Средний диаметр труб распределительной водопроводной сети города: Водоснабжение и канализация | АПС Инжиниринг

Двухступенчатые системы газоснабжения (рис.5.2) обеспечивают распределение и подачу газа потребителям по газопроводам среднего и низкого или высокого и низкого давлений.

Многоступенчатая система газоснабжения предусматривает рас­пределение газа по газопроводам высокого I категории (до 1,2 МПа), высокого II категории (до 0,6 МПа), среднего (до 0,3 МПа) и низкого (до 500 даПа) давлений.

Выбор системы газоснабжения зависит от характера планировки и плотности застройки населенного пункта.

Устройство подземных распределительных газопроводов.

Система газоснабжения должна быть надежной и экономичной, что определяется правильным выбором трассы газопровода, который зависит от расстояния до потребителя, ширины проездов, вида дорожного покрытия, наличия вдоль трассы различных сооружений и препятствий, а также от рельефа местности.

Минимальная глубина заложения газопроводов должна быть не менее 0,8 м.

В местах, где не предусматривается движение транспорта, глубина заложения газопровода может составлять 0,6 м.

Расстояние от газопровода до наружной стены колодцев и камер подземных сооружений должно быть не менее 0,3 м.

Допускается укладка 2^х и более газопроводов в одной траншее на одном или разных уровнях.

При этом расстояние между газопроводами в свету должно быть достаточным для их монтажа и ремонта.

Расстояние по вертикали между подземными газопроводами всех давлений и другими подземными сооружениями и коммуникациями должно составлять:

• при пересечении водопровода, канализации, водостока, каналов телефонных и теплосети — не менее 0,2 м,
• электрокабелей и телефонных бронированных кабелей — не менее 0,5м,
• электрокабелей маслонаполненных (на 110-220 кВ) — не менее 1,0 м.

Допускается уменьшать расстояние между газопроводом и электрокабелем при прокладке их в футлярах.

При этом концы футляра электрокабеля должны выходить на 1 м по обе стороны от стенок пересекаемого газопровода.

При пересечении каналов теплосети, коллекторов, туннелей, каналов с переходом над или под ними следует предусматривать прокладку газопровода в футляре, выходящем на 2 м в обе стороны от наружных стенок пересекаемых сооружений, а также проверку физическими методами контроля всех сварных стыков в пределах пересечения и на расстоянии 5 м в стороны от наружных стенок этих сооружений.

Запорную арматуру и конденсатосборники на газопроводах устанавливают на расстоянии не менее 2 м от края пересекаемой коммуникационной системы или сооружения.

Газопроводы в местах прохода через наружные стены зданий заключают в футляры диаметром не менее чем на 100-200 мм больше диаметра газопровода.

Что такое водопровод?

Водопровод — это любая труба или труба, предназначенная для транспортировки очищенной питьевой воды потребителям. Варианты могут включать магистральные трубы большого диаметра, которые снабжают целые города, меньшие ответвления, которые снабжают улицу или группу зданий, или трубы малого диаметра, расположенные в отдельных зданиях. Размеры водопроводных труб варьируются от гигантских сетей, например, до 144 дюймов (365 см) в диаметре, до небольших труб диаметром 1/2 дюйма (12,7 мм), используемых для питания отдельных выходов внутри здания. Материалы, обычно используемые для строительства водопроводных труб, включают поливинилхлорид (ПВХ), медь, сталь и, в старых системах, бетон или обожженную глину. Соединение отдельных отрезков водопроводных труб для создания протяженных участков возможно с помощью фланцевых, ниппельных, компрессионных или паяных соединений.

Подача свежей питьевой воды в жилые, деловые и промышленные районы является одной из старейших коммунальных служб в истории, которая с римских времен зависела от непритязательного водопровода для ее реализации. Ранние примеры водопроводных труб находились под влиянием технологии или, точнее, ее отсутствия, в наши дни и, как правило, изготавливались из легкодоступных и обрабатываемых материалов, таких как дерево и свинцовый лист, которые использовались римлянами. Деревянные трубы часто были не более чем пустотелыми бревнами, соединенными вместе с довольно одиозной смесью нагретого животного жира. Римские свинцовые водопроводные трубы были в основном квадратными в поперечном сечении со сложенными швами и соединениями. Использование свинца в строительстве водопроводных труб продолжалось и в начале 20-го века, когда опасности для здоровья, связанные с использованием металла, стали более понятными, что привело к переходу на стальные, медные и ПВХ трубы.

Современные водопроводные сети и установки используют водопроводные трубы в ряде стандартных категорий применения. Первым из них является водопровод, в котором обычно используются стальные, бетонные или ПВХ трубы большого диаметра, которые доставляют воду в зону непосредственного потребления. Эти трубы могут иметь размеры от 6 до 144 дюймов (15–365 мм) в диаметре и обычно рассчитаны на минимальное рабочее давление 30 фунтов на квадратный дюйм (PSI). В большинстве сетевых систем используются стальные фланцы для соединения труб различной длины. Большинство водопроводов представляют собой подземные или подземные линии, хотя в некоторых случаях они могут проходить по поверхности, поддерживаемой бетонными пилонами.

В непосредственной близости от точек потребления водопровод будет питать несколько небольших водопроводов, которые действуют как вторичная распределительная система. Как правило, это также стальные или ПВХ трубы со средним диаметром от 4 до 12 дюймов (10–30 см). Отдельные точки потребления отводятся от этих вторичных загрузок с помощью стальных или ПВХ труб размером примерно 2 дюйма (5 см), которые затем подают воду в систему трубопроводов в здании. Эти трубы чаще всего изготавливаются из ПВХ или меди со средним размером от 1/2 дюйма до 1 дюйма (от 12,7 до 25,4 мм) и направляют входящий поток на отдельные водонагреватели, смесители и туалеты. Большинство соединений на установочных водопроводах представляют собой фитинги компрессионного типа в случае труб из ПВХ или паяные соединения на медных трубах.

ДРУГИЕ ЯЗЫКИ

instr_2018_1.indd

%PDF-1.6 % 525 0 obj > endobj 547 0 obj >/Font>>>/Fields[]>> endobj 522 0 obj >stream Acrobat Distiller 10.0.1 (Windows)PScript5.dll Version 5.2.22018-01-16T16:22:51+03:002018-01-16T16:18:41+03:002018-01-16T16:22:51+03:00application/pdf

1 Введение | Системы распределения питьевой воды: оценка и снижение рисков

АООС. 2002с. Анализ пробелов в инфраструктуре чистой воды и питьевой воды. Вашингтон, округ Колумбия: EPA.

АООС. 2005а. Инфраструктура питьевой воды нуждается в обследовании. Агентство по охране окружающей среды 816-R-05-001. Вашингтон, округ Колумбия: Управление водных ресурсов Агентства по охране окружающей среды.

АООС. 2005б. Фактоиды: статистика питьевой воды и подземных вод за 2003 г. EPA 816-K-05-001. Вашингтон, округ Колумбия: Управление водных ресурсов Агентства по охране окружающей среды.

Фудзивара, М., Дж. М. Мануоринг и Р. М. Кларк. 1995. Питьевая вода в Японии и США: цели конференции. В: Управление качеством питьевой воды. Р. М. Кларк и Д. А. Кларк (ред.). Ланкастер, Пенсильвания: Technomic Publishing Company Inc.

Григг, Н. С. 2005a. Письмо в редакцию: проектирование будущих систем водоснабжения. Дж. Амер. Водоканал доц. 97(6):99–101.

Григг, Н. С. 2005b. Оценка и обновление систем водоснабжения. Дж. Амер. Водоканал доц.97(2):58–68.

Гриндлер, Б. Дж. 1967. Вода и права на воду: трактат о водных законах и смежных проблемах: восточные, западные, федеральные. Том 3. Индианаполис, Индиана: Компания Аллана Смита.

Hanke, SH 1972. Цены на городскую воду. Стр. 283–306 В : Государственные цены на общественные продукты. С. Мушкин (ред.). Вашингтон, округ Колумбия: Городской институт.

Офис страховых услуг. 1980. Таблица рейтингов пожаротушения. Нью-Йорк: Офис страховых услуг.

Якобсен, Л. 2005. Водный район Лас-Вегас-Вэлли. 18 апреля 2005 г. Представлено Комитету NRC по коммунальным распределительным системам водоснабжения. Вашингтон.

Якобсен Л. и С. Камойяла. 2005. Полносистемные модели и ГИС-интеграция. В: Труды ежегодной конференции и выставки AWWA, Сан-Франциско, Калифорния.

Якобсен Л., С. Камойджала и М. Фанг. 2005. Интеграция гидравлических моделей и моделей качества воды с другими инженерными системами: тематическое исследование. В: Proceedings of the AWWA Information Management and Technology Conference, Denver, CO.

Йоханнессен Дж., К. Киннер и М. Велардес. 2005. Двойные распределительные системы: опыт водного района ранчо Ирвин. 13 января 2005 г. Представлено Комитету NRC по коммунальным распределительным системам водоснабжения. Ирвин, Калифорния.

Кирмейер Г., В. Ричардс и К. Д. Смит. 1994. Оценка систем распределения воды и связанных с ними потребностей в исследованиях. Денвер, Колорадо: AwwaRF.

ЛеШевалье М., Р. Галлик и М. Карим. 2002. Потенциальный риск для здоровья от проникновения загрязняющих веществ в распределительную систему из-за скачков давления. Проект Белой книги системы распределения. Вашингтон, округ Колумбия: EPA.

Ли, С. Х., Д. А. Леви, Г. Ф. Краун, М. Дж. Бич и Р. Л. Кальдерон. 2002 г. Эпиднадзор за вспышками заболеваний, передающихся через воду, в США, 1999–2000 гг. MMWR 51 (№ SS-8): 149.

Леви, Ю., С. Пернеттс, О. Уэйбл и Л. Кин.1997. Демонстрационная установка спутниковой очистки в распределительной системе с использованием ультрафильтрации и нанофильтрации. Стр. 581–595 В : Материалы конференции AWWA по мембранным технологиям. Новый Орлеан, Луизиана.

Mayer, P., W.B. DeOreo, E.M. Opitz, JC Kiefer, W.Y. Davis, B. Dziegielewski и J.O. Nelson. 1999. Конечное использование воды в жилых домах. Денвер, Колорадо: AwwaRF.

Мале, Дж. В. и Т. М. Вальски. 1991. Системы распределения воды: Руководство по поиску и устранению неисправностей.Челси, Мичиган: Lewis Publishers, Inc.

Мур, Б. К., Ф. С. Кэннон, Д. Х. Мец и Дж. ДеМарко. 2003. Структура пор GAC в Цинциннати во время полномасштабной обработки/реактивации. Дж. Амер. Водоканал доц. 95(2):103–118.

Проблемы и решения системы водоснабжения

O. Oyedele Adeosun, Университет Обафеми Аволово

ВВЕДЕНИЕ

Обеспечение достаточным количеством воды надлежащего качества и количества было одной из самых важных проблем в истории человечества.Большинство древних цивилизаций зародились вблизи источников воды. По мере роста населения возрастала и задача удовлетворения потребностей пользователей.

Люди начали доставлять воду из других мест в свои поселения. Например, римляне построили акведуки для доставки воды из отдаленных источников в свои общины.

Сегодня система водоснабжения состоит из инфраструктуры, которая собирает, очищает, хранит и распределяет воду между источниками воды и потребителями. Ограниченность новых природных источников воды, особенно в юго-западном регионе США, и быстро растущее население привели к необходимости инновационных методов управления системой водоснабжения. Например, очищенная вода стала важным водным ресурсом для питьевых и непитьевых нужд. Дополнения к структурным системам, включая новые системы транспортировки и установки для очистки и подпитки, а также эксплуатационные решения, такие как распределение потока и внедрение методов консервации, принимаются с учетом нынешних и будущих требований. По мере развития дополнительных компонентов и связей между источниками и пользователями возрастает сложность системы водоснабжения и сложность понимания того, как система будет реагировать на изменения.

Многие усилия по развитию системы водоснабжения были предприняты для устойчивого водоснабжения. Тем не менее, сложность системы ограничивала применение для конкретного сайта в первую эпоху. Поскольку спрос на воду в существующей системе водоснабжения все больше возрастает, многие исследования пытались разработать общую систему водоснабжения, чтобы помочь лицам, принимающим решения, спроектировать более надежные системы для длительного периода эксплуатации. Эти попытки также включают оптимизацию общей стоимости строительства системы и эксплуатационных расходов.В определенных ситуациях, таких как техническое обслуживание трубопровода, недоходная вода, усовершенствованная инфраструктура учета, конечной целью этого документа является обеспечение преодоления проблем системы распределения воды и надежного, более устойчивого и своевременного снабжения источников воды пользователям в течение длительного времени. план срок.

Системы распределения воды

Назначение распределительной системы – подача воды потребителю надлежащего качества, количества и давления.Система распределения используется для коллективного описания объектов, используемых для подачи воды от ее источника к месту использования.

Требования к хорошей системе распределения

1. Качество воды в распределительных трубах не должно ухудшаться.
2. Должен обеспечивать подачу воды во все предусмотренные места с достаточным напором.
3. Он должен обеспечивать подачу необходимого количества воды во время тушения пожара.
4. Планировка должна быть такой, чтобы ни один потребитель не остался без водоснабжения, при ремонте любого участка системы.
5. Все распределительные трубы желательно прокладывать на расстоянии одного метра или выше канализационных линий.
6. Он должен быть достаточно герметичным, чтобы свести потери из-за утечки к минимуму.

Схема распределительной сети

Распределительные трубы, как правило, прокладываются под дорожным покрытием, и поэтому их расположение обычно совпадает с расположением дорог.В целом существует четыре различных типа трубопроводных сетей; любой из которых по отдельности или в комбинации может использоваться для определенного места. Это: Решетка , Кольцо , Радиальная и Тупиковая система .

Железная решетка:

Подходит для городов с прямоугольной планировкой, где водопровод и ответвления проложены прямоугольниками.

Преимущества:

1. Вода хорошо циркулирует благодаря отсутствию тупиков.
2. В случае поломки на каком-то участке вода подается с другого направления.

Недостатки

1. Точный расчет размеров труб невозможен из-за наличия арматуры на всех ответвлениях.

Кольцевая система:

Магистраль проложена на всем протяжении периферийных дорог и ответвлений подмагистралей от магистрали. Таким образом, эта система также следует системе колосниковой решетки с характером потока, аналогичным характеру тупиковой системы.Итак, определить размер труб несложно.

Преимущества:

1. Вода может подаваться в любую точку как минимум с двух направлений.

Радиальная система:

Область разделена на разные зоны. Вода закачивается в распределительный резервуар, расположенный посередине каждой зоны, а подающие трубы прокладываются радиально, заканчиваясь к периферии.

Преимущества:

1. Обеспечивает быстрое обслуживание.
2. Расчет размеров труб прост.

Тупиковая система:

Подходит для старых городов и городов без определенного рисунка дорог.

Преимущества:

1. Относительно дешево.
2. Упрощение определения расхода и давления благодаря меньшему количеству клапанов.

Недостатки

1. Из-за множества тупиков в трубах происходит застой воды.

НЕВОДНЫЕ ДОХОДЫ

До начала 1990-х годов не существовало надежных и стандартизированных методов учета потерь воды. Эффективность управления утечками измерялась с точки зрения «неучтенной воды». Поскольку этот термин не имел общепринятого определения, существовало широкое поле для толкования. Неучтенная вода обычно выражалась в процентах от входа в систему, что уже проблематично.

В этой ситуации нельзя было измерить или сравнить производительность утилиты, определить реалистичные целевые показатели и надежно отследить производительность по сравнению с целевыми.

Хотя такая ситуация все еще существует во многих странах, был достигнут значительный прогресс в устранении этих прошлых недостатков. За последние 20 лет ряд организаций со всего мира разработал набор инструментов и методологий, помогающих коммунальным предприятиям эффективно оценивать потери воды и управлять ими.

Одна из рекомендаций WLTF (Целевой группы по потерям воды) заключалась в использовании термина «недоходная вода» вместо «неучтенная вода». NRW (недоходная вода) имеет точное и простое определение.Это разница между объемом воды, подаваемой в систему водораспределения, и объемом, который выставляется потребителям. NRW состоит из трех следующих компонентов:

Физические (или реальные): потери включают утечки из всех частей системы и переливы в водохранилищах коммунального предприятия. Они вызваны плохой эксплуатацией и техническим обслуживанием, отсутствием активного контроля утечек и низким качеством подземных активов.

Коммерческие (или кажущиеся): убытки вызваны тем, что потребитель счетчика находится под регистрацией, ошибками обработки данных и кражей воды в различных формах.

Безучетное разрешенное потребление: включает воду, используемую коммунальным предприятием для производственных целей, воду, используемую для пожаротушения, и воду, предоставляемую бесплатно определенным группам потребителей.

Хотя общепризнано, что уровни NRW в развивающихся странах часто высоки, фактические цифры неуловимы. Большинство предприятий водоснабжения не имеют надлежащих систем мониторинга для оценки потерь воды, а во многих странах отсутствуют национальные системы отчетности, которые собирают и консолидируют информацию о работе предприятий водоснабжения.В результате данные о NRW обычно недоступны. Даже когда данные доступны, они не всегда надежны, поскольку известно, что некоторые неэффективные коммунальные предприятия практикуют «показуху», пытаясь скрыть масштабы собственной неэффективности.

Потеря воды может быть рассчитана как (A + L + R) [д] × расход [м3/д] = потери воды [м3]

Объем воды, потерянной в результате прорыва отдельного трубопровода, зависит не только от скорости потока, но и от времени работы. Это часто упускается из виду. Время выполнения утечки состоит из трех компонентов:

• Время осведомленности: время до тех пор, пока утилита не узнает об утечке
• Время локализации: время, затраченное на точное обнаружение утечки, чтобы можно было выдать заказ на ремонт
• Время ремонта: время между выдачей заказа на ремонт и завершением ремонта

ТЕХНИЧЕСКОЕ ОБСЛУЖИВАНИЕ ТРУБОПРОВОДОВ

Многие предприятия водоснабжения в Азии практикуют пассивный контроль утечек, что означает устранение только тех утечек, которые видны.Этого явно недостаточно, так как 90% утечек обычно не видны на поверхности. Это означает, что проходит слишком много времени, часто много лет, прежде чем утилита узнает об утечке. Поскольку время оповещения в значительной степени определяет объем воды, потерянной в результате прорыва трубы, коммунальным предприятиям необходима стратегия по сокращению времени оповещения.

Самый традиционный и основной метод – это команда специалистов по обнаружению утечек, которые регулярно проверяют все трубы. Поскольку шум утечек может быть обнаружен, эта работа выполняется с помощью широкого спектра подслушивающих устройств, от простых механических прослушивающих палочек до электронных наземных микрофонов или даже корреляторов шума утечек.Инспекторы по утечкам используют это оборудование для прослушивания сети и выявления проблем, так же как врачи используют стетоскопы. Если каждую часть сети осматривать один раз в год, среднее время обнаружения утечек (время осведомленности) составляет 6 месяцев. Для сокращения времени осведомленности можно увеличить частоту опроса. Однако усилия по обнаружению утечек по-прежнему не будут целенаправленными. Чтобы иметь возможность определить, сколько воды теряется в конкретных частях сети, сеть должна быть разделена на гидравлически дискретные зоны, а затем должен быть измерен приток к этим зонам.Вычисляя объем утечки в каждой зоне, специалисты по обнаружению утечек могут лучше сфокусировать свои усилия. Понятно, что чем меньше зона, тем лучше информация и эффективность обнаружения утечек. Самые маленькие зоны называются Окружными Измеряемыми Областями (DMA). Прямой доступ к памяти гидравлически дискретен и в идеале имеет только одну точку притока. Приток и соответствующее давление измеряются и контролируются на постоянной основе. В идеале, когда вся распределительная сеть разделена на прямые доступы к памяти, утилита имеет несколько преимуществ.Например:

• Объем NRW (разница между притоком прямого доступа к памяти и выставленным счетом объемом) может рассчитываться ежемесячно.
• Компоненты NRW (физические и коммерческие потери) могут быть определены количественно путем анализа данных о расходе и давлении.
• Работы по обнаружению утечек могут быть приоритетными.
• Новые прорывы труб могут быть выявлены сразу же по мониторингу минимального ночного расхода, поэтому время обнаружения сократится с нескольких месяцев до нескольких дней (или даже меньше).
• Когда утечка устранена, коммунальные службы могут лучше определить наличие незаконных подключений или других форм кражи воды и принять меры.

Кроме того, прямая связь (прямой доступ к памяти) (окружная измерительная зона) может помочь в управлении давлением. На входе в прямые доступы к памяти могут быть установлены редукционные клапаны, а давление в каждом прямом доступе может быть отрегулировано до необходимого уровня. Идеального размера для прямого доступа к памяти не существует. Размер, будь то 500 или 5000 служебных подключений, всегда является компромиссом.Решение должно приниматься в каждом конкретном случае и зависит от ряда факторов (например, гидравлических, топографических, практических и экономических).

Размер DMA влияет на стоимость их создания. Чем меньше DMA, тем выше стоимость. Это связано с тем, что потребуется больше клапанов и расходомеров, а техническое обслуживание будет стоить дороже. Однако преимущества меньших DMA заключаются в следующем:

• новые утечки могут быть выявлены раньше, что сократит время обнаружения;
Время обнаружения
• может быть сокращено, потому что будет быстрее и проще точно определить утечку; и
• в качестве побочного продукта, легче выявить незаконные соединения.

Топография и расположение сети также играют важную роль в проектировании и размере прямого доступа к памяти. Следовательно, в распределительной сети всегда будут прямые доступы к памяти разного размера. Важным влияющим фактором является состояние инфраструктуры. Если сетевые и сервисные соединения ненадежны, то всплески будут более частыми, а оптимальный прямой доступ к памяти будет относительно небольшим. С другой стороны, в областях с совершенно новой инфраструктурой прямые доступы к памяти могут быть больше и по-прежнему управляемы.

В соответствии с рекомендациями Целевой группы по потерям воды Международной водной ассоциации (IWA), если прямой доступ к памяти превышает 5000 соединений, становится трудно различать небольшие всплески (т.g., всплески подключения к услуге) из-за изменений в использовании клиентов в ночное время. В сетях с очень плохой инфраструктурой могут быть оправданы DMA всего 500 служебных подключений. Откалиброванная гидравлическая модель всегда должна использоваться для дизайна прямого доступа к памяти, независимо от размера прямого доступа к памяти.

Потери воды из труб большего диаметра могут быть весьма значительными, особенно в азиатских условиях с преимущественно низконапорными системами, где протечки не выходят на поверхность и остаются незамеченными в течение многих лет.Утечки на трубах большого диаметра всегда трудно обнаружить, и часто требуется специальное оборудование (например, для внутреннего осмотра труб и обнаружения утечек). Эти методы являются дорогостоящими, но могут быть экономически оправданы там, где доступность воды ограничена, и каждый кубический метр восстановленной воды может быть продан существующим или новым клиентам.

ПЕРЕДОВАЯ ИНФРАСТРУКТУРА УЧЕТА

Коммерческие потери почти всегда меньше по объему, чем физические потери, но это не означает, что сокращение коммерческих потерь менее важно.Сокращение коммерческих убытков имеет максимально короткий срок окупаемости, так как любое действие сразу приводит к увеличению выставляемого объема и увеличению выручки. Коммерческие потери состоят из трех основных элементов:

• Потребительский счетчик под регистрацию;
• незаконное подключение и все другие формы хищения воды; и
• проблемы и ошибки в учете, обработке данных и выставлении счетов.

Измерение: Сведение к минимуму недорегистрации счетчиков клиентов требует значительных технических знаний, управленческих навыков и авансового финансирования.Управление счетчиками клиентов должно осуществляться целостно, что лучше всего описывается термином «интегрированное управление счетчиками».

При этом коммунальные предприятия должны стремиться выбирать подходящие типы счетчиков и готовить индивидуальные спецификации. Это может оказаться трудным, особенно в тех случаях, когда законы и положения о закупках поощряют покупку самых дешевых продуктов на рынке.

Ряд производителей счетчиков выпускают счетчики, которые «на бумаге» соответствуют спецификациям, но быстро изнашиваются в полевых условиях.Это одно из основных препятствий на пути к постоянному повышению точности потребительских счетчиков. Усугубляет эту проблему отсутствие качественного оборудования для тестирования расходомеров, особенно когда речь идет о счетчиках большего диаметра, а также отсутствие опыта в том, как наилучшим образом использовать такое оборудование. Это позволяет производителям легко поставлять счетчики из производственных партий второго класса с минимальным риском того, что коммунальное предприятие когда-либо узнает об этом.

Другой распространенной проблемой является нежелание вкладывать средства в высококачественные, но более дорогие счетчики для крупных клиентов.Обычно высшие счета коммунальных предприятий генерируют такую ​​большую часть их доходов, что любые инвестиции в более совершенные счетчики могут быть экономически оправданы. Срок окупаемости часто составляет всего несколько месяцев. Тем не менее, многие предприятия водоснабжения предпочитают снова и снова обслуживать и калибровать старые счетчики вместо того, чтобы предпринимать соответствующие действия и устанавливать новые счетчики.

Проблемы с системой выставления счетов: Система выставления счетов является единственным источником данных об измерении потребления, которые могут помочь определить объем NRW посредством ежегодного аудита воды. Однако большинство биллинговых систем не предназначены для сохранения целостности данных о потреблении. Скорее, они предназначены для доставки точных счетов клиентам и правильного учета счетов. Однако существует множество повседневных процессов в системе выставления счетов, которые могут нарушить целостность данных о потреблении, в зависимости от конструкции конкретной системы. Проблемы, которые могут повлиять на объемы потребления, включают

• практика считывания показаний счетчиков
• обработка разворотов переоценки
• процессы, используемые для рассмотрения жалоб на высокие счета
• утечки клиентов
• оценка потребления
• замена счетчиков
• отслеживание неактивных учетных записей и
• процессы выявления и исправления застрявших счетчиков.

Кража воды: В то время как занижение счетчика является скорее технической проблемой, кража воды является политической и социальной проблемой. Сокращение этой части коммерческих потерь технически не сложно и не затратно, но требует принятия трудных и неприятных управленческих решений, которые могут быть политически непопулярными. Причина в том, что нелегальные связи почти всегда ошибочно ассоциируются только с городской беднотой и неформальными поселениями. Однако воровство воды домохозяйствами с высокими доходами и коммерческими пользователями, а иногда даже крупными корпорациями, часто является причиной значительных объемов потерь воды и даже более высоких потерь доходов.

В дополнение к незаконным подключениям к другим формам кражи воды относятся подделка счетчиков и обходы счетчиков, повреждение считывателей счетчиков и незаконное использование гидрантов. Еще одна распространенная проблема — «неактивные аккаунты». В тех случаях, когда договор с клиентом был расторгнут, физическое подключение к услуге или, по крайней мере, точка подключения к магистрали все еще существует, и ее легко повторно подключить незаконно. Строгая программа управления и проверки неактивных учетных записей может легко решить эту проблему.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Система распределения воды должна быть основана на подходящей компоновке труб и не допускать застоя воды в трубе или в меньшей степени, чтобы избежать бугорков, образования корки и отложений осадка

Благодаря большому количеству специализированных публикаций и разработке программного обеспечения в настоящее время хорошо известно, что управление системой распределения воды технически сложно, но с современными технологиями, системами программного обеспечения и узкоспециализированным оборудованием (промывка и скребки) это уже не так.

Водоканалы также должны будут практиковать соответствующий дизайн системных расширений/распределения (например, новые части сети, уже построенные как прямые доступы к памяти) и использовать работы, материалы и оборудование более высокого качества. Кроме того, регулирующие органы и лица, определяющие политику, должны требовать от водохозяйственных предприятий проведения периодических аудитов водоснабжения и регулярной публикации подробных данных о системе распределения воды, которые затем могут подвергаться независимой проверке.

Опять же, управление системой распределения воды не должно быть разовым мероприятием.Хотя интенсивная и всеобъемлющая программа сокращения системы водораспределения подходит для сокращения отставания в выполнении необходимых мер по сокращению системы водораспределения, она не должна приводить к устойчивому низкому уровню системы водораспределения, если только управление системой водораспределения не станет частью обычной повседневной деятельности. -дневная деятельность водоканала.

Свяжитесь с автором по адресу [email protected].

Системы распределения горячей воды – обзор

5.5.4.3 Распределительная сеть

Размер систем централизованного теплоснабжения может варьироваться от охвата целых городов сетью первичных труб большого диаметра, соединенных со вторичными трубами, которые, в свою очередь, соединяются с третичными трубами, которые могут соединяться с 10–50 зданиями. Некоторые схемы централизованного теплоснабжения могут быть рассчитаны только на потребности небольшой деревни или района города, и в этом случае потребуются только вторичные и третичные трубы.

И проточный пар, и горячая вода несут потери давления.В системах распределения горячей воды могут использоваться промежуточные подпорные насосы для повышения давления в точках между котельной и потребителем. Из-за более высокой плотности воды колебания давления, вызванные перепадами высот в системе с горячей водой, намного больше, чем в паровых системах. Это может отрицательно сказаться на экономических показателях системы горячего водоснабжения, так как потребует использования трубопроводов и/или бустерных насосов более высокого класса давления или даже теплообменников, используемых в качестве перехватчиков давления.

Системы распределения горячей воды подразделяются на три температурных класса:

•

высокотемпературные системы горячего водоснабжения (ВТВ) с температурой подачи более 175°C;

•

среднетемпературные системы горячего водоснабжения (MTHW) с температурой подачи в диапазоне 120–175°C; и

•

низкотемпературные системы горячего водоснабжения (LTHW) с температурой подачи 120°C или ниже.

В идеале подходящий размер трубы должен определяться на основе экономического анализа стоимости жизненного цикла строительства и эксплуатации. На практике, однако, это исследование редко проводится из-за прилагаемых усилий. Вместо этого для проектирования часто используются критерии, выработанные на практике. Эти критерии обычно принимают форму ограничений на максимальную скорость потока или перепад давления. Для паровых систем рекомендуются максимальные скорости потока 60–75 м/с [45].Для систем водоснабжения европейцы используют критерий, согласно которому потери давления должны быть ограничены 100 Па/м трубы [46].

Расчет расхода и давления в сети трубопроводов с ответвлениями, контурами, насосами и теплообменниками может быть затруднен без помощи компьютера. Методы, разработанные для бытовых систем распределения воды [47], могут применяться к системам распределения тепла с соответствующими модификациями. Большинство расчетов выполняются для стационарного состояния и имеют несколько входных допущений (например,г., температуры, давления, расхода и/или нагрузки) на конкретный момент времени. Некоторые программы компьютерного моделирования представляют собой динамические и временные входные данные о расходе и давлении для эффективного управления и оптимизации скорости вращения распределительных насосов.

Разработана оптимальная модель проектирования разветвленных распределительных сетей горячего водоснабжения (рис. 5.28) в стационарных условиях на основе метода линейного программирования [48], которая будет представлена ​​далее.

Рисунок 5.28. Топология сети централизованного теплоснабжения.

Основы гидравлического расчета . Исходными данными для гидравлического расчета являются топология сети, схема получения горячей воды в теплоцентре, расчетная тепловая нагрузка всех потребителей и исходные параметры теплоносителя.

Сеть централизованного теплоснабжения может быть представлена ​​графом с прямой связностью, состоящим из конечного числа дуг (труб, насосов, теплообменников и арматуры), соединенных друг с другом вершинами (узлами) в качестве критических точек, тепловых станций, потребителей и узлы соединения.

Топология сети может быть полностью описана с использованием матрицы инцидентности и матрицы циклов, построенных для ассоциированного графа. В каждом секторе трубы есть две трубы — подающая и обратная — с одинаковыми размерами.

Гидравлический расчет дает диаметр трубы и потери давления для каждого участка трубы. На основе этого расчета строятся профили давления в системе централизованного теплоснабжения в динамических и стационарных условиях. Например, на рис. 5.29 показан профиль давления для одной трубы длиной L , между ТЭЦ и потребителем, где p ₁  –  p ₂ — потери давления в подающем трубопроводе, p2−p ¯2 – потери давления в установке потребителя, а p¯2−p¯1 – потери давления в обратном трубопроводе.

Рисунок 5.29. Профиль давления для однотрубного сегмента.

Потеря давления Δ p _ij в трубопроводе ij сети централизованного теплоснабжения может быть рассчитана с использованием общего уравнения:

(5.33)Δpij=8ρπ2(λijLijDij+ζG) где ρ — плотность воды; л _{IJ IJ , D IJ , г IJ — это длина, диаметр и выгрузка трубы IJ соответственно; λ ij – коэффициент трения, рассчитанный по формуле Коулбрука–Уайта; и ζ ij – незначительный коэффициент потерь трубы ij .}

Пренебрегая незначительной потерей давления, уравнение (5.33) можно переписать в виде

(5.34)Δpij=8ρλijπ2LijDij5Gij2

Экстремальные условия работы сети достигаются в самый холодный день года, а потребляемая теплота зависит от разницы расчетной температуры в здании и на улице температура воздуха. Максимальная тепловая нагрузка потребителя рассчитывается в зависимости от температуры наружного воздуха.

Максимальная тепловая нагрузка выражается расходом воды, потребленным в узле, к которому подключен потребитель.При работе системы с максимальным перепадом температур Δ t _max между подающей и обратной сетью расход воды q _j , сосредоточенный в узле j , выражается как

2 (5.35)qj ,

где Q _j — тепловая нагрузка потребителя j и c _p — удельная теплоемкость воды при постоянном давлении.

Минимальная и максимальная тепловая нагрузка, необходимая в два критических момента с самого холодного дня в году, должны учитываться для каждого потребителя j . Эти нагрузки определяют соответствующие минимальный и максимальный расходы воды, сосредоточенные в каждом узле j и средний расход q _j .

Для определения годовой потребляемой энергии E для каждого насоса с достаточной практической точностью можно использовать следующее уравнение: G — расчетный расход рассматриваемой трубы, определяемый по средним расходам в узлах q _j ; Π – напор нагнетания, обеспечивающий работу сети на средний расход q _j ; и τ _u – время использования системы отопления каждый год.

Модель оптимизации . Для сетей с насосным питанием в литературе в качестве критерия предлагается использовать минимальные общие годовые затраты (ОДС) [49].

Для разветвленной тепловой сети расчетные расходы G _ij труб однозначно определяются сосредоточенными расходами q _j , которые известны в узлах сети. Эти расчетные расходы имеют одинаковое значение в подающей и обратной сети, но с измененным знаком (G¯ij=−Gij).

Расходы G _ij определяются для рабочего состояния. Серия коммерческих диаметров, которые могут быть использованы D _{K , IJ} ∈ [ D , IJ , D _{мин, IJ} ] Для каждой трубы IJ устанавливаются с использованием предельных значений оптимальных диаметров D _{max, ij} и D _{min, ij} , рассчитанных по уравнению

(5.37)Dmax(min),ij=4GijπVmin(max),ij,

где G _ij – расчетный расход трубы ij и V _{мин. являются пределами экономических скоростей.}

Общая длина трубы IJ , с разрядами г IJ , может быть разделена на S _IJ сегменты ( K ) D _{K , ij} диаметров и x _{k , ij} длин. Принимая во внимание уравнение Дарси-Вейсбаха. (5.34) выражение перепада давления между двумя концами трубы можно линеаризовать как whichss

(5.39)αk,ij=8ρλijGij|Gij|π2Dk,ij5,

где Π _ij – действующее давление бустерного насоса, встроенного в трубу ij , на напор

0 G 9 иж ; g — ускорение свободного падения; ZT _i и ZT _j — оголовки высот в узлах i и j соответственно.

Минимальный критерий TAC может быть выражен в виде целевой функции [48], включающей инвестиционные затраты на сетевые трубы и встроенные насосы, а также стоимость энергии перекачки, как

(5.40)Fo=∑ij=1T∑k=1sijck, ij∗xk,ij+eτu∑j=1NS1ηjqj(pj−p¯j)+∑ij=1NP[Aijyij+Bij(rij+r¯ij)+eτu1ηij(GijΠij+G¯ijΠ¯ij)]→мин,

где ck,ij∗ — годовая удельная стоимость отрезка k трубы ij в зависимости от диаметра D _{k , ij} [49]; и – стоимость электроэнергии; τ _u – годовое время использования системы отопления; NS – количество источников тепла; NP – количество бустерных насосов; A _ij и B _ij — годовая фиксированная стоимость и стоимость, пропорциональная мощности насоса, соответственно; r _ij и r¯ij – максимальные мощности подпорного насоса, интегрированного на подающем и обратном трубопроводах ij соответственно, если r _ij ≠0 и ; p _j и p¯j – давления в узле j подающей и обратной сетей соответственно; G _ij и G¯ij – расчетные расходы в трубах ij подающей и обратной сети соответственно; Πij,Π¯ij – активное давление в трубопроводе ij подающей и обратной сети соответственно, на котором может быть установлен бустерный насос в непосредственной близости от узла и .

Объективная функция имеет как неизвестные переменные решения x _{K , IJ} , R _IJ , R¯iii, P _J , P¯j, Πij, Π¯ij, и минимизирует общие годовые затраты.

Следовательно, значения переменных решения должны быть определены для минимизации целевой функции F _o при условии:

•

конструктивных ограничений , которые вводятся для обеспечения того, чтобы сумма всех труб сегментов между любыми двумя узлами равна длине между этими узлами:

(5.41)∑k=1sijxk,ij=Lij;(ij=1,…,T),

, где T – количество труб в сети.

•

эксплуатационные ограничения , прописанные во всех узлах j или отрезках труб ij для каждого из трех режимов работы, соответствующих минимальной, максимальной и средней тепловой нагрузке:

12 ( 5.42)pi−pj=∑k=1sijαk,ijxk,ij−Πij+ρg(ZTj−ZTi)

(5. 43)p¯i−p¯j=−∑k=1sijαk,ijxk,ij−Π¯ij+ ρg(ZTj−ZTi)

(5.44)pj−p¯j≥δj

(5.45)rij≥GijΠij≥0

(5.46)r¯ij≥G¯ijΠ¯ij≥0

(5.47)rij≤Myij

(5.48)r¯ij≥G¯ijΠ¯ij≥0 ij≤Myij

(5,49)hj≤pj≤Hj

(5,50)h¯j≤p¯j≤H¯j

(5,51)hj≤pj+Πij≤Hj

(5,52)h¯j≤ p¯j+Π¯ij≤H¯ij

(5.53)yij={0,1}

(5.54)Xk,ij≥0

•

гидравлические ограничения которые также записываются для каждого из трех указанных режимов работы:

(5,55)∑i≠ji=1NGij+qj=0;(j=1,…,N−NS)

(5.5.56)G¯ij=−Gij;(ij=1,…,T)

где h _j , H _j , ¯jH и h¯jH – нижний и верхний пределы давления в каждом узле j подающей и обратной сети соответственно; δ _j — минимальный перепад давления в узле j между подающей и обратной трубой, обеспечивающий отвод q _j через установку потребителей, подключенную к соответствующему узлу.

Ограничения (5.42) и (5.43) связывают новые переменные с перепадом давления в узлах сети. Переменные y _ij могут иметь значение 0 или 1, если на трубопроводе ij должен быть встроен бустерный насос или нет. Неравенством (5.47) эти переменные связаны с максимальной мощностью накачки, где M обозначает константу с достаточно большим значением. уравнения (5.49) и (5.51) ограничивают диапазон изменения давления в сети как в узлах, так и на входе или выходе встроенных насосов.

Поскольку целевая функция (5.40) и ограничения (уравнения (5.41)–(5.56)) линейны относительно неизвестных системы, оптимальное решение может быть определено методом линейного программирования [50], используя Симплексный алгоритм [51]. Разработана компьютерная программа на основе модели линейной оптимизации на языке программирования FORTRAN для PC-совместимых микросистем.

Система для контролируемого распределения воды, не покрывающей потребности: концепция, проектирование и моделирование | Водоснабжение

Поскольку предполагается, что распределительная система позволяет обеспечивать работу при наличии достаточного количества воды, система трубопроводов спроектирована в соответствии с общепринятыми нормами и правилами, например. г. согласно DVGW W 400-1 (2015) и DVGW W 410 (2008). Благодаря компенсации колебаний потребления в ПЦ вся фидерная система может быть спроектирована экономично, исходя из максимального суточного потребления. Следовательно, проект, основанный на максимальном почасовом спросе, необходим только для структур распределения между ЗС и потребителями.

Из-за атмосферного давления внутри ДТ и ПТ эти компоненты должны располагаться вдоль ответвления системы на последовательно уменьшающихся высотах.Поскольку питающие трубы всегда соединяют два компонента, расход на соединительном участке трубы зависит от перепада высот компонентов, длины участка трубы, диаметра трубы и постоянных и местных потерь энергии. Таким образом, расположение ОУ напрямую влияет на компоновку системы. В зависимости от расчетного расхода и длины труб важно выбрать высоту, которая позволяет использовать наименьшие возможные диаметры труб во всей системе для достижения экономичных размеров системы.

В зависимости от наличия воды и потребности в ней необходимо учитывать опорожнение, заполнение или частичное заполнение трубопроводной системы. Однако непостоянно заполненная система трубопроводов оказывает негативное влияние на качество воды и работу системы. Частицы могут попасть в пустые секции трубы из-за утечек, или в процессе наполнения могут возникнуть воздушные карманы, что приведет к уменьшению расхода. Высотный профиль трассы трубопровода оказывает существенное влияние на характеристики этих отрицательных эффектов.

Типичная трассировка труб показана на Рисунке 3. В трассах с постоянно уменьшающимся профилем высоты или с ярко выраженной нижней точкой происходит равномерное опорожнение и заполнение. Присутствующий воздух выбрасывается самостоятельно на верхнем конце трубы по мере подъема уровня воды. Кроме того, воздух вторгается в поток и транспортируется к нижнему концу трубы за счет турбулентного взаимодействия между силой тяжести и напорным потоком (Калинске и Робертсон, 1943). В то время как трубы с уменьшающимся профилем высот полностью опорожняются, ярко выраженная нижняя точка обеспечивает постоянное заполнение участка. Следовательно, негативные воздействия сводятся к части трубы с переменным уровнем воды. Если между DT должна поддерживаться определенная высота, большая часть соединительной трубы может оставаться постоянно заполненной, если в начале трассы может быть достигнут четкий уклон. В трубопроводах с несколькими верхними и нижними точками опорожнение и заполнение происходит неравномерно, что может привести к значительным колебаниям давления.Кроме того, в наклонных вниз секциях образуются воздушные карманы, что приводит к уменьшению энергии гидростатического давления. Это приводит к уменьшению потока или полному прекращению движения потока (Aigner 2003). Поэтому такой маршрутизации следует избегать. В противном случае сброс воздушных карманов должен быть обеспечен воздушными клапанами. Однако в развивающихся странах и странах с переходной экономикой воздушные клапаны являются частой причиной потерь воды из-за ненадлежащего управления техническим обслуживанием. Следовательно, рекомендуется сначала проверить способность трубы к самовентиляции, т.е.г. согласно Aigner (2003) или Horlacher & Helbig (2018).

Оптимальное проектирование водопроводных сетей

Оптимальное проектирование водопроводных сетей Джон В. Лабади
Маргарет Т. Херцог

---

РЕЗЮМЕ

Для оказания помощи инженерам-гидротехникам в использовании усовершенствованной системы распределения воды системный оптимизатор, удобный интерфейс, поддержка баз данных и отображение утилиты были интегрированы в ArcView 3.1 ГИС с использованием AVENUE и Расширение конструктора диалогов. Эта система поддержки принятия решений (СППР) превратился в расширение ArcView под названием WADSOP — Water Distribution Оптимизатор системы. WADSOP также оптимизирует размеры и компоновку труб. в качестве размера и компоновки насосной станции для повышения рентабельности и надежности по сравнению с большинством существующих моделей водораспределения, основанных на менее эффективной трубе. алгоритмы имитации. ГИС предоставляет функции для разработки и подготовка точной пространственной информации для ввода в сеть модель оптимизации дизайна, которая включает в себя компоновку сети, возможность подключения, характеристики и стоимость труб, градиенты давления, структура спроса, стоимость анализ, сетевая маршрутизация и распределение, а также эффективный цветной графический дисплей результатов.

---

ВВЕДЕНИЕ

Муниципальные системы водоснабжения представляют собой большую часть инвестиции в городскую инфраструктуру и важнейший компонент общественных работ. Цель состоит в том, чтобы спроектировать системы распределения воды для подачи питьевой воды. на пространственно обширных территориях в необходимых количествах и при удовлетворительных давления. В дополнение к этим целям экономичность и надежность в проектировании системы также важны.

Муниципальные системы распределения воды по своей природе сложны, потому что они есть:

• крупномасштабный и пространственно протяженный
• состоит из нескольких петель трубы для поддержания удовлетворительного уровня резервирования для надежности системы





• подчиняется нелинейным гидравлическим уравнениям
• разработан с включением сложных гидравлических устройств, таких как клапаны и насосы
• подвержены влиянию насосных и энергетических потребностей
• осложняется многочисленными компоновками, размерами труб и вариантами перекачки
• под влиянием анализа компромиссов между капитальными вложениями и операциями и расходы на техническое обслуживание в процессе проектирования.

Традиционными методами проектирования муниципальных систем водоснабжения являются ограничены, поскольку системные параметры часто являются обобщенными; пространственные детали такие как стоимость установки, приводятся к упрощенным значениям, выражающим средние тенденции; и следуют процедурам проб и ошибок, вызывая вопросы относительно того, был ли достигнут оптимальный проект. Даже с использованием моделей моделирования гидравлических сетей инженеры-конструкторы по-прежнему сталкиваются со сложной задачей.

Оптимальный дизайн муниципальных систем водоснабжения – сложная задача проблема оптимизации по следующим причинам:

• для оптимизации системы требуется встроенная гидравлическая имитационная модель для замкнутых трубопроводных сетей под давлением
• дискретные переменные решения являются дискретными, поскольку размеры труб должны быть выбраны из имеющихся в продаже наборов [например, 8 дюймов, 10 дюймов, 12 дюймов, 15 дюймов]; комбинаторные задачи с дискретными переменными считаются NP-трудными. в теории оптимизации
• задача оптимизации может быть сильно нелинейной из-за нелинейного гидравлического модели и характеристики насосов
• задачу оптимизации следует рассматривать как стохастическую из-за неопределенности проблемы с загрузкой запросов и надежностью системы
• один из способов рассмотрения неопределенных требований состоит в том, чтобы включить множественные требования загрузки сценариев в оптимизацию, что увеличивает размер проблемы и сложность
• ограничения по давлению должны быть непосредственно включены в оптимизацию.

Оптимальный дизайн муниципальных систем водоснабжения включает в себя множество характеристики, которые имеют существенные пространственные зависимости. Эти включают:

• топография и ее влияние на распределение давления в сети трубопроводов





• характеристики уличной сети, так как большинство систем водоснабжения установлены в существующих и планируемых дорожных системах
• проблемы с правом проезда
• проблемы с перегрузкой во время установки из-за закопанных коммуникаций
• вопросы землепользования и развития, влияющие на стоимость установки, такие как увеличение затраты на выемку труб в коммерческих районах из-за перебоев в работе и необходимость перенаправления трафика
• пространственно распределенные характеристики почвы, влияющие на стоимость земляных работ, таких как рыхлые песчаные грунты, требующие более дорогостоящего укрепления участка.

Учитывая широкий спектр доступных моделей оптимизации, интересно размышлять о том, почему эти модели обычно не используются практикующими инженеры-конструкторы. Гоултер [1992] считает, что основная причина за это отсутствие «подходящей упаковки» для моделей оптимального дизайна. Ясно, что пространственная система поддержки принятия решений [DSS] необходима, чтобы помочь инженеры-конструкторы, в состав которых входят следующие компоненты:

• система управления базой данных как для пространственных, так и для непространственных данных
• удобные диалоговые интерфейсы для обработки данных и отображения выходных данных
• подсистема моделей, включающая как моделирование, так и оптимизацию.

Только современные географические информационные системы [ГИС] способны выполнить многие из этих требований к пространственной DSS.

СОВРЕМЕННЫЕ МОДЕЛИ ОПТИМАЛЬНОЙ КОНСТРУКЦИИ WDS

В настоящее время в моделях оптимального проектирования основное внимание уделяется повышению эффективности и реалистичность методов оптимизации, уделяя мало внимания к требованиям пространственной базы данных и диалоговым интерфейсам для улучшения практических использование. Было предложено множество методов, один из которых из наиболее часто изучаемых — метод линейного программирования градиента (LPG). и его расширения (Альперовиц, Шамир, 1977; Эйгер и др., 1994). Однако Бхаве и Сонак (1992) утверждают, что метод LPG неэффективен. по сравнению с другими методами.

Некоторые подходы пытаются использовать эффективные комбинаторные методы для задача оптимального проектирования. Гесслер (1982) связал сеть гидравлических имитационную модель в подпрограмму фильтрации для эффективного перечисления всех возможные решения в проектировании трубопроводной сети.Эта модель выбирает оба оптимальный дизайн, а также несколько почти оптимальных решений для компромисса анализа и, возможно, является наиболее широко используемой моделью оптимизации. Другие авторы сформулировали задачу оптимального проектирования как нелинейную задачу. задача программирования с дискретными размерами труб, рассматриваемыми как непрерывные переменные. Чиплункар и др. (1986) использовали метод Дэвидона-Флетчера-Пауэлла для спроектировать водораспределение по сценарию нагрузки с одним спросом. Лэнси и Мэйс (1989) объединили алгоритм обобщенного уменьшенного градиента (GRG). с имитационной моделью водораспределения для оптимального размера трубопроводной сети, насосные станции и резервуары.Основной недостаток этих методов НЛП — требуемое округление оптимальных непрерывных переменных решения до имеющиеся в продаже размеры, которые могут привести к сбоям в работе сети а также поставить вопросы об оптимальности скорректированного решения.

 Методы, основанные на использовании линейного программирования (ЛП), были разработанные, которые способны поддерживать ограничение на дискретную трубу размеров без необходимости округления решений. Морган и Гоултер (1985) модифицировали процедуру Калли (1972), чтобы связать сеть Харди-Кросс. решатель с моделью линейного программирования.Модель предназначена для оптимизации как компоновка и проектирование новых систем, так и расширение существующих систем. Это высокоэффективный метод, основным недостатком которого является генерация решений с раздельными трубами (т. е. с некоторыми участками труб, требующими двухтрубных размеры). Последнее действительно снижает стоимость системы, но может быть непривлекательным. инженерам-конструкторам.

В более поздней литературе особое внимание уделяется вопросам надежности при распределении воды. проектирование системы с учетом вероятностей удовлетворения системы Требования к расходу и давлению.Лэнси и др. (1989) нанял модель с ограничениями по шансам для учета неопределенностей в требованиях, давлении напор и шероховатость трубы. Бао и Мэйс (1990) применили метод Монте-Карло. методы моделирования для измерения надежности системы. Хотя на основе надежности модели системы распределения воды полезны для анализа проблемы, они могут оказаться непрактичными для проектирования крупномасштабных систем. Использование нескольких сценариев загрузки спроса может быть средством косвенного включения проблемы надежности системы за счет более практических вычислительных затрат.

 Недавние исследования пытались применить различные эвристические методы программирования для оптимального проектирования систем водораспределения. К ним относятся применение генетических алгоритмов (Савик и Уолтерс, 1997) и имитации отжига (Cunha and Sousa, 1999). Преимущества из этих методов заключается в том, что они позволяют полностью учитывать нелинейность системы и поддерживать дискретные переменные конструкции, не требуя решений с раздельными трубами. К недостаткам относятся:

• не может гарантировать получение даже локальных оптимальных решений, особенно для больших систем
• требуют обширной тонкой настройки алгоритмических параметров, которые очень зависит от индивидуальной проблемы
• может быть чрезвычайно трудоемким в вычислительном отношении
• текущие приложения не включают использование нескольких загрузок по требованию из-за вычислительных трудностей.

Здесь представлен WADSOP (оптимизатор системы распределения воды), который совершенствует метод Моргана и Гоултера (1985) путем

• используя эффективный метод НЛП в качестве решателя гидравлической сети, который предлагает явные преимущества по сравнению с традиционными методами, такими как Hardy-Cross, Решатели Ньютона-Рафсона и теории линейных систем
• позволяет одновременно включать несколько сценариев загрузки спроса в оптимизация
• включает оптимальное расположение и размеры насосных станций
• связан с ArcView GIS для требований к пространственным и непространственным базам данных, эффективное отображение результатов и диалоговое взаимодействие для практикующих инженеров.

WADSOP применяет сетевой решатель на основе NLP и оптимальный дизайн на основе LP. интерактивно моделировать по конвергентной схеме со следующими преимуществами:

• функции стоимости с пространственной привязкой разрабатываются через ГИС для сети компоновка и размеры
• дискретные коммерчески доступные размеры труб используются для любых диапазонов размеров указан пользователем
• несколько сценариев загрузки спроса эффективно вводятся в ГИС
• включение переменных размеров и компоновки насосной станции, чтобы позволить эффективный анализ компромиссов между капитальными и энергетическими затратами.

Цели WADSOP:

• объединить ГИС с моделями проектирования и анализа трубопроводной сети
• поощрять более широкое использование оптимизационных моделей инженерами-проектировщиками
• предоставить гибкий инструмент для инженеров для:

 – анализ существующих сетей
— оптимальная конструкция новых водопроводных сетей
 – расширение существующих систем.

Подробную информацию о методах оптимизации, используемых в WADSOP, можно найти в Taher и др.(1998). Цель здесь состоит в том, чтобы представить WADSOP расширение, разработанное для реализации в ArcView 3.1. Пространственный описываются требования к непространственным данным, а также возможность редактировать сетевые характеристики. Расширение WADSOP создает база данных, подготавливает отформатированные файлы ASCII, которые считываются оптимизацией дизайна модели, выполняет проектную модель, а затем отображает результаты в виде цветовой кодировки. карты оптимальных характеристик трубопроводной сети, расходов и давлений. Сетевые процедуры маршрутизации и распределения также доступны как часть ГИС.

WADSOP РАЗРАБОТКА ГИС-ПРИЛОЖЕНИЙ

Приложение WADSOP было разработано исключительно в ArcView GIS (3.1) как расширение с использованием программирования AVENUE и настройки проекта ArcView возможности. Все диалоги были разработаны с помощью Dialog Designer расширение, чтобы приложение можно было использовать на любой платформе. Расширение CAD Reader использовалось для ввода чертежей САПР, картирования, и преобразования, а расширение Spatial Analyst использовалось для цифровых ввод и использование модели высот.Одно из самых полезных расширений был включен Network Analyst для маршрутизации новых каналов и перемаршрутизации старые, распределяющие водоснабжение по зонам спроса, и для развития напора зоны.

Система меню WADSOP
На рисунке ниже показана система меню WADSOP, функциональность которой также можно получить доступ через панель инструментов, которую можно активировать из WADSOP кнопку на панели кнопок или включить или выключить из системы меню. Модули включают разработку данных, оптимизацию, результаты, маршрут, выделение, и помочь.Развитие каждого из этих модулей будет обсуждаться подробно в следующих разделах.

Диалоговое окно редактирования трубы

При выборе разработка данных из меню WADSOP или ввода с панели инструментов WADSOP производится Data Development Switchboard для разработки входных данных модели оптимизации. Первый вариант — Править Звенья труб . Если данные уже существуют в проекте ArcView для трубопроводной сети, диалоговое окно Pipe Editor создается вместе с таблица атрибутов, по одной записи для каждой трубы.Пользователь может выбрать трубу из раскрывающегося списка, чтобы начать ее редактирование, или выберите ее напрямую из таблицы. Кнопка Select позволяет пользователю напрямую выберите трубу на карте для редактирования. Атрибуты включают Hazen-Williams коэффициент, а также диаметр и длина трубы. Обратите внимание, что пользователю разрешается добавить второй диаметр и длину, если труба быть разделены для снижения общих затрат на систему. Оптимизатор автоматически разделяет трубы на две части, чтобы использовать два разных диаметра для повышения экономической эффективности системы когда это возможно, если только пользователь не решит не использовать эту опцию. В меню Pipe Editor пользователь также может выбрать Add Pipe . инструмент для добавления новых труб в систему. Узлы генерируются автоматически на концах каждой трубы добавлены. Если конец новой трубы нарисован в пределах заданного пользователем допуска существующего узла, существующий узел служит конечным узлом для этой трубы.

Редактировать узлы

Следующим вариантом разработки данных является добавление узлов и атрибутов канала включая высоту и до четырех сценариев спроса.Использование нескольких сценариев спроса гарантирует, что получившаяся оптимизированная система будет надежной. Это гарантирует, что труба не будет устранена как ненужная или слишком маленькая. Как и в случае с трубами, узлы можно выбирать прямо на карте для редактирования. а также добавленные или удаленные из диалогового окна Node Edit . Два могут быть добавлены различные типы узлов, узлы предложения или спроса. В виде в отличие от узлов спроса, добавляются узлы снабжения, представляющие водоснабжение. резервуар или резервуар.

Хотя он еще не полностью функционален, разрабатывается сценарий для разрешить оценку всех высот узлов по карте высот земли изолинии или сетка цифровой модели рельефа (ЦМР) минус постоянная глубина до трубы фактор. Хотя это грубый метод, он упрощает редактирование данных. если значения, близкие к тому, что они должны быть, уже находятся в поле высоты стола. Это также позволяет выполнить грубую оптимизацию. для определения общих проблемных областей при проектировании и расширении трубопроводной сети.

Редактирование диаметров и стоимости труб

Третий вариант разработки данных — создать таблицу коммерческих доступные диаметры труб и стоимость.
Требуя от модели оптимизации выбирать только из доступных диаметров, возможность и оптимальность решения является более определенным. Обновление стоимость труб к текущим рыночным ценам гарантирует, что оптимальная конструкция wds результаты отражают реальность.Параметр «Редактировать коэффициенты стоимости трубы» позволяет в дальнейшем корректировать затраты на проектирование в зависимости от типа почвы, землепользования и улицы. Ширина для улучшения реализма тоже.

Редактировать данные насоса для каждого сценария загрузки

WADSOP также включает в себя эффективный способ оптимизации конструкции насоса. как конструкция трубы, требующая минимального ввода. Только количество времени каждый насос настроен на работу для каждого сценария загрузки, и его эффективность нагрузки требуется в диалоговом окне Edit Load and Pump Data .Напорная головка автоматически корректируется в модели оптимизации таким образом, чтобы все минимальные требования по давлению соблюдены. Редактировать Энергия и Стоимость Диалоговое окно Data позволяет задавать параметры, определяющие, когда стоимость дополнительной прокачки меньше, чем затраты на увеличение размеров труб, чтобы вычислить общее решение с наименьшими затратами для wds.

Редактирование факторов стоимости труб

В дополнение к стоимости самой трубы, затраты на установку могут быть значительно зависит от ряда условий на площадке, три из которых включают землепользование (освоенные земли дороже раскапывать), ширина дороги (узкая дороги, вызывающие больше беспокойства во время строительства), и тип почвы (рыхлые почвы требуют укрепления, а твердые почвы требуют больше времени и энергии для земляных работ чем обычно). Диалоговое окно «Редактировать коэффициенты стоимости трубы » позволяет факторы, которые необходимо учитывать, применяя коэффициент к стоимости трубы на основе условия площадки. Подготовлены карты дорожного буфера, почв и землепользования. и пространственные соединения их связанных атрибутов, используемых для разработки общего коэффициент, применяемый к каждой трубе. Пользователь может настроить факторы стоимости в диалоговом окне и пересчитайте стоимость труб, прежде чем переходить к оптимизации в любое время. Корректировка затрат и повторный запуск оптимизатора — это хорошо. способ определить, насколько чувствительны результаты к изменяющимся условиям.

Помощь

В настоящее время каждое диалоговое окно содержит кнопку справки для получения текстовой информации. информацию, чтобы помочь пользователю в прохождении через варианты, а также как более общая справка, доступная из системы меню с подробной информацией о Приложение ВАДСОП. Будущая цель состоит в том, чтобы заменить эту справочную систему со стандартным на базе Windows, который включает гиперссылки, графику и функция поиска.

Оптимизация

После завершения каждого диалога в модуле Data Development пользователь готов использовать оптимизатор WADSOP.Пока только оптимизатор доступен, но вскоре появится симулятор для анализа существующих систем. Диалоговое окно Data Verification Check позволяет пользователям просматривать информацию. о системе и при необходимости вернитесь в режим редактирования, прежде чем продолжить. Когда пользователь выбирает Оптимизировать в этом диалоговом окне, все таблицы разработанные на этапе ввода, преобразуются в текст с разделителями-запятыми и отправляется в исполняемый файл WADSOP. Результаты записываются в трубу и узловые таблицы, а на карте отображаются цветные изменения кодировки по сравнению с исходной сеть и отображение труб с градуированным символом, относящимся к диаметру трубы. Разделенные трубы также отмечены в результатах текстовыми метками.
Расширение Crystal Reports можно использовать для создания типичных отчетов wds. представляющие интерес, а также настраиваемые отчеты при желании.

Сетевая маршрутизация

Хотя основной целью WADSOP является оптимизация сети, ArcView ГИС может предоставить множество дополнительных функций. Через использование расширения Network Analyst позволяет определить путь с наименьшими затратами для планирования новой трубы вдоль существующей дорожной сети.Пользователь нужно только указать, откуда и куда они хотят направиться, и если длина или какой-либо другой фактор импеданса будет определять, какой путь является «самым длинным».

Распределение

Последний модуль WADSOP, разрабатываемый на сегодняшний день, помогает в распределении сети. Два распространенных способа определения, какие источники водоснабжения могут обеспечить какие сектора муниципалитета, или для определения зон давления как расстояние от напорной головки (насоса), которое можно обслуживать до полное сопротивление вдоль труб приводит к достижению минимального давления.

ВЫВОДЫ

Несмотря на значительный прогресс в расширении WADSOP к ArcView GIS на сегодняшний день, он не готов к коммерческому распространению В настоящее время. Тем не менее, авторы с нетерпением ждали появления сущностей. которые хотели бы протестировать бета-версию и предложить рекомендации по улучшению. Некоторые из наиболее насущных работ включают в себя следующее:

• Улучшите интерфейс, чтобы разрешить больше параметров ввода, таких как определение узла возвышения из контуров.
• Полный модуль распределения сети для назначения зон подачи или давления.
• Обеспечьте большую гибкость входных параметров модели оптимизации.
• Включите имитационную модель для сравнения с оптимизацией и для расширенного функциональность.

ССЫЛКИ

Альперовиц Э. и Шамир У., Проектирование оптимального водораспределения системы , Водоресурс.Рез., 13 (6), 885-900, 1977.
Бао, Ю. и Л. Мэйс, Модель надежности системы распределения воды , Дж. Гидраул. Отд. Являюсь. соц. Гражданский англ., 116 (9), 1119-1137, 1990.
Бхаве, П. и В. Сонак, Критическое исследование линейного программирования Градиентный метод оптимального проектирования сетей водоснабжения , Вода Ресурс. Рез., 28 (6), 1577-1584, 1992.
Чиплункар, А., С. Мендиратта и П. Ханна, Водоснабжение по контуру оптимизация системы для однократной загрузки , J.Окруж. англ. Отд. Являюсь. соц. Гражданский Eng., 112 (2), 264-279, 1986.
Cunha, M. and J. Sousa, Оптимизация проекта водопроводной сети: метод имитации отжига , J. Water Res. План. Управлять. Отд. соц. Гражданский англ., 125 (4), 215-221, 1999.
Эйгер, Г., У. Шамир и А. Бен-Тал, Оптимальная схема распределения воды сети , Водный Ресурс. Рез., 30 (9), 2637-2646, 1994.
Гесслер, Дж., Оптимизация трубопроводных сетей , Proc.Девятого Международный. Симпозиум по городской гидрологии, гидравлике и борьбе с наносами, ун-т Кентукки, Лексингтон, 27–30 июля 1982 г.
Гоултер, И., Системный анализ при проектировании систем водоснабжения: от теории к практике , Дж. Уотер. Рез. План. Управлять. Отд. Являюсь. соц. Гражданский англ., 118 (3), 238-248, 1992.
Лэнси, К., Н. Дуан, Л. Мэйс и Ю. Тунг, Система распределения воды проектирование в условиях неопределенности , J. Water Res. План. Управлять.Являюсь. соц. Гражданский Eng., 115 (5), 630-645, 1989.
Лэнси, К. и Л. Мэйс, Модель оптимизации распределения воды проект системы , J. Hydraul. Отд. Являюсь. соц. Гражданский англ., 115 (10), 1401-1418, 1989.
Морган, Д., и И. Гоултер, Оптимальное проектирование городского водораспределения , Водный ресурс. Рез., 21 (5), 642-652, 1985.
Savic, D. and G. Walters, Генетические алгоритмы для проектирования с наименьшими затратами водопроводных сетей , Ж.Вода Res. План. Управлять. Отд. соц. Гражданский англ., 123 (2), 67-77, 1997.
Тахер, С. и Дж. Лабади, Оптимальное проектирование водопроводных сетей с ГИС , J. Water Res. План. Управлять. Отд. соц. Гражданский англ., 122 (4), 301-311, 1996.

---

ИНФОРМАЦИЯ ОБ АВТОРЕ

Джон У. Лабади, ЧП
Профессор кафедры строительства
Университет штата Колорадо
Форт-Коллинз, Колорадо 80523-1372
Тел.: 970-491-6898
Факс: 970-491-7727
электронная почта: [email protected]

Маргарет Т. Херцог, ЧП
Инженер-строитель / координатор ГИС
Foothill Engineering Consultants, Inc.
350 Индиана-стрит, офис 315
Голден, Колорадо 80401
Тел.: 303-278-0622
Факс: 303-278-0624
Домашний: 303-237-4158
электронная почта: [email protected]

Системы распределения питьевой воды | Агентство по охране окружающей среды США

Системы распределения воды состоят из ряда взаимосвязанных компонентов. Они включают:

 

Системы распределения воды отвечают требованиям противопожарной защиты для:

• города

• дома

• школы

• больницы

• предприятий

• отрасли

• прочие объекты

Системы общественного водоснабжения зависят от систем распределения, чтобы обеспечить бесперебойную подачу безопасной питьевой воды под давлением для всех потребителей.Сети распределительной системы подают воду из:

Системы распределения охватывают почти миллион миль в Соединенных Штатах. Они представляют собой подавляющее большинство физической инфраструктуры для водоснабжения. Износ распределительной системы может создавать периодические или постоянные риски для здоровья.

---

Качество воды и система распределения

Новые трубы добавляются к распределительным системам по мере разработки. Дополнения приводят к большому разнообразию:

По мере старения этих систем может произойти износ из-за коррозии, эрозии материалов и внешнего давления. Ухудшение систем водоснабжения может привести к:

---

Документы о проблемах с системой распределения и рекомендации по снижению риска

Прочитать вспомогательную документацию:

---

Защита качества воды в распределительных системах

Следующие правила EPA в отношении питьевой воды относятся к распределительным системам: 

• Правила очистки поверхностных вод (остатки дезинфицирующих средств и требования санитарного надзора)

• Этапы 1 и 2 Правила использования дезинфицирующих средств и побочных продуктов дезинфекции (DBPR) (мониторинг DBP в системе распределения)

• Правила подземных вод (санитарные обследования)

• Пересмотренное правило по борьбе с общими кишечными инфекциями (мониторинг бактериального загрязнения в распределительных системах)

---

Руководство по управлению перекрестным соединением

Настоящее руководство по управлению перекрестными соединениями было разработано в качестве инструмента для:

Он предназначен для использования в образовательных, административных и технических целях при выполнении программ управления перекрестными соединениями.

 

Департамент водного хозяйства | Буда, Техас

Об управлении водного хозяйства

Департамент водоснабжения города Буда в настоящее время состоит из трех водителей и трех техников. Департамент поставляет питьевую воду своим клиентам с 1954 года и гордится тем, что обеспечивает безопасное и надежное водоснабжение жителей Буды.

Другие виды деятельности, за которые отвечает Департамент водного хозяйства, включают:

Ремонт бордюрного упора Установка и техническое обслуживание пожарных гидрантов Промывочный гидрант Установка нового водопровода

Установка новых водопроводных сетей Показания счетчика Ремонт существующих водопроводов Ремонт водопровода и клапана

Сообщение о проблемах
По следующим вопросам обращайтесь в Департамент водоснабжения по телефону (512) 312-2876:

• Низкое или высокое давление воды
• Отсутствующие или сломанные крышки счетчиков
• Утечка воды

В экстренных случаях в нерабочее время звоните по телефону (512) 749-0478.

Advanced Metering Infrastructure (AMI)

Пожалуйста, посетите нашу специальную страницу для получения информации и обновлений об этом проекте.

Проблемы с давлением воды?

Что такое регулятор давления? Не во всех жилых домах в городе есть регулятор давления, также называемый редукционным клапаном (PRV). Но если вы делаете техническое обслуживание, оно иногда требуется. Регулятор давления воды – это водопроводный клапан, который снижает давление воды, поступающей из магистрального водопровода в дом.Этот клапан снижает давление до безопасного уровня, прежде чем вода достигнет каких-либо сантехнических приборов внутри дома. Слишком большое давление воды вызовет много проблем с сантехникой для среднего домовладельца, поэтому очень важно держать давление воды под контролем. Для получения дополнительной информации перейдите по ссылке: Информация о регуляторе давления.

Наша система распределения воды

Система распределения воды включает около 47,40 миль водопровода. Наименьший диаметр водопроводной магистрали составляет два дюйма, а самый большой — 16 дюймов.Мы устраняем в среднем тридцать утечек воды в год. Большинство существующих водопроводов имеют диаметр четыре, шесть и восемь дюймов и проходят под уличным покрытием. Большая часть старого водопровода проходит между задней частью бордюра и тротуаром.

Департамент водоснабжения Буды не владеет и не обслуживает водопроводные сети к отдельным зданиям. Коммунальные коммуникации – это вся длина трубы от счетчика (подключения) на водопроводе до самого здания. Коммуникационные линии принадлежат и обслуживаются владельцем недвижимости.Однако город владеет и обслуживает более крупные водопроводные сети, которые обслуживают целые районы. Мы также владеем и обслуживаем счетчики воды, закрепленные за каждым зданием. Кроме того, в целях противопожарной защиты необходимо поддерживать адекватное давление и объем.

Карта системы распределения воды

Обязанности по очистке

В обязанности по очистке входит эксплуатация и техническое обслуживание пяти скважин, дожимных насосных станций, трех надземных резервуаров, двух стояковых резервуаров и четырех наземных накопительных резервуаров общей вместимостью 3. 1 миллион галлонов. В городе также есть GBRA в качестве альтернативного источника воды. В настоящее время 50% нашего общего потребления воды обеспечивается водой GBRA, которая подается по трубопроводу из озера Каньон и очищается до стандартов питьевой воды на водоочистной станции Сан-Маркос. Остальные 50% выкачиваются из водоносного горизонта Эдвардс, который регулируется районом охраны водоносного горизонта Эдвардс Бартон-Спрингс.

Процесс водоподготовки начинается с момента забора воды из скважин. В него вводят газообразный хлор и помещают в резервуары для хранения, где хлор начинает процесс дезинфекции.Это убивает болезнетворные организмы и обеспечивает микробиологическую безопасность воды. Затем готовая вода перекачивается непосредственно в три приподнятые башни. Башни обеспечивают гидравлическое давление по всей распределительной системе.

Отчет о воздействии платы за водоснабжение и водоотведение за 2017 г.

Отчет о воздействии платы за водоснабжение и водоотведение за 2017 г.