РОЗРОБКА МЕТОДІВ ІНТЕНСИФІКАЦІЇ РОБОТИ СИСТЕМ ВОДОЗАБЕЗПЕЧЕННЯ » ДНН.су Дослідження Нової Науки - наукові роботи, дисертації, монографії, статті, реферати та автореферати українською мовою

Навігація

Друзья

Пошук

РОЗРОБКА МЕТОДІВ ІНТЕНСИФІКАЦІЇ РОБОТИ СИСТЕМ ВОДОЗАБЕЗПЕЧЕННЯ

15 вересня 2009

Увага! У вас немає прав для перегляду схованого тексту.

ХАРКІВСЬКИЙ ДЕРЖАВНИЙ ТЕХНІЧНИЙ
УНІВЕРСИТЕТ БУДІВНИЦТВА ТА АРХІТЕКТУРИ

ПЕТРОСОВ ВАЛЕРІЙ АЛЬБЕРТОВИЧ

УДК 628.1

ТЕОРЕТИЧНЕ ОБГРУНТУВАННЯ
І РОЗРОБКА МЕТОДІВ ІНТЕНСИФІКАЦІЇ
РОБОТИ СИСТЕМ ВОДОЗАБЕЗПЕЧЕННЯ

05.23.04 – водопостачання, каналізація

АВТОРЕФЕРАТ
дисертації на здобуття наукового ступеня
доктора технічних наук

ХАРКІВ – 2001

Дисертацією є рукопис.
Робота виконана в Харківському державному технічному університеті будівництва та архітектури Міністерства освіти і науки України.

Офіційні опоненти:
Доктор технічних наук, професор Душкін Станіслав Станіславович, завідувач кафедри “Водопостачання, водовідведення та очистки вод” Харківської державної академії міського господарства Міністерства освіти і науки України.
Доктор технічних наук, професор Орлов Влерій Олегович, завідувач кафедри “Водопостачання та бурової справи” Рівненського державного технічного університету Міністерства освіти і науки України.
Доктор технічних наук, професор Прокопчук Іван Тимофійович, професор кафедри “Водопостачання” Київського національного університету будівництва і архітектури Міністерства освіти і науки України.

Провідна установа:
Інститут гідротехніки та меліорації Ураїнської академії аграрних наук, відділ “Водопостачання та водовідведення”.

Захист відбудеться 10 жовтня 2001 року о 12 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради
Д 64.056.03 при Харківському державному технічному університеті будівництва та архітектури за адресою: 61002, м. Харків, вул. Сумська, 40.

З дисертацією можна ознайомитися в бібліотеці Харківського державного технічного університету будівництва та архітектури за адресою: 61002, м. Харків, вул. Сумська, 40.

Автореферат розісланий 7 вересня 2001 р.

Вчений секретар
спеціалізованої вченої ради
професор М.І.Колотило

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальність теми. Інтенсифікація роботи систем водозабезпечення міст є однією з найважливіших проблем, що стоять перед Україною у XXI столітті. Від їх вирішення залежить забезпечення суспільства і народного господарства водними ресурсами в умовах початку глобального змінення клімату на Землі, обмежених запасів водних прісних ресурсів у країні, негативного змінення гідробіологічного і сольового складу вод, що використовуються для водопостачання.
В Україні відсутні економічно прийнятні технології кондиціонування підземних і поверхневих вод. Споруди кондиціонування води, що проектувалися і будувалися у відповідності з чинними до того нормативами, вже не в змозі перешкоджати надходженню в питну воду хімічних сполук, що становлять реальну загрозу для здоров’я людини. У містах старішає інфраструктура водоводів і водомереж, зменшується їх пропускна спроможність, зростає кількість відмов елементів системи подачі і розподілу води (ПРВ), що знижує надійність і безпеку водозабезпечення населення. Металеві водоводи і водогінні мережі уражені внутрішньою корозією та заростанням, що збільшуються у процесі експлуатації. Це загальна проблема міст не лише України, але й держав ближнього і далекого зарубіжжя.
<…>
Із загальної протяжності водогінних мереж України в аварійному стані перебуває 29,3 тис. км, або 30% їхньої загальної довжини. Четверта частина водогінних споруд і мереж фактично відпра¬цювала термін амортизації, закінчився термін аморти¬зації кожної п'ятої насосної станції. В Україні, в тому числі в Харкові, низка споруд працює вже понад 100 років. Технічний стан водогінних мереж у містах стає причиною значних втрат питної води, що складає близько 30% загального обсягу її подачі. Усе це призводить до вторинного забруднення води і підняття рівня ґрунтових вод у містах, підтоплення, руйнування підземних споруд і підвалів будинків. Щороку разом із втратами води марно втрачається понад 1,1 млрд кВт•год електроенергії, 7000 тонн рідкого хлору, понад 20 тис. тонн коагулянту та інших ресурсів.
Сьогодні існує чимало проблем, що зводять нанівець зусилля розраховувачів і проектантів, завдають значних труднощів у водопостачанні міст. Наприклад, у Харкові відразу ж після будівництва магістральних водоводів діаметром 1200–1600 мм стало очевидним, що їхня пропускна спроможність не відповідає розрахунковим параметрам. Унаслідок цього Харків одержував води на 28–32% менше, ніж було передбачено, а через 5–7 років цей показник зріс до 45–52%. Слід зазначити, що проектанти використовували останні на той час дані про гідравлічні опори трубопроводів. Певно, основною причиною підвищення гідравлічних опорів на початку експлуатації водоводів щодо розрахункових були місцеві опори. Згодом почав проявлятися значний вплив макрошорсткостей внутрішніх поверхонь труб. Зазначені недоліки усувалися введенням нових додаткових водоводів і перекачувальних насосних станцій. Досі у процесі проектування водопостачання міст зростання гідравлічних опорів у трубопроводах з часом їх експлуатації не враховується.
Ці обставини викликали необхідність проведення довголітніх експериментальних досліджень гідравлічних опорів тих самих водоводів різних діаметрів у натурних умовах. Вони проводилися автором протягом майже сорока років. Результати цих робіт дали можливість запропонувати методи, які забезпечують велику точність розрахування магістральних водоводів і дозволяють визначати змінення їх стану з часом.
Одним із найважливіших і маловивчених питань у даний час залишається розрахунок водоспоживання міст, розташованих у різних природно-кліматичних умовах. Зазвичай передбачалось, що водоспоживання залежить лише від чисельності населення міста і потреби у воді підприємств. Насправді ж зазначені чинники є лише частиною значної кількості незалежних параметрів, що мають вирішальний вплив на водоспоживання міста. Серед них – температурний режим повітря в місті, радіаційний баланс і альбедо земної поверхні, вологість повітря, пружність водяної пари, середньорічна кількість опадів, ореол забруднення міста, площа забудови, висота розташування міста над рівнем моря та інше. Дослідження цих параметрів дає можливість оцінити їхній вплив на існуючий стан і розвиток водопостачання міст і країни в цілому, її економіки, прийняти рішення щодо планування запасів водних ресурсів та їх раціонального використання. Усе це набуває особливого значення в умовах початку глобального змінення клімату на Землі.
Упродовж багатьох років у містах країн СНД і України питанням АСУ технологічних процесів водопостачання не приділялося належної уваги. У містах, де діяла автоматизована система управління подачею і розподілом води, як правило, застосовувалося так зване одноконтурне автоматизоване управління насосними станціями. Проте, як показала практика, таке управління, поряд з іншими недоліками, призводить до зростання втрат води за позаштатних ситуацій. Тому пошук і дослідження альтернативних методів управління системою ПРВ є важливим завданням. Дослідження, розробка та впровадження моделі автоматичного двоконтурного управління дає можливість усунути недоліки одноконтурного управління.
Відсутність методик визначення причин ушкоджень у системах ПРВ знижує ефективність оперативного управління. Тому проведення експериментальних та статистичних досліджень дозволяє інтенсифікувати роботу систем ПРВ і внутрішньобудинкових мереж житлового фонду. Усе це підтверджує актуальність даної дисертаційної роботи.
Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Дисертаційна робота відповідає напряму роботи Науково-координаційної та експертної ради з питань ресурсу і безпеки експлуатації конструкцій споруд і машин при Президії Національної Академії наук України. Її автор – член секції ради “Житлові комплекси та об'єкти комунального господарства”, а окремі частини дисертації, виконані відповідно до програми ради, увійшли в інформаційно-аналітичний огляд секції “Реальний технічний стан, залишковий ресурс і проблеми експлуатації існуючого фонду житлових комплексів і об'єктів комунального господарства України” за 2001 р.
Матеріали досліджень використовувалися при підготовці Постанови Кабінету Міністрів України №1844 від 20.12.2000 р., де ТВО “Харківкомун¬промвод” визначено базовим підприємством для відпрацювання методів структурної перебудови і впровадження новітніх досягнень.
Окремі розділи дисертаційної роботи пов'язані з виконанням програми II.03.23.86 Міністерства житлово-комунального господарства УРСР “Розробити і створити систему автоматизації насосної станції, що працює на мережу зі змінним режимом водоспоживання, на базі мікропроцесорної техніки і регульованого електропривода”, а також з розробкою ТЕО розвитку водопостачання Харкова до 2015 р. і програмою підвищення надійності, ефективності і безпеки водопостачання населення Харкова, затвердженої рішенням ІХ сесії XXIII скликання Харківської міської Ради від 29.06.1999 р.
Дисертаційна робота відповідає напрямам основних наукових досліджень кафедри “Водопостачання, каналізація і гідравліка” Харківського державного технічного університету будівництва та архітектури з проблеми “Інтенсифікація методів водопідготовки підприємств”, номер державної реєстрації 0101U001208.
Мета досліджень. Метою досліджень є розробка теоретично та експериментально обґрунтованих методів інтенсифікації роботи систем подачі і розподілу води, спрямованих на вирішення важливого народногосподарського завдання – підвищення ефективності водозабезпечення міст.
Відповідно до мети дисертації сформульовано такі задачі та напрями дослідження:
провести комплексне дослідження сталевих магістральних водоводів діаметром 1200–1600 мм, що не мають внутрішнього захисного покриття, з метою визначення зростання макрошорсткості і причин її утворення; на підставі натурних досліджень здобути емпіричні залежності, що пов'язують коефіцієнт опору тертя з числом Рейнольдса і відносною шорсткістю, що змінюється в процесі експлуатації;
розробити методику розрахунку коефіцієнта гідравлічного опору, яка відображає реальну картину корозійних процесів з утворенням макрошорсткостей;
виконати аналіз вітчизняних і зарубіжних даних щодо водоспоживання міст, розташованих у різних природно-кліматичних умовах, систематизувати та оцінити стан водоспоживання в населених пунктах України та СНД, визначити чинники, від яких він залежить; побудувати функціональні залежності між питомим середньодобовим водоспоживанням і кожним із цих чинників;
розробити методику розрахунку питомого середньодобового водоспоживання, яка дозволяє оцінювати характер його змінення та активно впливати на прийняття раціональних управлінських рішень з урахуванням стратегічної вагомості населених пунктів;
з метою інтенсифікації роботи діючих систем ПРВ провести дослідження, розробити і впровадити метод двоконтурного автоматичного управління насосними станціями, який відзначається простотою, забезпечує стабілізацію напорів у диктуючій точці і дає змогу виявляти аварії та інші позаштатні ситуації;
розробити методику визначення інтенсивності відмов у водомережі, яка дозволяє адресно виявляти ділянки мережі, де необхідна заміна труб або їх санація;
створити нормативно-технологічну базу для реалізації задач інтенсифікації роботи систем подачі і розподілу води. Для цього передбачити розробку і випуск нормативно-довідкової документації, апробувавши її на певних об'єктах міст України, підготувати посібники і впровадити їх у проектних організаціях і в навчальний процес вищих навчальних закладів.
Об'єкт дослідження – системи водозабезпечення міст.
Предмет дослідження – системи подачі та розподілу води, водоспоживання міст.
Методи дослідження. Теоретичні дослідження проводили з використанням математичного апарата вищої алгебри, математичного програмування, теорії ймовірностей і математичної статистики, теорії графів, методів кореляційного і регресійного аналізу, включаючи нелінійне багатофакторне моделювання. Експериментальні дослідження виконували в натурних умовах з використанням мікропроцесорних пристроїв збирання, накопичення і передачі інформації, з'єднаних з контролером КОМКОН-мікро за допомогою інтерфейсу, ультразвукових накладних витратомірів UFM 610 р, тензорезисторних датчиків тиску ДТ, зразкових і самописних манометрів МТС-712 Ч, тахометрів, товщиномірів УТ-93П, контактних вимірників товщини макрошорсткості ІТМ-1, фотопрофілографів, радіостанції АКВА-Р (з частотою в діапазоні УКХ) та ін.
Наукова новизна здобутих результатів полягає в наступному.
Розроблено методику розрахунку коефіцієнта гідравлічного опору трубопроводів, яка враховує змінювання макрошорсткості у процесі тривалої експлуатації.
Визначено та досліджено чинники, що впливають на питоме середньодобове водоспоживання – температурний режим повітря в містах, радіаційний баланс, альбедо земної поверхні, вологість повітря, пружність водяної пари, ореол забруднення міста, чисельність населення, площу забудови міста та ін.
Розроблено методику розрахунку питомого середньодобового водоспоживання міст з урахуванням їх розташування в різних природнокліматичних умовах та забруднення від промислових викидів в атмосферу.
Науково обґрунтовано й розроблено метод двоконтурного автоматичного управління насосною станцією в системі подачі і розподілу води. Розроблено і реалізовано алгоритм, використання якого дає можливість проводити розрахунок потокорозподілу, що ґрунтується на вимірюваннях п'єзометричних напорів діючої системи ПРВ, і в автоматичному режимі виявляти аварію та її місце.
Запропоновано метод визначення диктуючої точки в діючій системі ПРВ. Сформульовано критерій якості та ефективності функціонування системи ПРВ у позаштатних ситуаціях.
Розроблено метод оцінки відмови елементів водомережі, який враховує зниження міцності труб за тривалої експлуатації, сезонні коливання температури води в трубах і зовнішнього повітря. Розроблено алгоритм вибору технічно зношених ділянок мереж для їх реновації.
Запропоновано метод експертної оцінки стану санітарно-технічного обладнання житлового фонду і витоків води у містах.
Здобуто та теоретично узагальнено результати експериментальних досліджень, що проводились в натурних умовах на діючих спорудах водопостачання за їх тривалої експлуатації.
Зазначені результати покладено в основу розробки і впровадження в практику нових методів інтенсифікації роботи систем водозабезпечення.
Практична значущість здобутих результатів. Методика розрахунку коефіцієнта гідравлічного опору впроваджена в процесі розрахунку і розробки гідравлічної схеми транспортування води по водоводах Кочеток–Харків у зоні Роганської насосної станції перекачування.
Методика розрахунку питомого середньодобового водоспоживання використовується у проектуванні систем водозабезпечення в проектних інститутах міст України. Вона була використана також при затвердженні цільової комплексної програми “Економія і раціональне використання водних ресурсів у Москві і підвищення надійності її водозабезпечення на період до 2000 року” згідно із розпорядженням Ради Міністрів СРСР № 1405-р від 19.06.1987 р.
При розробці схеми управління режимами роботи насосної станції № 25А (Харків) було використано метод управління процесом подачі і розподілу води на основі одно- і двоконтурних систем управління.
Практичне застосування розробленої методики прогнозування відмов водомережі дало значний економічний ефект та суттєво підвищило надійність водопостачання.
Впровадження АСУ ТП водопостачання міст дозволило скоротити витрати електроенергії на 7–10%; зменшити витоки і непродуктивні втрати води на 10–12% завдяки зниженню надлишкових напорів; знизити кількість ушкоджень на водомережі на 5–7%; унаслідок цього здобуто економію реагентів, паливно-мастильних матеріалів, скорочено витрати на усунення ушкоджень водомережі.
Розроблені автором моделі управління насосними станціями використано при складанні програм, що застосовуються СПКБ АСУ водопостачанням міст України.
Результати дисертації впроваджено в навчальний процес Харківського державного технічного університету будівництва та архітектури і Харківської державної академії міського господарства, у тому числі в навчальному курсі “Організація, управління міським господарством, включаючи АСУ”, використано у розробці “Методичних рекомендацій з визначення економічної ефективності автоматизованих систем управління технологічними процесами водопостачання міст”, затверджених Міністерством житлово-комунального господарства УРСР, 1982 р.; включено в “Тимчасову методику розрахунку питомих норм витрати електроенергії на підйом і подачу води, очищення і перекачування стічних вод для водопровідних і каналізаційних господарств УРСР”, затверджену Міністерством житлово-комунального господарства УРСР у 1983 р., а також у “Правила користування системами комунального водопостачання і водовідведення в містах і селищах України”, затверджені Держжитлокомунгоспом України, 1994 р.
Особистий внесок автора. Проведено багаторічні теоретичні та експериментальні дослідження на магістральних водоводах і водорозподільчих мережах, результати яких лягли в основу запропонованої автором методики, що дозволяє прогнозувати змінення опорів у трубопроводах під час їх тривалої експлуатації.
Встановлено та досліджено чинники, що впливають на величину середньодобового питомого водоспоживання. Розроблено метод визначення водоспоживання міст.
Розроблено і впроваджено цикл нових науково-технічних рішень, що дозволили інтенсифікувати водопостачання міст і здійснити комплексну економію водних, енергетичних і матеріальних ресурсів (автор був науковим керівником робіт зі створення у Харкові першої в колишньому СРСР АСУ ТП водопостачання). Ці рішення дістали розповсюдження в інших містах, за їх розробку і впровадження авторів відзначено Державною премією України в галузі науки і техніки за 1979 р.
Автором розроблено і досліджено метод двоконтурного автоматичного управління системою ПРВ.
Розроблено і впроваджено в практику методику виявлення аварій, засновану на використанні принципу двоконтурного автоматичного управління. Запропоновано метод визначення диктуючої точки.
Сформульовано критерій якості та ефективності функціонування системи ПРВ у позаштатних ситуаціях. Запропоновано метод оцінки відмов елементів водомережі.
Запропоновано метод оцінки стану санітарно-технічного обладнання житлового фонду і витоків води в містах.
Апробація роботи. Основні положення і результати дисертаційної роботи доповідалися та обговорювалися на 9 республіканських науково-виробничих конференціях і нарадах, на 17 міжнародних семінарах і нарадах і науково-технічних конференціях, у тому числі на науково-технічних конференціях Харківського державного технічного університету будівництва та архітектури, що відбулися у 1983, 1985, 1986, 1990, 1991, 2001 роках, на республіканській нараді “Про підвищення ефективності роботи водопровідно-каналіза¬ційних господарств міст республіки за рахунок впровадження систем автоматизації та телемеханізації і поліпшення побутових умов” (Дніпропетровськ, червень 1985); республіканській науково-технічній конференції “Шляхи підвищення ефективності використання основних фондів у житлово-комунальному господарстві республіки” (Донецьк, 1985); на Всесоюзному науково-технічному семінарі “Раціональне використання води і паливно-енергетичних ресурсів у комунальному водному господарстві” (Алма-Ата, 1985); науково-технічному семінарі “Перспективи розвитку водопостачання і каналізації” (Тбілісі, 1985); всесоюзній науково-технічній конференції “Автоматизовані системи управління водопостачанням” (Харків, 1986); науково-технічному семінарі “Досвід застосування засобів автоматичного контролю і управління на підприємствах водного господарства” (Москва, 1986); науково-технічному союзі Болгарії (Софія, 1987); республіканській нараді начальників і головних інженерів ПУВКГ міст України “Підвищення ефективності роботи водопровідно-каналізаційних господарств міст республіки за рахунок впровадження систем автоматизації і телемеханізації” (Дніпропетровськ, 1987); XXIX Всесоюзній гідрохімічній нараді (Ростов-на-Дону, жовтень 1987); науково-технічній нараді “Проблеми нормування водокористування в житлово-комунальному господарстві країн” (Каунас, червень 1987); Міжнародній науково-практичній конференції “Проблеми і перспективи ресурсозбереження в житлово-комунальному господарстві” (Харків, 1995); ІІІ Міжнародній виставці-семінарі “Чиста вода Уралу-96” (Єкатеринбург, 1996); 12-му Міжнародному колоквіумі (Ільменау, Німеччина, 1997); Міжнародній науково-практичній конференції “Актуальні проблеми водопостачання і водовідведення” (Одеса, 1999); науково-практичній конференції “Сучасні технології та устаткування для інтенсифікації роботи систем водопостачання і водовідведення України” (Київ, 1999); науково-практичній конференції “Проблеми і шляхи енергозбереження в будівельній індустрії і житлово-комунальному господарстві” (Київ, 2000); ІІІ і IV Міжнародних конгресах “Вода, екологія і технологія” (Москва, 1998, 2000); Університетських читаннях, присвячених 70-річчю Харківського державного технічного університету будівництва та архітектури, “Будівництво та архітектура – погляд у XXI сторіччя” (Харків, 2000); Міжнародних конгресах “Екологія, технологія, економіка водопроводу і каналізації” (Ялта, 1997, 1999, 2001).
З участю автора розроблено навчальний посібник “Інформаційно-аналітичні системи управління інженерними мережами життєзабезпечення населення” [5], концепцію застосування геоінформаційних систем для управління роботою підприємств ВКГ, пов’язаною з подачею та розподілом води [7], методику розрахунку водоспоживання міст на основі багатофакторної моделі, що залежить від природно-кліматичних, містобудівних та інших умов.
Публікації. За темою дисертації опубліковано 74 праці, з них: 7 монографій, у тому числі 4 без співавторів; 5 авторських свідоцтв СРСР на винаходи, з них 1 – без співавторів; 14 патентів України на винаходи; 1 патент України на корисну модель; 32 статті, з них 19 – без співавторів; 15 тез доповідей на міжнародних конгресах, конференціях, семінарах, колоквіумах і нарадах, з них 9 – без співавторів.
Обсяг роботи. Дисертація складається зі вступу, 7 розділів, висновків, списку використаних джерел і 3 додатків. Вона викладена на 473 сторінках і містить 320 сторінок основного тексту, 180 рисунків, 64 таблиці, додатки на 53 сторінках і список використаних джерел із 360 найменувань.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ
У вступі обґрунтовуються актуальність теми, її наукова новизна і практична значущість здобутих результатів, сформульовано мету та основні завдання досліджень, показано зв'язок з науковими програмами і планами.
У першому розділі дисертації наведено аналіз стану проблеми водопостачання міст.
Показано, що існуюча практика розвитку водопостачання населених міст, пов'язана з покриттям дефіциту води, як правило, ґрунтується на освоєнні і введенні в експлуатацію нових потужностей. Це вимагає додаткових фінансових, матеріальних та інших витрат, матеріалізації праці багатьох галузей, що беруть участь у розвитку водопостачання міст.
Останнім часом у нашій країні та за кордоном проводяться роботи, спрямовані на підвищення надійності та ефективності функціонування систем водопостачання. Цьому передували дослідження, проведені вітчизняними та зарубіжними вченими і фахівцями: М.М. Абрамовим, Л.Ф. Мошніним, Ф.О. Шевелєвим, І.С. Егільським, О.М. Грабовським, О.О. Бєланом, П.Д. Хоружим, В.О. Терновцевим, Б.С. Лєзновим, С.В. Храменковим, Сусімой Кавамурой, Г. Ханом, Робертом Дж. Хебергом, Ларрі В. Майсом та іншими. Низку досліджень було виконано також вченими НДІ ВОДГЕО (Москва), Академії комунального господарства ім. Памфілова (Москва) та інших науково-дослідних та навчальних інститутів.
Відзначено, що в процесі проектування систем водопостачання не враховувалося збільшення гідравлічного опору в магістральних водоводах з бігом часу експлуатації. Показано, що проектування ґрунтується на підборі економічного діаметра труб водоводу, питомої витрати електроенергії на 1 м3 поданої води тощо, виходячи з умов, заданих для пуску цих водоводів без обґрунтованого врахування їх змінення під час експлуатації. Після введення до ладу побудованих магістральних водоводів часто виявляється, що їхня справжня пропускна спроможність набагато менша за проектну.
<…>
Дається короткий опис методу розрахунку потокорозподілу, що розроблявся автором разом із професорами А.Г. Євдокимовим і А.Д. Тевяшевим, починаючи з 1972 р. Показано, що існуючі моделі управління системами ПРВ складні, виникає необхідність у постійній теоретичній оцінці адекватності параметрів режимів роботи діючої системи ПРВ, що на практиці за величезної кількості вимірів і обробки великого обсягу інформації здійснити неможливо. Більше того, це призводить до різкого ускладнення і подорожчання системи управління. Сильний взаємний вплив роботи діючих в містах насосних станцій на загальну систему ПРВ не дозволяє реально оцінити оптимізаційні умови її функціонування. Показано необхідність розробки та реалізації спрощеного та ефективнішого методу управління ПРВ.
Розглянуто проблеми водоспоживання в містах при глобальному зміненні клімату на Землі. Відзначено, що розрахунок водоспоживання, зважаючи на природно-кліматичні та інші умови міста, є надзвичайно актуальним. Необхідним є пошук шляхів розв’язання задач із розрахунку водоспоживання для оцінки існуючого стану і розвитку водопостачання міст у майбутньому, що дає можливість завчасно оцінити водоспоживання в умовах глобального змінення клімату на Землі в XXI столітті.
На підставі аналізу роботи систем ПРВ показано причини їх незадовільного управління, розглянуто низку робіт з управління та оптимізації систем ПРВ, зазначено їх переваги і вади. Відзначено, що нині для управління насосними агрегатами і процесами ПРВ використовується лише одноконтурна система. При цьому всі системи управління ґрунтуються на стабілізації одного параметра – тиску в диктуючій точці мережі. Такі системи задовільно працюють у нормальних умовах, але у разі виникнення екстремальних ситуацій у водогінній мережі вони неефективні, призводять до додаткових витрат водних, енергетичних та інших ресурсів.
Розглянуто застосування АСУ в системах водопостачання. Проаналізовано схеми АСУ водопостачання, що вже існують у містах України і країн СНД. Показано, що практично всі діючі АСУ ТП працюють в інформаційному режимі і лише деякі з них використовують режим телеуправління і регульовані приводи на насосних станціях системи ПРВ.
У цьому розділі сформульовано мету, завдання роботи і напрямки досліджень з інтенсифікації роботи систем водозабезпечення.
У другому розділі науково обґрунтовано техніку та методику експериментальних досліджень магістральних водоводів і міських мереж, статистичного аналізу здобутих експериментальних даних та адекватного опису емпіричними залежностями. Коротко описано методи вирішення поставлених завдань експериментальних та натурних досліджень і дано їх порівняльні оцінки.
У третьому розділі наводяться результати експериментального дослідження коефіцієнтів гідравлічного опору водоводів діаметрами 1200, 1400 і 1600 мм, що проводилися упродовж 37 років їх експлуатації. У роботі представлено фотопрофілограми та інші фотографії внутрішніх поверхонь труб. Вони свідчать про те, що характер макрошорсткості не має нічого спільного зі станом звичайних поверхонь тертя, обумовлених корозією і технологією виготовлення. На рис. 2, за даними натурних обстежень, показано кілька прикладів таких поверхонь, походження яких пояснюється біохімічною та хімічною корозією, гідробіологічним і сольовим складом води, багатьма іншими процесами.
<…>
Вивчення цих процесів та їхнього впливу на змінення макрогеометрії внутрішньої поверхні водоводів є надзвичайно складним і могло б дати лише якісні оцінки. Тому була збережена двофакторна модель опису коефіцієнта гідравлічного опору труб з введенням в неї часового зв'язку. Статистична обробка результатів численних дослідів, проведених на тих самих трубах, показала високі значення коефіцієнта множинної кореляції і низькі значення стандартних помилок, поза залежністю від походження макрошорсткості, різноманітності процесів, що їх обумовлюють, форм і складів. Здобуті при цьому емпіричні формули мали коефіцієнт множинної кореляції не нижчий від 0,906, а стандартну помилку – не вищу за 0,0019. У процесі побудови емпіричних формул, що зв'язують гідравлічний ухил із середньою швидкістю потоку, коефіцієнт кореляції складав 0,993?0,999, а стандартна помилка – 0,000053?0,000855.
<…>
У четвертому розділі розглянуто метод розрахунку водоспоживання міст. Звичайно проектні організації, виконуючи цю роботу, беруть за визначальну величину чисельність населення і потребу у воді підприємств. Такий підхід виявився зовсім недостатнім.
З'ясувалося, що не менш суттєвими чинниками, які суттєво впливають на водоспоживання, є, крім двох загальноприйнятих, температура повітря, річна сонячна радіація S, відносна вологість FI, геодезична висота розташування міст над рівнем моря H, середньорічна кількість опадів HM, загальна житлова площа на одного мешканця міста F1, середньорічне альбедо A, річна пружність водяної пари у місті E, ореол забруднення міста O, географічна широта розташування міста SH, географічна довгота розташування міста DO, сума середньодобових температур повітря в містах вище 0 °C – T, тривалість періоду зі середньодобовою температурою ? 0° – DM, чисельність населення міста N та ін.
<…> Спочатку будувалися парні залежності. Деякі з них мали досить низькі коефіцієнти кореляції, проте це не свідчило про неточність вимірювань. Такі низькі коефіцієнти кореляції дозволяли припустити, що, крім розглядуваного параметра, на питоме середньодобове водоспоживання впливають також інші незалежні параметри. Коефіцієнт множинної кореляції для такого багатофакторного зв'язку, як виявилося, дорівнював 0,919.
На рис. 7 відображено залежність між середньорічною термодинамічною температурою повітря в місті та його питомим середньодобовим водоспоживанням. Цифрами позначено номери міст, наприклад: 2 – Ташкент, 36 – Харків, 72 – Якутськ.
<…> В (5) і далі числові коефіцієнти в залежностях для водоспоживання приведені відповідно до розмірностей аргументів.
<…> Про тісний кореляційний зв'язок між питомим середньодобовим водоспоживанням і температурою свідчать здобуті залежності (6) і (7) для січня і липня
<…>
Змінення пружності водяної пари, як і відносної вологості, суттєво залежить від змінення те мператури. Тому коефіцієнти кореляції парних залежностей зменшуються і складають 0,42 та 0,48.
<…>
У роботі наведено також парні залежності питомого середньодобового водоспоживання і від інших параметрів.
Багатокритеріальний зв'язок питомого середньодобового водоспоживання (за рік), м3/доб на людину в місті, з усіма параметрами має вигляд
<…>
Незначна ширина довірчого інтервалу свідчить про можливість практичного використання пропонованої моделі для прогнозу водоспоживання міст СНД з урахуванням природно-кліматичних умов. Приклад змінення питомого середньодобового водоспоживання населеного пункту у випадку змінення клімату…
<…> Розроблений метод розрахунку водоспоживання набуває особливого значення в умовах початку глобального змінення клімату на Землі, оскільки на основі цього методу можна оцінити різні варіанти змінення загального питомого середньодобового водоспоживання в містах і виконати експертну оцінку раціонального використання водних ресурсів у місті з урахуванням будь-яких втрат і неврахованих витрат води, а також витрати води служб експлуатації на власні потреби.
П'ятий розділ присвячено дослідженню та розробці методу двоконтурного управління системою ПРВ із застосуванням частотного регулювання насосними станціями. Сутність методу:
шляхом експериментальних досліджень виявляються основні гідродинамічні параметри – потокорозподіл у діючій системі ПРВ і стан п'єзометрії, а за допомогою розрахунків визначається еквівалентний гідравлічний опір системи;
використовуючи здобуті значення параметрів, визначають місце диктуючої точки для оперативного управління;
шляхом систематичного вимірювання зазначених гідродинамічних параметрів за емпіричними формулами для визначення гідравлічних опорів знаходять опір окремих гілок та еквівалентний опір;
система оперативного управління забезпечує стабілізацію тиску в диктуючій точці з використанням здобутих чисельних результатів;
в умовах стабілізації тиску в диктуючій точці (одноконтурна система управління), з урахуванням змінення режиму роботи насосної станції, виявляють розподіл потоків у водомережі, а також ушкодження (другий контур управління системою) для оперативного прийняття рішення диспетчером.
Зазначені теоретичні положення були експериментально підтверджені на діючій насосній станції № 25А Харкова і розгалуженій водосистемі Олексіївського масиву, Павлова поля і нагірної частини міста.
<…>
Діаграма, зображена на рис. 15, є наочною ілюстрацією якості роботи двоконтурної автоматичної системи управління. Напір у диктуючій точці зберігається незмінним до моменту, коли було включено імітацію аварійного режиму (15 год. 30 хв.). З цього часу негайно почалося зростання витрат води. Система автоматики, що реагує на зменшення тиску в диктуючій точці, відразу ж викликала підвищення тиску на виході з насоса шляхом збільшення частоти обертання двигуна насосного агрегату. Такі зміни параметрів перетворюються на світловий і звуковий сигнали для особи, що приймає рішення. Гідроудар, спричинений відключенням електроенергії (13 год. 30 хв.), також зафіксовано цією діаграмою. Зміни всіх відбитих на цій діаграмі параметрів використані в подальших дослідженнях гідроудару в системі ПРВ.
У цьому розділі наведено принципову схему водопостачання з регіональним кільцевим водоводом, еквівалентну розрахункову схему водогінної мережі і блок-схему розрахунку діючої системи ПРВ, а також результати розрахунків і вимірювань. Визначено критерій виявлення аварій для випадків, коли відношення середньоквадратичного відхилення подачі води при аварії перевершує середньоквадратичне відхилення в сталому режимі у 3,5 раза.
<…> Описано технічні засоби, за допомогою яких здійснюється двоконтурна схема управління, і порядок їх використання.
У шостому розділі розглянуто рішення, що дають змогу підвищити ефективність роботи системи ПРВ, наведено прийом, за допомогою якого на діючій системі ПРВ вибирається диктуюча точка. Зовнішнє кільце водомережі розвертають. У кожному вузлі розвернутої кільцевої мережі, де підключаються мережі мікрорайонів міста, в усіх вузлах одночасно вимірюються п'єзометричні напори упродовж доби і тижня. Ці виміри дозволяють визначити напрямки потоків від вузла до вузла і виявити точку, що має мінімальний п'єзометричний напір. Такі виміри проводяться в різні години доби. На підставі цих вимірів вибирають диктуючу точку.
Обрана таким чином диктуюча точка гарантує безперебійне водопостачання споживача в будь-який час доби. При цьому автоматично враховуються віддаленість від насосної станції та наявність максимальних геодезичних висот і забезпечуються стабільні втрати напору.
<…> У водорозподільчій мережі міст, де більшість чавунних труб експлуатується понад 60 років, а сталевих – понад 40 років, відбувається процес повільного руйнування матеріалу труб під хімічним впливом середовища всередині труб і ззовні.
Водомережі міст, крім того, зазнають також механічних і гідродинамічних навантажень упродовж доби, оскільки працюють у змінному режимі. На них впливає також змінення температури води та повітря.
На трубу в системі ПРВ впливають такі чинники: маса землі, що тисне згори і призводить до напруження стиснення у трубі; внутрішній робочий тиск води в трубі; тиск, зумовлений пульсацією швидкості потоку води при стохастичному водоспоживанні; транспортні засоби в залежності від їхнього виду і типу дорожнього покриття; змінення режиму тиску на трубу внаслідок замерзання води в порах ґрунту; підстильний шар труби; рівень і склад (гідробіологічний та сольовий) ґрунтових вод, зсунення ґрунту; зовнішня корозія труби, внутрішня біохімічна корозія, електрохімічна реакція труби з її оточенням (“земля – ґрунтові води – труба”, “електропотенціал – земля – труба”); графітизація – вилужування заліза.
<…>
Наведено методику адресного вибору для планування робіт, пов’язаних із заміною або санацією технічно зношених труб, виходячи з аналізу кількості відмов ділянок міської водомережі.
Описано методику визначення витоків і втрат води в житловому фонді міст, розроблену за результатами натурних досліджень і засновану на використанні наведений у роботі емпіричних формул.
У сьомому розділі міститься техніко-економічний розрахунок впровадження здобутих результатів. Застосування цих результатів у системі водопостачання Харкова дало економічний ефект у сумі 4015,88 тис. грн. на рік.

ВИСНОВКИ
1. У результаті виконаних досліджень розроблено теоретичні та експериментально обґрунтовані методи інтенсифікації роботи систем подачі і розподілу води, спрямовані на вирішення важливої народногосподарської проблеми – підвищення ефективності системи водозабезпечення міст України, поліпшення її технологічних та техніко-економічних параметрів.
Результати досліджень мають важливе теоретичне і практичне значення, впроваджені в практику експлуатації, а також увійшли в нормативну документацію і використовуються під час підготовки фахівців у вищих навчальних закладах країни.
2. Натурні дослідження, проведені на магістральних водоводах діаметром 1200–1600 мм упродовж 37 років, дали можливість теоретично обґрунтувати і здобути емпіричні залежності, що зв'язують коефіцієнт гідравлічного тертя з числом Рейнольдса і відносною шорсткістю. Встановлено залежності відносної макрошорсткості від часу. Зазначені залежності дозволили розробити методику розрахунку коефіцієнтів гідравлічного опору водоводів, що залежать від часу їх експлуатації, та робити експертні оцінки для проведення реновації діючих водоводів і водогінних мереж.
3. Визначено основні чинники, що суттєво впливають на питоме середньодобове водоспоживання міста. До них, окрім загальноприйнятої чисельності населення, належать річна сума сонячної радіації, відносна вологість повітря, геодезична висота розташування міста над рівнем моря, середньорічна кількість опадів, температура повітря, річна пружність водяної пари в місті, ореол забруднення міста, середньорічне альбедо, географічні широта і довгота міста, сума середньодобових температур повітря вища за 0 °С, тривалість періоду із середньодобовою температурою нижча за 0 °С, площа забудови міста, загальна житлова площа на одного його мешканця.
Здобута емпірична залежність між величиною питомого середньодобового водоспоживання та переліченими чинниками дозволяє обґрунтовано прогнозувати водоспоживання міст.
Розроблена методика розрахунку питомого середньодобового водоспоживання дозволяє оцінити характер його змінення і впливати на прийняття раціональних управлінських рішень при водопостачанні населених місць.
4. Реалізація запропонованого методу двоконтурного автоматичного управління системою ПРВ дозволяє стабілізувати напір води в диктуючій точці, виявляти аварію у водомережі та визначати її місце.
5. Запропонований новий метод визначення диктуючої точки дає можливість управляти діючою системою ПРВ по одній точці у кожній зоні водопостачання.
6. Розроблена методика прогнозування інтенсивності відмов у водомережі дозволяє адресно виявляти ділянки мережі, де необхідна заміна труб або їх санація.
7. Сформульовані критерії якості та ефективності функціонування системи ПРВ у позаштатних ситуаціях дозволяють приймати оперативні рішення при порушенні встановлених режимів.
8. Запропонований метод оцінки елементів водомережі враховує зниження міцності труб за тривалої експлуатації, а також сезонні коливання температури води в трубах і зовнішнього повітря, що дозволяє проводити ефективну профілактику стану водомереж.
9. Запропонований метод оцінки стану санітарно-технічного обладнання міського житлового фонду і витоків води дає можливість суттєво підвищити ефективність роботи систем водозабезпечення.
10. Розроблена, впроваджена та експлуатована у Харкові під науковим керівництвом і за безпосередньої участі автора перша в колишньому СРСР і в Україні автоматизована система управління технологічними процесами водопостачання дала змогу: скоротити витрату електроенергії на подачу і розподіл води на 7%, знизити витоки і непродуктивні втрати води на 10–12%, зменшити кількість ушкоджень у водомережі в середньому на 5–7% на рік, здобути економію реагентів, нафтохімічних матеріалів і матеріалів, використовуваних у ремонті ділянок водомережі, підвищити культуру ведення технологічних процесів, поліпшити умови праці оперативного персоналу водопроводу, підвищити якість рішень, які приймаються щодо управління водопостачанням, реконструкції і модернізації водопроводу.
11. Запропоновані в цій роботі методи розрахунків магістральних водоводів, водоспоживання міст, методи двоконтурного автоматичного управління системами ПРВ, методики оцінки відмов елементів водомережі і виявлення аварії сприяють інтенсифікації роботи систем водозабезпечення, використовуються в СПКБ АСУ водопостачанням міст України, впроваджено в практику ТВО “Харківкомунпромвод”, передано для використання в інститути ВАТ “Харківський водоканалпроект” і АТ “УкркомунНДІпроект”.

СПИСОК ОПУБЛІКОВАНИХ ПРАЦЬ ЗА ТЕМОЮ ДИСЕРТАЦІЇ
1. Петросов В.А. Это нужно человеку... на опыте Германии, США. – Харьков: РИП “Оригинал”, 1994. – 256 с.
2. Петросов В.А. Радиация. Экология. Вода. – Харьков: Основа, 1996. – 192 с.
3. Петросов В.А. Водоснабжение Харькова. – Харьков: Основа, 1999. – 56 с.
4. Петросов В.А. Управление региональными системами водоснабжения. – Харьков: Основа, 1999. – 320 с.
5. Евдокимов А.Г., Петросов В.А. Информационно-аналитические системы управления инженерными сетями жизнеобеспечения населения. – Харьков: ХТУРЭ, 1998. – 412 с.
6. Красовский Г.Я., Петросов В.А. Введение в методы космического мониторинга окружающей среды. – Харьков: Гос. Аэрокосмический ун т “Харьк. авиац. ин-т”, 1999. – 206 с.
7. Петросов В.А., Кобилянський В.Я., Панасенко О.О. Геоінформатика в управлінні якістю питної води. – Харків: Основа, 2000. – 112 с.
8. Петросов В.А. Вода – жизнь, берегите ее. – Харьков: РИП “Оригинал”, 1994. – 17 с.
9. Методические рекомендации по изучению системы коммунально-промышленного водоснабжения в условиях автоматизации / Петросов В.А., Агаджанов Г.К. , Кашпур А.Д., Ходак И.М. – Харьков: ХИИКС, 1988. – 34 с.
10. Петросов В.А. Определение сопротивлений заросших трубопроводов // Городское хозяйство Украины. – 1974. – №2. – С. 18–19.
11. Петросов В.А. В основе – экономические методы // Городское хозяйство Украины. – 1974. – №4. – С.19–20.
12. Петросов В.А. Водоснабжение и вопросы экономики // Городское хозяйство Украины. – 1976. – №2. – С. 21–22.
13. Петросов В.А. Главное направление – повышение эффективности // Городское хозяйство Украины. – 1978. – №3. – С. 21–22.
14. Петросов В.А. Во имя дальнейшего подъема // Городское хозяйство Украины. –1985. – №1. – С. 18–23.
15. Петросов В.А. В “Харьковкоммунпромвод” сочетают ускорение НТП и активизацию человеческого фактора // Городское хозяйство Украины. – 1987. – №4. – С. 20–21.
16. Петросов В.А. Контролировать качество водоподготовки современными методами // Городское хозяйство Украины. – 1989. – №1. – С. 26–27.
17. Петросов В.А. Прогноз рационального водопотребления промышленных центров // Охрана и рациональное использование водных ресурсов. – К.: УМК ВО, 1990. – С. 3–17.
18. Петросов В.А. Питьевая вода и население // Міське господарство України. – 1999. – № 3. – С.54–55.
19. Петросов В.А. Пути повышения надежности и безопасности водоснабжения // Наук. вісн. будівництва. – 2000. – Вип. 9. – С. 59–63.
20. Петросов В.А. Прогнозирование изменения коэффициента гидравлического сопротивления ? на магистральных водоводах с течением времени их эксплуатации // Коммунальное хозяйство городов. – 2001. – Вып. 29. – С. 40–43.
21. Петросов В.А. О совершенствовании систем управления ПРВ // Коммунальное хозяйство городов. – 2001. – Вып. 29. – С. 46–50.
22. Петросов В.А. Прогноз интенсивности отказов водосети – один из путей сокращения потерь и неучтенных расходов воды // Наук. вісн. будівництва. – 2001. – Вип. 12 . – С. 42–51.
23. Петросов В.А. Прогноз непроизводительных потерь в жилом фонде города, оценка их влияния на экономику водоснабжения // Вісн. Донбаської держ. академії будівництва і архітектури. – 2001. – 2(27). – С. 33–36.
24. Петросов В.А. Влияние глобального изменения климата на водопотребление населенных мест: Резервы водообеспечения // Коммунальное хозяйство городов. – 2001. – Вып. 30. – С. 3–13.
25. Петросов В.А., Садыков А.С. Водоснабжению – единую техническую политику // Жилищное и коммунальное хозяйство. – 1978. – №7. – С. 17–18.
26. Петросов В.А., Кожушко С.Г. Проблема экономии воды и научно-технические решения на базе внедрения АСУ ТП водоснабжения // Наука и техника в городском хозяйстве. – 1980. – Вып. 44. – С. 9–12.
27. Петросов В.А., Агаджанов Г.К. Интенсификация и повышение надежности водоснабжения городов // Наука и техника в городском хозяйстве. – 1986. – Вып. 62. – С. 6–9.
28. Петросов В.А. Проблема водных ресурсов и начальный этап оптимизации городской системы подачи и распределения воды / Деп. сб. науч. тр., вып. 6, № 5970, ВНИИИС, 1985.
29. Петросов В.А. Прогнозирование водопотребления промцентра // Тез. докл. науч.-техн. семин. “Перспективы развития водоснабжения и канализации”. – Тбилиси, 1985. – С. 89–91.
30. Петросов В.А. Интенсификация водоснабжения промцентра на базе интегрированной АСУ // Тез. докл. Всес. науч.-техн. конф. “Автоматизированные системы управления водоснабжением”. – Харьков, 1986. – С. 9–12.
31. Петросов В.А. Проблемы водообеспечения городов // Тез. докл. Междунар. науч.-практ. конф. “Проблемы и перспективы ресурсосбережения в жилищно-коммунальном хозяйстве”. – Харьков, 1995. – С. 70.
32. Петросов В.А. Изменение величины коэффициента гидравлического сопротивления в магистральных водоводах с течением времени их эксплуатации //Сб. докл. Междунар. конгр. “Экология, технология, экономика водоснабжения и канализации”. – Ялта, 1997. – С. 124–131.
33. Петросов В.А. Прогнозирование среднесуточного водопотребления в городах СНГ в зависимости от природно-климатических условий и других факторов // Тез. докл. Третьего Междунар. конгр. “Вода, экология и технология” (ЭКВАТЭК-98). – М., 1998. – С. 294.
34. Петросов В.А. О совершенствовании систем управления ПРВ // Зб. доп. Міжнар. конгр. “Екологія, технологія, економіка водопостачання та каналізації” (ЕТЕВК-2001). – Ялта, 2001. – С. 99–104.
35. Петросов В.А., Назарьян Г.В. Автоматизированная радиосистема сбора, обработки информации и оперативного управления территориально рассредоточенными объектами “АКВА-Р” // Тез. докл. III Междунар. выст.-семин. “Чистая вода Урала”. – Екатеринбург, 1996. – С. 104.
36. Петросов В.А., Агаджанов Г.К. Новые подходы к автоматизации и информатизации водопроводно-канализационного хозяйства // Сб. докл. Междунар. конгр. “Экология, технология, экономика водопровода и канализации” (ЭТЭВК-99). – Ялта, 1999. – С. 42–44.
37. Петросов В.А., Агаджанов Г.К., Стулов В.В. Ресурсосбережение в водопроводно-канализационном хозяйстве, опыт и практика для водоканалов Украины // Тез. докл. IV Междунар. конгр. “Вода, экология и технология” (ЭКВАТЭК-2000). – М., 2000. – С. 794–797.
38. Разработка комплексной целевой программы создания и развития АСУ водоснабжением городов республики / Петросов В.А., Агаджанов Г.К., Григорчук Ю.Н., Кашпур А.Д. // Тез. докл. науч.-техн. семин. “Перспективы развития водоснабжения и канализации”. – Тбилиси, 1985. – С. 93–95.
39. Способ управления работой системы водоснабжения: А.с. 1260460 СССР, МКИ 4 Е 03 В 1/00 / В.А. Петросов (СССР). – №3765201/23–26; Заявлено 06.08.84; Опубл. 30.09.86, Бюл. №36. – 4 с.
40. Система водоснабжения: А.с. 1118754 СССР, МКИ 3 Е 03 В 7/04 / Э.Д. Бойко, А.Г. Евдокимов, С.В. Морозов, В.А. Петросов (СССР). – №3580894/23–26; Заявлено 18.04.83; Опубл. 15.10.84, Бюл. №38. – 4 с.
41. Спосіб визначення наявності і кількості витоків в напірній мережі: Пат. 31235А України, МКИ 6 F 17 D 5/02 / Чорний А.П., Петросов В.А., Байбула В.Ф. (Україна). – №98073988; Заявл. 21.07.98; Опубл. 29.03.00, Бюл. №2, 15.12.00. Бюл. №7–II. – 5 с.
42. Спосіб визначення водопровідної характеристики мережі: Пат. 31236А України, МКИ 6 F 17 D 5/02 / Чорний А.П., Петросов В.А., Байбула В.Ф. (Україна). – №98073989; Заявл. 21.07.98; Опубл. 29.03.00, Бюл. №2, 15.12.00. Бюл. №7–II. – 4 с.

АНОТАЦІЯ
Петросов В.А. Теоретичне обґрунтування і розробка методів інтенсифікації роботи систем водозабезпечення. – Рукопис.
Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора технічних наук за спеціальністю: 05.23.04 – водопостачання, каналізація – Харківський державний технічний університет будівництва та архітектури, Харків, 2001.
Дисертація присвячена рішенню актуальної проблеми – теоретичному та експериментальному обґрунтуванню методів інтенсифікації роботи систем водозабезпечення міст, поліпшенню їх технологічних і техніко-економічних параметрів. Вивчено гідравлічні опори водоводів діаметром 1200–1600 мм у процесі експлуатації тривалістю близько 40 років. Запропоновано ряд емпіричних формул, що дозволяють робити розрахунки та оцінювати необхідність проведення реновації водоводів.
При конструюванні емпіричних залежностей, що визначають середньодобове водоспоживання, окрім загальноприйнятого параметра – чисельності населення міста і потреб підприємств, враховано вплив температури і вологості повітря, пружності водяної пари, сонячної радіації, ореолів забруднення та інших параметрів. Використання цих формул дає можливість визначити водоспоживання, а також робити прогнози з урахуванням гіпотетичного змінення клімату.
Описано метод визначення диктуючої точки мережі.
Запропоновано і здійснено ідею двоконтурного автоматичного управління системою подачі і розподілу води, що дозволяє стабілізувати напір у диктуючій точці системи.
Наведено методи оцінки відмов елементів водомережі, адресного вибору зношених ділянок мережі для реновації, оцінки стану сантехобладнання в житловому фонді міста.
Ключові слова: магістральний водовід, макрошорсткість, коефіцієнт гідравлічного опору, водопостачання, система подачі і розподілу води, двоконтурне управління, відмова елементів водомережі.

АННОТАЦИЯ
Петросов В. А. Теоретическое обоснование и разработка методов интенсификации работы систем водообеспечения. – Рукопись.
Диссертация на соискание ученой степени доктора технических наук по специальности: 05.23.04 – Водоснабжение, канализация – Харьковский государственный технический университет строительства и архитектуры, Харьков, 2001.
Диссертация посвящена решению актуальных проблем – разработке теоретических и экспериментально обоснованных методов интенсификации работы систем водообеспечения городов, улучшению их технологических и технико-экономических параметров.
Исследованы гидравлические сопротивления водоводов диаметром 1200–1600 мм, находящихся в эксплуатации около 40 лет. Установлены закономерности изменения макрогеометрии внутренней поверхности труб, существенно отличающейся от обычных поверхностей трения. Предложен ряд эмпирических формул, позволяющих производить расчеты и оценивать необходимость проведения реновации водоводов.
При конструировании эмпирических зависимостей, определяющих среднесуточное водопотребление, кроме общепринятого параметра – численности населения города и потребности промышленных предприятий, учтено влияние температуры и влажности воздуха, упругости водяного пара, солнечной радиации, ореола загрязнения и других параметров. Использование этих формул дает возможность устанавливать величину водопотребления, а также делать прогнозы с учетом гипотетического изменения климата.
Получена эмпирическая зависимость между величиной удельного среднесуточного водопотребления и перечисленными факторами.
Разработана методика расчета удельного среднесуточного водопотребления, позволяющая оценить характер его изменения и воздействовать на принятие рациональных управленческих решений при водообеспечении населенных мест.
Описан метод определения диктующей точки сети.
Предложена и осуществлена идея двухконтурного автоматического управления системой подачи и распределения воды, позволяющая стабилизировать напор в диктующей точке системы, обнаруживать возникшую внештатную ситуацию, например аварию или несанкционированный отбор воды, устанавливать зону повреждения.
Приводится описание методов оценки отказов элементов водосети, адресного выбора изношенных участков для реновации, оценки состояния санитарно-технического оборудования в жилом фонде города.
Предложенные в работе методы могут быть использованы при проектировании, реконструкции и эксплуатации систем водообеспечения городов.
Ключевые слова: магистральный водовод, макрошероховатость, коэффициент гидравлического сопротивления, водообеспечение, система подачи и распределения воды, двухконтурное управление, отказ элементов водосети.

ABSTRACT
V.A. Petrosov. Theoretical foundation and development of water supply system operation intensification methods. – Manuscript.
Dissertation for the degree of Doctor of Technical Sciences in the field of: 05.23.04 – Water Supply, Sewage – Kharkov State Technical University of Construction and Architecture, Kharkov, 2001.
The dissertation deals with the solution of a topical issue – theoretical and experimental substantiation of the methods of improving water supply system operation, enhancing process, as well as technical and economic parameters, of urban water supply systems. Studied is pressure loss in the water mains with diameter 1200–1600 mm that have been in operation for about 40 years. A series of empirical formulae are offered which allow to make calculations and assess the need for the renovation of water mains.
When building the empirical dependencies which determine the average daily water consumption, taken into account besides the common variables – the city population and the demand of industries – were the influence of ambient temperature and humidity, the elasticity of the steam, the solar radiation, the pollution haloes and other variables. Use of these formulae allows to establish the volume of water consumption, as well as to make predictions with due account taken of the potential climate change.
A description of the water network dictating point is made.
Proposed and implemented is the concept of a double-circuit automated water supply and distribution system which allows to stabilize the head in the dictating point of the system.
A description is made of the water network component failures, of targeted selection of the worn-out network sections for renovation, of evaluating the condition of plumbing fixtures in the urban housing stock.
Key words: water main, macroroughness, hydraulic resistance factor, water supply, water supply and distribution system, double-circuit automated control, failure of water network elements.