Проблеми водопостачання, водовідведення та гідравліки

ВИКОРИСТАННЯ ПРОГРАМНОГО КОМПЛЕКСУ QGIS ДЛЯ ВИЗНАЧЕННЯ ГІДРОЛОГІЧНИХ ХАРАКТЕРИСТИК. ДОСВІД ВИКОРИСТАННЯ В НАВЧАЛЬНОМУ ПРОЦЕСІ

Світлана Величко — 2024-09-20

Розвиток геоінформаційних систем з відкритим доступом значно розширює можливості розвитку інформаційних технологій в сучасному освітньому середовищі. Особливо використання геоінформаційних технологій важливе для здобувачів STEM спеціальностей, для яких опанування BIM технології є значною перевагою на ринку праці. Геоінформаційний комплекс QGIS широко використовується різними STEM спеціальностями для розширення можливостей навчання та отримання практичного досвіду розрахунків у вищій школі як в Україні, так і за кордоном. В статті наведений приклад розрахунку деяких морфометричних параметрів річки за допомогою ПК QGIS, які здобувачі виконували на 1 курсі магістратури. Виконані розрахунки на QGIS порівнювались з довідковими даними та картографічними матеріалами Google map. Розрахунки показали високу відповідність отриманих результатів довідковій літературі. Сучасні геоінформаційні системи з вільним кодом не є дуже складними, але вимагають додаткових знань та навичок роботи. Методичні матеріали та інформація про додаткові можливості ПК спонукає здобувачів до вивчення суміжних освітніх компонентів та пошуку інформації на інтернет-ресурсах, що сприяє розвитку індивідуальної траєкторії здобувача та стимулює вивчення професійної англомовної лексики. Можливість отримати якісний ілюстрований матеріал у вигляді карт в масштабі з прив’язкою до координат надає можливість подальшого використання отриманого матеріалу в BIM програмах сімейства Autodesk та використання результатів розрахунків та карт в дипломному проєктуванні.

ВИЗНАЧЕННЯ СИЛИ ГІДРОСТАТИЧНОГО ТИСКУ НА ПЛОСКУ ПОВЕРХНЮ ДОВІЛЬНОЇ НЕСИМЕТРИЧНОЇ ФОРМИ МЕТОДОМ ТРЬОХ КОМАНД К123

Юрій Копаниця — 2024-09-20

Конкурентна боротьба в умовах широкого доступу до необмежених об’ємів інформації та комп’ютеризація всіх галузей виробництва й сервісів висуває жорсткі вимоги до спеціалізованих знань, практичних навиків та загальної математичної культури майбутніх інженерів.

Представлено онлайн програму сучасного багатоваріантного інженерного розрахунку задачі визначення сили гідростатичного тиску на елемент плоскої несиметричної поверхні із криволінійною гранню – https://www.k123.org.ua/jeh5.html. Алгоритми реалізовано за авторським методом трьох команд К123 ã Копаниці Ю.Д (далі метод К123). Реалізовано клієнт-серверне рішення на базі технології CGI із веб-формою вводу вихідних даних.

Результати он-лайн розрахунку виконано за новими аналітичними залежностями, які отримано на основі авторського методу К123. Паралельно впроваджено чисельні алгоритми авторського методу трьох команд К123 й виводи відповідних розрахунків у табличній формі.

Серверна програма генерує графіку на основі координат точок, які отримано ітераційними розрахунками за алгоритмами чисельної реалізації методу К123. Автоматично визначається відносна похибка ітераційних розрахунків та оцінка точності результату на основі запропонованих точних аналітичних залежностей.

РОЗРОБКА ПІЛОТНОЇ УСТАНОВКИ ДЛЯ УДОСКОНАЛЕННЯ ТЕХНОЛОГІЇ ОЧИЩЕННЯ ВОДИ НА ДЕСНЯНСЬКІЙ ВОДОПРОВІДНІЙ СТАНЦІЇ М. КИЄВА

Олександр Кравченко — 2024-09-20

Забезпечення населення якісною питною водою є одним з пріоритетних завдань сучасного суспільства. В Україні, яка переживає виклики, пов'язані з необхідністю модернізації критичної інфраструктури, це завдання набуває особливої актуальності. Деснянська водопровідна станція (ДВС), що постачає питну воду значній частині Києва, потребує комплексного оновлення з огляду на погіршення якості води у джерелі водопостачання та застарілі технології очищення. У цьому контексті пілотні дослідження є важливим інструментом для оптимізації та вибору ефективних технологічних рішень перед їх впровадженням у промислових масштабах.

Представлена пілотна установка для удосконалення технології очищення води на Деснянській водопровідній станції м. Києва. Основна мета дослідження полягає у підвищенні ефективності процесу очищення води шляхом впровадження новітніх технологій та методів. У роботі описано 4 технологічні схеми очистки води та принцип дії пілотної установки, а також обґрунтування застосування саме таких технологічних схем. Вимоги до досліджень включають: відпрацювання технологічних схем протягом усіх сезонів року; проведення лабораторного контролю якості води на всіх етапах очищення та знезараження; підготовку проміжних та заключного звітів; презентацію результатів досліджень. Після проведення досліджень очікується значне покращення якості очищеної води та зниження витрат на експлуатацію. Запропоновані рекомендації можуть бути використані для модернізації існуючих водопровідних станцій та впровадження нових технологій у сфері водопостачання.

ВИЗНАЧЕННЯ НЕОБХІДНОГО СТУПЕНЯ ПЕРФОРАЦІЇ ПОВЕРХНІ СТІНОК ЗБІРНИХ ДРЕНАЖНИХ ТРУБОПРОВОДІВ

Андрій Кравчук — 2024-09-20

В даній роботі розглянуто особливості роботи збірного напірного трубопроводу, у якого надходження витрати за довжиною відбувається через отвори і щілини в турбулентному режимі, і напірного дренажного трубопроводу, у якого приєднання рідини здійснюється через бічні стінки у фільтраційному режимі. На основі порівняння аналітичних залежностей, за допомогою яких описують закон надходження витрати у трубопроводи в кожному випадку, отримано досить прості і зручні для застосування розрахункові залежності для визначення необхідного ступеня перфорації бічних стінок дренажного трубопроводу, який би забезпечував при цьому надходження у збірник заданої витрати води. Під ступенем перфорації S в роботі розуміється відношення площі отворів (щілин) перфорації бічних стінок дренажного трубопроводу до загальної площі його бічної поверхні. При аналізі роботи розглядуваних труб використано параметр А, який комплексно враховує конструктивні і фільтраційні характеристики дренажних трубопроводів. Представлено відповідні аналітичні залежності і графік для його визначення. За запропонованими формулами проведена серія розрахунків по визначенню ступеня перфорації даних труб. Показано, що на її величину в загальному випадку впливають як конструктивні характеристики самого трубопроводу, так і фільтраційні особливості навколишнього ґрунту і самої поверхні дренажних труб.

ЕКСПЕРИМЕНТАЛЬНІ ДОСЛІДЖЕННЯ НЕСУЧОЇ ЗДАТНОСТІ ТРУБНИХ СТАЛЕЙ СИСТЕМ ВОДОВІДВЕДЕННЯ

Валерій Макаренко — 2024-09-20

Представлено результати експериментальних досліджень з вивчення кінетики росту тріщин, її взаємозв’язок з параметрами тріщиностійкості і тривалою міцністю трубних сталей різних термінів експлуатації та їх структурно-фазовим складом. Встановлено, що значення критичного напруження S_К для усіх дослідних сталей з ростом терміну експлуатації збільшується, а ударної в’язкості зменшується, що свідчить про структурне окрихчення трубних сталей, пов’язане з їх різким наводненням. Показано, що найбільш високими в’язко-пластичними властивостями і спротивом крихкому руйнуванню володіє нова сталь марки 06Г2БА, яка економно модифікована карбідоутворюючим елементом (ванадій) і відрізняється дрібнозернистою структурою та має низькій вміст шкідливих домішок (сірка, фосфор). Рентгеноструктурними методами оцінено мікронапруження кристалічної решітки α-Fe, а також кількісний розпад цементиту і перерозподіл вуглецю між феритом і перлітом. Сталь марки 06Г2БА рекомендується для використання у будівництві трубопроводів та, наприклад, мостових конструкцій, які постійно знаходяться під циклічними навантаженнями при одночасному контакті з корозійно-агресивним середовищем. Визначено вплив терміну експлуатації водопроводів на вміст водню і мікровідкол в трубних стaлях. Рекомендовано діаграму взаємозв’язку тривалої і статичної міцності в залежності від вмісту водню в сталях, яку можна використовувати конструкторам для раціонального вибору типу сталей з високою тріщиностійкістю в агресивних технологічних середовищах. Для подовження експлуатаційного робочого ресурсу трубних конструкцій потрібно використовувати економно-модифіковані сталі.

ВИКОРИСТАННЯ ЛОГІКО-ГРАФІЧНИХ МЕТОДІВ АНАЛІЗУ РИЗИКІВ В СИСТЕМАХ ВОДОПОСТАЧАННЯ ТЕПЛОЕНЕРГЕТИЧНИХ ВИРОБНИЦТВ

Інга Уряднікова — 2024-09-20

Актуальними питаннями сьогодення у водопостачанні теплоенергетичних виробництв є підвищення ефективності виробничих процесів, зниження енергетичних витрат, впровадження інноваційних технологій, а також забезпечення екологічної безпеки та стійкого розвитку. Аналіз причин промислових аварій і пошкоджень показує, що виникнення та розвиток аварій, як правило, характеризується поєднанням випадкових локальних подій, що виникають з різною частотою на різних стадіях аварії. Для виявлення причинно-наслідкових зв'язків між цими подіями використовують логіко-графічні методи дерев відмовлень та подій. З метою дослідження виявлення та аналізу причинно-наслідкових зв'язків, що сприяють виникненню відмовлень у системі водоочищення за допомогою дерева відмовлень для подальшого розроблення ефективних заходів щодо мінімізації ризиків і підвищення надійності і безпеки роботи систем водопостачання теплоенергетичних виробництв запропановано використовувати логіко-графічні методи на попередній стадії визначення і оцінки техногенних ризиків. Аналіз отриманих результатів показав, що: 1) дерево відмовлень є миттєвим відображенням системи у визначений момент часу t і є графічним представленням причинно-наслідкових взаємозв'язків, отриманих у результаті визначення небезпечних ситуацій у системі в прямому і зворотному порядку, щоб знайти можливі причини їхнього виникнення; 2) складну кінцеву подію варто визначати за допомогою так називаної «вершини дерева». Вершина дерева складається з кінцевої події і додаткових небажаних подій, що включають потенційні аварії і небезпечні стани, які є безпосередніми причинами кінцевої події. Кінцева подія і додаткові події повинні бути ретельно визначені і всі найважливіші причини кінцевої події виявлені. Тому, перші п'ять евристичних правил необхідно використовувати при побудові дерева відмовлень; 3) побудова дерева відмовлень за допомогою евристичних правил можна використовувати при розгляді будь-якого елемента системи, однак для спрощення громіздких побудов доцільніше будувати дерева тільки для основних елементів, що викликають аварійні ситуації і негативний вплив на життя і здоров'я людей, а також на навколишнє середовище; 4) при побудові дерева відмовлень для технологічної схеми водоочищення можна уточнити і кількісно оцінити події, відшукати події з дуже великою імовірністю і дуже низькою імовірністю, обмежити подальший розвиток дерева відмовлень і встановити причини відмовлень на кожній стадії процесу водоочищення; 5) дерево відмовлень можна використовувати для кількісних оцінок із застосуванням Марківських моделей.