В поверхностных источниках водоснабжения

Эти цифры значат, что в водозаборе I категории максимальные уровни воды могут быть превышены только в 1% данных многолетних наблюдений, а минимальные уровни в реке могут быть ниже принятой отметки только в 3% наблюдений. Максимальный уровень необходим для определения отметки пола водозабора, а минимальный – для определения отметки оси насосов. Вероятностная оценка расходов воды в реке позволяет оценить соответствие источника заданной категории надежности водозабора.

Для получения упомянутых оценок строят кривые (гистограммы) повторяемости уровней воды и обеспеченности расходов. Распределение характеристик стока обычно достаточно хорошо соответствует биноминальному закону.

В принципе достаточно высокую надежность водоснабжения обеспечивает наличие двух независимых источников. Лучше всего поверхностного и подземного.

Для подземных водозаборов надежность отбора воды из водоносных горизонтов обеспечивается резервированием скважин (п. 5.13. СНиП 2.04.02-84), хотя это не всегда гарантирует сохранение постоянного притока воды к ним.

Таблица 5.3. Нормативы резервирования скважин подземных водозаборов.

После оценки надежности источника переходят к оценке надежности водозаборных сооружений. Она зависит от показателей надежности и ремонтопригодности элементов сооружений.

Таблица 5.4. Показатели надежности элементов водозаборов (при d=0,95).

(d - надежность данных)

Водозаборные сооружения представляют собой обычную техническую систему и оценка надежности такой системы состоит из стандартных этапов.

1. Выполняют поверочные расчеты водозаборных сооружений с целью проверки соответствия их действующей нормативно-технической документации.

2. Из состава сооружений выделяют расчетные элементы одинакового технологического назначения и составляется расчетная (структурная) схема для оценки надежности. Для поверхностного водозабора эта схема приведена на рис. 5.1, подземного - на рис. 5.2.

3. Составляются формулы для расчета надежности водозаборных сооружений как технической системы со своей структурой. Например, для поверхностного водозабора, приведенного на рисунке 5.1, составление формул слагается из следующих этапов (без учета восстановления):

а) вычисляем Р(t) для первого блока, как последовательного соединения трех элементов (1,2,3):

;

, , .

Время, за которое оценивается вероятность безотказной работы t чаще всего принимается равным 1 году (8760 часов). Но t = t₁ = t₂ = t₃ = 8760 часов только в том случае, если все элементы новые, либо имели к началу периода оценки P(t) одинаковую наработку t_o. В общем же случае

где t_0,1, t_0,2, t_0,3 - наработка каждого элемента к началу периода t. Если же все элементы новые, тогда

б) определяем вероятность безотказной работы двух I блоков в секции водозабора, как системы двух параллельных элементов. Считаем один I блок рабочим, другой резервным (n=1; m=1). Резерв постоянно включен, общее резервирование

в) вычисляем аналогично вероятность безотказной работы II блока и двух вторых блоков, работающих параллельно (n=1; m=1)

если все элементы новые, то

г) вычисляем вероятность безотказной работы одной секции водозабора, как системы последовательно соединенных элементов:

д) вычисляем вероятность безотказного действия всего водозабора как системы двух параллельно соединенных элементов (секций), один из них можно считать рабочей, другую резервной (n=1; m=1).

4. Определяем время безотказной работы Т_ср (наработку на отказ), для этого используем следующие выкладки:

значит

5. Сравниваем эти величины с нормативами, обычно считается необходимым иметь вероятность безотказного действия P(t)³0,95, а перерывы вообще недопустимы. При недостаточно большой величине Р_{водозаб} необходимо предусмотреть меры по повышению надежности: увеличить количество секций, либо поставить более надежное оборудование, возможно - устроить два отдельных водозабора в разных створах.

Следует отметить, что возможно определение вероятности безотказного действия с учетом ремонта (восстановления). для этого используем видоизмененную формулу:

Ход вычислений тот же, что и был выше.

6. Определяем показатель качества функционирования (коэффициент обеспеченности расходов) a при отключении одной секции водозабора. Необходимо, чтобы a³0,7. Отключение сразу двух секций, по опыту эксплуатации, считается маловероятным. Для вычисления a проводятся гидравлические расчеты водозабора при работающей одной секции.

Для вычислений можно использовать готовые формулы, приведенные в книге Ильина Ю.А. (табл. 5.5).

Таблица 5.5. Формулы для определения P(t)