Введение к работе
Актуальность теии. В России около II млн. км2 территории расположено в зоне вечиомерзлых грунтов и в условиях сурового климата. В районах Крайнего Севера и Северо-Востока проживает 4 млн. человек, находятся сотни населенных пунктов, оборудованных системами водоснабжения, важную роль в работе которых занимают системы подачи воды.
Системы подачи вода определяют надежность работы всего комплекса водоснабжения. Надежность работы систем подачи воды, в своп очередь, в значительной степени зависит ог выбранных тепловых и гидравлических режимов. Проблеме обеспечения надежной работы систем подачи вода на Севере уже на протяжении десятилетий уделяется достаточно серьезное внимание. Однако существует заметный разрыв между высоким уровнем исследования ледовых режимов' водоводов, как отдельно взятых элементов систем водоснабжения, и недостаточной разработкой вопросов, связанных с математическим моделированием и управлением тепловыми и гидравлическими режимами работы систем подачи вода в целом.
Практика проектирования и эксплуатации систем подачи воды на Севере и, в частности, на трассе БАМ показала, что отсутствие обоснованного выбора тепловых и гидравлических режимов, приводит к нерациональному расходованию топлива, используемого на подо-грез воды, и вместе с тем в ряде случаев не обеспечивает надежной работы данных систем в условиях низких температур. Поэтому разработка метода определения ледотермических и гидравлических параметров систем подачи воды является актуальной научно-технической задачей.
Целью данной работы является разработка метода определения ледотермических и гидравлических параметров систем подачи воды. Для достижения этой цели последовательно решались следующие задачи :
-
Построение математической модели для описания неизотермического потокораспределения в системах подачи вода.
-
Разработка отвечающего указанной модели метода расчета неизотермического потокораспределения в системах подачи вода с произвольной схемой соединения.
-
Реализация построенной модели и алгоритмов в виде программного комплекса для анализа и управления режимами работы систем подачи воды.
-
Применение разработанных модели и программ для решения задач прогнозирования режимов реальных систем водоснабжения.
Б. Разработка системы диспетчерского контроля тепловых и гидравлических режимов водоводов.
Методика проведения исследований основывалась на совместном рассмотрении теории гидравлических цепей и метода тепловых балансов. Численное моделироваюів ледотермических и гидравлических режимов проводилось на основе алгебры гидравлических цедай и одномерной математической модели установившегося оледенения.
Научная новазна. Работа расширяет область применения методов теории гидравлических цепей на новый класс объектов - системы подачи воды, водовода которых работают в режиме оледенения. На этой основе предложены новые для данного типа систем математическая модель и метод расчета, что позволило поставить и решить новые научно-методические и практические задачи в данной области.
Практическая ценность работы. Использование разработанного методического, алгоритмического и программного обеспечения позволяет устанавливать необходимость проведения мероприятий по за-. щите водоводов от замерзания (попутный или сосредоточенный подогрев вода, теплоизоляция водоводов, обеспечение циркуляции вода, сбросы воды) и их объем при проектировании новых и эксплуатации 'существующих систем подачи воды в суровых климатических условиях.
Реализация работы. Разработанные модель и алгоритмы реализованы в виде программного комплекса на языке Турбо Паскаль (для IBM PC/XT или AT совместимых ЭВМ), который позволяет осуществлять расчет систем подачи воды реальной размерности. Предложенные в работе, методы и программы апробированы на реальных системах подачи воды городов и поселков"БАМа. Основные результаты работы внедрены в отделе водоснабжения БАВДД (г.-Тында).
Апробация работы. Основные результаты работы докладывались и оосукдались: на секции водоснабжения, водоотведения и гидравлики 37-й научно-технической конференции ХабЮТГа (Хабаровск, 1991); на секции водоснабжения БО-й научной конференции СПбИСИ (С.-Петербург, 1993), на кафедре "Водоснабжение и водоотведение" ПЖГа (С.-Петербург, 1993).
Публикации. По теме опубликовано 4 работы, выполнено 2 научных отчета.
Объем и структура работа. Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, заключения, списка литературы (101 наименование) и 2 приложений, изложена на 127 страницах, содержит 13 рисунков и 2 таблицы.