подхода и оптимизация эксплуатации безнапорных водоотводящих сетей. Дисс. на соиск. уч. степени д.т.н., 2005. 196с.

93. Храменков С.В., Примин О.Г., Орлов В.А. Бестраншейные методы восстановления трубопроводов. Учебное пособие для вузов. М.: Прима-Пресс-М. 2002. 284с.

94. Чарный И.А. Неустановившееся движение реальной жидкости в трубах. М.: Недра. 1975. 296с.

95. Черников Н.А. Теоретические и методологические принципы совершенствования нормативной базы в области водоотведения. Автореф. дисс. на соиск. ученой степени д.т.н. 2003. 41с.

96. Чечик Е.И., Одельская С.А., Цаль Р.Я. Выбор оптимального профиля канализационной сети с использованием ЭЦВМ // Водоснабжение и санитарная техника. 1968. №6. С. 30-34.

97. Чупин В.Р., Ленденев B.C. Оптимизация развивающихся систем водоотведения // Изв. Вузов: Архитектура и строительство. 1987. № 6. С. 102-106.

98. Чупин В.Р., Меренков А.П., Сумароков С.В., Мурашкин Н.М. Математическое описание систем многопрофильных каналов и методы их оптимизации // Гидротехническое строительство. 1983. №4, С. 29-33.

99. Чупин В.Р., Ленденев B.C. Оптимизация реконструируемых систем водоотведения // Водоснабжение и санитарная техника. 1988. №5. С. 1417.

100. Чупин В.Р., Сидлер В.Г., Сумароков С.В., Баринова С.Ю., Шлафман В.В. Расчет послеаварийных гидравлических режимов // Водоснабжение и санитарная техника. 1989. №2. С. 4-5.

101. ЮЗ.Чупин В.Р., Малевская М.Б. Выработка рекомендаций по минимизации последствий от аварийных ситуаций в системах водоснабжения // Водоснабжение и санитарная техника. 1994. №4, С. 8-9.

102. Чупин В.Р., Малышевский К.А. Повышение сейсмостойкости систем подачи и распределения воды // Известия вузов: Строительство. Новосибирск. 2001. №2. С. 94-101.

103. Чупин В.Р. Малышевский К.А. Оптимизация систем водоснабжения с учетом требований сейсмостойкости // Водоснабжение и санитарная техника. 2001. №10. С. 12-16.

104. Чупин В .Р., Шлафман В.В., Мелехов Е.С. Методические аспекты задачи оптимальной централизации групповых водопроводов // Вестник ИрГТУ. 2003. №2. С. 72-80.

105. Чупин В .Р., Шлафман В.В.,, Мелехов Е.С. Оптимизация структуры систем группового водоснабжения // Водоснабжение и санитарная техника. 2005. №6.

106. Чупин В.Р., Бородин В.И. Интенсификация и реконструкция систем водоотведения // Водоочистка. Водоподготовка. Водоснабжение. Москва. 2008. №2. С. 52-57.

107. Чупин В.Р., Майзель Д.И., Чупин Р.В. Моделирование и оптимизация трубопроводных систем коммунального хозяйства // Вестник ИрГТУ. 2007. №1, Т.1., С. 169т180.

108. Чупин В.Р., Майзель И.В,. ОДалевская М.Б. Теория графов и ее применение в задачах проектирования и эксплуатации трубопроводныхсистем жилищно-коммунального хозяйства: Учеб. пособие. Иркутск.: Изд-во ИрГТУ, 2006. 164с.

109. Ш.Чугаев P.P. Гидравлика. JL: Энергоиздат. 1982. 672с.

110. Шацило Г.К., и др. Механизация расчета бытовой канализационной сети со станциями перекачки // Санитарная техника JL: Б.и. 1970. С. 142-143.

111. Шацило Г.К. Исследования в области механизации гидравлических и технико-экономических расчетов производственных и бытовых канализационных сетей. Дисс. на соиск. уч. степени к.т.н., Д.: 1975. 21с.

112. Шигорин Г.Г. Некоторые данные о колебаниях притока сточных вод // Водоснабжение и санитарная техника. 1936. №2. С. 71-73.

113. Штеренлихт Д.В. Гидравлика. М.: Энергоатомиздат. 1984. 640с.

114. Эксплуатация систем водоснабжения, канализации и газоснабжение. Справочник. Д.: Стройиздат. 1988. 382с.

115. Яковлев С.В., Воронов Ю.В. Водоотведение и очистка сточных вод: Учебник для вузов: ОД.: АСВ, 20Q2. 704с. г .

116. Яковлев С.В, Карелин Я.А., Ласков Ю.М., Калицун В.И. Водоотведение и очистка сточных вод: Учеб. для вузов. М.: Стройиздат. 1996. 591с.

117. Яковлев С.В., Калицун В.И. Самоочищение канализационной сети // Водоснабжение и санитарная техника. 1970. №7. С. 4-7.

118. Яковлев С.В, Карелин Я.А., Ласков Ю.М., Воронов Ю.В. Водоотводящие системы промышленных предприятий. Учебник для ВУЗов. М.: Стройиздат. 1990. 511с.

119. Storm water management model manual. Verssion II. National environmental Research Center Officp of Research and Development U.S. Environmental Protection Agency by Waym C. Huber, James P. Heang and others. 1975/

120. Curtis, T.G., and W.C. Huber, (1993), SWMM AML An ARC/INFO Processor for the Storm Water Management Model (SWMM), Proc. 1993 Runoff Quantity and Quality Modeling Conference, Reno, NV, (NTIS, in press), U.S. EPA, Athens, GA, 30605.

121. Donigian, A.S., Jr. and W.C. Huber, (1991), Modeling of Nonpoint Source Water Quality in Urban and Non-Urban Areas, EPA/600/3-91/039, U.S. EPA, Athens, GA, 30605.

122. Dond H. Optimized sewer design cuts cost // Water and Sawege. 1980. -Referense Number.

123. Giffen A.E. Andersook ap labaratorioum schaal. naar do suleldeonlwik -keling in ivatswater en de bestrifding daarvan // Tijdschrift Waterwoorgning an afvai. Waterbehandeling. 1976, -№ 24.

124. Grau A., Kohlhoff D., Retter K. Tedmische Bestimmungen Problematik bei der Aufstellung nech 918 b WHG // Korrespondens Abwasser, 1980. -№ 1.

125. Huber, W.C. and R.E. Dickinson, (1988), Storm Water Management Model, Version 4, User's Manqal, EPA/600/3-88/00la (NTIS PB88-236641/AS), U.S. EPA, Athens, GA, 30605.

126. Huber, W.C., Heaney; J.P.and B.A. Cunningham, (1985), Storm Water Management Model (SWMM) Bibliography, EPA/600/3-85/077 (NTIS PB86-136041/AS), U.S. EPA, Athens, GA, September 1985.

127. Huber, W.C., Zollo, A.F., Tarbox, T.W. and J.P. Heaney, (1991), Integration of the SWMM Runoff Block with ARC/INFO and AutoCAD: A Case Edison,

128. NJ, Contract VN1-320-420000, from Dept. of Environmental Engineering Sciences, University of Florida, Gainesville.

129. Kloss H., Roman 'M Ogolue problemy niesawodnosci systemow vodociagowych i kanalizacyjnych // Gas, voda i technika sanitarna. -1974. -№9. 208(1)

130. Kunow K.E., Kunow K.K. Predicting sulfide in force mains. // Water and Sawege Works. -1978. -№12.

131. Mattyvs S. Einsparmoglichkeit und Energiekosten sur Wasserforderang durch Einsats Virbehalters // GWF-Wasser / Abwaser, 1981.-122c.

132. U.S. EPA., (1983), Results of the Nationwide Urban Runoff Program, Volume I. Final Report, NTIS PB84-185552, U.S. EPA, Washington, DC, 20460.