Научная статья на тему 'Анализ водоотдачи кольцевой сети наружного противопожарного водопровода с учетом повреждений трубопроводов'

Анализ водоотдачи кольцевой сети наружного противопожарного водопровода с учетом повреждений трубопроводов Текст научной статьи по специальности «Строительство и архитектура»

CC BY
642
46
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
ВОДООТДАЧА / СЕТЬ НАРУЖНОГО ПРОТИВОПОЖАРНОГО ВОДОСНАБЖЕНИЯ / ПОЖАРНЫЙ ГИДРАНТ / ПОВРЕЖДЕНИЕ СЕТИ / ЖИВУЧЕСТЬ / КОЭФФИЦИЕНТ ЖИВУЧЕСТИ / АНАЛИЗ / ПАСПОРТ СЕТИ

Аннотация научной статьи по строительству и архитектуре, автор научной работы — Таранцев А.А., Пивоваров Н.Ю.

Рассмотрена проблема оценки водоотдачи кольцевой сети наружного противопожарного водопровода при повреждении некоторых его участков. Приведены математические модели сети водоснабжения с учетом повреждения ее отдельных участков и при различном числе задействованных пожарных гидрантов. Проведены компьютерные расчеты, результаты которых сопоставлены с табличными данными справочников руководителей тушения пожаров. По результатам расчетов сформулирована и описана проблема живучести сетей водоснабжения. Сделан вывод о целесообразности разработки гидравлических паспортов сетей водоснабжения.In this article the authors analyze the yield of firefighting external water supply (FEWS) subject to possible damage of pipelines at different sites. Standard methods of assessing water loss dead-end and ring networks FEWS does not take into account the numerous factors which affect the flow of water and also the scenario of possible collision damage different sections of a piping network FEWS isn’t considered. For the calculation the authors used a numerical method of mathematical modeling of water loss ring network FEWS. On the basis of Darcy’s law Weisbach and mathematical description of the pressure-flow characteristics used in the pumping station pumps there are composed a system of equations for pressure balances of the ring network FEWS with a set number of fire hydrants (FH) and damage to different pipeline sections. To solve systems of equations there are used methods of discrete mathematics and the mathematical program package Mathcad 14. The obtained results are compared with the reference data and the calculation results obtained in a similar way in the simula¬tion of ring network FEWS without considering the damage. For the first time the authors introduce the notion of survivability of the ring network FEWS. To evaluate the effectiveness of yield ring network FEWS in terms of the damage some sections it is pro-posed to use the coefficient of survivability, which is calculated as the ratio of the number of involved fire hydrants that provide water loss when the network FEWS damaged, the total number of fire hydrants in-volved network FEWS. With respect to the models of analyzed ring networks FEWS disclosed the structure of the location of water sources (depending on the number of fire hydrants and distances between them), it’s provided a mathematical description of each of the considered models. The performance of the proposed models and method of quantitative assessment of the network yield FEWS is demonstrated. Recommendations are given for further development and practical use of the developed method for the needs of specialists in the field of fire safety. In particular, it is proposed to use the methodology to design networks of passports FEWS subject to the height differences of the terrain, the amount of FH involved, approximate their locations and characteristics of pumping stations. In the preparation of these passports of networks FEWS it’s proposed in a separate Annex to put the calculated yield table real network FEWS based on the expected factors of internal and external negative effects (including damage to sections of pipelines) on the network. In addition, it’s proposed to reflect the methodology of calculation of loss networks FEWS in the special supplement to the a set of rules 8.13130.2009.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по строительству и архитектуре , автор научной работы — Таранцев А.А., Пивоваров Н.Ю.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Текст научной работы на тему «Анализ водоотдачи кольцевой сети наружного противопожарного водопровода с учетом повреждений трубопроводов»

А. А. ТАРАНЦЕВ, д-р техн. наук, профессор, профессор кафедры организации пожаротушения и проведения аварийно-спасательных работ, Санкт-Петербургский университет ГПС МЧС России (Россия, 196105, г. Санкт-Петербург, Московский просп., 149); заведующий лабораторией, Институт проблем транспорта им. Н. С. Соломенко РАН (Россия, 199178, г. Санкт-Петербург, 12-я линия ВО, 13; e-mail: t_54@mail.ru) Н. Ю. ПИВОВАРОВ, начальник караула, Главное управление МЧС России по Новосибирской области (Россия, 630099, г. Новосибирск, ул. Октябрьская, 80); адъюнкт Санкт-Петербургского университета ГПС МЧС России (Россия, 196105, г. Санкт-Петербург, Московский просп., 149; e-mail: nikola-pivovarov@mail.ru)

УДК 614.842.62/843.1

АНАЛИЗ ВОДООТДАЧИ КОЛЬЦЕВОЙ СЕТИ НАРУЖНОГО ПРОТИВОПОЖАРНОГО ВОДОПРОВОДА С УЧЕТОМ ПОВРЕЖДЕНИЙ ТРУБОПРОВОДОВ

Рассмотрена проблема оценки водоотдачи кольцевой сети наружного противопожарного водопровода при повреждении некоторых его участков. Приведены математические модели сети водоснабжения с учетом повреждения ее отдельных участков и при различном числе задействованных пожарных гидрантов. Проведены компьютерные расчеты, результаты которых сопоставлены с табличными данными справочников руководителей тушения пожаров. По результатам расчетов сформулирована и описана проблема живучести сетей водоснабжения. Сделан вывод о целесообразности разработки гидравлических паспортов сетей водоснабжения.

Ключевые слова: водоотдача; сеть наружного противопожарного водоснабжения; пожарный гидрант; повреждение сети; живучесть; коэффициент живучести; анализ; паспорт сети.

DOI: 10.18322/PVB.2016.25.06.66-78

Тушение пожаров на объектах нефтегазового комплекса и других крупных предприятиях народного хозяйства требует больших расходов воды [1], в том числе на охлаждение и пенное тушение. На подобные объекты составляются планы тушения пожаров, одним из важных разделов которых является оценка достаточности водоотдачи при использовании сетей наружного противопожарного водопровода (НППВ) [2]. Такая оценка осуществляется путем сопоставления расчетного фактического требуемого общего расхода воды Qф [3, 4], включающего расход как на тушение, так и на охлаждение и защиту конструкций зданий и сооружений, с табличным значением водоотдачи сети НППВ, которое согласно [5] определяется в зависимости от диаметра трубопровода й и напора Н (табл. 1).

Как показано в работах [6, 7], реальная водоотдача как тупиковых, так и кольцевых сетей НППВ оказывается ниже расчетной, что обусловлено влиянием многих факторов, не учтенных в стандартной методике расчета по [2, 5], таких как количество задействованных пожарных гидрантов (ПГ) Ы, расстояния между ними, перепады высот местности и т. п. Это, в свою очередь, не раз приводило к опасным инцидентам, связанным с недостатком водоснабже-

Таблица 1. Водоотдача кольцевой сети НППВ Ок, л/с, согласно [5]

Напор

Диаметр труб, мм

в сети, м вод. ст. 100 150 200 250 300 350

10 25 55 65 85 115 130

20 30 70 90 115 170 195

30 40 80 110 145 205 235

40 45 95 130 185 235 280

50 50 105 145 200 265 325

60 52 110 163 225 290 380

70 58 130 182 255 330 440

80 64 140 205 287 370 500

ния на реальных крупных пожарах, происходивших на рассматриваемых объектах [1, 8], хотя теоретически (согласно документам оперативного планирования [2] и справочникам [5]) сети НППВ должны обеспечивать необходимую водоотдачу.

Помимо этого, при тушении пожаров возникает проблема надежности и живучести сетей НППВ, так как их износ на большинстве промышленных предприятий (в том числе нефтегазового комплекса),

© Таранцев А. А., Пивоваров Н. Ю., 2016

построенных в Советском Союзе в 60-90-е года XX века, к настоящему времени достигает 60 %(!).

К причинам низкой надежности трубопроводов в городах России, кроме износа, относится:

• низкое качество и отсутствие надежных и долговечных труб;

• низкая коррозионная устойчивость значительного числа трубопроводов (материал большинства труб — низкоуглеродистая сталь);

• несоблюдение технологии производства работ по укладке и монтажу трубопроводов в период массового строительства;

• отсутствие необходимых мер по защите от агрессивного воздействия внешней и внутренней среды при прокладке стальных трубопроводов;

• скачки давления, гидравлические удары и т. п. [9]. Кроме того, сети НППВ могут подвергаться негативному воздействию факторов ЧС (например, разрушающих нагрузок при расположении сетей в сейсмически активных районах), повреждению при проводимых поблизости строительных работах и др.

При повреждении трубопроводов аварийные участки отсекаются задвижками, что позволяет сети НППВ еще какое-то время обеспечивать некоторую водоотдачу до проведения ремонта (что характерно для кольцевых сетей НППВ).

Таким образом, возникает проблема оценки живучести сети НППВ (т. е. возможности обеспечения водоотдачи при выходе из строя ее отдельных участков), которая может осуществляться посредством математического моделирования водоотдачи.

За основу модели сети НППВ был взят кольцевой наружный водопровод с двумя насосными станциями. В рамках данной статьи рассмотрены варианты работы сети при различных вариантах повреждений (разрывов) трубопроводов и количестве задействованных ПГ от 2 до 4 (рис. 1-3)*.

В табл. 2-4 приведены расчетные модели при стандартных допущениях [10, 11].

1. Потери давления Ар между г-м иу-м ПГ пропорциональны квадрату расхода жидкости и перепаду высот:

ар = АиЧи ± р г АНи

(1)

где Ау — коэффициент сопротивления между г-м и у-м ПГ;

дуу — расход воды от г-го ку-му задействованному ПГ, м3/с;

р — плотность перекачиваемой жидкости, кг/м3 (для воды р « 1000 кг/м3); г — ускорение свободного падения, м/с2; г = = 9,81 м/с2;

2* С).....

Рис. 1. Схемы кольцевой сети с двумя ПГ (Ы =2): а — нормальный режим; б — повреждение одного трубопровода; в, г — повреждение двух трубопроводов

АНу — перепад высот между г-м иу-м задействованными ПГ (если г-й гидрант ниже у'-го, то АН у > 0; в противном случае — АН у < 0). Коэффициент А у учитывает линейные и местные гидравлические потери и определяется по выражению

п £ . £ ^л к Ьмй

Ау = 0,5рХ-

к = 1

(2)

На рис. 1-3 показаны только те ПГ, которые задействованы при тушении, а остальные учтены как местные гидросопротивления.

где п — количество отрезков трубопровода, образующих рассматриваемый участок между г-м иу-м ПГ;

£лк, £мк — коэффициент линейного сопротивления и сумма коэффициентов местных сопротивлений на к-м отрезке трубопровода; Гк — площадь проходного сечения трубопровода на к-м отрезке трубопровода, м2.

Н1 /

/ ^ \

7

Рис. 2. Схемы кольцевой сети с тремя ПГ (Ы = 3): а — нормальный режим; б - г — повреждение одного трубопровода; д - и — повреждение двух трубопроводов

в2

вз

Ог

7 ^ \

Рис. 3. Схемы кольцевой сети с четырьмя ПГ (Ш = 4) по схеме "2 + 2": а — нормальный режим; б, в — повреждение одного трубопровода; г-ж — повреждение двух трубопроводов

вз

в4

Значения ^мк определяются по справочникам (например, [12]), а — по выражению

^=ад (3)

где X — коэффициент, зависящий от шероховатости стенок трубы и числа Рейнольдса, который может быть оценен также по формуле Альтшуля:

X« 0,11(Кэ/й)0,25; (4)

Кэ — абсолютная эквивалентная шероховатость стенок для труб из различных материалов [12]);

Ь, й — длина и диаметр трубопровода на к-м отрезке, м.

2. Выражение для напорно-расходной характеристики насоса имеет вид [6, 7]:

р = Рн- Ан О2, (5)

гдер, О — давление и расход воды на выходе из насоса;

рн, Ан — гидравлические характеристики насоса. Насосы на рис. 1-3 могут быть как одинаковыми, так и различными, но в любом случае расчет их на

Таблица 2. Выражения для моделирования водоотдачи кольцевой сети НППВ при двух задействованных ПГ (Ы = 2) с учетом повреждений трубопроводов

Схема

Уравнения гидравлического баланса

Выражения для моделирования

Рис. 1,а

Рис. 1,6

Рис. 1,в

Рис. 1,2

Р1 : Р2-

:Рн1

:Рн2

-¿н1(413 + 414) ¿н2(423 + 424)

р^2

йн1); йн2);

н2(423

Р1 - Рз = ^134123 + РЕ(кз - й1); Р1 - Р4 = ¿14414 + Р8(к4 - й1); Р2 - Рз = ¿23423 + Р8(к3 - Й2); Р2 - Р4 = ¿24424 + РЯ(Й4 - ^ Р3 = ¿3(413 + 423)2 + РЯ(йг1 - й3); Р4 = ¿4(414 + 424)2 + РЕ(кг2 - Й4)

Р1 = Рн1 - ¿н1(413 + 414)2 - РЯ(Й1 - йн1); Р2 = Рн2 - ^н24м - Р£(Й2 - Йн2); Р1 - Р3 = ^13412 + РЯ(Й3 - й1); Р1 = (414 + ¿4)4м + Р§(кг2 - Й1); Р2 - Р3 = ¿23423 + РЯ(Й3 - Й2); Р3 = ¿3(413 + 423)2 + РЯ(йг1 - й3) Р1 = Рн1 - ¿н14м - Р8(к1 - Йн1);

Р2 = Рн2 - ¿н2423 - РЯ(Й2 - йн2); Р2 - Р3 = ¿23423 + РЯ(Й3 - й2); Р3= ^34^3+ РЯ(^г1- й3);

Р1 = (414 + ¿4)4м + Р£(Йг2 - Й1) Р1 = Рн1 - 4.1(61 + 02)2 - Р^1 - Ан1);

Р1 = (А13+ 43)б12 + Р^(йг1- А1);

Р1 = (А14+ ^4)б22+ Р^г2- ЙЬ>

Рн1 - 4н1(413 + 414)2 - 43(413 + 423)2 - 4134123 = РЯ(йг1 - йн1); Рн2 - 4н2(423 + 424)2 - ¿3(413 + 423)2 - ¿23423 = Р£(Йг1 - Йн2); Рн1 - ¿н1(413 + 414)2 - ¿4(414 + 424)2 - ¿14414 = Р8(кг2 - ¿нЛ

Рн2- ¿н2(423 + 424)

61 = 413 + 423;

62 = : 414 + 424; 6к = & + 62

- 44(414 + 424) - 414414 = РЯ(Йг2 - йн2);

Рн1 - ¿н1(413 + 414)2 - ¿3(413 + 423)2 - ¿23423 = Р8(кг1 - йн1); Рн2 - (4н2 + ¿23)423 - ¿3(413 + 423)2 = РЯ(Йг1 - Йн2); (414 + ¿4)4м - ¿3(413 + 423)2 - ¿23423 = РЯ(Йг1 - М;

61 = 413 + 423;

62 = 414;

йк=61 + 62

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

Явные выражения:

61 = {[Рн2 - Р^н - Ан1)]/(4н2 + 423 + 43)}0,5;

62 = {[Рн1 - Р^г2 - Ан1)]/(4н1 + 414 + 44)}0,5; 6к = 61+ 62

Рн1 - 4н1(61 + 62)2 - Р^н - М = (¿13 + 43) 612; 62 = {[(¿13 + ¿3) 62 + РЕ(кг1 - Аг2)]/(А14+ ¿4)}0,5;

6к= 61+ 62

поддержание требуемого напора проводится с учетом данных табл. 1 [5]. Предполагается также, что надежность насосов выше, чем трубопроводов, влияние разрывов которых на живучесть сети рассматривается в данной статье.

3. Водоотдача изу-го ПГ 6у может быть оценена из выражения

6у = 41] ± 4]к = (Ру /¿ту )0,5> (6)

где 4ук—расход оту-го задействованного ПГ к к-му; Ру, 6] — давление и расход на выходе изу-го ПГ; Апгу — коэффициент сопротивления у'-го ПГ; знак + или - выбирается в зависимости от направления движения жидкости. На основе выражений (1)-(6) составляется система нелинейных (квадратичных) алгебраических уравнений, решение которых численными методами [13] позволяет определить расходы {6у} из задействованных ПГ сети НППВ. Искомая водоотдача кольцевой сети НППВ 6к определяется как сумма расходов из N задействованных ПГ:

6 к =£ 6 у. (7)

у = 1

В табл. 5 приведены результаты моделирования водоотдачи кольцевой сети НППВ без повреждений

и с повреждениями, а также (для сравнения) значения водоотдачи по справочнику [5] при й =150 мм и напоре Н =10^80 м вод. ст. Порядок расчетов и значения коэффициентов сопротивления {А} дляразлич-ных вариантов расположения насосных станций, ПГ и расстояний между ними приведены в работе [6].

Как следует из анализа результатов моделирования (см. табл. 5), кольцевая сеть НППВ при различных вариантах повреждений трубопроводов, количестве и порядке задействованных ПГ обладает достаточной живучестью и в большинстве случаев обеспечивает требуемую водоотдачу

Имеет смысл ввести понятие коэффициент живучести Кж, который при повреждении сети НППВ выражается отношением числа задействованных ПГ, обеспечивающих водоотдачу, к общему числу задействованных ПГ. Очевидно, для схем на рис. 1,в и 1,2 Кж = 1, так как оба задействованных ПГ обеспечивают водоотдачу.

При задействовании трех ПГ ^ = 3) и повреждении одного трубопровода (см. рис. 2,6-2) все эти ПГ обеспечивают водоотдачу, ввиду чего Кж = 1. При двух повреждениях из пяти возможных ситуаций (см. рис. 2,д-и) в двух случаях один ПГ оказывается неработоспособным (см. рис. 2,д и 2,з), тогда Кж = (3 • 3 + 2 • 2)/(5 • 3) « 0,867. При задействовании

Таблица 3. Выражения для моделирования водоотдачи кольцевой сети НППВ при трех задействованных ПГ (Ы = 3) с учетом повреждений трубопроводов

Схема

Уравнения гидравлического баланса

Выражения для моделирования

Рис. 2,а

Рис. 2,б

Рис. 2,в

Рис. 2,г

Р1 Р2 Р1 Р1 Р2 Р2

Р4 Рз Р4 Р5

Р1 Р2 Р1 Р2 Р2

Р4 Рз Р4 Р5

Р1 Р2 Р1 Р1 Р2 Р2 Рз Р4 Р5

Р1 Р2 Р1 Р2 Р2

Р5 Рз Р4 Р5

= Рн1- Ан1(413 + 4^ - Р8(к1-= Рн2 - Ан2(423 + 425? - РЯ(Й2 -

- Р3= А13?12э + РЯ(Й3-

- Р4= А144м + Р8(к4-

- Р3= А23423 + РЯ(Й3- Й2>;

- Р5= А25425 + Р£(Й5- Й2>;

- Р5= А45445 + РЯ(Й5- й4>;

=А3^и + ^23)2 + ря(йг1 - й3>; = А4(414 - ?45)2 + РЯ(йг2 - й4>; = А5(445 + 425? + Р£(Йг3 - Й5)

М;

йн2);

= Рн1

" Ан14124

ря(й1 - М;

= Рн2 - Ан2(423 + 425) - Р£(Й2 - ^

- Р4= А14414 + РЯ(Й4- Й1);

- Р3= А23423 + РЯ(Й3- й2);

- Р5= А25425 + Р8(к5- ¿2);

- Р5= А45445 + РЯ(Й5- й4); = А3423 + РЯ(йг1- Й3);

= А4(414 - 445)2 + РЯ(йг2 - й4); = А5(445 + 425)2 + РЯ(Йг3 - Й5)

= Рн1 - Ан1(413 + 414)2 - РЯ(Й1 - йн1); = Рн2 - Ан2(423 + 425)2 - Р8(к2 - ¿й^

- Р3= А13423 + РЯ(Й3- й1);

- Р4= А14414 + РЯ(Й4- Й1);

- Р3= А23423 + РЯ(Й3- Й2);

- Р5= А25425 + РЯ(Й5- й2);

= А3(413 + 423)2 + РЯ(йг1 - й3); =А4424 + ря(йг2- Ю; = А5425 + РЯ(йг3- й5)

= Рн1 - Ан14123 - Р8(к1 - Йн1); = Рн2 - Ан2(423 + 425)2 - Р8(к2 - ¿й^

- Р3= А13423 + РЯ(Й3- й1);

- Р3= А23423 + РЯ(Й3- Й2);

- Р5= А25425 + РЯ(Й5- Й2);

- Р4= А54454 + РЯ(Й4- й5);

= А3(413 + 423)2 + РЯ(йг1 - й3); =а4424 + рЯ(йГ2- Ю; = А5(425 - 454)2 + РЯ(йг3 - й5)

Рис. 2,д

= Рн1

Ан1 4124

ря(й1 - йн1);

Рн2- Ан2425 - Р£^2- Йн2); Р4= А14414 + РЯ(Й4- й1); Р5= А25425 + РЯ(Й5- й2); Р5= А45445 + РЯ(Й5- Й4);

Р1 Р2 Р1 Р2 Р4

Р4= А4(414 - 445)2 + РЯ(йг2 Р5= А5(445 + 425)2 + Р£(Йг3

Рн1 - Ан1(413 + 414)2 - А3(413 + 423)2 - А134123 = Р8(кг1 - ¿нЛ Рн1 - Ан1(413 + 414)2 - А4(414 - 445)2 - А144м = Р£(Йг2 - ¿нЛ Рн2 - Ан2(423 + 425)2 - А3(413 + 423)2 - А23423 = Р8(кг1 - ¿н2); Рн2 - Ан2(423 + 425)2 - А5(445 + 425)2 - А25425 = Р8(кг3 - ¿н2); А4(414 - 445)2 - А5(445 + 425)2 - А45445 = РЯ(Йг3 - ^

61 = 413 + 423;

62 = 414 - 445;

63 = 445 + 425;

6к = 61 + 62 + 63

Рн1 - (Ан1 + А14)414 - А4(414 - 445) = РЯ(йг2 - ¿нЛ

Рн2 - Ан2(423 + 425)2 - (А3 + А23)4м = Р£(Йг1 -

Рн2 - Ан2(423 + 425)2 - А5(445 + 425)2 - А25425 = РЯ(Йг3 - ¿н2);

А4(414 - 445)2 - А5(445 + 425)2 - А45445 = РЯ(Йг3 - ¿г2);

61 = 423;

62 = : 414 445;

63 = 445 + 425;

6к = 61+ 62 + 63

Рн1 - Ан1(413 + 414)2 - А3(413 + 423)2 - А134123 = Р8(кг1- ¿н1); Рн1 - Ан1(413 + 414)2 - (А4 + А14)4124 = Р£(Йг2 - ¿нЛ Рн2 - Ан2(423 + 425)2 - А3(413 + 423)2 - А23423 = Р8(кг1 - ¿н2); Рн2 - Ан2(423 + 425)2 - (А5 + А25)425 = РЯ(Йг3 - ¿н2);

61 = 413 + 423;

62 = 414;

63 = 425;

6к= 61+ 62 + 63

Рн1 - Ан14123 - А3(413 + 423)2 - А134123 = Р8(кг1 - ¿н1); Рн2 - Ан2(423 + 425)2 - А3(413 + 423)2 - А23423 = РЯ(Йг1 - ¿н2); Рн2 - Ан2(423 + 425)2 - А5(425 - 454)2 - А25425 = РЯ(Йг3 - ¿н2); А5(425 - 454)2 - (А4 + А54)454 = РЯ(Йг2 - ¿г3);

61 = 413 + 423;

62 = 454;

63 = -454 + 425;

6к= 61+ 62 + 63

Рн1 - Ан14124 - А4(414 - 445)2 - А144М = РЯ(Йг2 - ¿нЛ Рн2 - (Ан2 + А25)425 - А5(445 + 425)2 = РЯ(Йг3 - ¿н2);

,2 , /•„ „ ч2 л 2

¿4); ¿5)

А4(414 - 445)

61=0;

62 = 414 - 445;

63 = -445 + 425; 6к= 62 + 63

А5(445 + 425) - А45445 = РЯ(Йг3 - ¿г2);

Окончание табл. 3

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

Схема Уравнения гидравлического баланса Выражения для моделирования

Рис. 2,е Р2 = Рн2 - Ан2(423 + 425)2 - РЯ(Й2 - Кн2)' Р2 - Р3 = А23423 + Р8(к3 - К2); Р2 - Р5 = А25425 + РЯ(Й5 - К2)' Р5 - Р4 = А54454 + Р8(К - К5); Р3= А3423 + РЯ(йг1- К3); Р4= А4454 + РЯ(Кг2- К4); Р5 = А5(425 - 454)2 + Р8(кг3 - К5) Рн2 — Ан2(423 + 425)2 - (А3 — А23)423 = РЯ(Йг1 - Кн2)' Рн2 — Ан2(423 + 425)2 - А5(425 - 454)2 - А25425 = РЯ(Йг3 - Кн2)' А5(425 - 454)2 - (А4 + А54)4524 = Р8(кг2 - Кг3)' 61 = 423' 62 = 454' 63 = - 454 + 425' 6к= 61+ 62 + 63

Рис. 2,ж Р1 = Рн1 - Ан1(413 + 414)2 - Р8(к1 - Кн1); Р2 = Рн2 - Ан2(423 + 425)2 - РЯ(Й2 - Кн2)' Р1 - Р4 = А14414 + РЯ(Й4 - К1); Р2 - Р3 = А23423 + РЯ(Й3 - К2); Р2 - Р5 = А25425 + РЯ(Й5 - К2)' Р3= А34в + РЯ(йг1- К3); Р4= А44124 + РЯ(йг2- К4); Р5= А5425 + РЯ(Йг3- К5) Рн1 - (Ан1 + А4)4124 - А14414 = РЯ(Йг2 - Кн1)' Рн2 — Ан2(423 + 425)2 - (А3 — А23)423 = РЯ(Йг1 - Кн2)' Рн2 - Ан2(423 + 425)2 - (А5 + А25)425 = РЯ(Йг3 - Кн2)' 61 = 423' 62 = 414' 63 = 425' 6к= 61+ 62 + 63

Рис. 2,з Р1 = Рн1 - Ан1(413 + 414)2 - Р£(Й1 - Кн1); Р2 = Рн2 - Ан2(423 + 425)2 - РЯ(Й2 - Кн2)' Р1 - Р3 = А13423 + Р8(к3 - К1); Р2 - Р3 = А23423 + Р8(к3 - К2); Р2 - Р5 = А25425 + Р8(к5 - К2)' Р3 = А3(413 + 423)2 + РЯ(йг1 - К3); Р5= А5425 + РЯ(йг3- К5) Рн1 - Ан14123 - А3(413 + 423)2 - А134123 = Р£(йг1 - Кн1)' Рн2 — Ан2(423 + 425)2 - А3(413 + 423)2 - А23 423 = РЯ(Йг1 - Кн2)' Рн2 - Ан2(423 + 425)2 - (А5 + А25)425 = РЯ(Йг3 - Кн2)' 61 = 413 + 423' 62=0' 63 = 425' 6к= 61+ 63

Рис. 2,и Р1 = Рн1 - Ан14124 - РЯ(Й1 - Кн1); Р2 = Рн2 — Ан24в - Р£(Й2 - Кн2); Р1 - Р4 = А14414 + РЯ(Й4 - К1); Р2 - Р3 = А23423 + РЯ(Й3 - К2); Р4 - Р5 = А45445 + Р8(к5 - К4)' Р3= А34в + РЯ(йг1- К3); Р4 = А4(414 - 445)2 + РЯ(йг2 - К4)' Р5= А5445 + РЯ(Йг3- К5) Рн1 - (Ан1 + А14)4124 - А4(414 - 445)2 = РЯ(йг2 - Кн1)' Рн2 - (Ан2 + А3 + А23 )423 = РЯ(Йг1 - Кн2)' А4(414 - 445)2 - (А5 + А45)445 = РЯ(Йг3 - Кг2)' 61 = 423' 62 = 414 — 445' 63 = 445' 6к= 61+ 62 + 63

Таблица 4. Выражения для моделирования водоотдачи кольцевой сети НППВ при четырех задействованных ПГ (И =4) по схеме "2 + 2" с учетом повреждений трубопроводов

Схема

Уравнения гидравлического баланса

Выражения для моделирования

Рис. 3,а

Л = Рн1 - Ан1(413 + 415) - Рё(к1 - йн1>;

Р2= Рн2 — Ан2(424 + 426) - Pg(h2-Р1 -Рз = А1зЧ\з + РЯ(йз - й1); Р1 -Р5 = А154125 + Р8(к5 - й1); Р2 -Р4 = А24?24 + Р8(К - К)', Р3-Р4 = А34434 + РЯ(Й4 - К3);

Р2 -Рб = А26426 + РЯ(Й6 - К2);

Р5 -Р6 = А56?56 + РЯ(Й6 - К5); Р3 = А3(413 - 434)2 + РЯ(йг1 - К3); Р4 = А4(434 + 424)2 + РЯ(йг2 - К4)' Р5 = А5(415 - 456)2 + РЯ(йг3 - К5); Р6 = А6(456 + 426)2 + РЯ(Йг4 - К6)

Кн2);

Рн1- Ан1(413 + 415) - А3(413- 434) - А13413 = РЯ(йг1 - Кн1)' Рн1 - Ан1(413 + 415)2 - А5(415 - 456)2 - А154X5 = РЯ(Йг3 - Кн1)' Рн2 - Ан2(424 + 426)2 - А4(434 + 424)2 - А24?24 = Р8(кг2 - Кн2); Рн2 - Ан2(424 + 426)2 - А6(456 + 426)2 - А26426 = РЯ(Йг4 - Кн2); А3(413 - 434)2 - А4(434 + 424)2 - А34424 = РЯ(Йг2 - Кг1)' А5(415 - 456)2 - А6(456 + 426)2 - А56456 = РЯ(Йг4 - ^ 61 = 413 - 434' 02 = 424 + 434;

63 = 415 - 456'

64 = 456 + 426'

6к = 61 + 62 + 63 + 64

Продолжение табл. 4

Схема

Уравнения гидравлического баланса

Выражения для моделирования

Рис. 3,б

Рис. 3,в

Рис. 3,г

Рис. 3,Э

Рис. 3,е

= Рн1- Ан14125- Р8(к1- ¿н1); = Рн2 - Ан2(424 + 426)2 - Р8(к2 - ¿н2); -Р5= А154125 + РЯ(Й5- ¿1); -Р4= А24424 + Р8(к4- ¿2); -Р3= А43443 + РЯ(Й3- ¿4);

- Рб= А26426 + ря(й6- ¿2);

- Рб= А56426 + рЯ(й6- ¿5); = А3424 + РЯ(йг1- ¿3);

= А4(434 + 424)2 + Р8(кг2 - ¿4); = А5(415 - 456)2 + РЯ(йг3 - ¿5); = А6(456 + 426)2 + Р8(кг4 - ¿6)

= Рн1 - Ан1(413 + 415)2 - Р8(к1 - ¿н1); = Рн2 - Ан2(424 + 426)2 - Р8(к2 - ¿н2); -Р3 = А13423 + РЯ(Й3- ¿1); -Р5= А154125 + РЯ(Й5- ¿1); -Р4= А24424 + РЯ(Й4- ¿2);

- Рб= А26426 + рЯ(й6- ¿2); -Р6= А564526 + Р£(Й6- ¿5); = А34123 + РЯ(йг1- ¿3);

= А4424 + РЯ(йг2- ¿4); = А5(415 - 456)2 + РЯ(йг3 - ¿5); = А6(456 + 426)2 + РЯ(Йг4 - ¿6)

Рн1- Ан1415- Р£(^1- ¿н1);

Рн2 - Ан2(424 + 426)2 - Р8(к2 - ¿н2);

Р5= А154125 + Р8(к5- ¿1);

Р1 Р2 Р1

Р2 -Р4 = А24424 + РЯ(Й4 - ¿2^ Р2 -Р6 = А26426 + РЯ(Й6 - ¿2); Р5 -Р6 = А564526 + Р£(Й6 - ¿5); Р4= А4424 + РЯ(йг2- ¿4); Р5 = А5(415 - 456)2 + Р8(кг3 - ¿5); Р6 = А6(456 + 426)2 + Р8(кг4 - ¿6)

Р2 = Рн2 - Ан2(424 + 426)2 - РЯ(Й2 - ¿н2); Р2 - Р4 = А24424 + РЯ(Й4 - ¿2); Р2 -Р6 = А26426 + Р8(к6 - ¿2); Р4 -Р3 = А43443 + РЯ(Й3 - ¿4); Р6 -Р5 = А65465 + Р8(к5 - Ю;

Р3= А3 443 + РЯ(йг1- ¿3);

Р4 = А4(424 - 443)2 + РЯ(йг2 - ^

Р5= А54б5 + РЯ(йг3- ¿5);

Р6 = А6(426 - 465)2 + РЯ(Йг4 - ¿6)

Р1 = Рн1 - Ан14125 - Р8(к1 - ¿н1);

Р2 = Рн2 - Ан2(424 + 426)2 - РЯ(Й2 - ¿н2);

Р1 -Р5 = А154125 + Р8(к5 - ¿1);

Р2 - Р4 = А24424 + РЯ(Й4 - ¿2);

Р2 -Р6 = А26426 + Р8(к6 - ¿2);

Р4 -Р3 = А43443 + РЯ(Й3 - ¿4);

Р3= А3424 + РЯ(йг1- ¿3);

Р4 = А4(443 + 424)2 + РЯ(йг2 - ¿4^

Рн1 - (Ан1 + А15)4125 - А5(415 - 456)2 = Р8(кг3 - ¿нЛ

Рн2 - Ан2(424 + 426)2 - А4(424 - 443)2 - А24424 = РЯ(Йг2 - ¿н2);

Рн2 - Ан2(424 + 426)2 - А6(456 + 426)2 - А26426 = Р8(кг4 - ¿н2);

А4(424 - 443)2 - (А3 + А43)443 = РЯ(Йг1 - ¿г2);

А5(415 - 456)2 - А6(456 + 426)2 - А56456 = РЯ(Йг4 - ^

61 = 443;

62 = 424 - 443;

63 = 415 - 456;

64 = 456 + 426;

6к= 61+ 62 + 63 + 64

Рн1 - Ан1(413 + 415) - (А3 + А13)413 = Р8(кг1 - ¿н1);

Рн1 - Ан1(413 + 415)2 - А5(415 - 456)2 - А154125 = Р8(кг3 - ¿н1);

Рн2 - Ан2(424 + 426)2 - (А4 + А24)424 = РЯ(Йг2 - ¿н2);

Рн2 - Ан2(424 + 426)2 - А6(456 + 426)2 - А26426 = РЯ(Йг4 - ¿н2);

А5(415 - 456)2 - А6(456 + 426)2 - А56456 = РЯ(Йг4 - ^

61 = 413;

62 = 424;

63 = 415 - 456;

64 = 456 + 426;

6к= 61+ 62 + 63 + 64

Рн1 - (Ан1 + А15)4125 - А5(415 - 456)2 = Р8(кг3 - ¿нЛ Рн2 - Ан2(424 + 426)2 - (А4 + А24)424 = РЯ(Йг2 - ¿н2); Рн2 - Ан2(424 + 426)2 - А6(456 + 426)2 - А26426 = РЯ(Йг4 - ¿н2); А5(415 - 456)2 - А6(456 + 426)2 - А564526 = Р8(кг4 - ^ 61=0;

62 = 424;

63 = 415 - 456;

64 = 456 + 426;

6к= 62 + 63+ 64

Рн2 - Ан2(424 + 426) - А4(424 - 443) - А24424 = Р8(кг2 - ¿н2); Рн2 - Ан2(424 + 426)2 - А6(426 - 465)2 - А26426 = РЯ(Йг4 - ¿н2); А4(424 - 443)2 - (А3 + А43)443 = РЯ(Йг1 - ¿г2); А6(426 - 465)2 - (А5 + А65)465 = РЯ(Йг3 - ¿г4);

61 = 443;

62 = 424 - 443;

63 = 465;

64 = -465 + 426;

6к= 61+ 62 + 63 + 64

Рн1 - (Ан1 + А5 + А15)4125 = Р8(кг3 - ¿н1);

Рн2 - Ан2(424 + 426)2 - А4(424 - 443)2 - А24424 = РЯ(Йг2 - ¿н2); Рн2 - Ан2(424 + 426)2 - (А6 + А26)426 = Р8(кг4 - ¿н2); А4(424 - 443)2 - (А3 + А43)443 = Р8(кг1 - ¿г2);

61 = 443;

62 = 424 - 443;

63 = 415;

64 = 426;

6к= 61+ 62 + 63 + 64

Окончание табл. 4

Схема Уравнения гидравлического баланса Выражения для моделирования

Рис. 3,е Р5 Рв = А5Й5 + РЯ(йг3- й5>; = АвЧ226 + РЯ(Йг4- Йв)

Рис. 3,ж Р1 = Рн1- Ан1Й5- М; Рн1 - (Ан1 + А15)ЯА5 - А5(Ч15 - ?56)2 = Рg(hг3 -

Р2 = Рн2 - Ан2?24 - РЯ(Й2 - йн2); Рн2 - (Ан2 + А24)?24 - А4(?24 - ?43)2 = Рg(hг2 - hн2);

Р1 -Р5= А15^125+ Рg(h5- А4(?24 - ?43)2 - (А3 + А43)?43 = Рg(hг1 -

Р2 - Р4= А24?24 + Рg(h4 — ^ А5(?15 - ?56)2 - (А6 + А56)?526 = Рg(hг4 -

Р4 Р5 -Р3= А43?43 + Рg(h3- h4); -Рв= А56^6 + Рg(h6- ^ 61 = Чы 62 = ?24 - ?43> 63 = ?15 - Ч56; 64 = 6к = 61 + 62 + 63 + 64

Рз Р4 Р5 Рв =Аз?4з + pg(hгl- hз); = А4(?24 - ?43)2 + Рg(hг2 - h4); = А5(Ч15 - Ч5в)2 + Рg(hг3 - ^ = А6?56 + Рg(hг4 — h6)

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

Таблица 5. Результаты моделирования водоотдачи кольцевой сети НППВ с учетом ее повреждений

Количество Водоотдача сети 6к, л/с, при диаметре трубы d =150 мм и заданном напоре Н, м вод. ст. Схема задей-

задействованных ПГ 10 20 30 40 50 60 70 80 ствованных ПГ

Ж = 1 28 39 48 55 62 68 73 78 -

11 16 20 23 25 28 30 58

25 36 44 51 57 62 67 56 Рис. 1,а

36 42 64 74 82 90 97 114

1 1 1 1 1 2 2 2

23 32 39 45 50 55 59 63 Рис. 1,6

N =2 24 33 40 46 51 57 61 65

11 16 20 23 25 28 30 32

21 29 36 42 46 51 55 59 Рис. 1,в

32 45 56 65 71 79 85 91

5 7 9 11 12 13 14 15

21 29 36 42 46 51 55 59 Рис. 1,2

26 36 45 53 58 64 69 74

13 18 23 26 29 32 34 37

13 19 23 26 30 32 35 37 Рис. 2,а

17 24 29 33 37 41 44 47

43 61 75 85 96 105 113 121

9 12 15 17 19 21 23 24

16 22 27 31 35 38 41 44 Рис. 2,6

17 24 29 33 37 41 44 47

N =3 42 58 71 81 91 100 108 115

11 16 20 23 26 28 30 32

14 20 25 29 32 35 38 41 Рис. 2,в

17 24 30 34 38 42 45 48

42 60 75 86 96 105 113 121

5 7 8 9 11 12 13 14

7 11 13 15 17 19 20 22 Рис. 2,2

25 36 44 50 56 62 67 71

37 54 65 74 84 93 100 107

Продолжение табл. 5

Количество Водоотдача сети Qw л/с, при диаметре трубы d =150 мм и заданном напоре Н, м вод. ст. Схема задей-

задействованных ПГ 10 20 30 40 50 60 70 80 ствованных ПГ

0 0 0 0 0 0 0 0

17 24 30 35 39 42 46 49 Рис. 2,д

18 25 31 36 40 44 47 50

35 49 61 71 79 86 93 99

4 6 8 9 10 11 12 13

7 10 12 14 16 17 18 20 Рис. 2,е

8 12 14 17 19 20 22 24

19 28 34 40 45 48 52 57

8 12 15 17 19 21 22 24

N = 3 11 16 19 22 25 27 29 31 Рис. 2,ж

21 29 36 42 46 51 55 59

40 57 70 81 90 99 106 114

0 0 0 0 0 0 0 0

12 17 21 24 27 30 32 34 Рис. 2,з

25 36 44 51 56 62 67 71

37 53 65 75 83 92 99 105

9 12 15 17 20 21 23 25

11 16 20 23 25 28 30 32 Рис. 2,и

14 19 24 27 30 33 36 38

34 47 59 67 75 82 89 95

10 15 18 21 24 26 28 29

10 15 19 22 24 26 28 30

12 16 20 23 26 28 30 32 Рис. 3,а

12 16 20 23 26 28 30 32

44 62 77 89 100 108 116 123

3 5 6 7 8 9 9 10

5 7 9 11 12 13 14 15

15 22 27 31 35 38 41 44 Рис. 3,6

16 23 28 32 36 40 43 46

39 57 70 81 91 100 107 115

8 12 15 17 19 21 22 24

11 16 20 23 26 28 31 33

N =4 11 16 20 23 26 28 31 33 Рис. 3,в

12 17 21 24 27 29 32 34

42 61 76 87 98 106 116 124

0 0 0 0 0 0 0 0

8 12 15 17 19 21 23 25

15 22 27 31 35 39 41 44 Рис. 3,г

16 23 28 32 36 40 43 46

39 57 70 80 90 100 107 115

3 5 6 7 7 8 9 10

5 7 8 10 11 12 13 14

5 7 9 10 12 13 14 15 Рис. 3,д

6 9 11 13 14 16 17 18

19 28 34 40 44 49 53 57

Окончание табл. 5

Количество Водоотдача сети Qw л/с, при диаметре трубы d = 150 мм и заданном напоре H, м вод. ст. Схема задей-

задействованных ПГ 10 20 30 40 50 60 70 80 ствованных ПГ

3 5 6 7 8 8 9 10

5 7 9 11 12 13 14 15

N =4 11 16 19 22 24 27 29 31 Рис. 3,е

21 29 36 41 46 51 55 58

40 57 70 81 90 99 107 114

По справочнику РТП [5] 55 70 80 95 105 110 130 140

четырех ПГ N = 4) и повреждении одного трубопровода (см. рис. 3,6 и 3,в) все эти ПГ обеспечивают водоотдачу, ввиду чего Кж= 1. А при двух повреждениях из четырех возможных ситуаций (см. рис. 3,г-ж) один ПГ оказывается неработоспособным (см. рис. 3,г), тогда Кж = (3 • 4+1 • 3)/(4 • 4) » « 0,938. Подобным образом можно оценить живучесть сети НППВ при различных вариантах повреждений и количествах задействованных ПГ.

Таким образом, показана возможность построения математических моделей кольцевой сети НППВ при различных вариантах повреждений трубопроводов; проведены расчеты водоотдачи, подтверждающие ее живучесть. В качестве практического применения данный материал целесообразно исполь-

зовать при разработке паспортов для сетей НППВ с учетом перепадов высот местности, количества задействованных ПГ, ожидаемой схемы их расположения и характеристик насосных станций. При составлении таких паспортов строится расчетная таблица реальной водоотдачи с учетом ожидаемых факгоров внутреннего и внешнего отрицательного воздействия (в том числе повреждений участков трубопроводов) на сеть. Паспорта сетей НППВ целесообразно использовать при разработке документов оперативного планирования [2] вместо табл. 1, приводимой в справочной литературе [5]. Кроме того, изложенную методику расчета водоотдачи сетей НППВ имеет смысл включить в специальное приложение к СП 8.13130.2009 [14, 15].

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Шароварников А. Ф., Молчанов В. П., Воевода С. С., Шароварников С. А. Тушение пожаров нефти и нефтепродуктов. — М. : Калан, 2002. — 448 с.

2. Методические рекомендации по составлению планов и карточек тушения пожаров : утв. письмом МЧС России от01.03.2013№ 43-956-18. URL: http://docs.cntd.ru/document/499028650 (датаобращения: 30.03.2016).

3. Särdqvist S., Holmstedt G. Correlation between firefighting operation and fire area: analysis of statistics // Fire Technology. — 2000. — Vol. 36, No. 2. — P. 109-130. DOI: 10.1023/A:1015450308130.

4. Adrian R., Cimolino U., Fuchs M., Südmersen J., Volkmar G. Brandbekämpfung im Innenangriff. — Ecomed Sicherheit GmbH, 2013. — 304 s.

5. ПовзикЯ. С. Справочник руководителя тушения пожара.—М. : ЗАО "Спецтехника", 2004. — 361 с.

6. ТаранцевА. А., Пивоваров Н. Ю. Расчетная оценка водоотдачи тупиковых сетей наружного противопожарного водоснабжения //Пожаровзрывобезопасность.—2012.—Т. 21,№ 9. — С. 73-78.

7. Пивоваров Н. Ю., ТаранцевА. А. Моделирование водоотдачи кольцевых сетей наружного противопожарного водопровода //Пожаровзрывобезопасность.—2014.—Т. 23,№ 12. — С. 69-75.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

8. Маршалл В. Основные опасности химических производств : пер. с англ. / Под ред. Б. Б. Чайванова, А. Н. Черноплекова. — М. : Мир, 1989. — 672 с.

9. Храменков С. В., Алиференков А. Д., Примин О. Г. Трубы из высокопрочного чугуна для систем водоснабжения и водоотведения : монография. — М. : МГСУ, 2015. — 192 c.

10. Reynolds O. On rolling-friction // Phil. Trans. Roy. Soc. London. — 1876. — Vol. 166, pt. 1. — P. 155-177.

11. Чугаев P. P. Гидравлика (техническая механика жидкости). — Изд. 4-е, перераб. и доп. — Л. : Энергоиздат, 1982. — 672 с.

12. ИдельчикИ.Е. Справочник по гидравлическим сопротивлениям. — М. :Энергия, 1975. — 672 с.

13. Очков В. Ф. Mathcad 14 для студентов, инженеров и конструкторов. — СПб. : БХВ-Петербург, 2007.— 368 с.

14. СП 8.13130.2009. Системы противопожарной защиты. Источники наружного противопожарного водоснабжения. Требования пожарной безопасности. — Введ. 01.05.2009. — М.: ВНИИПО, 2009.

15. NFPA 1142. Standardon water supplies for suburban andrural fire fighting. —National Fire Protection Association, 2012. URL: http://www.indabook.org/dZNFPA-National-Fire-Protection-Association.pdf (дата обращения: 29.03.2016).

Материал поступил в редакцию 6 апреля 2016 г.

Для цитирования: ТаращевА. А., ПивоваровН. Ю. Анализ водоотдачи кольцевой сети наружного противопожарного водопровода с учетом повреждений трубопроводов // Пожаровзрыво-безопасность. — 2016. — Т. 25, № 6. — С. 66-78. DOI: 10.18322/PVB.2016.25.06.66-78.

ANALYSIS OF THE YIELD OF RING NETWORKS OF OUTDOOR FIRE WATER SUPPLY SYSTEM WITH CONSIDERATION OF PIPELINE DAMAGE

TARANTSEV A. A., Doctor of Technical Sciences, Professor, Professor of Fire and Rescue Works Department, Saint Petersburg University of State Fire Service of Emercom of Russia (Moskovskiy Avenue, 149, Saint Petersburg, 196105, Russian Federation); Head of Laboratory, Solomenko Institute of Transport Problems of the Russian Academy of Sciences (12-ya Line VO, 13, Saint Petersburg, 199178, Russian Federation; e-mail address: t_54@mail.ru)

PIVOVAROV N. Yu., Head of Fire Guard, Main Department of Emercom of Russia in Novosibirsk Region (Oktyabrskaya St., 80, Novosibirsk, 630099, Russian Federation); Adjunct of Saint Petersburg University of State Fire Service of Emercom of Russia (Moskovskiy Avenue, 149, Saint Petersburg, 196105, Russian Federation, e-mail address: nikola-pivovarov@mail.ru)

ABSTRACT

In this article the authors analyze the yield of firefighting external water supply (FEWS) subject to possible damage of pipelines at different sites. Standard methods of assessing water loss dead-end and ring networks FEWS does not take into account the numerous factors which affect the flow of water and also the scenario of possible collision damage different sections of a piping network FEWS isn't considered.

For the calculation the authors used a numerical method of mathematical modeling of water loss ring network FEWS. On the basis of Darcy's law — Weisbach and mathematical description of the pressure-flow characteristics used in the pumping station pumps there are composed a system of equations for pressure balances of the ring network FEWS with a set number of fire hydrants (FH) and damage to different pipeline sections. To solve systems of equations there are used methods of discrete mathematics and the mathematical program package Mathcad 14. The obtained results are compared with the reference data and the calculation results obtained in a similar way in the simulation of ring network FEWS without considering the damage.

For the first time the authors introduce the notion of survivability of the ring network FEWS. To evaluate the effectiveness of yield ring network FEWS in terms of the damage some sections it is proposed to use the coefficient of survivability, which is calculated as the ratio of the number of involved fire hydrants that provide water loss when the network FEWS damaged, the total number of fire hydrants involved network FEWS. With respect to the models of analyzed ring networks FEWS disclosed the structure of the location of water sources (depending on the number of fire hydrants and distances between them), it's provided a mathematical description of each of the considered models. The performance of the proposed models and method of quantitative assessment of the network yield FEWS is demonstrated.

Recommendations are given for further development and practical use of the developed method for the needs of specialists in the field of fire safety. In particular, it is proposed to use the methodology

to design networks of passports FEWS subject to the height differences of the terrain, the amount of FH involved, approximate their locations and characteristics of pumping stations. In the preparation of these passports of networks FEWS it's proposed in a separate Annex to put the calculated yield table real network FEWS based on the expected factors of internal and external negative effects (including damage to sections of pipelines) on the network. In addition, it's proposed to reflect the methodology of calculation of loss networks FEWS in the special supplement to the a set of rules 8.13130.2009.

Keywords: water supply; network external firefighting water supply; fire hydrant; damage of the network; survivability; survivability factor; analysis; passport of network.

REFERENCES

1. Sharovarnikov A. F., Molchanov V. P., Voevoda S. S., Sharovarnikov S. A. Tusheniyepozharov nefti i nefteproduktov [Extinguish the fires ofoil and petroleum products]. Moscow, KalanPubl., 2002.448 p.

2. Guidelines for the development ofplans and cards offire extinguishing. Order of Emercom of Russia on 01.03.2013 No. 43-956-18. Available at: http://docs.cntd.ru/document/499028650 (Accessed 30 March 2016) (in Russian).

3. Sardqvist S., Holmstedt G. Correlation between firefighting operation and fire area: analysis of statistics. Fire Technology, 2000, vol. 36, no. 2, pp. 109-130. DOI: 10.1023/A:1015450308130.

4. Adrian R., Cimolino U., Fuchs M., Stidmersen J., Volkmar G. Firefighting in the interior attack. Ecomed Sicherheit GmbH, 2013. 304 p.

5. Povzik Ya. S. Spravochnikrukovoditelya tusheniya pozhara [Guide the supervisor of the fire fighting]. Moscow, ZAO "Spetstekhnika" Publ., 2004. 361 p.

6. Tarantsev A. A., Pivovarov N. Yu. Raschetnaya otsenka vodootdachi tupikovykh setey naruzhnogo protivopozharnogo vodosnabzheniya [Design estimate of water runout in deadlock networks of an external fire-prevention water supply system]. Pozharovzryvobezopasnost — Fire and Explosion Safety, 2012, vol. 21, no. 9, pp. 73-78.

7. Pivovarov N. Yu., Tarantsev A. A. Modelirovaniye vodootdachi koltsevykh setey naruzhnogo protivopozharnogo vodoprovoda [Modeling water loss of ring networks external fire water supply]. Pozharovzryvobezopasnost — Fire and Explosion Safety, 2014, vol. 23, no. 12, pp. 69-75.

8. Marshall V. Major chemical hazards. Chichester, Ellis Horwood Ltd., 1987 (Russ. ed.: Marshall V. Os-novnyye opasnosti khimicheskih proizvodstv. Moscow, Mir Publ., 1989. 672 p.).

9. Khramenkov S. V., Aliferenkov A. D., PriminO. G. Truby izvysokoprochnogo chugunadlyasistem vodosnabzheniya i vodootvedeniya: monografiya [Pipes of ductile iron for water and wastewater systems. Monography]. Moscow, Moscow State University of Civil Engineering Publ., 2015. 192 p.

10. Reynolds O. On rolling-friction. Phil. Trans. Roy. Soc. London, 1876, vol. 166, pt. 1, pp. 155-177.

11. Chugaev R. R. Gidravlika (tekhnicheskaya mekhanika zhidkosti) [Hydraulics (engineering fluid mechanics)]. Leningrad, Energoizdat, 1982. 672 p.

12. Idelchik I. E. Spravochnikpo gidravlicheskim soprotivleniyam [Handbook of hydraulic resistance]. Moscow, Energiya Publ., 1975. 672 p.

13. OchkovV. F. Mathcad 14 dlya studentov, inzhenerov ikonstruktorov [Mathcad 14 for students, engineers and designers]. Saint Petersburg, BKhV-Peterburg Publ., 2007. 368 p.

14. Set of rules 8.13130.2009. Systems of fire protection. Location of fire service divisions. Procedure and methods of determination. Moscow, All-Russian Research Institute for Fire Protection Publ., 2009 (in Russian).

15. NFPA 1142. Standard on water supplies for suburban and rural fire fighting. National Fire Protection Association, 2012. Available at: http://www.indabook.org/d/NFPA-National-Fire-Protection-Asso-ciation.pdf (Accessed 29 March 2016).

For citation: Tarantsev A. A., Pivovarov N. Yu. Analiz vodootdachi koltsevoy seti naruzhnogo protivopozharnogo vodoprovoda s uchetom povrezhdeniy truboprovodov [Analysis of the yield of ring networks of outdoor fire water supply system with consideration of pipeline damage]. Pozharovzryvobezopasnost—Fire and Explosion Safety, 2016, vol. 25, no. 6, pp. 66-78. DOI: 10.18322/PVB.2016.25.06.66-78.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.