Размещено на http://www.allbest.ru/

МЕТОДИКА ОПРЕДЕЛЕНИЯ СОСТОЯНИЯ СЕТЕЙ И ВЫБОРА МЕТОДОВ ИХ РЕМОНТА И ВОССТАНОВЛЕНИЯ

1. Существующие подходы к определению состояния конструкций сетей водоотведения

Как показывают исследования и проведенный анализ, в действующих в Украине нормах недостаточно полно отражены критерии отнесения трубопроводов или коллекторов к той или иной категории в зависимости от их состояния.

Г.Я. Дрозд предлагает ввести в СНиП понятие «категория» (или класс) коллектора в качестве критерия, который позволит определять защиту трубопровода в зависимости от его значимости при оптимальном соотношении между экономическими затратами и надежностью трубопровода.

Согласно классификации канализационных коллекторов по степени их потенциальной аварийности (табл. 1), коллекторы, в которых может образовываться сероводородная газовая среда (что влечет за собой сокращение сроков безаварийной эксплуатации, активную коррозию и крупномасштабные аварии) отнесены к I классу. К категории Iа относятся те сооружения, у которых сочетание конструктивных особенностей и потенциально агрессивной (с точки зрения биологического фактора) среды таково, что дает основание говорить об особой опасности подобных трубопроводов. Категории Iб, Iв указывают на основной признак, которому должно быть уделено внимание при выборе защитных мер: совершенствование конструкции, защита от воздействия среды либо снижение степени ее агрессивности.

Ко II классу принадлежат все виды трубопроводов, потенциально подверженных физико-механическому воздействию на отдельных участках.

Таблица 1. Классификация коллекторов в зависимости от их потенциальной аварийности

Класс коллектора	Условия потенциальной аварийности	Категория
	Характеристика	Признак А	Признак Б
I	Высокая степень вероятности возникновения биологического фактора коррозии, малый срок службы трубопроводов и масштабность последствий	В начале коллектора расположен напорный трубопровод, самотечный коллектор имеет перепады или быстротоки	Транспортируемый сток содержит органические вещества по ХПК ? 350 мг/л или сульфиды более 1 мг/л	Iа - признаки А и Б Iб - только А Iв - только Б
II	Вероятность повреждений и аварий вследствие физико-механических воздействий на отдельных участках	Наличие наземных или надземных участков трубопровода, пересечений с препятствиями (реки, дороги, прочие трубопроводы и др.)	На отдельных участках слабое грунтовое основание либо проявление техногенных воздействий (ударные или вибрационные, горные подработки)	IIа - признаки А и Б IIб - только А IIв - только Б
III	Вероятность повреждений от механических и коррозионных факторов на локальных участках	Обычная конструкция и обычные условия по длине трубопровода	Наличие по трассе коллектора агрессивных грунтов или блуждающих токов	IIIа - признаки А и Б IIIб - только А IIIв - только Б

Неблагоприятное сочетание конструктивных особенностей сооружения и потенциально ненадежных оснований учитывает категория IIа - самая опасная в данном классе. Категории IIб и IIв указывают на основной признак опасности: конструктивный или по несущей способности основания.

К III классу отнесены все виды трубопроводов, потенциально подверженные случайным механическим воздействиям или наружной коррозии.

Приведенная классификация не является совершенной, но дает возможность дифференцированно рассматривать долговечность и надежность коллекторов: для трубопроводов III класса возможно применение традиционных материалов и технологий; для II класса предусматриваются повышенные требования к конструкциям из традиционных материалов; трубопроводы I класса нуждаются в усиленной защите от коррозии или в принятии мер, направленных на снижение степени агрессивности эксплуатационной среды до минимальных значений. Данная классификация окажет большую помощь в технической эксплуатации канализационных сооружений.

В работе В.А. Орлова и В.А. Харькина (г. Москва) рассмотрены вопросы стратегии выбора потенциальных объектов восстановления (санации) водопроводных сетей. Технический срок службы трубопровода, по мнению авторов, определяется на основании анализа аварийности трубопроводов путем оценки и прогноза показателей надежности и по результатам обследования (технической диагностики) участков трубопроводов.

К критериям, определяющим стратегию выбора потенциальных объектов восстановления (санации) трубопроводов, относятся: показатели надежности участков трубопроводов и прогноз их изменения; дестабилизирующие надежность трубопроводов факторы; срок эксплуатации и техническое состояние трубопроводов; ремонтопригодность трубопроводов; остаточные ожидаемые сроки полезной эксплуатации; прошлые расходы на восстановление; реальная стоимость существующих трубопроводов и стоимость их восстановления; ограничения по финансовым расходам.

Информационно-техническое обеспечение стратегии восстановления трубопроводов позволяет путем запросов по банку данных оценить перечисленные критерии и выбрать район водопроводной сети (РВС) города с наибольшей аварийностью трубопроводов (по выбранным для анализа диаметрам, материалам и срокам эксплуатации).

Авторы отмечают, что выбор первоочередных объектов восстановления (санации) трубопроводов протяженной водопроводной сети, значительная часть которых, как правило, исчерпала нормативный срок службы и имеет высокий риск возникновения аварий, является сложной многофакторной задачей. Их подход к определению первоочередного объекта реабилитации трубопроводов городской водопроводной сети базируется на выделении и количественном и качественном определении приоритетного фактора, которым служит надежность, а также на комплексной оценке многочисленных косвенных факторов, влияющих на показатели надежности участков трубопроводов в реальных условиях эксплуатации.

На данном этапе стратегии реновации подсчитывается общая сумма баллов по показателям и характеристикам из паспортных данных на каждом рассматриваемом участке трубопровода водопроводной сети.

К косвенным факторам, влияющим на уровень надежности трубопровода и, следовательно, на риск выхода его из строя, прежде всего относятся: год укладки трубопровода; диаметр трубопровода (в том числе толщина стенок); наличие защиты от электрокоррозии; гидравлические характеристики (скорость, коэффициент гидравлического трения); давление (напор) воды; глубина заложения трубопровода; качественные показатели транспортируемой воды; тип (характер) грунтов; наличие подземных вод; интенсивность транспортных и пассажирских потоков вблизи объекта потенциальной реновации водопроводной сети; плотность населения в районе, расположенная рядом с объектом потенциальной реновации и др.

Влияние косвенных факторов на базовый (надежность участка трубопровода) и ранг их приоритетности по балльной системе определяются с помощью математической модели (теории графов) и составления матриц доминирования, устанавливающих общую связность (то есть наличие или отсутствие связей вершин графа) всех элементов системы с учетом множества возможных сочленений и с выявлением ранга доминирования или значимости. При этом значимость каждого из описанных фактов зависит от количества связей с подобными ему из числа перечисленных и с основным фактором.

Приоритетными среди выбранных на первом этапе участков трубопроводов для проведения восстановительных работ будут считаться участки с максимальной суммой баллов. Данной процедурой завершается второй этап, который позволяет сузить рамки исходной многофакторной задачи, обобщив всю имеющуюся информацию о косвенных факторах и выделив ограниченное число потенциально нуждающихся в восстановлении (неблагоприятных в техническом отношении) участков.

Таким образом, на данном этапе окончательно выявляют участки трубопроводов городской водопроводной сети, подлежащих восстановлению в первую очередь, а также выбирают метод реабилитации сети: нанесение на внутреннюю поверхность трубопроводов цементно-песчаных покрытий, использование полиэтиленовых рукавов (трубопроводов) или иного типа защитных покрытий.

Предложенная стратегия является универсальной и устанавливает последовательность «шагов» обоснованного выбора объектов реновации трубопроводов, а также содержит необходимую информацию для формирования конкретного плана восстановления трубопроводов городской водопроводной сети.

Ряд исследователей считает, что при разработке стратегии реновации водоотводящих сетей целесообразно в качестве основного фактора оценки их состояния принять аварийность. При этом следует иметь в виду, что для качественного и количественного описания этого фактора необходимо предварительно выявить влияние на него всех косвенных показателей, оцениваемых, в свою очередь, по балльной системе. Оценка производится на основе распределения по рангам значимости с использованием фактических данных об эксплуатации трубопроводов и математического аппарата теории графов (рис. 5.1).

Оценка косвенных факторов и их ранжирование по значимости и приоритетности (то есть по аварийности) должны выполняться с учетом двух условий: минимального ущерба (материального, экологического, социального) в случае аварийной ситуации, например отказа участка водоотводящей сети, и увеличения срока безаварийной эксплуатации участков сети.

При разработке стратегии реновации городских водоотводящих сетей к косвенным факторам влияния на риск возникновения отказа, следует отнести 11 факторов, в том числе год укладки трубопровода, диаметр, дефекты и др.

Влияние косвенных факторов на базовый, то есть на аварийность водоотводящей сети, и их ранг определяются с помощью математической модели (теории графов) путем составления матриц доминирования, устанавливающих общую связность (наличие или отсутствие связи вершин графа) всех элементов системы с учетом множества возможных сочленений и с выявлением ранга доминирования или значимости.

Анализ зарубежных исследований показывает, что в нормативных документах европейских стран классификация и оценка состояния сетей водоотведения является основным документом, на основе которого разрабатываются программа их инспектирования и стратегия санирования. По правилам, действующим на территории Германии, документация о результатах оптического внутреннего инспектирования сетей водоотведения должна содержать отчет о состоянии канала, фото- и видеодокументацию.



Размещено на http://www.allbest.ru/

Рис. 1. Граф связности факторов, влияющих на аварийность водоотводящей сети:

1 - аварийность; 2 - год укладки; 3 - диаметр (толщина стенки); 4 - нарушения в стыках; 5 - дефекты внутренней поверхности; 6 - засорения различного происхождения; 7 - нарушение герметичности; 8 - деформация тела трубы; 9 - глубина заложения труб; 10 - состояние грунтов вокруг трубопровода; 11 - наличие (отсутствие) подземной воды; 12 - интенсивность пассажиропотоков.

Обработка результатов инспектирования происходит с помощью банка данных и кадастров каналов.

Банк данных канала дает возможность накапливать и обрабатывать информацию о состоянии канала, его эксплуатации, гидравлических параметрах и измерениях внутри канала. Следует отметить, что сбор и обработка такой информации требует очень больших затрат.

Данные гидравлических и конструктивных исследований позволяют в каждом конкретном случае устанавливать приоритетность санации трубопроводов с учетом ремонтно-строительных и эксплуатационных аспектов.

Согласно ATV-M149 «Оценка и классификация состояния канализационных систем вне зданий», различают пять классов состояния сети: от нулевого (срочные меры) до четвертого класса состояния.

Классы состояния 1, 2, 3 означают, что сети имеют конструктивные и производственные недостатки. Класс состояния 1 - самые большие повреждения конструкций; класс состояния 4 - каналы не имеют видимых недостатков. Класс состояния при этом устанавливают с помощью специально разработанных таблиц.

На протяжении многих лет в некоторых городах Германии применяется оправдавшая себя на практике модель KAPRI. Модель основана на составлении приоритетных списков устранения повреждений в бьефах исходя из статистической классификации повреждений.

Для рассматриваемого бьефа оценивают конструктивное (строительное) состояние канала, анализируют данные инспектирования, полученные с помощью TV-установок, при этом обязательно учитывают вид повреждений и их объем и собирают информацию о краевых (граничных) условиях эксплуатации путем анализа соответствующих исходных данных.

Полная оценка состояния бьефа канала (основа для подготовки приоритетного списка устранения повреждений) осуществляется путем математической обработки результатов исследований (рис. 5.2).



Размещено на http://www.allbest.ru/

Рис. 2. Схема оценки состояния канала с помощью системы KAPRI.

Оценка конструктивного (строительного) состояния канала в зависимости от вида повреждения и его фактического размера выполняется путем констатации фиксированных оценок и динамической факторизации.

Оценочная система KAIN предлагает единую оценку и описание картины повреждения для оптического инспектирования каналов с учетом влияния аварийных потенциалов.

Приоритетность устранения повреждений канализационных каналов оценивается по трем классам. При этом имеются отличия между оценкой конструктивного (строительного) состояния канализационных трубопроводов и сточных каналов и оценкой внешних краевых (граничных) условий эксплуатации.

Модель ISYBAU позволяет классифицировать и оценивать состояние трубопроводов, тоннелей и смотровых колодцев, том числе и оценивать гидравлическое состояние трубопровода, которое дает информацию о гидравлической мощности системы водоотведения.

Модель Пфорцгеймера в корне отличается от других систем оценки. Она базируется на едином принципе оценки для всех оценочных элементов и операций.

В модели RIONED, разработанной в Нидерландах, конструктивная оценка осуществляется на основе оптического инспектирования. Повреждения, установленные при инспектировании, классифицируют без учета местных условий. Для этого имеется подробный каталог, который обобщает все возможные повреждения по трем категориям:

водонепроницаемость (герметичность);

состояние сети;

помехи при стоке.

Разработанная эмпирическая модель позволяет по результатам инспектирования рассчитать для всех каналов продолжительность их службы. Число рассчитанных точек и оценочных коэффициентов вводится в модель. В итоге определяется остаточная продолжительность службы, на основе которой устанавливают приоритеты для санирования трубопровода.

Модель базируется на принятии постоянного уменьшения изнашиваемости, но так как это предположение не всегда соответствует действительности, необходимо определять отклонение от начального состояния.

Сравнение моделей оценки с требованиями к ним и классификация состояния сетей водоотведения согласно ATV-M 149 с учетом DIN 752-5 показывают, что все представленные модели оценивают сети на основе повреждений, описанных в ATV-M 143 (часть 2) и установленных при оптическом инспектировании трубопроводов.

Оценка строительного (конструктивного) и эксплуатационного состояния сетей осуществляется путем классификации повреждений в зависимости от их вида и размера, или на основе каталога повреждений путем их соответствующей факторизации, или благодаря матрице повреждений ISYBAU и ATV-модели, с указанием в ней необходимости введения срочных мер при явных повреждениях, не гарантирующих работоспособности трубопровода.

Заключая анализ существующих подходов к определению состояния конструкций сетей водоотведения и выбору стратегии их ремонта, следует сказать, что в настоящее время оцениваются только отдельные (единичные) повреждения бьефа и связанные с этим точечные эксфильтрации сточных вод и инфильтрации грунтовых вод и часто не учитывается возможное негативное воздействие санирования на гидрогеологию, водное хозяйство, застройку и зеленый травяной покров района санации. Так, например, в местности, где негерметичные канализационные трубопроводы и каналы работают как дренажные трубопроводы и в течение длительного времени могут понижать уровень грунтовых год, после проведения санирования канала нужно обратить внимание на повышение уровня грунтовых вод на большой территории. В противном случае могут быть такие нежелательные последствия, как, например, возникновение повреждений в параллельных трубопроводах и в застройках, усадка почвы, повреждение зеленых насаждений из-за перенасыщения водой корневой системы, затопление помещений подвалов и пр.

водоотведение ремонт моделирование коллектор

2. Научное обоснование разработки методики определения состояния сетей водоотведения и выбора стратегии их ремонта

Необходимость разработки методики паспортизации сетей вытекает из Постановления Кабинета Министров Украины № 409 от 5.09.1997 г. Актуальность проблемы паспортизации обусловлена неудовлетворительным техническим состоянием значительной части подземных коммуникаций, которые не отвечают требованиям обеспечения безопасности жизнедеятельности населения в производственной и бытовой сферах.

Паспортизация позволяет провести инвентаризацию и классификацию действующих в Украине и временно выведенных из эксплуатации основных фондов, организовать специальный учет и мониторинг аварийно опасных объектов, с тем чтобы предотвратить аварийные ситуации, в том числе на подземных коммуникациях.

В более узком аспекте проблему проведения паспортизации зданий и сооружений следует рассматривать как часть производственной деятельности предприятий и организаций, включающей технический надзор за состоянием основных производственных фондов.

Повсеместная потребность в инвентаризации и обновлении технической документации возникла в связи с многочисленными случаями невыполнения требований нормативных документов в течение длительного срока эксплуатации объектов, ветхости документов или их несоответствия нынешним техническим характеристикам.

Система канализации является одной из важнейших городских служб и входит в комплекс структур, предназначенных для санитарно-технического оздоровления территории. В отличие от других систем, в том числе водопроводных, которые в случае возникновения аварийных ситуаций можно временно перекрыть, с системами канализации сделать это очень сложно, а то и просто невозможно.

Важную роль играет стоимостной аспект эксплуатации канализационных сетей: они находятся глубоко под землей, и их инспектирование связано со сложными и дорогостоящими мероприятиями. А если речь идет о защите окружающей среды, то совмещать ее с минимальными экономическими затратами на поддержание в исправности конструкций весьма непросто.

В Украине действуют введенные в 1997 году нормативные документы, предписывающие порядок обследования, оценки технического состояния и паспортизации зданий и сооружений различного назначения.

Согласно этому нормативному документу, обследование зданий и сооружений может выполняться как самостоятельный вид работ, а паспортизация разрешается только после анализа материалов обследований и на основании полученных при этом данных. Особое внимание при этом должно уделяться техногенным изменениям окружающей среды, инженерно-геологическим условиям площадок, на которых размещены здания или сооружения, химическому составу грунтов и др.

Сроки обследования гидротехнических сооружений назначены в зависимости от класса капитальности, потенциальной экологической опасности, степени агрессивности среды по отношению к строительным конструкциям, от особенностей конструктивных решений и опыта эксплуатации аналогичных сооружений.

В нормативных документах действующих на Украине в зависимости от класса ответственности сооружений, класса капитальности гидротехнических сооружений и соответствующих им коэффициентов надежности все сооружения разделены на восемь групп ответственности. Каждая группа имеет соответствующий коэффициент надежности, который используется при расчете граничного состояния. Согласно этой классификации, гидротехнические сооружения I класса (по СНиП 2.06.01-86) имеют коэффициент надежности 1,25.

В зависимости от потенциальной экологической опасности, которая может возникнуть вследствие нарушения технологического процесса при отказе строительных систем или отдельных конструкций, сооружения подразделяются на три группы ответственности. При этом «Канализационная система и очистные сооружения» согласно ДБН А 2.2.-1-95 относятся к первой группе ответственности по экологической опасности. Коэффициент, характеризующий экологическую опасность производства равен 0,8.

Разработанные нормативы относятся в основном к наземным зданиям и сооружениям и не содержат рекомендаций, касающихся создания единой системы учета и мониторингового контроля за состоянием канализационных сетей с целью своевременного выявления предаварийных и аварийных ситуаций, а также приостановления эксплуатации аварийных участков.

В этой связи особую актуальность приобретает разработка пространственной модели канализационной сети Харькова, которая создается с использованием географической информационной системы (ГИС).

ГИС является основой для разработки обширной информационной модели, которая наряду с градостроительными вопросами должна охватывать планирование мероприятий по защите окружающей среды, подземное строительство и ремонт действующих сетей. Базируясь на центральном банке данных, ГИС позволяет выдавать информацию, необходимую руководителям эксплуатационных служб города.

Полученные через базу данных сведения о техническом обслуживании, инспектировании и ремонте сети должны подтверждаться документами об эксплуатационном состоянии участков, смотровых колодцев и шахт. Благодаря такой связи стало возможным определять программу инспектирования и стратегию ремонта с учетом гидравлических и стоимостных данных.

Разрабатываемая модель дает возможность выполнить классификацию канализационных трубопроводов и тоннелей различного назначения в зависимости от их состояния на основе описания состояния сети, полученного с помощью оптических исследований.

На следующем этапе на основании выполненной классификационной оценки состояния сети составляются приоритетные списки ремонта - списки объектов, подлежащих санации в первую очередь.

В современных условиях разработка стратегии поиска первоочередных объектов санации и восстановления городских водоотводящих и других коммунальных сетей, а также оптимальных методов их бестраншейного восстановления уже невозможна без создания и эффективного применения специальных диалоговых компьютерных программ или комплексов.

Использование диалоговых программных комплексов с другими современными техническими средствами (например, с автоматизированными системами теледиагностики) позволяет осуществлять непрерывное накопление, хранение и оперативную обработку информации, получаемой в ходе инвентаризации и инспекционного диагностирования подземных коммуникаций.

Особое внимание обращается на возможность неблагоприятного воздействия поврежденных участков на окружающую среду. Главными задачами при этом являются:

защита грунтовых вод от загрязнения;

устойчивая работа очистных сооружений;

надежная эксплуатация строительных сооружений.

Принимая во внимание необходимость гармонизации нормативной базы Украины с нормами и стандартами европейских стран, которая предусмотрена соглашениями о партнерстве и сотрудничестве между Украиной и Европейским Союзом, при разработке данной методики за основу взят ряд положений, учитывающих особенности европейских норм. Это даст возможность в будущем легче адаптироваться к новым условиям европейской интеграции. Вместе с тем следует обратить внимание и на ряд характерных для нашей страны условий. Это - отсутствие высококлассного оборудования, наличие тоннелей глубокого заложения со смотровыми шахтами, расположенными на расстоянии, превышающем указанные в СНиП, отсутствие современных приборов для измерения концентрации газов, необученность персонала, не способного решать сложные вопросы инспектирования, и, самое главное, отсутствие необходимых средств для создания требуемой базы данных.

3. Методологические основы моделирования визуализации сетей водоотведения

Целью создания информационной системы является автоматизация процесса определения списка приоритетных объектов санации водоотводящей сети. Данная система позволяет на основе данных о состоянии канализационной сети производить визуализацию интересующего пользователя участка сети со всеми характеризующими данный участок параметрами.

Информационная система включает в себя:

1) базу данных;

2) базу знаний;

3) систему управления базой данных;

4) систему визуализации участка коллектора;

5) систему автоматической классификации состояния канализационных коллекторов.

База данных содержит параметры и характеристики канализационных сетей, база знаний - правила классификации состояния участков канализационных коллекторов.

Система управления базой данных позволяет манипулировать информацией из банка данных и базы знаний, система визуализации - наглядно представлять характеристики и состояние участка канализационного коллектора. Система классификации дает возможность автоматически определять список приоритетных объектов санации водоотводящей сети.

Для оценки фактического состояния сети и сравнения его с требуемым должны быть выполнены следующие этапы работ:

классификация состояния;

оценка состояния.

Этим мероприятиям придается большое значение, так как с технической и экономической точек зрения не всегда возможно за короткий срок устранить все известные повреждения.

Для классификации состояния необходимо оценить каждый отдельный случай повреждения участка коллектора (колодца). При этом на основании его характеристик (размеров, положения и т.д.) каждого повреждения определяют класс состояния. Класс состояния обозначается номером от 1 (очень большие повреждения) до 4 (нет повреждений). Кроме того, существует специальный нулевой класс, который означает, что на участке есть критические повреждения и требуются срочные меры.

Для предварительного определения класса состояния всего участка (колодца) коллектора используется максимальное повреждение участка. Для окончательной классификации и установления класса состояния всего участка коллектора (колодца) берется усредненное значение классов с учетом значимости отдельных повреждений. Исходя из полученных данных, определяют окончательный класс состояния выбранного участка коллектора.

Каждому классу состояния (от 1 до 4) соответствуют определенные точки состояния - от 1 до 400 (сто точек на каждый класс). При этом классу 4 соответствуют точки от 1 до 100, а классу 1 - от 301 до 400. Данные значения определяются в зависимости от плотности, а также от длины и расположения повреждений.

Коллекторы и колодцы, которые имеют повреждения, влияют на окружающую среду. Поэтому приходится оценивать это влияние и степень защиты коллектора. Для этих целей используются специальные оценочные коэффициенты, учитывающие гидравлические характеристики коллектора и состояние сточных вод.

Поправочный коэффициент (от 1 до 2) учитывает гидравлические и конструктивные параметры коллектора, такие, как высота обратного подпора, степень запруженности канала, строения на поверхности коллектора. Так, чем выше значения обратного подпора и запруженности коллектора, тем больше поправочный коэффициент . Он увеличивается также, если над коллектором проходит жилая застройка.

Поправочный коэффициент зависит от степени загрязненности сточной воды и изменяется от 1 (дождевая вода) до 2 (очень сильное загрязнение сточными водами промышленных предприятий, не прошедшими предварительную очистку). Правила определения этих поправочных коэффициентов содержатся в базе знаний и определяются на основе параметров и характеристик участков коллектора.

Используя эти коэффициенты, а также точки состояния, можно вычислить точки оценки по формуле

(5.1)

где точка состояния;

и - поправочные коэффициенты;

- целая часть от деления.

Классификация состояния участков канализационных коллекторов проводится на основе совокупности данных, описывающих различные характеристики анализируемых участков. Объем информации, даже при рассмотрении небольшого числа участков канализационных систем, весьма велик, что вызывает необходимость систематизировать данные и представить все характеристики в виде единой информационной базы данных (банка данных). Для решения задачи автоматизации процесса классификации и оценки состояния канализационных систем такой банк данных должен быть представлен в виде целостной и непротиворечивой системы данных, позволяющей быстро и эффективно проводить поиск и анализировать разнородные характеристики участков канализационных систем.

Основной единицей для проведения классификации и анализа состояния канализационного коллектора является участок этого коллектора между двумя колодцами. Таким образом, основой базы данных будут характеристики, относящиеся к участку коллектора. Разделим их на несколько групп.

1. Основные данные участка - описывают главные признаки участка коллектора, начальный и конечные колодцы, отметки начала и конца участка, длину, поперечное сечение и прочие параметры такого плана.

2. Конструктивные данные участка - описывают конструкцию участка: материалы, дату и тип строительства, виды грунтов залегания и т.д.

3. Гидравлические параметры - характеризуют гидравлику конкретного участка коллектора: режимы эксплуатации, степень заполненности и т.д.

4. Инспекционные данные участка - относятся к видам и различным возможностям инспектирования участка: даты и период техобслуживания, возможность видео- и фотосъемки и т.д.

5. Прочие параметры участка - дополнительные характеристики, относящиеся к участку канализационных коллекторов. Разбиение всех характеристик участка коллектора на несколько групп продиктовано, в первую очередь, сложностью и большим количеством разноплановых параметров, а также стремлением упростить поиск и анализ.

6. Характеристики колодца - позволяют связать определенный участок с его географическим положением посредством адреса расположения колодца.

7. Характеристики повреждений - одни из наиболее важных, так как классификация и оценка состояния коллектора строятся прежде всего на анализе повреждений участков коллекторов и колодцев.

8. Характеристики инспектирования коллекторов - данные о дате, причине и прочих параметрах проводимого на данном участке инспектирования.

9. Справочные данные - сведения для описания тех или иных характеристик, например материалов трубопровода, строений на поверхности и т.д.

Структурная схема базы данных, кроме элементов, перечисленных выше, содержит также дополнительные связующие данные (рис. 5.3). Эти данные позволяют «привязать» к одному и тому же участку коллектора или колодцу несколько однотипных характеристик, например несколько повреждений, несколько строений на поверхности и т.д.

При определении класса состояния используется база знаний, представляющая собой отдельную таблицу, содержащую правила классификации состояния участка коллектора (табл. 5.2).

Таблица 2. Определение класса состояния единичного повреждения

Вид повреждения	Класс
	0	1	2	3	4
Уменьшение поперечного сечения, %
Трещина (ширина), мм
Деформация, %
Разрыв трубы, см			-	-	-
Коррозия железобетона, %	?70	50-70	30-50	10-30	<10

Система управления базой данных (СУБД) информационной системы классификации и анализа состояния канализационных коллекторов предназначена для управления данными в информационной базе данных.

Можно выделить две основные задачи СУБД:

управление справочными данными - добавление и модификация справочной информации, например, о виде материала, типе колодца, типе грунта, списке колодцев и т.д.;

ввод и модификация данных, описывающих параметры участков коллектора - основная часть СУБД и информационной системы, служит для предварительной обработки данных, необходимых для классификации и анализа состояния коллектора.

Программная система визуализации участка коллектора предназначена для наглядного графического представления анализируемого участка коллектора. Данная часть информационной системы является промежуточной между СУБД и системой классификации состояния.

Система визуализации выполняет следующие функции:

графическое изображение участка коллектора и колодцев - схематичное масштабное изображение участка коллектора и колодцев с указанием основных размеров этого участка;

диаграммы повреждений участка коллектора и колодцев - цветовое отображение состояния участка коллектора и колодцев, которое дает наглядное представление о состоянии всего участка и позволяет локализовать места для инспектирования и анализа;

просмотр профиля и характеристик повреждений участка коллектора - графическое изображение профиля и просмотр места и характеристик повреждения (при наличии).

Система визуализации непосредственно связана с СУБД и позволяет просматривать и модифицировать все доступные параметры участка коллектора и колодцев, а также производить классификацию и анализ состояния этого участка.

Благодаря использованию описанных выше методик и информационной базы данных информационная система автоматически выполняет классификацию состояния канализационных коллекторов.

При этом учитываются:

количество и параметры повреждений;

гидравлические и другие параметры;

количество и тип строений на поверхности;

режим и параметры эксплуатации;

данные предыдущих инспектирований и техобслуживаний.

В результате определяются класс состояния участка коллектора, оценочные коэффициенты, а также списки как отдельных участков, так и целых коллекторов, нуждающихся в первоочередной санации.

Система классификации и анализа состояния коллекторов включает также средство просмотра фото- и видеосъемок анализируемых участков.

Классификация состояния канализационных каналов и сооружений должна производиться квалифицированными, независимыми от сферы инспектирования специалистами, осуществляющими проверку на долговечность.

В зависимости от требований к системе канала классификация должна учитывать: вид повреждений; размер повреждений.

Определяя каждое отдельное повреждение при оценке той или иной единицы (шахты, бьефа, сооружения), необходимо принимать во внимание:

самое большое повреждение на участке;

частоту и размеры других повреждений;

увеличение длины отдельных повреждений.

К этому могут добавляться и другие критерии.

При некоторых состояниях коллекторов требуются незамедлительные действия, например в таких случаях:

при сбое работы, который приводит к неправильной оценке состояния коллектора;

при всех конструктивных (строительных) повреждениях в защитной зоне и близком расположении лечебных и минеральных источников;

при нанесении ущерба грунтовым водам из-за просачивания сточных вод;

во всех ситуациях, когда нарушается статичность трубопровода и возникает опасность обрушения.

Банк данных канала выдает следующую информацию:

данные о колодцах;

данные об участках коллектора;

сравнение длины участков при осмотре;

результаты оценки состояния;

виды повреждений;

количество шахт, колодцев и участков;

материалы коллектора и соединений;

диаметр;

длина сети;

протокол о видеосъемках.

Таким образом, благодаря прикладной программе полученная информация может анализироваться статистически.

В качестве пробного объекта исследования был выбран участок коллектора, проходящий по улице Малиновского (г. Харьков). Данный участок включает пять колодцев и четыре участка между ними.

Исходные данные для исследования участка коллектора с целью установления приоритетности санации его составляющих были предоставлены ГКП “Харьковкоммуночиствод” в виде исполнительной съемки. На этой съемке отображен участок коллектора, обозначены колодцы, нанесены отметки крышки колодца и лотковой части коллектора, расстояния между колодцами, диаметр коллектора, подключения к коллектору и др. Все представленные на исполнительной съемке сведения хранятся в базе данных информационной системы.

Для примера классификации участка коллектора были выбраны три колодца, обозначенные на исполнительной съемке как К1, К2 и К3, а также взят участок коллектора между ними (табл. 5.3-5.5).

Таблица 3. Данные о колодцах

Характеристика	К1	К2	К3	К4	К5
Высота колодца, м	4,37	4,30	4,6	4,77	4,75
Отметка крышки колодца	105,25	105,16	105,43	105,47	105,51
Отметка лотка	100,88	100,85	100,83	100,70	100,66
Внешние подключения				Канализация d=300 мм

Примечание. Материал колодцев - железобетон; тип - круглый; диаметр 1500 мм.

Таблица 4. Данные о бьефах

Характеристика	Бьеф К1-К2	Бьеф К2 - К3	Бьеф К3 - К4	Бьеф К4 -К5
Основные данные бьефа
Профиль	Круглый	Круглый	Круглый	Круглый
Высота профиля, мм	1200	1200	1200	1200
Зона транспорта	Да	Да	Да	Да
Ширина улицы, м	9	9	9	9
Конструктивные данные бьефа
Вид строительства	Открытый	Открытый	Открытый	Открытый
Год строительства	1968	1968	1968	1968
Грунт основания	Пески мелки водонасыщенные
Грунт залегания	Пески мелки водонасыщенные
Грунт над трубопроводом	Уплотненный песчаный
Материал	Железобетон	Железобетон	Железобетон	Железобетон
Стыки	Раструбные	Раструбные	Раструбные	Раструбные
Гидравлические параметры бьефа
Режим эксплуатации	Безнапорный	Безнапорный	Безнапорный	Безнапорный
Мин. уровень в сухое время, м	0,36	0,36	0,36	0,36
Макс. уровень в сухое время, м	0,6	0,6	0,6	0,6
Мин. уровень в дождь, м	0,6	0,6	0,6	0,6
Макс. уровень в дождь, м	1,08	1,08	1,08	1,08
Нагрузка в сутки, %	100	100	100	100
Данные инспектирования бьефа
Интервал техобслуживания (ТО), дни	130	130	130	130
Дата последнего ТО	15.03.2003	15.03.2003	15.03.2003	15.03.2003
Возможность видеосъемки	Да	Да	Да	Да
Возможность работы без очистки	Нет	Нет	Нет	Нет
Прочие данные бьефа
Защита грунта	Нет	Нет	Нет	Нет
Защита грунтовых вод	Нет	Нет	Нет	Нет
Наличие SO4	Да	Да	Да	Да
Очистка на предприятии	Да	Да	Да	Да
Наличие запаха	Да	Да	Да	Да
Превышение ПДК	Да	Да	Да	Да
Нарушение конструкций на поверхности	Да	Да	Да	Да
Строения на поверхности
Проезжая часть	Да	Да	Да	Да
Жилая застройка	Да	Да	Да	Да
Асфальтовое покрытие	Да	Да	Да	Да

Таблица 5. Повреждения участка

Повреждение	Место	Характеристика	Класс состояния
Колодец № 1
1. Коррозия железобетона	Нижняя часть	32 %	2
2. Трещина	Правая часть	0,8 мм	4
3. Деформация	Левая часть	12 %	2
Колодец № 2
4. Коррозия железобетона	Верхняя часть	21 %	3
5. Деформация	Правая часть	22 %	1
6. Трещина	Правая часть	6,3 мм	1
Колодец № 3
7. Коррозия железобетона	Верхняя часть	19 %	3
8. Деформация	Свод	24 %	1
9. Трещина	Правая часть	1,6 мм	3
Участок 1-2
10. Трещина	Свод	2,8 мм	2
11. Коррозия железобетона	Свод	45 %	2
Участок 2-3
12. Трещина	Свод	5,7 мм	1
13. Коррозия железобетона	Свод	25 %	3

Для каждого объекта исследования (колодца или участка) определим класс его состояния. Для этого воспользуемся классами состояния каждого единичного повреждения этого объекта. Классом состояния колодца или участка будем считать класс состояния наибольшего повреждения объекта. В данном примере наибольшим повреждением для колодца № 1 является повреждение 1, для колодца № 2 - повреждение 5, для колодца № 3 - повреждение 8, для участка 1-2 - повреждение 10, а для участка 2-3 - повреждение 12. Определим предварительные классы состояния для всех исследуемых объектов (табл. 5.6).

Таблица 6. Классы состояния исследуемых колодцев и участков

Объект	Класс состояния
Колодец № 1	2
Колодец № 2	1
Колодец № 3	1
Участок 1-2	2
Участок 2-3	1

Для дальнейшей классификации исследуемых объектов найдем точки состояния каждого колодца и участка коллектора. При этом учитываются такие характеристики, как количество повреждений на объекте, их плотность и серьезность повреждений. Так, например, в колодце № 1 повреждения расположены далеко друг от друга, нет серьезных повреждений, поэтому точка состояния для колодца № 1 равна 210 (2-й класс состояния). Для колодца № 2, в правой части которого сконцентрированы два серьезных повреждения, точка состояния будет 360 (1-й класс состояния). Для колодца № 3 она равна 320, для участка 1-2 - 280, для участка 2-3 - 370.

Мы получили предварительную оценку состояния исследуемых участков коллектора. Однако данная оценка учитывает только количество и характеристики повреждений объектов, но не учитывает гидравлических и конструктивных параметров, которые также важны для определения приоритетности проведения санации.

Рассмотрим поправочные коэффициенты. Для колодцев коэффициенты H и Q равны единице, так как колодцы являются вспомогательными сооружениями коллекторов и не содержат сточных вод.

Поправочный коэффициент H, учитывающий гидравлические и конструктивные параметры коллектора, для данных участков равен 1,2, так как нет обратного подпора воды, а на поверхности находится жилая застройка. Поправочный коэффициент Q, учитывающий загрязненность воды, равен 1,7 - сточные воды сильно загрязнены отходами промышленных предприятий.

Произведем окончательную оценку каждого объекта исследования по формуле 5.1. Окончательные точки оценки, а также приоритетность проведения санации для всех исследуемых объектов видны из табл. 5.7.

Таблица 7. Оценка состояния

Объект	Оценка	Приоритет
Колодец № 1	579	5
Колодец № 2	798	2
Колодец № 3	758	3
Участок 1-2	753	4
Участок 2-3	912	1

Таким образом, санация данных участков должна проводиться в такой последовательности: участок 2-3; колодец № 2; колодец № 3, участок 1-2, колодец № 1.

4. Рекомендации по выбору методов ремонта и восстановления сетей

Известны нормативные документы, которые определяют в общем виде основные правила обследования и оценки технического состояния водопроводных и канализационных сетей, а также общие положения их безопасности и надежной эксплуатации.

Так, сроки планового обследования Т должны устанавливаться в зависимости от уровня безопасности водопроводных и канализационных сетей

К_б = q_п k_эк k_аг; (5.2)

Т = Т_б k_б, (5.3)

где Т_б - срок первого планового обследования, который принят как 5 лет;

q_п - коэффициент надежности;

k_эк - коэффициент экологической безопасности;

k_аг - коэффициент агрессивности внутренней и внешней среды;

k_б - уровень безопасности.

В результате обследования участка сети определяется его общее техническое состояние:

нормальное - четвертый класс;

удовлетворительное - третий класс;

непригодное - второй класс;

предаварийное - первый класс.

В нормативных документах указывается, что при текущем ремонте устраняют локальные дефекты и повреждения, осуществляют защиту конструктивных элементов, а при капитальном ремонте восстанавливают несущую способность конструкции.

Нормативные акты разработаны для водопроводных сетей и поэтому не отражают в полной мере особенностей эксплуатации водоотводящих сетей.

В развитие известных нормативных документов составлена классификация технического состояния канализационных сетей, основанная на том, что вначале определяют главный (приоритетный) вид повреждения, причину повреждения, а затем степень разрушения (класс технического состояния). Иными словами, рекомендуемая классификация технического состояния участка канализационной сети - это исходные данные.

Классификация разграничивает виды ремонта. Так, текущий ремонт необходимо проводить при четвертом и третьем классах состояния сетей, а капитальный - при втором и первом. И, наконец, предложенная классификация служит исходными данными:

для выбора рациональных методов восстановления;

для разработки качественно новых методов восстановления канализационных сетей закрытым способом.

В зависимости от исходных данных, то есть от класса технического состояния, предложены методы закрытого ремонта и восстановления канализационных коллекторов (табл. 5.8 и 5.9).

Таблица 8. Классификация повреждений канализационных коллекторов

Вид повреждения	Класс IV	Класс III	Класс II	Класс I
Коррозия	Заполнители бетона видимые	Заполните-ли бетона выступаю-щие, местами видна арматура	Защитного слоя нет, видна коррозия арматуры	Отсутствие части стенок, вероятность обрушения
Абразивный износ	Износ местами защитного слоя	Износ защитного слоя	Защитного слоя нет, виден износ арматуры	Износ арматуры, вероятность обрушения
Трещины	Волосяные трещины	Нераскрытые трещины	Раскрытие трещин	Образование сколов, разрыв; вероятность обрушения
Разгерметизация стыков	Инфильтрация грунтовых вод в отдельных местах	Инфильтрация грунтовых вод капающая	Инфильтрация грунтовых вод текущая	Инфильтрация грунтовых вод под напором; вероятность обрушения

Таблица 9. Рекомендуемые методы закрытого ремонта и восстановления канализационных коллекторов в зависимости от класса технического состояния

Исходные данные	Рекомендуемый метод восстановления закрытым (бестраншейным) способом
Вид разр-я	Основной фактор	Техническое состояние коллектора в целом	Класс аварийности
			IV	III	II	I
1	2	3	4	5	6	7	8
Коррозия	Биологический	Нормальное (не снижается несущая способность)	?				Флюатирование или иное антикоррозионное покрытие поверхности бетона первичной обделки
		Удовлетворительное (опасность снижения несущей способности)		?			Облицовка пластиком первичной обделки
		Непригодное (снижена несущая способность)			?		Возведение монолитной или монолитно-прессованной бетонно-пластмассовой вторичной обделки
		Предаварийное (опасность обрушения и экономического кризиса)				?	Возведение монолитно-сборной или сборно-монолитной вторичной обделки, облицованной пластиком
Абразивный износ	Повышение скорости потока	Нормальное (не снижается несущая способность)	?				Набрызг сталефибробетона в местах образования износа бетона первичной обделки
		Удовлетворительное (опасность снижения несущей способности)		?			Облицовка керамикой первичной обделки
		Непригодное (снижена несущая способность)			?		Возведение монолитной или монолитно-прессованной бетонно-пластмассовой вторичной обделки
		Предаварийное (опасность обрушения и загрязнения окружающей среды)				?	Возведение монолитно-сборной или сборно-монолитной вторичной обделки, облицованной пластиком
Трещины	Механичес-кое воздействие	Нормальное (не снижается проектная водонепрони...

курсовая работа "Методика определения состояния сетей и выбора методов их ремонта и восстановления" скачать

Подобные документы

• Способы определения дефектов механизмов и деталей в процессе эксплуатации. Выбор метода ремонта

  Причины износа и разрушения деталей в практике эксплуатации полиграфических машин и оборудования. Ведомость дефектов деталей, технологический процесс их ремонта. Анализ методов ремонта деталей, обоснование их выбора. Расчет ремонтного размера деталей.
  
  курсовая работа [2,3 M], добавлен 10.06.2015
  

• Организация систем водоснабжения и водоотведения для предприятия по производству волокна и нити – капрон

  Механизмы водоподготовки, их сравнительная характеристика, преимущества и недостатки. Особенности производства синтетических волокон. Расчет необходимой степени очистки сточных вод и водопроводных сетей. Структура комплекса мероприятий по водоподготовке.
  
  курсовая работа [241,1 K], добавлен 24.04.2016
  

• Исследование возможности применения искусственных нейронных сетей для автоматического управления процессом металлизации

  Изучение основных функций активации (пороговой, линейный, сигмоидный) элементов нейронных сетей и правил их обучения (Больцман, Хебб) сетей с целью разработки метода автоматизации процесса металлизации на базе адаптивного нейросетевого подхода.
  
  дипломная работа [305,8 K], добавлен 31.05.2010
  

• Определение сметы затрат на проведение планово-предупредительного ремонта

  Сущность системы планово-предупредительного ремонта сетей промышленной энергетики. Расчет трудоемкости и простоя оборудования в ремонте. Смета затрат ремонтно-эксплуатационных работ хозяйства. Расчет экономической эффективности внедрения новой техники.
  
  курсовая работа [99,4 K], добавлен 10.01.2011
  

• Определение потребности в воде населенного пункта

  Понятие нормы водопотребления на хозяйственно-питьевые нужды для жилой застройки. Расход воды на нужды бань и прачечных, поливку улиц и зеленых насаждений, пожаротушение. Расчет сетей водоотведения города, определение расходов сточных вод на участках.
  
  курсовая работа [73,9 K], добавлен 06.03.2010
  

• Разработка рекомендаций по повышению эффективности системы теплоснабжения микрорайона Шатенево

  Описание тепловых сетей и потребителей тепловой энергии. Рекомендации по децентрализации, осуществлению регулировки и отводящим трубопроводам. Технико-экономическая оценка инвестиций в реконструкцию тепловых сетей. Анализ потребителей в зимний период.
  
  дипломная работа [349,8 K], добавлен 20.03.2017
  

• Разработка методики обеспечения качества швейных изделий на стадии их изготовления с использованием аппарата нейронных сетей

  Анализ научных разработок в области прогнозирования качества продукции и оценка математических методов решения статистических задач. Разработка структуры нейронной сети. Прогнозирование качества швейных изделий с использованием аппарата нейронных сетей.
  
  дипломная работа [3,9 M], добавлен 14.04.2013
  

• Разработка технологического процесса ремонта детали 66-1002060-Б крышка распределительных шестерен

  Разработка технологического процесса восстановления крышки распределительных шестерен №66-1002060-Б с применением рациональных способов ремонта. Обоснование выбора рационального способа восстановления детали. Технологические схемы устранения дефектов.
  
  курсовая работа [651,4 K], добавлен 09.02.2018
  

• Вал рулевой сошки

  Общая характеристика детали, оценка ее конструктивного совершенства, технические параметры и порядок ремонта. Выбор размера партии. Существующие дефекты и методика их устранения, технологический маршрут восстановления. Планировка ремонтного участка.
  
  курсовая работа [426,6 K], добавлен 26.05.2014
  

• Технология восстановления детали "Вал ПН-40УВ"

  Программа восстановления (ремонта) детали "Вал ПН-40УВ". Служебное назначение детали, ее размерная цепь. Анализ технических требований к детали, отработка ее конструкции на технологичность. Выбор методов и средств технического контроля качества.
  
  курсовая работа [2,4 M], добавлен 03.06.2014
  

• Организация технического обслуживания и ремонта горных машин и оборудования в условиях производства ЗАО "Полюс"

  Нормативы периодичности, продолжительности и трудоёмкости ремонтов, технологического оборудования. Методы ремонта, восстановления и повышения износостойкости деталей машин. Методика расчета численности ремонтного персонала и станочного оборудования.
  
  курсовая работа [1,4 M], добавлен 08.02.2013
  

• Совершенствование технологии ремонта испарителей бытовых холодильников

  Классификация и устройство испарителей бытовых холодильников, основные технические требования к ним. Существующие неисправности испарителей и разработка усовершенствованного технологического процесса ремонта. Планирование мероприятий для осушки масла.
  
  курсовая работа [3,2 M], добавлен 23.01.2011
  

• Моделирование контура стабилизации давления в выходном коллекторе АСУ водоотведения

  Автоматизация процесса сбора и обработки информации о работе канализационных насосных станций и других объектов сети водоснабжения и водоотведения. Системы измерения давления и расхода, частотные преобразователи. Контроллеры и компьютеры диспетчерских.
  
  курсовая работа [411,2 K], добавлен 12.12.2010
  

• Технология и организация восстановления деталей и сборочных единиц при сервисном сопровождении

  Разработка технологического процесса ремонта детали. Расчёт режимов наплавки и точения. Определение нормы штучно-калькуляционного времени. Разработка приспособления для ремонта детали. Этапы гладкого точения. Формула определения скорости наплавки.
  
  курсовая работа [295,7 K], добавлен 04.06.2009
  

• Проект устройства инженерных сетей

  Этапы разработки мероприятий по контролю качества строительных работ, охране природы и окружающей среды. Анализ схемы устройства приямков. Рассмотрение технологии и организации производства работ. Особенности строительства и размещения инженерных сетей.
  
  контрольная работа [267,8 K], добавлен 14.11.2012
  

• Разработка технологического процесса восстановления детали: вал опоры

  Подготовка детали вал опоры к дефектации и ремонту. Выбор способа ремонта поверхностей детали и разработка технологического маршрута ремонта. Разработка технологических операций ремонта поверхности: расчёт режимов наплавки и механической обработки.
  
  курсовая работа [90,6 K], добавлен 23.08.2012
  

• Организация ремонта электрооборудования

  Организация и планирование ремонта и эксплуатации основных фондов на промышленных предприятиях. Основные методы ремонта оборудования в химической промышленности: узловой и агрегатный. Расчет стоимости материалов, запасных частей, необходимых для ремонта.
  
  контрольная работа [404,4 K], добавлен 07.02.2011
  

• Проект распределительной сети газоснабжения посёлка городского типа Войвож Сосногорского района

  Схемы наружных и внутренних сетей газоснабжения для посёлка Войвож. Оборудование газорегуляторного пункта с учетом подключения к газопроводу сетей среднего давления Ф273х8,0, проходящему по посёлку. Определение плотности и теплоты сгорания газа.
  
  дипломная работа [1,7 M], добавлен 10.04.2017
  

• Расчет газопровода высокого давления

  Годовое потребление газа на различные нужды. Расчетные перепады давления для всей сети низкого давления, для распределительных сетей, абонентских ответвлений и внутридомовых газопроводов. Гидравлический расчет сетей высокого давления, параметры потерь.
  
  курсовая работа [226,8 K], добавлен 15.12.2010
  

• Техническая эксплуатация электрических станций и сетей. Правила

  Основные требования к организации и ведению безопасной, надёжной и экономичной эксплуатации тепловых, атомных, гидравлических, ветровых электрических станций, блок-станций, теплоцентралей, станций теплоснабжения, котельных, электрических и тепловых сетей.
  
  учебное пособие [2,2 M], добавлен 07.04.2010
  

Другие документы, подобные "Методика определения состояния сетей и выбора методов их ремонта и восстановления"

• главная
• рубрики
• по алфавиту
• вернуться в начало страницы
• вернуться к началу текста
• вернуться к подобным работам