Введение к работе
В работе исследованы показатели безопасности водоводов и коллекторов етей систем водоотведения объектов городского и промышленного строитель-тва с учетом экологических факторов.
Актуальность темы. Системы водоотведения относят к категории систем іассового обслуживания. Они предназначены для сбора и удаления за пределы ородов, промышленных предприятий загрязненных сточных вод. Уровень их варийности предопределяет экологическую обстановку на водоемах страны. Іозтому в России продолжаются работы по реконструкции систем водоотведе-[ия. При этом ежегодно сдаются в эксплуатацию десятки километров сетей, во-юводов и коллекторов.
Однако, как показывает опыт эксплуатации, несмотря на указанные меры, :истемы водоотведения продолжают оказывать негативное воздействие на со-ггояние водоемов в ряде регионов России. Последнее связано со сложными ус-говиями эксплуатации, старением сетей в большинстве городов и, как следст-ше,' с высоким уровнем частоты, случайным характером появления и продолжительности аварий на водоводах и коллекторах, предназначенных для защиты окружающей среды от загрязнений, отводимых со сточными водами. Поэтому зозникает потребность в оценке влияния аварий на показатели экологической безопасности систем водоотведения, исходя из категории опасности транспортируемых стоков и категории водопользования водных объектов, в которые они могут попадать при авариях.
Вместе с тем, до настоящего времени не разработаны методы расчета, учитывающие влияние аварий на безопасность транспортних сооружений, в частности, водоводов и коллекторов по отношению окружающей среды. Опубликованные гчедення 6 показателях безотказности, ремонтопригодности трубопроводов и сооружений на сетях носят неполный характер, что сдерживает их практическое применение при проектировании и эксплуатации указанных сооружений. По этой причине при оформлений раздела проектов (опенка ноздей-
ствия на окружающую среду (ОВОС)) не могут определяться такие показатели, как: риск появления, частота и продолжительность аварий, опасных'для окружающей среды. Очевиден разрыв между требованиями, которые могут предъявляться природоохранными органами к показателям экологической безопасности принимаемых решений, с одной стороны, и возможностью инженеров осуществлять обосновывающие расчеты при оформлении раздела ОВОС проектов для выполнения этих требований- с другой.
Указанное состояние вопроса подтверждает актуальность темы диссертации, направленной на разработку методов расчета позволяющих обосновывать решения по обеспечению требуемого уровня экологической безопасности систем водоотведения с целью сохранения и улучшения состояния окружающеї среды, включая научные, экономические и социальные аспекты этой проблемы.
Настоящая работа выполнялась в рамках государственной программ! "Архитектура и строительство"; научное направление №7 "Создание новых і совершенствование существующих систем жизнеобеспечения населенны пунктов". Она является составной частью исследований, начатых в.ВИСИ рамках плановых НИР Водоем, Водоотвод, Насос, 62-К-35/90, 127-К-35/91, 12" К-35/92, и завершена на кафедре канализации СПбГАСУ.
Цель работы - исследование свойств безотказности и ремонтопригодш ста трубопроводов сетей систем водоотведения; разработка моделей и методе расчета показателей безопасности водоводов и коллекторов, учитывающих ел чайный характер появления и продолжительности аварий; обоснование инж нерных мер и создание оборудования для повышения их безопасности с учете экологических факторов.
Научная новизна работы:
-получены формулы для определения показателей безотказности са\
течных и напорных трубопроводов систем водоотведения в зависимости от
диаметра и материала;
-5- .'
-разработана расчетная модель для описания изменения состояний водоводов и коллекторов при эксплуатации с учетом случайного характера показателей безотказности и ремонтопригодности трубопроводов в виде систем одно-, двухпараметрических случайных процессов;
-разработана расчетная_ модель для" оценки вероятностных показателей безопасности водоводов и коллекторов, позволяющая оценивать степень соответствия риска и продолжительности загрязнения окружающей среды требованиям, предъявляемым к их безопасности в соответствии с категорией опасности веществ, содержащихся в транспортируемом стоке;
-разработана расчетная модель для оценки аварийных сбросов загрязненных сточных вод (загрязняющих веществ определенного лимитирующего признака вредности) за расчетный период эксплуатации, позволяющая оценивать степень соответствия масштаба загрязнения водных, объектов требованиям, предъявляемым в виде предельно допустимых (ПДС) или временно согласованных (ВСС) сбросов;
-разработаны рекомендации по оценке эффективности инженерных мер
для обеспечения экологической безопасности водоводов и коллекторов с уче
том показателей безотказности и ремонтопригодности труб, включая технико-
экономический расчет водоводов; '
-разработано оборудование для опорожнения отдельных участков коллекторов, а также для защиты станций от затопления, отличительные признаки которого защищены 3 авт; свидетельствами и патентами.
Практическая ценность работы определяется тем, что:
-с использованием теории математической статистики и теории вероятности получены справочные данные по показателям безотказности, ремонтопригодности трубопроводов и даны формулы для их оценки;
:с использованием теории одно-, двухпараметрических случайных про- . цессов разработан метод, который может применяться при оформлении раздела . ОВОС проектов для расчета вероятностных показателей безопасности гюдоно-
. -6-
дов и коллекторов: риска, продолжительности превышения допустимого уровня загрязнения водоемов и др.;
-с использованием теории случайных процессов и теории расчета водоводов, коллекторов разработан метод, который может применяться при оформлении раздела ОВОС проектов для определения аварийных сбросов загрязненных сточных вод в окружающую среду за расчетный период эксплуатации, для которого установлен ПДС или ВСС;
-разработана методика оценки эффективности инженерных мер по.обеспечению безопасности транспортных сойружениПпри их проектировании и даны рекомендации по технико-экономическому расчету напорных водоводов;
тизготовлен опытный образец насосного оборудования с приводом в виде гидротурбины для перекачки сточных и дренажных вод. Внедрение результатов работы имело место при:
-разработке "Норм по оценке экологической безопасности систем водоот-ведения";
-разработке "Норм по оценке надежности оборудования, систем водоснабжения и водоотведения";
-обосновании ТЗ на реконструкцию канализационной сети и коллекторов системы водоотведения г. Санкт-Петербурга;
-обосновании рекомендаций по количеству ниток главных коллекторов бассейнов канализования г. Санкт-Петербурга;
.-разработке ТЗ на проектирование насосной станции опорожнения напорного дюкера правобережного коллектора г. Санкт-Петербурга;
-разработке ТЗ на проектирование водоочистных сооружений городка в г
Острове. -
Апробация работы имела место: -при докладах в 1992-1996гг. материалов диссертации на конференциях МГСУ, в СП6ҐАСУ, в ПГУПС, в Московском ДНТП, а также на Международ! ном симпозиуме в Санкт-Петербурге в 1992 г., на Международной конференци
в Варшаве в 1993 г., на Международной конференции по проблемам экологической безопасности городов в Санкт-Петербурге в 1995 году;
- -при обсуждениях двух нормативных документов в 26-м ЦНИИ МО, в ГПИ специального строительства МО, в 23-м ГМПИ, в 58-м ЦПИ МО, в Министерстве охраны окружающей среды и природных ресурсов Российской Федерации, в Комитете экологии и природных ресурсов Санкт-Петербурга и Ленинградской области;
-при обсуждениях результатов НИОКР по разработке и испытанию насосов с гидроприводом для опорожнения напорного дюкера правобережного коллектора г. Санкт - Петербурга и результатов НИР по исследованию надежности транспортных сооружений систем водоотведения на научно-технических советах ГУП "Водоканал Санкт-Петербурга".
Публикации. По теме диссертации опубликовано 18 работ. Из них разделы ведомственных норм- 2, отчеты по НИР- 3, статьи и доклады- 10, авторские свидетельства на изобретения и патенты - 3.
На защиту выносятся:
-результаты исследования закономерностей изменения и формулы для
определения показателей безотказности самотечных и напорных трубопроводов
систем, водоотведения; ....
-расчетные модели в виде систем одно-, двухпараметрических случайных
процессов для описания изменения состояний водоводов, коллекторов и опре
деления объема аварийных сбросов загрязненных сточных вод в окружающую
среду с учетом случайного характера показателей безотказности и ремонтопри- '
годности оборудования сети; . .'.';
-метод расчета вероятностных показателей экологической безопасности - водоводов и коллекторов (риска и продолжительности превышения допустимого уровня загрязнения водного объекта и др.), позволяющий оценивать соответствие принятых решений требованиям, предъявляемым к их безопасности в соответствии.с категорией опасности веществ, содержащихся в стоке;
-метод расчета аварийных сбросав загрязненных сточных вод
(загрязняющих веществ определенного лимитирующего признака вредности) в
окружающую среду за расчетный период эксплуатации, для которого установ
лен ПДС или ВСС; " .
-методика обоснования и результаты исследования эффективности методов, рекомендуемых к применению при проектировании водоводов и коллекторов для обеспечения их безопасности с учетом показателей безотказности, ремонтопригодности труб 'и оборудования, входящего в их состав, включая технико-экономический расчет водоводов;
-новое оборудование для опорожнения и вентиляции отдельных участков коллекторов, а также для защиты насосных станций от затоплений, отличительные признаки которого защищены 3 авт. свид. и патентами.
Объем и состав диссертации. Диссертация состоит из введения, пяти глав, общих выводов, библиографии. Содержит 123 страницы машинописного текста, 33 рисунка, 36 таблиц, 163 источника литературы.