Современное состояние, перспективы и пути развития систем водоснабжения и водоотведения, методы их расчета, построения и организации эксплуатации

В статье обсуждаются современные проблемы развития технологии формирования и организации функционирования систем водоснабжения и водоотведения, производится оценка достигнутых результатов, формируются цели и задачи дальнейших исследований. В связи с происходящими процессами Цифравизации и интеллектуализации социальных и технологических систем предлагается новая концепция построения и управления функционированием, развитием и консервацией систем водоснабжения и водоотведения населенных мест, городов и зданий. Эта концепция базируется на создании цифровых двойников всех элементов системы и ее подсистем, на управление ими в реально-виртуальном пространстве с использованием облачных технологий и специализированных программных комплексов. Для этих целей системы водоснабжения и водоотведения рассмотрены с позиции общих принципов организации, гидравлического расчета, формирования режимов эксплуатации, вероятностного характера отборов воды и поступления сточных вод, неопределенности в поведении и перспективных нагрузках сооружений, и с учетом других свойств, характерных для больших и сложных систем. В работе изложены основные задачи расчета и конструирования систем водоснабжения и водоотведения и кратко представлены методы их решения, которые реализованы в соответствующих программных комплексах, апробированных на практике и внедрены в реальный процесс проектирования, эксплуатации и консервации трубопроводных систем жилищно-коммунального хозяйства. Все оптимизационные модели основаны на критерии стоимости жизненного цикла систем водоснабжения и водоотведения.

1. Чупин Р.В., Мелехов Е.С. Развитие теории и практики моделирования и оптимизации систем водоснабжения и водоотведения. Иркутск: Изд-во Иркутского государственного технического университета, 2011. 323 с. EDN: TOGMNF.

2. Чупин В.Р., Малевская М.Б. Выработка рекомендаций по минимизации последствий от аварийных ситуаций в системах водоснабжения // Водоснабжение и санитарная техника. 1994. № 4. С. 8–9.

3. Chupin R.V., Pham N.M., Chupin V.R. Pressureflow and Free-flow Discharge Modes in Closed-Loop Sewage Systems // IOP Conf. Series: Materials Science and Engineering. 2017. Vol. 262. P. 012079. https://doi.org/10.1088/1757-899X/262/1/012079.

4. Чупин Р.В. Оптимизация развивающихся систем водоотведения. Иркутск: Изд-во Иркутского государственного технического университета, 2015. 417 с. EDN: UOATQZ.

5. Чупин В.Р., Мелехов Е. С., Чупин Р.В. Развитие методики гидравлических расчетов систем водоотведения // Вода и экология: проблемы и решения. 2010. № 1. С. 3–11.

6. Chupin R.V., Mayzel I.V., Chupin V.R. Trajectory of Sewerage System Development Optimization // IOP Conf. Series: Materials Science and Engineering 2017. Vol. 262. P. 012080 https://doi.org/10.1088/1757-899X/262/1/012080.

7. Чупин Р.В. Напорное – безнапорное движение стоков в системах водоотведения кольцевой структуры // MOTROL. 2014. Vol. 16. No. 5. P. 3–15.

8. Чупин Р.В., Бобер А.А. Повышение надежности проектируемых и реконструируемых систем водоотведения // Вестник Иркутского государственного технического университета. 2012. № 9 (68). С. 113–119. EDN: PDCFZT.

9. Chupin R.V., Pham N.M., Chupin V.R. Optimization of development schemes for group water supply systems under uncertainty of prospective water consumption // E3S Web of Conferences: Mathematical Models and Methods of the Analysis and Optimal Synthesis of the Developing Pipeline and Hydraulic Systems. 2019. Vol. 102. P. 03004. https://doi.org/10.1051/e3sconf/201910203004. EDN: VWEGVS.

10. Chupin R.V., Pham N.M., Chupin V.R. Optimal reconstruction of water supply network under conditions of reduced water consumption // E3S Web of Conferences: Mathematical Models and Methods of the Analysis and Optimal Synthesis of the Developing Pipeline and Hydraulic Systems. 2019. Vol. 102. P. 03005. https://doi.org/10.1051/e3sconf/201910203005. EDN: ZVVDOU.

11. Chupin R.V., Pham N.M., Chupin V.R. Optimization of the sewerage systems scheme of cities and populated areas // IOP Conf. Series: Materials Science and Engineering. 2019. Vol. 667. P. 012018. https://doi.org/10.1088/1757-899X/667/1/012018. EDN: RVXXLA.

12. Чупин Р.В., Мелехов Е.С. Повышение пропускной способности системы водоотведения поверхностного водостока // Водоочистка. Водоподготовка. Водоснабжение. 2010. № 9. С. 42–48.

13. Чупин Р.В., Шишелова Т.И., Бобер А.А. Напорное – безнапорное движение стоков в системах водоотведения кольцевой структуры // Фундаментальные исследования. 2012. № 11-6. С. 1480– 1486.

14. Chupin R.V. Comprehensive optimization of water supply and sanitation // Science and Engineering. 2020. Vol. 880. P. 012050. https://doi.org/10.1088/1757-899X/880/1/012050.

15. Chupin R.V., Melekhov E.S. Justification of the parameters of developing water supply and sanita-tion systems based on their electronic models // IOP Conference Series: Materials Science and Engi-neering. 2020. Vol. 880. P. 012050. https://doi.org/10.1088/1757-899X/880/1/012050.

16. Чупин Р.В., Мелехов Е.С. Развитие методики гидравлических расчетов систем дождевой канализации // Водоочистка. Водоподготовка. Водоснабжение. 2010. № 4. С. 32–36.

17. Pupyrev E.I., Chupin R.V., Gogina E.S., Makisha N.A., Nechaev I.A., Pukemo M.M. Elaboration of a Regional Concept for Developing a Water Disposal System for the Central Ecological Zone of the Baikal Natural Territory // Water Resources. 2020. Vol. 47. No. 4. P. 663–671. https://doi.org/10.1134/S0097807820040144.

18. Nguyen T.A., Nguyen T.N.H., Chupin R.V. Phuơng pháp tối ưu hóa thiết kế, sửa chữa và nâng cấp hệ thống thoát nước // Tạp chí khoa học công nghệ xây dựng. 2017. No. 32 (01). P. 68–74.

19. Чупин Р.В., Мороз М.В., Бобер В.А. Обоснование диаметров трубопроводов систем водоснабжения и водоотведения на основе минимизации затрат их жизненного цикла // Водоснабжение и санитарная техника. 2022. № 4. С. 52–58. https://doi.org/10.35776/VST.2022.04.07. EDN: CIOYJH.

20. Чупин Р.В., Мороз М.В. Применение автомобильного транспорта в системах группового водоснабжения и водоотведения // Водоснабжение и санитарная техника. 2021. № 5. С. 57–64. https://doi.org/10.35776/VST.2021.05.07. EDN: RDVUAL.

21. Мороз М.В., Витязева М.М. Оценка возможности применения расчета тепловой мощности системы отопления с помощью программного комплекса AutodeskRevit // Известия вузов. Инвестиции. Строительство. Недвижимость. 2022. Т. 12. № 1 (40). С. 82–89. https://doi.org/10.21285/2227-29172022-1-82-89. EDN: PSGGNG.

22. Мелехов Е.С., Майзель И.В., Чупин Р.В., Оптимизация многоуровневых систем водоснабжения и водоотведения // Вестник Иркутского государственного технического университета. 2011. № 9 (56). С. 90–100. EDN: OEEVZB.

23. Чупин Р.В., Мороз М.В., Чупин В.Р. Проектирование систем водоснабжения и водоотведения в условиях нечетких значений перспективного водопотребления и численности населения // Водоснабжение и санитарная техника. 2022. № 11. С. 16–25. https://doi.org/10.35776/VST.2022.11.02. EDN: XXZIEA.

24. Чупин В.Р., Мороз М.В. Метод поиска максимального потока минимальной стоимости в задачах обоснования структуры и параметров систем группового водоснабжения и водоотведения // Известия высших учебных заведений. Строительство. 2020. № 11 (743). С. 63-74. https://doi.org/10.32683/0536-1052-2020-743-11-63-74. EDN: DTELVE.

25. Чупин Р.В., Примин О.Г. Обоснование параметров новых и реконструируемых систем водоотведения в условиях неопределенности перспективного потребления воды и сброса стоков // Водоснабжение и санитарная техника. 2017. № 11. С. 36–45. EDN: ZRKPZR.