Пошук точок приєднання додаткових джерел живлення систем водопостачання

Abstract

UK: Постановка проблеми. Реконструкція систем водопостачання для забезпечення зростаючих потреб споживачів у воді − це складне, тривале та дороге завдання. Варіанти реконструкцій включають розширення існуючих водозабірних споруд або будівництво нових у будь-яких точках існуючої водопровідної мережі. Різноманіття варіантів супроводжується не тільки змінами витрат води на ділянках мережі, а й змінами в розподіленні потоків. Уведення додаткових джерел у склад існуючих систем водопостачання потребує детального вивчення факторів, які впливають на технічні характеристики систем та відповідають за економічну складову проекту. Методика. Проаналізовано вплив визначальних факторів на сумарні втрати напору розподільчої мережі під час реконструкції системи водопостачання. Запропоновано алгоритм пошуку оптимальних точок мережі для приєднання додаткового джерела живлення, який включає визначення оптимального потокорозподілення та відповідних технічних змін для кожного з обраних варіантів; сумарної потужності насосних станцій та напорів; аналіз комплектації системи водопостачання за обраними варіантами; економічний аналіз капіталовкладень у будівництво для влаштування схеми системи водопостачання за певним варіантом та експлуатаційних витрат під час виконання робіт. Результати. Вибір оптимальних точок приєднання додаткових джерел живлення залежить від величини витрат води на ділянках мережі та потокорозподілення. Доведено, що вузли кінцевих ділянок мережі найбільше відповідають умовам пошуку оптимальних точок та можуть живитися з різних напрямків залежно від величини додаткової витрати. За додаткової витрати води, не більшої за дві вузлові, сумарні втрати напору на ділянках мережі мінімальні. У разі надходження до кінцевого вузла додаткової витрати, більшої, ніж дві вузлові, спостерігається збільшення втрат напору, які можуть мати критичні значення залежно від збільшення витрати. Введення до мережі додаткових витрат води, які перевищують дві вузлові, вимагає використовувати як точки приєднання проміжні вузли мережі, розташовані на ділянках із більшою пропускною спроможністю. Наукова новизна. Проведено аналіз факторів, що впливають на вибір точок приєднання додаткових джерел живлення мережі водопостачання у разі її розширення. Аналіз точок проводився в обмежених діапазонах величини витрат води додаткового живлення − менших та рівних вузловим, удвічі та втричі більших за вузлову. Визначено шляхи пошуку оптимального варіанта вибору вузла мережі як точки приєднання додаткового живлення. Практична значимість. Використання результатів аналізу дозволить найбільш ефективно вести пошук оптимального варіанта реконструкції систем водопостачання, враховувати вплив визначальних факторів на характеристики мереж у разі змін витрат води та потокорозподілення.

EN: Purpose. Reconstruction of water supply systems to meet the increased water needs of consumers is a complex, time-consuming and expensive task. Reconstruction options include expanding existing water intakes or building new ones anywhere in the existing water supply network. The variety of options is accompanied by changes in water consumption in the sections of the networks and, importantly, in the flow distribution. The introduction of additional sources into the existing water supply systems requires a detailed study of the factors affecting the technical characteristics of the systems and responsible for the economic component of the project. Methodology. The influence of the determining factors on the total head losses in the water distribution network during the reconstruction of the water supply system is analyzed. An algorithm for finding the optimal network points for connecting an additional power source is proposed, which includes determining the optimal flow distribution and the corresponding technical changes for each selected option; total capacity of pumping stations and heads; analysis of the complete set of the water supply system of the accepted options; an economic analysis of the construction investment and operating costs that will accompany the operation of the water supply system design options. Findings. The choice of the optimal connection points for additional power sources depends on the amount of water flow in the network sections and the flow distribution. It is shown that the nodes of the end sections of the network most correspond to the conditions for searching for optimal points and can be fed from different directions, depending on the amount of additional flow. With an additional water flow rate no more than two nodal flow rates, the total head losses in the network sections are minimal. When an additional flow rate of more than two nodal flows enters the final node, an increase in head losses is observed, which can have critical values depending on its increase. The introduction of additional water flows into the network, which exceed two nodal ones, requires the use of intermediate network nodes located at sections with a higher throughput as connection points. Originality. The analysis of the factors influencing the choice of points of connection of additional power sources of the water supply network during its expansion is carried out. The analysis of the points was carried out with limited ranges of the values of water consumption of additional feeding − less and equal to the nodal ones, two and three times larger than the nodal ones. The ways of finding the optimal option for choosing a network node as a point of connection of additional power are shown. Practical value. The use of the analysis results will make it possible to most effectively search for the optimal variant of reconstruction of water supply systems, take into account the influence of determining factors on the characteristics of networks with changes in water consumption and flow distribution. The use of the analysis results will make it possible to most effectively search for the optimal variant of reconstruction of water supply systems, take into account the influence of determining factors on the characteristics of networks with changes in water consumption and flow distribution.