Техніко-економічна оптимізація проектних рішень для будівництва та реконструкції систем водовідведення

Размещено на http: //www. allbest. ru/

Національний університет водного господарства та природокористування, м.Рівне

Техніко-економічна оптимізація проектних рішень для будівництва та реконструкції систем водовідведення

Кізєєв М. Д., к.т.н., доцент, Кухар А. М., Швороб С. В.

Анотація

Наведена методика техніко-економічної оптимізації проектування каналізаційних очисних споруд (КОС). Розроблена технологія і програма оптимального автоматизованого проектування КОС. Програмний комплекс дає можливість вибрати оптимальні параметри технологічної схеми КОС, проаналізувати різні режими роботи КОС, передбачати вартість будівництва та експлуатаційні витрати КОС.

Annotatіon

A method of technical and economic optimization of treatment plant is presented. The technology and program of optimum automating designing is developed. The program complex enables to choose the optimum characteristics of technological scheme of treatment plant, to analyze different operating modes of treatment plant and to expect the construction cost and operational expenses of treatment plant.

Процес проектування є першим етапом при створенні (будівництві або реконструкції) будь-якого об'єкту. На етапі проектування закладаються основні техніко-економічні характеристики майбутнього об'єкту. Найкращі показники отримуються при досягненні оптимальних значень технологічних, конструктивних, експлуатаційних або економічних параметрів за обраним критерієм. Найчастіше в практиці проектування споруд систем водопостачання і водовідведення (ВіВ) [1] використовується комбінований техніко-економічний показник - приведені затрати (ПЗ), який враховує затрати як при будівництві (реконструкції), так і на стадїї експлуатації об'єкта. Аналіз сучасного стану проектування систем ВіВ в Україні, зокрема КОС, свідчить про відсутність даних для оптимальних техніко-економічних розрахунків і конструювання у зв'язку з тим, що немає нових типових проектів (ТП) з відповідними кошторисами та інформації про вартість окремих КОС та їх комплексів після впровадження змін в системі ціноутворення в будівництві, переходу на національну валюту, інфляційних процесів тощо.

Останнім часом підвищився інтерес науковців в галузі ВіВ до таких аспектів дослідження як математичне моделювання і оптимізація процесів очищення природних та стічних вод, як на теренах СНГ [2, 3], так і в світі [4]. Розроблені і добре себе зарекомендували програми для розрахунку, моделювання і оптимізації роботи КОС такі як EFOR, WEST [4].

В цих програмах як критерій оптимізації використовуються технологічні параметри, що не дає можливості врахувати економічні фактори (тарифи, ціни, кошторисні норми), чинні в Україні. В даній роботі наведена методика техніко-економічної оптимізації проектування КОС, яка грунтується не лише на технологічних та конструктивних параметрах, а й враховує актуальну економічну інформацію про ціноутворення в будівництві в Україні.

В ході досліджень вирішувалися такі задачі:

1) побудова універсальної структури технологічних схем очистки стічних вод і рівнянь матеріальних балансів на її основі;

2) знаходження залежностей вартості споруд і обладнання від їх конструктивних і технологічних показників;

3) аналіз і порівняння структур кошторисних документів 1984 року і чинних (2007 р.) в Україні;

4) розробка технології перерахування кошторисної документації, створеної в цінах 1984 р., в ціни 2007 р. або встановлення коефіцієнтів індексації; каналізаційний економічний кошторисний документація

5) побудова алгоритму і програми розрахунку оптимальних конструктивних і технологічних параметрів КОС.

При вирішенні наведених вище задач отримані такі результати.

Для побудованої універсальної структури технологічної схеми КОС (рис. 1) складені рівняння матеріальних балансів [5] по основних показниках: витратах стічних вод, технологічних потоків і продуктів очищення - Qі, концентрацій завислих речовин - Сі та біохімічній потребі у кисні (БПК) - Lі в цих матеріальних потоках і на їх основі проведені розрахунки очисних споруд з використанням їх математичних моделей і з врахуванням зворотних та рециркуляційних потоків між спорудами.

Рис. 1 Балансова схема очищення стічних вод на КОС 1 - приймальна камера; 2 - пісковловлювач; 3 - первинний відстійник; 4 - проміжний резервуар; 5 - аеротенк; 6 - вторинний відстійник; 7 - фільтр доочищення; 8 - піскові майданчики; 9 - камера розподілу; 10 - аеробний стабілізатор; 11 - мулоущільнювач; 12 - мулові майданчик; Qi - витрата матеріальних потоків; Ci - концентрація завислих речовин в матеріальних потоках; Li - БПКповн матеріальних потоків

Отримані залежності вартості КОС та основного обладнання (в цінах 1984 та 2007 р.) від об'єму споруд і потужності обладнання (рис. 2). Для цього була проаналізована інформація про кошторисну вартість КОС і основного обладнання) на основі діючих ТП і власного архіву науково-дослідного виробничого бізнес-центру (НДВБЦ) НУВГП (м. Рівне). Такі залежності необхідні для визначення приведених затрат, не розраховуючи детального кошторису.

Рис. 2 Залежність вартості каналізаційних очисних споруд від об'єму (на прикладі вертикальних відстійників)

З метою встановлення коректності перерахування кошторисів складених в цінах 1984 р. [6] в діючі ціни (2007 р.) проведений аналіз структур кошторисів у відповідні періоди. Структура чинного локального кошторису для будівельно-монтажних робіт наведена на рис. 3.

Проведений перерахунок кошторисних вартостей ряду споруд з використанням діючих цін за допомогою різних версій програмного комплексу “Тендер-Контракт”, який є розробкою Міжрегіонального наукового інформаційно-аналітичного центру “Інфобуд” (м. Київ). Це дало можливість знайти коефіцієнти перерахунку для вартості споруд з цін 1984 р. в ціни 2007 р., який можна використовувати для споруд, для яких відсутні локальні кошториси в електронному вигляді.

Розроблені алгоритм і програма визначення оптимальних параметрів КОС. Програма створена в середовищі Borland Delphi.

Для пошуку оптимальних параметрів використовується комбінація методів покоординатного спуску та Монте-Карло. Виконано ряд розрахунків для КОС, що запроектовані в НДВБЦ НУВГП (м. Рівне).

Структура програми розрахунку оптимальних параметрів КОС наведена на рис. 4.

Рис. 3 Структура чинного локального кошторису

Рис. 4 Структура програми розрахунку оптимальних параметрів КОС

На основі результатів проведених досліджень і результатів розрахунків можна зробити такі висновки.

1. Функція-критерій оптимальності є нелінійною і містить багато змінних.

2. Апроксимація вартості споруд і обладнання від їх основних показників досить точно описується степеневою залежністю:

де Y - вартість споруди або обладнання, грн.;

X - основний показник споруди або обладнання, від якого залежить його вартість (об'єм споруди, потужність обладнання тощо);

a і b - коефіцієнти.

3. Структури локальних кошторисів (основних проектних кошторисних документів) в цінах 1984 р. і діючих (2007 р.) принципово не відрізняються. Змін зазнали лише деякі терміни та абсолютні значення основних складових кошторисної вартості: заробітна плата, вартість матеріальних ресурсів, коефіцієнти різноманітних перерахувань тощо. Це викликає необхідність перерахування кошторисної документації ТП і проектів-аналогів для встановлення нових співвідношень в діючих цінах.

4. Реалізована технологія автоматизованого перерахунку кошторисів в цінах 1984 р. в діючі ціни з використанням програмного комплексу “Тендер-Контракт” різних версій.

5. При розрахунку і проектуванні КОС потрібно враховувати зворотні та циркуляційні потоки, тому що їх внесок в загальний матеріальний баланс по витраті складає близько 1 %, а по кількості забруднень досягає 6-9 %, що може призвести до перевантаження окремих споруд і обладнання.

6. Проведені розрахунки оптимальних параметрів КОС дозволяють оцінити вплив основних параметрів та окремих різних факторів (тарифи, ціни, конструктивні особливості тощо) на вибір як окремих споруд технологічної схеми очищення стічних вод, так і всього комплексу КОС. На рис. 5 наведені залежності вартості (капітальних вкладень) КОС для різних значень Q, C і L. Такі ж залежності можна отримати і для річних експлуатаційних затрат.

Розроблена модель універсальної структури технологічних схем очищення стічних вод, технологія автоматизованого проектування оптимальних систем водовідведення на основі математичного і програмного забезпечення, методики встановлення залежностей вартості каналізаційних очисних споруд і обладнання від їх основних характеристик.

Реалізований програмний комплекс дає можливість вибрати оптимальний варіант технологічної схеми і параметрів КОС, проаналізувати різні режими роботи споруд і обладнання, передбачати вартість будівництва (реконструкції) КОС та їх експлуатаційні витрати на передпроектній стадії.

Рис. 5 Графік залежності вартості КОС від основних показників: продуктивності (Q), БПК (L) та концентрації завислих речовин (C)

Література

1. Найденко В. В. и др. Оптимизация очистки природных и сточных вод (В. В. Найденко, А. П. Кулакова, И. А. Шеренков. Под общ. ред. В. В. Найденко.) М.: Стройиздат, 1984. - 151 с.

2. Кичигин В. И. Моделирование процессов очистки воды: Учебное пособие для вузов. - М.: АСВ, 2003. - 230 с.

3. Колесников В. А., Меньшутина Н. В. Анализ, проектирование технологий и оборудования для очистки сточных вод. - М.: ДеЛи принт, 2005. - 266 с.

4. Очистка сточных вод. Биологические и химические вопросы. Хенце М., Армоэс П., Арван Э., Ля-Кур-Янсен Й. Пер. с англ. - М.: Мир, 2004. - 480 с.

5. Технологические схемы очистки сточных вод/Артамонов В. В., Вижевская Т. В. - Киев: Будівельник, 1981. - 64 с.

6. А. І. Терещук. Економіка систем водопостачання та каналізації. К.: Будівельник, 1980. - 89 с.

Размещено на Allbest.ru