21.2. Обеспечение надёжной работы самотечной водоотводящей сети
Под надежностью участка водоотводящего трубопровода понимается его свойство бесперебойного отвода сточных вод от обслуживаемых объектов в расчётных количествах в соответствии с санитарно-гигиеническими требованиями и соблюдением мер по охране окружающей среды.
Определение степени надёжности работы самотечной сети водоотведения производится на основании использования и обобщения обширного аналитического и архивного материала по эксплуатации водоотводящих трубопроводов различных городов и населённых пунктов, применения соответствующего математического аппарата и специально разработанной автоматизированной системы комплексной оценки надежности городской водоотводящей сети.
В настоящее время значительная часть трубопроводов городской водоотводящей сети в различных регионах РФ исчерпала нормативный срок службы и имеется высокий риск возникновения аварий. Надёжность систем водоотведения является сложной многофакторной и многовариантной задачей.
Подход к определению первоочередного объекта реабилитации трубопроводов водоотводящей сети базируется на выделении базового или основного фактора, которым служит его надежность, а также метод оценки определённого количества косвенных дестабилизирующих факторов, влияющих на показатели надежности участков трубопроводов в реальных условиях эксплуатации.
При разработке стратегии повышения надёжности водоотводящих сетей целесообразно в качестве основного фактора оценки их состояния принять аварийность. Аварийность самотечных коллекторов, а также качественное и количественное описание должно производиться только после выявления влияния на него всех косвенных факторов, показателей и обстоятельств, оцениваемых в свою очередь по балльной системе на основе распределения по рангам значимости с использованием фактических данных по эксплуатации трубопроводов и математического аппарата теории графов.
Оценка косвенных факторов и их ранжирование по значимости к приоритетному фактору (аварийности) должно производится с учётом двух основных условий: минимального ущерба (материального, экологического,
600
социального) в случае аварийной ситуации, например, отказа участка водоотводящей сети и увеличения срока безаварийной эксплуатации участков сети.
При разработке надёжности городских водоотводящих сетей к косвенным факторам влияния на риск возникновения отказа следует отнести следующие 11 факторов (представлены по тексту в произвольной форме без учёта ранжирования и на рис. 21.1 в виде вершин графа):
г
од
укладки водоотводящего трубопровода
— № 2;диаметр трубопровода (толщина стенок) — № 3;
нарушения в стыках трубопроводов — № 4;
дефекты внутренней поверхности — № 5;
засоры, препятствия — № 6;
нарушение герметичности — № 7;
деформация трубы — № 8;
глубина заложения труб — № 9;
состояние грунтов вокруг трубопровода — № 10;
наличие (отсутствие) подземных вод — № 11;
интенсивность транспортных потоков — № 12.
Влияние 11 косвенных факторов (№ 2-№ 12) на базовый, т. е. аварийность водоотводящей сети (№ 1), и определение их приоритетности по балльной системе производится с помощью математической модели (тео
рии графов) посредством составления матриц доминирования, устанавливающих общую связность (т.е. наличие или отсутствие связей вершин графа) всех элементов системы с учётом множества возможных сочленений и выявлением ранга доминирования или значимости.
Косвенные факторы значимости, используемые для создания алгоритма и программы надёжности водоотводящих сетей, отличаются и имеют специфические особенности.
Для решения задач надёжности водоотводящих сетей по разным причинам не используются такие факторы, как качественные показатели воды и плотность населения. При восстановлении же водоотводящих сетей широко представлены в качестве косвенных внешних факторов пять типов патологий (нарушения в стыках, дефекты внутренней поверхности труб, засоры различного происхождения, нарушение герметичности стенок, деформация стенок трубы), без которых оценка реального технического состояния водоотводящих сетей была бы невозможна.
В табл. 21.1 приведён перечень основных нарушений, которые в значительно мере оказывают влияние на надёжность работы самотечных водоотводящих сетей.
К качественным характеристикам воды подход может быть двояким. В настоящей программе реновации водоотводящих сетей он не учитывается, так как рассмотрению подлежат городские сточные воды, имеющие концентрацию загрязнений в диапазоне, соответствующем приёму сточных вод в городскую канализацию. Для водоотводящих сетей, транспортирующих производственные сточные воды, фактор «качественные характеристики» становится необходимым, что требует внесения дополнительных корректив в разработанный алгоритм и автоматизированную программу.
Плотность населения как фактор значимости при разработке стратегии реновации водоотводящих сетей отсутствует, так как является относительно независимым по отношению к нарушениям работы наружных водоотводящих сетей и в случае аварийной ситуации на городских сетях население жилых зданий и работники гражданских и промышленных объектов не перестают пользоваться услугами внутренней водоотводящей сети.
При разработке стратегии восстановления водоотводящих сетей детально рассмотрены элементы состояния фактора «наличие (отсутствие) подземных вод». В алгоритм, автоматизированную программу и паспорт ранжирования внесены данные по солевому составу вод, а именно: вода минерализованная (т.е. содержащая от 5 до 40 % растворённых солей), слабоминерализованная (от 0,1 до 5 %) и пресная (от 0,001 до 0,1 %).
Таблица 2 L. 1
Перечень основных нарушений в водоотводящих трубопроводах и характери-
стика элементов их состояния
№ № п/п