Метод підвищення ефективності роботи водопровідної мережі способом її зонування - Матвієнко, О. І.; Спичак, П. О. (ХНУРЕ, 2023)
Метою є використання стохастичної моделі квазістаціонарних режимів роботи водопровідної мережі для зниження надлишкових напорів шляхом встановлення регуляторів тиску на входах у виділені зони. Предметом дослідження є оптимізація структури водопровідної мережі шляхом зонування. У статті задача оптимального зонування водопровідних мереж вирішується з допомогою двох задач: виділення у водопровідній мережі відокремлених зон вузлів із надлишковими напорами, що перевищують задане значення; розрахунок параметрів регуляторів тиску, що встановлюються на входи у виділені зони. Для виділення зон запропонований метод, що ґрунтується на способі пошуку в ширину. Для розрахунку параметрів регуляторів тиску розв’язується задача оптимального розподілу навантаження між регуляторами тиску. Детермінований еквівалент цієї задачі розв’язується з використанням методів Ньютона та Нелдера – Міда. Завдяки розв’язанню цієї задачі отримуємо мінімальні необхідні значення напорів, що стабілізуються на виходах регуляторів, і максимальні допустимі значення витрат через них. Для визначення мінімального й максимального значень діапазонів зміни витрат і напорів на входах та виходах регулятора прогнозується максимальне й мінімальне водоспоживання всіма категоріями споживачів у виділеній зоні та розв’язується задача оптимального розподілу навантаження між регуляторами тиску. Унаслідок отримуємо діапазон зміни оптимальних значень витрат через регулятор і значень напорів, що стабілізуються, на виході регулятора. На підставі цієї інформації визначається тип регуляторів, що забезпечує необхідні діапазони зміни напорів на входах і виходах регуляторів для мінімальних та максимальних прогнозованих витрат через регулятор, та мінімальний допустимий напір на його вході. Здобуто такі результати: розрахунки показують, що завдяки зонуванню й установленню регуляторів тиску на входах в ізольовані зони водопровідної мережі розглянутої структури можливо знизити математичне сподівання сумарного надлишкового напору в мережі на 21%. Висновки: запропоновано математичну модель задачі оптимального зонування водопровідної мережі, що ґрунтується на стохастичній моделі квазістаціонарних режимів її роботи, та метод розв’язання цієї задачі. Обчислювальний експеримент, що проводився для водопровідної мережі заданої структури, показав, що внаслідок установлення регуляторів тиску на входах у виділені зони можливо підвищити ефективність її роботи.
Keywords: зонування; водопровідна мережа; стохастична модель; регулятор тиску; надлишковий напір