CC BY
28
1. Харитонов М. Место, обделенное жизнью // Русская жизнь. 2007. № 15. С. 26-29.
2. Федоров Р. Дорога, создавшая Россию. http://www.ikz.ru/siberianway/siberianway.html
3. Западная Сибирь. М.: Изд-во АН СССР, 1963. 488 с.
4. История промышленности Новосибирска. Т/ III: Второй фронт: исторические очерки. Новосибирск. Издательский дом «Историческое наследие Сибири», 2004. 640 с.
5. Урбанизация советской Сибири. Новосибирск: Наука,
Библиографический список
1987, 224 с.
6. Волтерс Р. Специалист в Сибири. Новосибирск: Изд-во «Свиньин и сыновья», 2007. 206 с.
7. Кустова Н.Ф. Формирование и развитие малых и средних городов Кузбасса в условиях тоталитарной системы (конец 20-х - начало 50-х гг. ХХ в.): автореф. ...канд. истор. наук. Кемерово, 2000. 26 с.
8. http://www.economy.gov.ru
УДК.628.218
УЧЕТ НЕРАВНОМЕРНОСТИ ПОСТУПЛЕНИЯ СТОКОВ И ВРЕМЕНИ ИХ ТРАНСПОРТИРОВКИ В СИСТЕМАХ ВОДООТВЕДЕНИЯ
И.В.Майзель1, Р.В.Чупин2
Национальный исследовательский Иркутский государственный технический университет, 664074, г. Иркутск, ул. Лермонтова, 83.
Показано, что при проектировании систем водоотведения и при моделировании режимов течения стоков целесообразно пользоваться не коэффициентами неравномерности (Кобщ), как это предписывает СНиП, а графиками притоков и движения стоков по коллекторам и трубопроводам. Доказана необходимость учета времени транспортировки стоков, которое существенно влияет на обоснование параметров режима исследуемой системы во-доотведения.
Ил. 7. Табл. 3. Библиогр. 2 назв.
Ключевые слова: система водоотведения; неравномерность поступления стоков; учет времени движения стоков.
ACCOUNT OF FLOW INCOME IRREGULARITY AND FLOW TRANSPORTATION TIME IN DRAINAGE SYSTEMS I.V Maizel, R.V. Chupin
National Research Irkutsk State Technical University, 83, Lermontov St., Irkutsk, 664074.
The authors demonstrate that when designing drainage systems and modeling regimes of flow motion it is advisable to use diagrams of inflows and flow motions in collectors and pipelines rather than coefficients of irregularity as required by Sanitary standards and regulations. They prove the necessity of accounting time for the flow transportation, which significantly affects the justification of regime parameters of the drainage system under the study. 7 figures. 3 tables. 2 sources.
Key words: drainage system; irregularity of flow income; time-accounting of flow motions.
Хорошо известно, что в напорных системах изменение расхода стоков в каком-либо из сечений происходит со скоростью звука в воде, т.е. почти мгновенно, в то время как в безнапорных системах расход изменяется за время протекания стоков от узла сброса до исследуемого сечения. Для протяженных коллекторов это время может быть значительным, а в условиях больших городов исчисляться часами. Поэтому время протекания необходимо учитывать как при проектировании, так и при моделировании систем водоотведения. Поступление стоков в канализацию от жилищного сектора отличается большой неравномерностью и имеет вероятностный характер. Например, если фиксировать значения стоков от жилого дома через каждый час в течение года, то можно получить средне-
взвешенный график. Для примера, на рис. 1 представлена гистограмма стоков одного из жилых домов. Из гистограммы видно, что величины стоков, условно принятые за расчетные значения, имеют различные вероятности в различные часы суток. Это объясняется тем, что функция распределения стоков в пределах каждого часа имеет различные значения среднего и дисперсии, обуславливающие колебательный характер водопользования в здании. Зная такие распределения по каждому потребителю, нетрудно обосновать график поступления стоков в канализацию в качестве расчетного (например, наиболее вероятный - график, показанный на рис.1 сплошными линиями). Можно такие графики построить для любого периода времени.
1Майзель Ирина Витальевна, кандидат технических наук, доцент кафедры городского строительства и хозяйства, тел.: (3952) 405267, e-mail: kaf_gsh@isru.edu
Maizel Irina, Candidate of technical sciences, Associate Professor of the chair of Civil planning and Economy, tel.: (3952) 405267, email: kaf_gsh@isru.edu
2Чупин Роман Викторович, кандидат технических наук, младший научный сотрудник ИЦ «Энергоэффективность», e-mail: kaf_gsh@isru.edu
Chupin Roman, Candidate of technical sciences, Junior Researcher of the Research Centre "Energy Efficiency», e-mail: kaf_gsh@isru.edu
л/час
22,49 21,68 20,67 19,78 18,84 17,93 17,02 16,10 15,19
14,28
13,37
12,45
11,54
10,63
9,71 8,80 7,89 6,98 6,06
5,15 4,24 3,32
2,41
1,50 0,59
3 1 1
3 1 1
2 3 3 1 1
1 3 4 4 1 1 6
4 5 9 5 2 1 1 1 1 6 15
2 1 10 21 5 6 6 3 1 1 6 11 15 30 1
6 3 11 7 11 12 9 7 4 3 4 14 24 27 36 5 1
13 9 21 17 15 14 14 14 15 12 20 40 59 55 66 22
36 5 25 30 20 20 28 21 12 19 39 Р 68 4
3 42 36 46 48 44 47 37 26 34 49 6^ 60 65 58 57 вП 1 5
12 1 та 1 39 1 53 52 52 52 1 [Г 68 51 48 49 39 71 13
1 Л 32 ы Г 53 52 72 73 85 [66] 69 62 47 31 27 15 44 30
2 2 65 1 1 32 79 1 57 50 59 52 58 82 67 45 37 31 24 23 16 31
5 4 36 44 52 23 24 41 36 35 48 39 39 34 25 23 15 6 1 19 ■■■ 75
8 10 42 36 30 13 15 20 23 25 38 40 29 22 10 9 1 1 12 64
15 1 1 1 6 35 14 22 7 8 5 9 12 10 17 11 11 7 3 3 2 8 53
38 6 2 2 4 8 36 21 8 1 3 7 5 3 6 5 6 3 1 2 23
54 10 6 5 6 21 26 10 5 1 1 2 3 2 1 1 1 8
56 16 6 3 7 24 18 11 1 1 8
48 26 12 5 10 36 19 9 1 1 1 10
53 37 31 24 28 54 21 2 1 1 1 1 1 2 4
37 87 80 70 76 | рб 14 1 5
26 102 118 132 121 62 4
17 72 101 116 104 43 5
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24
Рис. 1. Суточная гистограмма распределения стоков от жилого дома
Очевидно, при анализе режимов работы системы водоотведения необходимо рассматривать графики поступления стоков в канализацию от каждого абонента, а при определении расходов по участкам сети учитывать время протекания стоков. Если принять, что некоторые порции стоков в пределах интервалов дискретизации по времени имеют постоянные значения и перемещаются независимо друг от друга, то значения расходов в конце расчетного участка можно определить через время протекания каждой такой порции. Время протекания вычисляется как длина участка, деленная на скорость движения стоков. Если на пути движения стоков будут устраиваться регулирующие резервуары, то достаточно просто (как и в системах водоснабжения) вычисляется объем регулирующей емкости и определяется последующий график движения стоков. Если рассматривается режим течения стоков в определенный интервал времени, то из этих графиков выбираются соответствующие расходы по каждому коллектору и производится гидравлический расчет.
Очевидно, необходимо учитывать неравномерность поступления стоков в канализацию и время их транспортировки по самотечным коллекторам не только в задачах анализа режимов, но и при проектировании систем водоотведения. В этой связи, следует обратить особое внимание на общий коэффициент неравномерности (Кобщ), принятый в действующих нормах СНиП 2.04.03-85 в качестве расчетного. Нетрудно убедиться в том, что он не учитывает колебания сточных вод от промышленных предприятий, наличие насосных станций перекачки стоков, резервуаров и других сооружений и относится только к расходу стоков от населения. Не учитывает этот коэффициент также время транспортировки стоков от отдельных объектов
до очистных сооружений, которое может исчисляться часами. Проведенные исследования в работе Абрамовича А.И. [1] показали, что коэффициент неравномерности не в полной мере описывает режимы притоков сточных вод, т.е. не учитывает всех факторов, влияющих на неравномерность движения стоков по коллекторам и каналам. В общесплавной канализации при асинхронных суточных графиках притока стоков от жилого сектора и от промышленных предприятий использование общего коэффициента неравномерности дает грубую ошибку. Очевидно, для анализа режимов работы систем водоотведения необходимо оперировать понятием времени транспортирования стоков и графиками расходов по участкам сети.
Более наглядное представление о качественной стороне этого заключения можно проиллюстрировать рис. 2. Здесь схематично изображен коллектор, отводящий стоки от микрорайонов Юбилейный (узел 1) и Первомайский (узел 2) г. Иркутска, состоящий из трех участков, длина которых ¡1 = 7200 м, 12 = 100 м и ¡3 = 13000 м . Средние часовые расходы на участках 1 и 2 составляют 0 = 780 мъ / ч, 02 = 260 мъ /ч . Диаметры участков 1 - Кол1 = 500мм, 2 -Кол1 = 300мм и Кол1 - 3 = 600 мм. На рис.3. и 4 показаны графики водоотведения микрорайонов Юбилейный и Первомайский, полученные на основании приборов учета. Пользуясь данными графиками, несложно вычислить фактические коэффициенты максимальной неравномерности, которые для обоих районов равны Ктах = 1,79. Если пользоваться данными СНиП, то коэффициенты общей неравномерности будут равны Ко6щ = 1,57 для микрорайона Юбилейный и Ко6щ = 1,65 для микрорайона Первомайский. С учетом фактических и
проектных коэффициентов общей неравномерности вычислим расходы для каждого расчетного участка:
Яр = Уср ' Кобщ ,
где дср - среднесекундный расход стоков на расчетном участке. На рис. 5 эти расходы указаны: а) вычислены по значению Ко6щ согласно СНиП 2.04.03-85; б) на основе фактических значений Kчас; в) на основе фактических графиков стоков от микрорайонов Юбилейный и Первомайский и с учетом времени их транс-
портировки от микрорайона Юбилейный до микрорайона Первомайский. Поскольку время транспортировки стоков от микрорайона Юбилейный до Первомайского в среднем составляет 2 часа, то при суммировании графиков движения стоков для участка Кол1- 3 график стоков от микрорайона Юбилейный сдвигается на 2 часа. В итоге максимальный расход на последнем участке уменьшается до величины 1445,7 м3/ч.
0=780 м /ч
ё1=500мм ¡¡ = 7200м
0=260 м /ч
2=300мм ¡2=100м
ё3=600мм ¡3=13000м
Рис. 2. Расчетная схема системы водоотведения (микрорайонов Юбилейный и Первомайский г. Иркутска)
1700
0 1
2 3 4 5 6 7
8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24
Рис. 3. График поступления стоков от микрорайона Юбилейный
500
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24
часы
Рис. 4. График поступления стоков от микрорайона Первомайский
Из расчетов видно, что, применяя значение сред- получить ошибочные результаты и прийти к необосно-него секундного расхода и коэффициента общей не- ванным завышениям или занижениям диаметров тру-равномерности при обосновании параметров, можно бопроводов самотечных коллекторов. Этот факт под-
Расчетные значения графиков транспортирования^сточных вод по коллекторам
Таблица 1
t, час 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24
0,тыс.м3/ч 3 2 1 2 3 4 5 6 7 6 5 4 5 6 7 6 5 4 6 7 8 7 6 5
Графики в начале участков 7-4, 8-5, 9-6 3 2 1 2 3 4 5 6 7 6 5 4 5 6 7 6 5 4 6 7 8 7 6 5
Графики в конце участков 74, 8-5, 9-6 5 3 2 1 2 3 4 5 6 7 6 5 4 5 6 7 6 5 4 6 7 8 7 6
Графики в начале участков 4-1, 5-2, 6-3 8 5 3 3 5 7 9 11 13 13 11 9 9 11 13 13 11 9 10 13 15 15 13 11
Графики в конце 4-1, 5-2, 6-3 11 8 5 3 3 5 7 9 11 13 13 11 9 9 11 13 13 11 9 10 13 15 15 13
Графики в начале участков 3-2 14 10 6 5 6 9 12 14 18 19 18 15 14 15 18 19 18 15 15 17 21 22 21 18
Графики в конце участка 3-2 18 14 10 6 5 6 9 12 14 18 19 18 15 14 15 18 19 18 15 15 17 21 22 21
Графики в начале участков 2-1 32 24 16 11 11 15 21 27 32 37 37 33 29 29 33 37 37 33 30 32 38 43 43 39
Графики в конце участка 2-1 39 32 24 16 11 11 15 21 27 32 37 37 33 29 29 33 37 37 33 30 32 38 43 43
Сброс с учетом времени транспортировки стоков 50 40 29 19 14 16 22 30 38 45 50 48 42 38 40 46 50 48 42 40 45 53 58 56
Сброс без учета времени транспортировки стоков 24 16 8 16 24 32 40 48 56 48 40 32 40 48 56 48 40 32 48 56 64 56 48 40
тверждается анализом существующих СВО городов Иркутска и Ангарска, которые имеют множество недогруженных и перегруженных магистральных коллекторов.
Следует также отметить, что согласно СНиП 2.04.03-85 обоснование параметров будущей и развивающейся СВО производится при условии установившегося равномерного движения сточных вод. Однако в процессе эксплуатации СВО практически на каждом участке расход сточных вод непрерывно меняется. При любом отклонении фактического расхода от расчетного, нарушаются требования по скорости Vср>Vнез или наполнению Н/Ф<тах(Н/ф), что важно для транспортирования взвешенных веществ. Иначе гово-
ря, если запроектировать сеть водоотведения по существующей методике, то проектный режим практически в течение всего периода эксплуатации не будет наблюдаться [2]. Объясняется это тем, что стоки поступают в систему неравномерно, вследствие чего расход в коллекторе может нарастать или уменьшаться. Неравномерное установившееся движение жидкости будет усложняться еще и по причине наличия местных сопротивлений (поворотов, боковых присоединений, лотков в смотровых колодцах при изменении диаметра труб, перепадов на коллекторах, изменения уклонов сети и т.д. Рассмотрим более сложную систему водоотведения (рис. 6).
а)
Яг
б)
др= 1224,6 м3/ч
др=425 м3/ч
в)
др=164,6 м3/ч
Яг Я2
1
?р=1396,2 м3/ч \У др=465,4 м3/ч Кол1>
Яг
др=1861,6 м3/ч
др=1396,2 м3/ч
др=465.4 м3/ч
др=1445,7 м3/ч
Рис. 5. Расчетная схема фрагмента СВО г. Иркутска для случаев, определенных: а - по проектной методике; б -по фактическим коэффициентам неравномерности; в - по фактическим коэффициентам неравномерности с
учетом времени транспортировки стоков
Ч сброс / /
<3 ф &
Рис. 6. Расчетная схема
Пусть графики сброса стоков все одинаковые, длина каждого участка составляет 3600 м. и скорость 1м/сек. В табл. 1 во второй строке представлены численные значения графиков поступления стоков в канализацию. Согласно изложенной выше методике, произведем вычисления графиков движения стоков по участкам системы водоотведения, представленные на рис. 6.
Как видно из таблицы (см. последние 2 строки), время транспортировки влияет на графики сброса стоков, делая их более сглаженными. Без учета времени транспортировки максимальное значение будет наблюдаться в 21 час и равно 64 м3/час, а с учетом времени транспортировки максимальное значение будет в 23 часа и равно 58 м3/час. Если рассмотреть режим транспортировки стоков в какой-то определенный час, например в 12 часов, то расходы на участках будут соответствовать значениям, представленным в табл. 2. Как видно из этой таблицы, расходы в начале и в конце участка неодинаковые. Следовательно, режимы течения стоков будут неустановившимися.
Подбирая диаметры участков сети по наибольшему расходу на участках (для этого воспользуемся таблицами Н.Н. Павловского) получаем параметры режима течения стоков в системе водоотведения (табл. 3).
На основании полученных значений параметров режима течения стоков построен профиль наполнения
по коллекторам исследуемой схемы (см. рис. 7). Как видно из рисунка, движение стоков будет носить волновой характер и может даже на каждом отдельном участке переходить из напорного в безнапорное движение. Конечно же, более точную картину движения стоков в этом случае можно получить, решая уравнения Сен-Венана для неустановившегося неравномерного течения стоков.
Таблица 2
Участок Расход в начале, тыс.м3/ч Расход в конце, тыс.м3/ч
7-4 4 5
8-5 4 5
9-6 4 5
4-1 9 11
5-2 9 11
6-3 9 11
3-2 15 18
2-1 33 37
Заключение. При проектировании систем водоотведения и при моделировании режимов течения стоков целесообразно пользоваться не коэффициентами неравномерности (Кобщ), как это предписывает СНиП, а графиками притоков и движения стоков по коллекто-
Таблица3
Параметры системы водоотведения_
Участки ?нач, л/с qкон, л/с Параметры в начале Параметры в конце
d, мм \ h, мм V, м/с d, мм \ h, мм V, м/с
7-4 4 5 150 0,007 60 0,6 150 0,007 68 0,65
8-5 4 5 150 0,007 60 0,6 150 0,007 68 0,65
9-6 4 5 150 0,007 60 0,6 150 0,007 68 0,65
4-1 9 11 150 0,007 98 0,74 150 0,007 113 0,77
5-2 9 11 150 0,007 98 0,74 150 0,007 113 0,77
6-3 9 11 150 0,007 98 0,74 150 0,007 113 0,77
3-2 15 18 200 0,005 120 0,74 200 0,005 140 0,78
2-1 33 37 300 0,0035 165 0,79 300 0,0035 180 0,82
рам и трубопроводам. При этом необходимо учиты- венно влияет на обоснования параметров режима вать время транспортировки стоков, которое сущест- исследуемой системы водоотведения.
Библиографический список
1. Абрамович И.А. Новая стратегия проектирования и рекон- 2. Арутюнян К.Г., Григоров Н.М. Предложения по уточнению струкции систем транспортирования сточных вод: прак. по- строительных норм и правил, касающихся проектирования собие. Харьков: Основа, 1996. 300 с. канализационных сетей // Водоснабжение и санитарная тех-
ника. 1976. №2. С.28-31.
УДК 69.059.7
АНАЛИЗ КОНСТРУКТИВНЫХ РЕШЕНИЙ ПРИ РЕКОНСТРУКЦИИ КРУПНОПАНЕЛЬНЫХ ЗДАНИЙ
А.Г.Петунин1
Национальный исследовательский Иркутский государственный технический университет, 664074, г. Иркутск, ул. Лермонтова, 83.
Рассмотрены основные конструктивные решения модернизации и реконструкции крупнопанельных зданий первых массовых застроек. Выбран оптимальный способ повышения сейсмостойкости зданий серии 1-335с с наружными несущими стеновыми панелями из газозолобетона, эксплуатируемых в Иркутской области. Показано, что разгружение несущих однослойных газозолобетонных панелей с помощью преднапряженных металлических колонн и устройство железобетонных диафрагм жесткости здания доводят сейсмостойкость здания до нормативно требуемого значения даже в случае снижения прочности газозолобетона панелей. Ил. 4. Табл. 1. Библиогр. 2 назв.
Ключевые слова: крупнопанельное домостроение (КПД); реконструкция; антисейсмическое усиление; панели из газозолобетона.
ANALYSIS OF STRUCTURAL SOLUTIONS WHEN RECONSTRUCTING LARGE-PANEL BUILDINGS A.G. Petunin
National Research Irkutsk State Technical University, 83, Lermontov St., Irkutsk, 664074.
The article deals with the basic designs of the modernization and reconstruction of large-panel buildings of the first mass developments. The authors chose an optimum way to improve the seismic stability of buildings of a series of 1-335c with the outer bearing wall panels made of aerocrete-ash concrete used in the Irkutsk region. The unloading of bearing one-layer aerocrete-ash concrete panels with the help of prestressed metal columns and the construction of reinforced concrete rigidity diaphragms improve the seismic stability of a building till standard required value even in the case of the strength reduction of aerocrete-ash concrete panels. 4 figures. 1 table. 2 sources.
Key words: large-panel building (LPB); reconstruction; antiseismic reinforcement; panels made of aerocrete-ash concrete.
Отечественными и зарубежными исследователями разработано множество конструктивных решений реконструкции эксплуатируемых крупнопанельных зданий. При этом следует отметить, что разработка методов реконструкции зданий КПД и их реализация
находятся в стадии экспериментов. Ниже кратко дается оценка преимуществ и недостатков некоторых наиболее известных опытно-конструктивных разработок.
Большой вклад в реконструкцию крупнопанельных зданий внесла группа ученых, архитекторов и специа-
1Петунин Александр Геннадьевич, старший преподаватель кафедры строительного производства, тел.: (3952) 405138. Petunin Alexander, Senior Lecturer of the chair of Civil Engineering, tel.: (3952) 405138.
