Способ для универсального гидравлического расчета безнапорных сетей водоотведения поверхностных сточных вод Российский патент 2021 года по МПК G06F17/00 E03F1/00 

Изобретение относится к области общесплавных и дождевых транспортных систем водоотведения и может быть использовано для обоснования параметров трубопроводных сетей.

Известен метод «предельных интенсивностей» для обоснования параметров сетей водоотведения. Его суть заключается в том, что определение расчетного расхода дождевого стока производится по возможным наиболее неблагоприятным «предельным интенсивностям», соответствующим продолжительности протекания дождевого потока через весь участок стока и выражаемым из отношения интенсивностей и продолжительностей в функции силы дождя (Горбачев П.Ф. Методы расчета ливневого стока. // Издательство «Власть Советов» при президиуме ВЦИК. Москва, 1937. 167 с.).

Для указанного метода характерна узкая область применения, поскольку он применим только при равномерном нарастании площадей стока по длине водоотводящего коллектора.

Известен способ расчета дождевой и общесплавной канализации по методу «критических приливных площадей». Его суть заключается в том, что в отличие от метода «предельных интенсивностей» расчеты проводятся в нескольких вариантах: со всей площади бассейна и с отдельных его частей, прилегающих к рассматриваемому участку. За расчетный расход принимается максимальное значение (Надысев В. С. Расчет дождевой и общесплавной канализации по методу «критических приливных площадей» / Типография №2 Управления издательств и полиграфии Ленгорисполкома, Ленинград. – 1949. 95 с.).

Для указанного метода характерны высокая трудоемкость и невысокая точность, поскольку оценка проводится не по всем, а только по выборочным ветвям древовидной схемы сети водоотведения.

Наиболее близким аналогом к заявляемому способу служит патент на изобретение RU № 2 656 687, Система и способ для моделирования и расчета химико-технологических систем, G06N 7/00, G09B 25/02, опубликованный 06.06.2018 Бюл. № 16, включающий следующие шаги:

а) создание пользователем новой химико-технологической схемы или выбор и/или редактирование пользователем созданной или существующей химико-технологической схемы из набора химико-технологических схем посредством интерфейса ввода-вывода на клиентской стороне, сохраненных на сервере, где химико-технологическая схема описывает химико-технологическую систему, характеризующуюся, по крайней мере, одним химико-технологическим процессом, причем химико-технологическая схема состоит из модулей химико-технологической схемы, связанных входными и выходными потоками, и расчет аппаратов химико-технологической схемы выполняется расчетными модулями, реализованными в виде элементов Сервисной Шины Предприятия;

б) выбор и добавление модулей химико-технологической схемы в химико-технологическую схему и задание пользователем входных параметров химико-технологической схемы и/или параметров модулей химико-технологической схемы, включающих, по крайней мере, параметры входного потока и/или выходного потока для химико-технологической схемы, и/или параметры аппаратов химико-технологической схемы, и/или параметры для модулей химико-технологической схемы, и/или выбор расчетных модулей для модулей химико-технологической схемы;

в) передача данных, полученных в пунктах а) и б) с описанием химико-технологической схемы на сервер в виде HTTP-запроса для расчета химико-технологической схемы;

г) преобразование полученных со стороны пользователя данных на сервере в конфигурационное задание в формате Сервисной Шины Предприятия;

д) проведение расчета посредством обработки Сервисной Шиной Предприятия конфигурационного задания, причем химико-технологические потоки представлены сообщениями Сервисной Шины Предприятия и модули химико-технологической схемы представлены элементами Сервисной Шины Предприятия;

е) отправка результатов расчета химико-технологической схемы на клиентскую сторону в виде HTTP-ответа.

Имеется вариант развития, когда задаваемые параметры модулей химико-технологической схемы включают задание, по крайней мере, одного входного потока модуля химико-технологической схемы.

Имеется вариант развития, когда модулю химико-технологической схемы соответствует, по крайней мере, один расчетный модуль химико-технологической схемы, выполненный в виде программного модуля, реализованного на языке программирования.

Имеется вариант развития, когда расчетные модули создаются пользователем на языке Сервисной Шины Предприятия в дополнение к ранее созданным расчетным модулям.

Имеется вариант развития, когда модули химико-технологической схемы преобразуют входящие потоки в выходящие потоки аппаратов.

Имеется вариант развития, когда интерфейс пользователя является веб-интерфейсом

Имеется вариант развития, когда расчетные модули преобразуются на сервере в элементы Сервисной Шины Предприятия.

Имеется вариант развития, когда характеристики потоков химико-технологической схемы моделируются сообщениями Сервисной Шины Предприятия, которые включают химико-технологические параметры потоков, такие как: давление; температуру; расход, концентрации химических элементов.

Имеется вариант развития, когда Сервисная Шина Предприятия может быть построена с использованием фреймворка для интеграции корпоративных приложений «Spring Integration», основанном на ядре «SpringFramework».

Имеется вариант развития, когда описание химико-технологической схемы включено в конфигурационный файл, представленный в формате сохранения данных, например, XML.

Имеется вариант развития, когда после окончания расчета химико-технологической схемы результаты расчета добавляются в конфигурационный файл в виде свойств элементов Сервисной Шины Предприятия.

Имеется вариант развития, когда конфигурационный файл сохраняется на сервере и может быть запрошен пользователем для восстановления исходной химико-технологической схемы.

Имеется вариант развития, когда описание химико-технологической схемы включает упрощенное описание модулей химико-технологической схемы, позволяющее производить быстрый расчет химико-технологической схемы.

Имеется вариант развития, когда конфигурационный файл сохраняется в базе данных.

Имеется вариант развития, когда расчетные модули подключаются к серверу для расчета, по крайней мере, одного модуля химико-технологической схемы.

Имеется вариант развития, когда модули химико-технологической схемы могут быть скомпонованы в цепочки модулей химико-технологической схемы, описывающих, по крайней мере, один аппарат, причем такая цепочка рассчитывается, по крайней мере, одним выбранным для нее расчетным модулем.

Имеется вариант развития, когда цепочка модулей химико-технологической схемы сохраняется на сервере отдельно от химико-технологической схемы в виде блока химико-технологической схемы или модуля химико-технологической схемы.

Имеется вариант развития, когда цепочка модулей химико-технологической схемы может быть добавлена в химико-технологическую схему в виде блока модулей химико-технологической схемы или модуля химико-технологической схемы.

Имеется вариант развития, когда рассчитанные на сервере характеристики цепочки модулей химико-технологической схемы, включая входные, выходные и промежуточные потоки и их характеристики, хранятся вместе с цепочкой модулей и используются для расчета химико-технологической схемы, в которую такая цепочка модулей химико-технологической схемы была добавлена.

Имеется вариант развития, когда модулю химико-технологической схемы сопоставляется элемент Сервисной Шины Предприятия, при помощи которого на сервере выполняется расчет данного модуля химико-технологической схемы.

Имеется вариант развития, когда расчет модуля химико-технологической схемы проводится на разных серверах, в зависимости от настроек Сервисной Шины Предприятия.

Для указанного метода характерны два недостатка:

- ограниченная область применения, поскольку с его применением возможно моделирование и расчет схемы по конфигурационному заданию (без разработки модели всей системы) путем применения расчетных модулей, преобразующих входящие потоки в выходящие потоки аппаратов. Такое возможно только, когда входящие и выходящие потоки аппаратов являются детерминистическими, т.е. не изменяющимися во времени. Поэтому его нельзя применить для расчета транспортных схем, на пример, для моделирования и расчета безнапорных сетей водоотведения поверхностных сточных вод, в которых входящие и выходящие потоки не только изменяются во времени, но и являются случайными величинами;

- высокая трудоемкость расчетов, поскольку расчет в известном методе является только поверочным, т.к. ограничен преобразованием входящих потоков в выходящие потоки аппаратов, т.е. решается только прямая задача по определению параметров системы на выходе в зависимости от их значения на входе при фиксированных параметрах аппаратов. При этом, решение обратной задачи расчета, когда при известных параметрах системы на входе и требуемых на выходе необходимо обосновать требуемые параметры аппаратов возможно только методом прямого перебора. При этом потребуется проведение большого количества поверочных расчетов.

Задачей настоящего изобретения является расширение области применения и снижения трудоемкости реализации известного способа.

Поставленная задача решается тем, что в известном способе, содержащем следующие шаги:

а) создание новой схемы или редактирование созданной или существующей схемы, описывающей систему, причем схема состоит из элементов схемы и цепочек элементов схемы, связанных входными и выходными потоками, характеризующимися, по меньшей мере, расходами, и расчет цепочек элементов схемы выполняется расчетными модулями цепочек элементов схемы,

б) задание входных параметров схемы и/или измеряемых параметров элементов схемы и цепочек элементов схемы, выбор расчетных модулей для цепочек элементов схемы,

в) проведение расчетов с использованием данных, полученных в пунктах а) и б),

г) представление результатов расчетов,

в соответствии с настоящим изобретением

в качестве системы принимают безнапорные сети водоотведения поверхностных сточных вод или поверхностных сточных вод и хозяйственно-бытовых и/или производственных сточных вод,

в качестве схемы принимают схему безнапорных сетей водоотведения поверхностных сточных вод или поверхностных сточных вод и хозяйственно-бытовых и/или производственных сточных вод,

в качестве элементов схемы принимают, по меньшей мере, участки сетей, состоящие из труб и, по меньшей мере, двух колодцев, расположенных в начале и конце участков,

в качестве цепочек элементов схемы принимают один и более последовательно соединенных элементов схемы, расположенных между входными и выходными по ходу движения воды колодцами цепочек элементов схемы,

в которых в качестве входных колодцев принимают колодцы, расположенные вначале первых элементов схемы цепочек элементов схемы, в качестве выходных колодцев принимают колодцы, расположенные в конце последних элементов схемы цепочек элементов схемы, при этом, выходные колодцы любой цепочки элементов схемы или совпадают с выходными колодцами, по меньшей мере, одной другой цепочки элементов схемы и являются входными колодцами последующей по ходу движения воды цепочки элементов схемы, или являются конечными в схеме безнапорных сетей,

в качестве входных параметров схемы принимают, по меньшей мере, параметры, характеризующие выпадение дождей для местности,

между этапами а) и б) осуществляют дополнительный этап а1) по определению числа n элементов схемы и m цепочек элементов схемы, m≤n, измеряемых параметров элементов схемы и цепочек элементов схемы,

а проведение расчетов на этапе в) осуществляют с использованием данных, полученных в пунктах а), а1) и б),

при этом, в качестве измеряемых параметров цепочек элементов схемы принимают, по меньшей мере, длины участков j-ых элементов схемы k-ой цепочки элементов схемы и прилегающие к ним площади стока и их характеристики, поверхностный сток из которых отводится непосредственно к j-му участку элементов схемы k-ой цепочки элементов схемы, k = 1, 2, …, m, где j = 1, 2, …, , – общее количество элементов схемы k-ой цепочки элементов схемы,

в качестве расчетного модуля применяют модуль/модули, выполненный/выполненные с возможностью учета расходов входных потоков и определения выходных потоков k-ых цепочек элементов схемы в виде зависимости от времени t,

и расчета цепочек элементов схемы с определением для каждого j-го участка элементов схемы k-ой цепочки элементов схемы расчетных параметров, включающих, по меньшей мере, расходы воды и соответствующие им диаметры , уклоны и продолжительности протекания воды по j-му участку, в котором/которых алгоритмом/алгоритмами расчета предусмотрено, что

,

где – попутные расходы воды j-го участка элементов схемы k-ой цепочки элементов схемы, образовавшиеся в результате отведения поверхностных сточных вод с расчетных площадей стока j-го участка элементов схемы k-ой цепочки элементов схемы или поверхностных сточных вод и хозяйственно-бытовых и/или производственных сточных вод, являющиеся расчетными для j-го участка элементов схемы k-ой цепочки элементов схемы, – продолжительность протекания поверхностных сточных вод или поверхностных сточных вод и хозяйственно-бытовых и/или производственных сточных вод от входного колодца до j-го участка элементов схемы k-ой цепочки элементов схемы,

при этом, номер j-го участка элементов схемы k-ой цепочки элементов схемы определяют, как порядковый номер участка элементов схемы k-ой цепочки элементов схемы по ходу движения воды,

расходы входных потоков принимают равными сумме выходных потоков цепочек элементов схемы, выходные колодцы которых совпадают с входным колодцем k-ой цепочки элементов схемы, kk≠k, kk ,

а расход выходного потока k-ой цепочки элементов схемы принимают равным ,

а в качестве расчетных расходов воды на j-ых участках элементов схемы принимают максимальное значение функции при .

Имеется вариант развития, когда в качестве расчетных площадей cтока j-го участка элементов схемы k-ой цепочки элементов схемы принимают площади стока , обслуживаемые данным участком.

Имеется вариант развития, когда в качестве принимают максимальное значение продолжительностей протекания поверхностных сточных вод или поверхностных сточных вод и хозяйственно-бытовых и/или производственных сточных вод от входных колодцев начальных цепочек элементов схемы до j-го участка k-ой цепочки элементов схемы по ходу движения воды.

Отличительными признаками заявляемого способа являются:

1. Принятие в качестве системы транспортной системы в виде безнапорных сетей водоотведения поверхностных сточных вод или поверхностных сточных вод и хозяйственно-бытовых и/или производственных сточных вод;

2. Принятие в качестве схемы системы схемы безнапорных сетей водоотведения поверхностных сточных вод или поверхностных сточных вод и хозяйственно-бытовых и/или производственных сточных вод;

3. Принятие в качестве элементов схемы, по меньшей мере, участков сетей, состоящих из труб, по меньшей мере, двух колодцев, расположенных в начале и конце участков;

4. Принятие в качестве цепочек элементов схемы последовательно соединенных элементов схемы, расположенных между входными и выходными по ходу движения воды колодцами цепочек элементов схемы;

5. Принятие в качестве входных колодцев цепочек элементов схемы колодцев, расположенных в начале первых участков цепочек элементов схемы;

6. Принятие в качестве выходных колодцев цепочек элементов схемы колодцев, расположенных в конце последних участков цепочек элементов схемы;

7. Выполнение цепочек элементов схемы так, что бы выходные колодцы любой цепочки элементов схемы или совпадали с выходными колодцами, по меньшей мере, одной другой цепочки элементов схемы и являлись входными колодцами последующей по ходу движения воды цепочки элементов схемы или являлись конечным в схеме безнапорных сетей;

8. Принятие в качестве входных параметров схемы, по меньшей мере, параметров, характеризующих выпадение дождей для местности;

9. Осуществление дополнительного этапа а1) между этапами а) и б) по определению числа n элементов схемы и m цепочек элементов схемы, m≤n, измеряемых параметров элементов схемы и цепочек элементов схемы;

10. Осуществление на этапе в) расчетов с использованием данных, полученных в пунктах а), а1) и б);

11. Принятие в качестве измеряемых параметров цепочек элементов схемы, по меньшей мере, длины участков j элементов схемы и прилегающие к ним площади стока и их характеристики, поверхностный сток из которых отводится непосредственно к j-му участку элементов схемы k-ой цепочки элементов схемы, k = 1, 2, …, m, где j = 1, 2, …, , – общее количество участков элементов схемы k-ой цепочки элементов схемы;

12. Принятие в качестве расчетного модуля модуля/модулей, выполненных с возможностью учета расходов входных потоков и определения выходных потоков k-ых цепочек элементов схемы в виде зависимости от времени t;

13. Принятие в качестве расчетного модуля модуля/модулей, выполненных с возможностью расчета цепочек элементов схемы с определением для каждого j-го участка элементов схемы k-ой цепочки элементов схемы расчетных параметров, включающих, по меньшей мере, расходы воды и соответствующие им диаметры , уклоны и продолжительности протекания воды по j-му участку, в котором/которых алгоритмом/алгоритмами расчета предусмотрено, что

,

где – попутные расходы воды j-го участка элементов схемы k-ой цепочки элементов схемы, образовавшиеся в результате отведения поверхностных сточных вод с расчетных площадей стока j-го участка элементов схемы k-ой цепочки элементов схемы или поверхностных сточных вод и хозяйственно – бытовых и/или производственных сточных вод, являющиеся расчетными для j-го участка элементов схемы k-ой цепочки элементов схемы, – продолжительность протекания поверхностных сточных вод или поверхностных сточных вод и хозяйственно – бытовых и/или производственных сточных вод от входного колодца до j-го участка элементов схемы k-ой цепочки элементов схемы, ;

14. Определение номера j-го участка элементов схемы k-ой цепочки элементов схемы, как порядкового номера участка элементов схемы k-ой цепочки элементов схемы по ходу движения воды;

15. Принятие в качестве расходов входных потоков суммы выходных потоков элементов схемы или выходных потоков цепочек элементов схемы, выходные колодцы которых совпадают с входным колодцем k-ой цепочки элементов схемы, kk≠k, kk ;

16. Принятие в качестве расхода выходного потока k-ой цепочки элементов схемы равным ;

17. Принятие в качестве расчетных расходов воды на j-ых участках сетей максимального значения функции при .

18. Принятие в качестве расчетных площадей cтока j-го участка элементов схемы k-ой цепочки элементов схемы площадей стока , обслуживаемых данным участком;

19. Принятие в качестве максимального значения продолжительностей протекания поверхностных сточных вод или поверхностных сточных вод и хозяйственно-бытовых и/или производственных сточных вод от входных колодцев начальных цепочек элементов схемы до j-го участка k-ой цепочки элементов схемы по ходу движения воды.

По сведениям, имеющимся у авторов, отличительные признаки № 1, 2 и 3 известны, а остальные - нет. Совместное их применение позволит:

- расширить область применения, поскольку появляется возможность моделирования и расчета схемы, когда входящие и выходящие потоки элементов являются не только детерминистическими, но и изменяющимися во времени. Это стало возможным благодаря совместному применению отличительных признаков № 1-12, 14-19. Поэтому появляется возможность расчета транспортных схем, на пример, безнапорных сетей водоотведения поверхностных сточных вод, в которых входящие и выходящие потоки не только изменяются во времени, но и являются случайными величинами;

- снизить трудоемкость расчетов, поскольку предлагаемый способ является не только поверочным, но и позволяет обосновать требуемые параметры элементов не методом прямого перебора, а применяя алгоритм. Это стало возможным благодаря совместному применению отличительных признаков № 13-19.

Краткое описание чертежей.

На фиг. 1 представлен пример схемы системы водоотведения, на фиг. 2 – результат выделения в схеме цепочек элементов схемы, на фиг. 3 – исполнение одной цепочки элементов схемы, на фиг. 4 – пример определения расчетных расходов воды на участках элементов схемы.

Осуществление изобретения.

На этапе а) создают новую схему или редактируют созданную, или существующую схему, описывающую систему, причем схема состоит из элементов схемы и/или цепочек элементов схемы, связанных входными и выходными потоками, характеризующимися, по меньшей мере, расходами.

При этом:

- в качестве системы принимают безнапорные сети водоотведения поверхностных сточных вод или поверхностных сточных вод и хозяйственно-бытовых и/или производственных сточных вод;

- в качестве схемы принимают схему безнапорных сетей водоотведения поверхностных сточных вод или поверхностных сточных вод и хозяйственно-бытовых и/или производственных сточных вод;

- в качестве элементов схемы принимают, по меньшей мере, участки сетей, состоящих из труб и, по меньшей мере, двух колодцев, расположенных в начале и конце участков. Настоящим изобретением не исключаются различные варианты декомпозиции схемы на элементы схемы. Например, формирование участков между поперечными улицами и местами присоединения дождеприемников и т.п.;

- в качестве цепочек элементов схемы принимают последовательно соединенные участки сетей, расположенные между входными и выходными по ходу движения воды колодцами цепочек элементов схемы, в которых в качестве входных колодцев принимают колодцы, расположенные вначале первых участков цепочек элементов схемы, в качестве выходных колодцев принимают колодцы, расположенные в конце последних участков цепочек элементов схемы, при этом, выходные колодцы любой цепочки элементов схемы или совпадают с выходными колодцами, по меньшей мере, одной другой цепочки элементов схемы и являются входными колодцами последующей по ходу движения воды цепочки элементов схемы, или являются конечными в схеме безнапорных сетей.

Для иллюстрации особенностей осуществления этого подэтапа изобретения на фиг. 1 представлена созданная (или редактированная или существующая) древовидная схема безнапорных сетей системы водоотведения, включающая в себя трубы 1 и колодцы 2. Схема состоит из участков сетей, являющимися элементами схемы. Для примера на фиг. 1 показаны участки 3 и 4. Они состоят соответственно из труб 5 и 6, и, по меньшей мере, двух колодцев на каждом участке, расположенных в начале и конце участков. Начальным колодцем для участка 3 является колодец 7, а для участка 4 – колодец 8. Конечным колодцем для участка 3 является колодец 8, а для участка 4 – колодец 9. Настоящим изобретением не исключается, что между начальным и конечным колодцами одного участка могут находиться промежуточные колодцы, но диаметры труб в пределах одного участка остаются постоянными.

Участки сетей объединяют в цепочки элементов схемы, включающие в себя один и более последовательно соединенных элементов схемы, например, цепочку 10. В нее входят последовательно соединенные участки сетей 3 и 4, расположенные между входным и выходным по ходу движения воды колодцами цепочек элементов схемы. Здесь в качестве входного колодца служит колодец 7, являющийся начальным колодцем участка 3, а в качестве выходного – колодец 9, являющийся конечным для участка 4.

При этом, выходные колодцы любой цепочки элементов схемы или совпадают с выходными колодцами, по меньшей мере, одной другой цепочки элементов схемы и являются входными колодцами последующей по ходу движения воды цепочки элементов схемы, или являются конечными в схеме безнапорных сетей. В частности, выходной колодец 9 цепочки 10 элементов схемы совпадает с выходным колодцем цепочки 11 элементов схемы и является входным колодцем последующей по ходу движения воды цепочки 12 элементов схемы. А, например, выходной колодец 13 цепочки 14 элементов схемы являются конечным в схеме безнапорных сетей.

На этапе а1) определяют:

- число n элементов схемы и m цепочек элементов схемы, m ≤ n. Оно зависит от принятой на этапе а) конфигурации схемы. Например, для схемы, представленной на фиг. 1 n = 22, а m = 11, см. фиг. 2, где выделены следующие цепочки элементов схемы 10, 11, 12, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21;

- измеряемые параметры цепочек элементов схемы. В качестве их принимают, по меньшей мере:

- длины участков j-ых элементов схемы k-ой цепочки элементов схемы. Например, длина участка 3 будет равна длине труб между колодцами 7 и 8, см. фиг. 1;

- прилегающие к участкам площади стока и их характеристики, поверхностный сток из которых отводится непосредственно к j-му участку элементов схемы k –ой цепочки элементов схемы, k = 1, 2, …, m, где j = 1, 2, …, , – общее количество элементов схемы k-ой цепочки элементов схемы. Например, к участку 3 отводится поверхностный сток, образовавшийся в результате выпадения дождей, с площади стока 22, площадь которого равна . Участок стока 22 имеет свои характеристики, например, коэффициент стока, характеризующий отношение объема поверхностного стока на площади в течение одного дождя к общему объему осадков, выпавших за время этого дождя на этой же площади.

Настоящим изобретением допускается в качестве измеряемых параметров элементов схемы принимать и другие, например, расходы хозяйственно – бытовых и производственных сточных вод, отводимые к участкам, в случаях, когда система является общесплавной, т.е. когда она отводит не только поверхностные сточные воды, но и хозяйственно-бытовые и/или производственные.

На этапе б) задают:

- входные параметры схемы, по меньшей мере, параметры, характеризующие выпадение дождей для местности. В теории и практике известны различные варианты их представления, а настоящим изобретением допускается применение любых из них. В этом заключается его универсальность. В качестве примера могут служить параметры, приведенные в нормах по проектированию, в том числе, сетей поверхностного стока СП 32.13330.2018 «Канализация. Наружные сети и сооружения». Среди них: q₂₀ – интенсивность дождя для данной местности продолжительностью 20 мин при периоде однократного превышения расчетной интенсивности дождя P = 1 год; mm – среднее количество дождей за год; эмпирические коэффициенты. Назначение этих параметров сводится к возможности определения расчетных интенсивностей дождей, которые в конечном счете с учетом значений измеряемых параметров цепочек элементов схемы определят значения параметров выходных потоков в виде расходов сточных вод.

- измеряемые параметры элементов схемы и/или цепочек элементов схемы, определенные на этапе а1);

- расчетные модули для цепочек элементов схемы. В теории и практике известны различные варианты их исполнения, например, метод с применением математических и гидравлических моделей. Настоящим изобретением допускается применение любых из них, выполненных с возможностью определения изменяющихся во времени расходов воды в трубах элементов схемы.

На этапе в) осуществляют расчеты. Их особенности проиллюстрируем на примере цепочки 12 элементов схемы, см. фиг. 1 и фиг. 3. Она имеет входной 9 и выходной 22 колодцы, и промежуточные 23, 24, 25 и 26 колодцы, между которыми расположены соответственно трубы 27, 28, 29, 30, 31 с длинами соответственно 270, 300, 300, 180 м, образующими вместе с колодцами участки элементов схемы 32, 33, 34, 35, 36. К выделенным участкам поверхностный сток отводится с площадей стока 37, 38, 39, 40, 41, имеющих площади соответственно 11.05, 12.85, 12.85, 4.74, 2,63 га.

Для выполнения расчетов применяют расчетный модуль/модули цепочек элементов схемы в которых:

- расходы входных и выходных потоков цепочек элементов схемы принимают в виде зависимости от времени t. При этом расход входного потока принимают равным сумме выходных потоков цепочек элементов схемы, выходные колодцы которых совпадают с входным колодцем k-го модуля, kk≠k, kk . Для цепочки 12 элементов схемы суммируются выходные потоки цепочек 10 и 11 элементов схемы. На фиг. 4 позицией 42 приведен пример представления входного потока в виде расхода. В случаях, когда цепочка элементов схемы является начальной, то значения входных потоков в течение времени t принимают равными нулю;

- определяют для каждого j-го участка сетей k-ой цепочки элементов схемы расчетные параметры цепочек элементов схемы, включающие, по меньшей мере, расходы воды, при этом

,

где – попутные расходы воды j-го участка сетей k-ой цепочки, образовавшиеся в результате отведения поверхностных сточных вод с расчетных площадей стока j-го участка k-ой цепочки элементов схемы или поверхностных сточных вод и хозяйственно-бытовых и/или производственных сточных вод, являющиеся расчетными для j-го участка k-ой цепочки элементов схемы, – продолжительность протекания поверхностных сточных вод или поверхностных сточных вод и хозяйственно-бытовых и/или производственных сточных вод от входного колодца до j-го участка k-ой цепочки элементов схемы, , номер j-го участка k-ой цепочки элементов схемы определяют, как порядковый номер участка k-ой цепочки элементов схемы по ходу движения воды. На фиг. 4 позициями 43, 44, 45, 46, 47 приведен пример представления выходных потоков в виде расходов участков элементов схемы 36, 35, 34, 33, 32 цепочки элементов схемы.

В качестве расчетных расходов воды на j-ых участках элементов схемы принимают максимальные значения функций обозначенных соответственно позициями 43, 44, 45, 46, 47. Из фиг. 4 видно, что: = 3548 л/с, = 4343 л/с, = 6033 л/с, = 7437 л/с, = 8505 л/с.

Кроме того, в расчетном модуле цепочки элементов схемы с учетом полученных расчетных расходов определяются диаметры , уклоны и продолжительности протекания воды по j-ым участкам элементов схемы цепочки элементов схемы:

= 1200 мм, = 1250 мм, = 1500 мм, = 1750 мм, = 1750 мм;

= 0.1, = 0.1, = 0.008, = 0.009, = 0.009;

= 5.45 мин, = 6.23 мин, = 7.66 мин, = 8.81 мин, = 9.82 мин.

Настоящим изобретением допускаются различные варианты алгоритмов работы расчетных модулей цепочек элементов схемы. В качестве примера одного из них является алгоритм последовательного приближения, когда на начальном этапе принимают в качестве решения начального приближения продолжительности протекания воды по j-ым участкам цепочки элементов схемы, а затем уточняют их по результатам расчета.

Таким образом, заявляемое изобретение обладает свойством промышленной применимости.

Изобретение относится к области систем водоотведения и может быть использовано для обоснования параметров трубопроводных сетей. Способ для универсального гидравлического расчета безнапорных сетей водоотведения поверхностных сточных вод включает создание схемы безнапорных сетей водоотведения поверхностных сточных вод или поверхностных сточных вод и хозяйственно-бытовых и/или производственных сточных вод, декомпозицию ее на цепочки элементов схемы в виде одного и более последовательно соединенных элементов схемы, расположенных между входными и выходными по ходу движения воды колодцами цепочек элементов схемы, в качестве входных параметров схемы принимают параметры, характеризующие интенсивность и продолжительность дождей для местности, а расчет схемы осуществляют с применением расчетных модулей цепочек элементов схемы. Техническим результатом является расширение области применения и снижения трудоемкости расчетов. 2 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Способ для универсального гидравлического расчета безнапорных сетей водоотведения поверхностных сточных вод, включающий, по меньшей мере, следующие шаги:

а) создание новой схемы или редактирование созданной или существующей схемы, описывающей систему, причем схема состоит из элементов схемы и цепочек элементов схемы, связанных входными и выходными потоками, характеризующимися, по меньшей мере, расходами, и расчет цепочек элементов схемы выполняется расчетными модулями цепочек элементов схемы,

б) задание входных параметров схемы и/или измеряемых параметров элементов схемы и цепочек элементов схемы, выбор расчетных модулей для цепочек элементов схемы,

в) проведение расчетов с использованием данных, полученных в пунктах а) и б),

г) представление результатов расчетов,

отличающийся тем, что

в качестве системы принимают безнапорные сети водоотведения поверхностных сточных вод или поверхностных сточных вод и хозяйственно-бытовых и/или производственных сточных вод,

в качестве схемы принимают схему безнапорных сетей водоотведения поверхностных сточных вод или поверхностных сточных вод и хозяйственно-бытовых и/или производственных сточных вод,

в качестве элементов схемы принимают, по меньшей мере, участки сетей, состоящие из труб и, по меньшей мере, двух колодцев, расположенных в начале и конце участков,

в качестве цепочек элементов схемы принимают один и более последовательно соединенных элементов схемы, расположенных между входными и выходными по ходу движения воды колодцами цепочек элементов схемы,

в которых в качестве входных колодцев принимают колодцы, расположенные вначале первых элементов схемы цепочек элементов схемы, в качестве выходных колодцев принимают колодцы, расположенные в конце последних элементов схемы цепочек элементов схемы, при этом выходные колодцы любой цепочки элементов схемы или совпадают с выходными колодцами, по меньшей мере, одной другой цепочки элементов схемы и являются входными колодцами последующей по ходу движения воды цепочки элементов схемы или являются конечными в схеме безнапорных сетей,

в качестве входных параметров схемы принимают, по меньшей мере, параметры, характеризующие выпадение дождей для местности,

между этапами а) и б) осуществляют дополнительный этап а1) по определению числа n элементов схемы и m цепочек элементов схемы, m ≤ n, измеряемых параметров элементов схемы и цепочек элементов схемы,

а проведение расчетов на этапе в) осуществляют с использованием данных, полученных в пунктах а), а1) и б),

при этом в качестве измеряемых параметров цепочек элементов схемы принимают, по меньшей мере, длины участков j-ых элементов схемы k-ой цепочки элементов схемы и прилегающие к ним площади стока и их характеристики, поверхностный сток из которых отводится непосредственно к jму участку элементов схемы k-ой цепочки элементов схемы, k = 1, 2, …, m, где j = 1, 2, …, , – общее количество элементов схемы k-ой цепочки элементов схемы,

в качестве расчетного модуля применяют модуль/модули, выполненный/выполненные с возможностью учета расходов входных потоков и определения выходных потоков k-ых цепочек элементов схемы в виде зависимости от времени t,

и расчета цепочек элементов схемы с определением для каждого j-го участка элементов схемы k-ой цепочки элементов схемы расчетных параметров, включающих, по меньшей мере, расходы воды

и соответствующие им диаметры , уклоны и продолжительности протекания воды по j-му участку, в котором/которых алгоритмом/алгоритмами расчета предусмотрено, что

,

где – попутные расходы воды j-го участка элементов схемы k-ой цепочки элементов схемы, образовавшиеся в результате отведения поверхностных сточных вод с расчетных площадей стока j-го участка элементов схемы k-ой цепочки элементов схемы или поверхностных сточных вод и хозяйственно-бытовых и/или производственных сточных вод, являющиеся расчетными для j-го участка элементов схемы k-ой цепочки элементов схемы, – продолжительность протекания поверхностных сточных вод или поверхностных сточных вод и хозяйственно-бытовых и/или производственных сточных вод от входного колодца до j-го участка элементов схемы k-ой цепочки элементов схемы,

при этом номер j-го участка элементов схемы k-ой цепочки элементов схемы определяют как порядковый номер участка элементов схемы k-ой цепочки элементов схемы по ходу движения воды,

расходы входных потоков принимают равными сумме выходных потоков цепочек элементов схемы, выходные колодцы которых совпадают с входным колодцем k-ой цепочки элементов схемы, kk≠k, kk , а

расход выходного потока k-ой цепочки элементов схемы принимают равным ,

а в качестве расчетных расходов воды на j-ых участках элементов схемы принимают максимальное значение функции при .

2. Способ для универсального гидравлического расчета безнапорных сетей водоотведения поверхностных сточных вод по п.1, отличающийся тем, что в качестве расчетных площадей cтока j-го участка элементов схемы k-ой цепочки элементов схемы принимают площади стока , обслуживаемые данным участком.

3. Способ для универсального гидравлического расчета безнапорных сетей водоотведения поверхностных сточных вод по п.1, отличающийся тем, что в качестве принимают максимальное значение продолжительностей протекания поверхностных сточных вод или поверхностных сточных вод и хозяйственно-бытовых и/или производственных сточных вод от входных колодцев начальных цепочек элементов схемы до j-го участка k-ой цепочки элементов схемы по ходу движения воды.