Раздел 19. Разработка электронной модели системы водоотведения города Тюмени

Раздел 19. Разработка электронной модели системы водоотведения города Тюмени.

19.1. Разработка расчетной схемы водоотведения г. Тюмени.

Для проведения гидравлических и оптимизационных расчетов водоотводящей сети г. Тюмени на ЭВМ с использованием программного обеспечения Zulu, в соответствии с результатами которых производится анализ работы водоотводящей сети г. Тюмени, разработана укрупненная расчетная схема системы водоотведения. Схема разработана на основе основных магистральных коллекторов водоотводящей сети г. Тюмени, а так же основных канализационных насосных станций и напорных коллекторов. На схеме были исключены внутриквартальные сети, выделены основные коллекторы и нанесены существующие колодцы.

Общая протяженность сетей, участвующих в расчете, составляет для самотечных трубопроводов - 188 км, для напорных коллекторов - 118 км.

Расчетная схема водоотведения г. Тюмени была перенесена в систему Zulu Drain.

В соответствии с этим были созданы базы данных, которые содержат:

- длины магистральных линий, диаметр трубопроводов;

- геометрические отметки существующих канализационных колодцев.

Укрупненная расчетная схема водоотводящей сети г. Тюмени отображает:

- месторасположение канализационных насосных станций,

- месторасположение канализационных очистных сооружений,

- нанесенную на генплан города в формате ГИС трассировку основных трубопроводов водоотводящей сети.

Общий вид схемы водоотведения г. Тюмени представлено на рисунке 19.1.1.

Рисунок 19.1.1. Расчетная схема водоотведения г. Тюмени.

Подробно расчетная схема представлена в томе 10 шифр 946-15-Д1834-ГР.2.3. электронная модель системы водоотведения г. Тюмени.

Для производства гидравлического расчета было произведено определение расходов участков канализационной сети.

19.2. Определение расходов участков канализационной сети.

Для определения существующего состояния сети канализации, гидравлический расчет производился на усредненные расходы, предоставленные ООО "ТюменьВодоканал".

Для определения сосредоточенных расходов на канализационной сети, для расчета были приняты расходы основных канализационных насосных станций, а так же расходы от населения города. Список основных бассейнов водоотведения, а так же принятые расчетные расходы представлены в таблице 9.

Исходя из бассейнов водоотведения система водоотведения г. Тюмени была разделена на 23 зоны. Расходы по данным зонам были найдены в соответствии с усредненными расходами канализационных насосных станций, а так же расходами потребителей водоснабжения г. Тюмени.

На рисунке 19.2.1 представлены зоны водоотведения, принятые в расчете.

В таблице 19.2.1. Представлены расходы по зонам водоотведения.

Рисунок 19.2.1. Бассейны водоотведения г. Тюмени.

Для гидравлического расчета системы водоотведения участки сети привязывалась к соответствующим бассейнам, в зону действия которых они располагаются. Далее производился расчет полусуммы прилегающих длин трубопроводов к каждому колодцу, занесенному в модель. Расчет производился, используя базы данных ПКР "ZuLu", матрицу смежности, а также программные возможности MS "Excel". В итоге была определена общая длина трубопроводов попадающих в зону действия бассейнов, а также был найден удельный расход, приходящийся на 1 метр длины. Данные расчетные параметры представлены в таблице 19.2.1.

Таблица 19.2.1. Притоки сточных вод в соответствии с зонами.

Название бассейна	Расход сточных вод, м3/сут	Расход сточных вод, л/с	Сумма длин трубопроводов, м	Удельный расход на 1 м
КНС6	14795	171,2384	22878,11	0,0075
КНС10	4021	46,53935	169,81	0,2741
КНС11	2402	27,80093	5,42	5,1293
КНС ДОК	781	9,039352	254,15	0,0356
КНС5	10634	123,0787	14383,01	0,0086
КНС23	2900	33,56481	1180,36	0,0284
КНС3	6684	77,36111	5504,36	0,0141
КНС1	8251	95,49769	11173,17	0,0085
КНС22	1819	21,05324	568,32	0,0370
КНС21	3814	44,14352	4487,91	0,0098
КНС4	4357	50,42824	2268,16	0,0222
КНС39	2485	28,76157	2090,91	0,0138
КНС38	2074	24,00463	1189,63	0,0202
КНС14	1500	17,36111	235,55	0,0737
КНС9	3347	38,73843	1127,045	0,0344
КНС КРОСНО	3008	34,81481	1553,29	0,0224
КНС12	8198	94,88426	4286,13	0,0221
КНС ЩОРС	1945	22,51157	1106,02	0,0204
КНС8	16951	196,1921	43252,33	0,0045
1500 50 лет Октября	46984	543,7963	49858,66	0,0109
КНС13	13219	152,9977	10,84	14,1142
1500 Республика	14458	167,338	28039,66	0,0060
КНС36	10441	120,8449	1214,88	0,0995
Сумма	185068	2141,991	196837,7

Исходя из привязки колодца к соответствующему бассейну, суммы примыкающих длин трубопроводов к колодцу и рассчитанного удельного расхода определялся сосредоточенный расход вод, поступающих в колодец.

Исходя из представленных данных, был произведен гидравлический расчет системы. Гидравлический расчет работы насосных станций произведен в соответствии с принятым расчетным расходом.

19.3. Анализ существующей работы системы водоотведения города Тюмени.

Анализ самотечной канализации проводился путем сопоставление полученных значений наполнения самотечных коллекторов с их предельными нормативными значениями. В таблице 19.2.1 приведены значения максимальной степени наполнения для различных диаметров в соответствии с СП 30.13330.2012.

ГАРАНТ:

По-видимому, в тексте предыдущего абзаца допущена опечатка. Имеется в виду "таблица 19.3.1"

Таблица 19.3.1. Предельные значения наполнения самотечных коллекторов.

Диаметр, мм	Максимальная степень наполнения
200	0,6
300	0,7
400	0,7
500	0,75
600	0,75
800	0,75
1000	0,8
1200	0,8
1400	0,8
2000	0,8

Коллекторы, наполнение которых превышает нормативное значение, отображены на рисунке 19.2.1. Данные превышения предельного наполнения могут не совпадать с фактическими значениями и являться следствием ошибок геодезических отметок на топографических планшетах, однако службе эксплуатации системы водоотведения г. Тюмени следует обратить внимание на работу данных коллекторов.

ГАРАНТ:

По-видимому, в тексте предыдущего абзаца допущена опечатка. Имеется в виду "рисунок 19.3.1"

Рисунок 19.3.1. Самотечные коллектора с превышающим наполнением.

Особое внимание необходимо уделить самотечному коллектору Ду 500, расположенному по улице Московский тракт, а также самотечному коллектору Ду 500, расположенного по улице Мельникайте.

19.4. Определение мероприятий для подключения площадок перспективной застройки до 2025 года.

Общий вид существующей системы канализации с указанием площадок перспективного строительства до 2025 года представлен на рисунке 19.4.1.

Рисунок 19.4.1. Существующая система канализации с указанием площадок перспективного строительства до 2025 года.

Подробная схема площадок перспективного строительства представлена в томе 10 шифр 946-15-Д1834-ГР.2.3.

Нагрузки от перспективных площадок и их подключения представлен в томе том 9 шифр 946-15-Д1834-ГР.2.2.

Подключение всех площадок строительства представлено в электронной модели системы водоотведения на 2025 г.

Точки подключения удаленных сельских населенных пунктов, которые влияют на систему водоотведения г. Тюмени представлена в таблице 19.4.1.

Таблица 19.4.1. Подключение удаленных сельских населенных пунктов, которые влияют на систему водоотведения г. Тюмени

Мероприятие	Точка подключения
Строительство напорного коллектора с. Каменка - Тюмень диаметром 400 мм в 2 нити с ориентировочной нагрузкой в точке подключения к сетям г. Тюмени 10000 куб. м/сут;	Подключить к КНС N 10
- строительство напорного коллектора с. Мальково - Тюмень диаметром 315 мм в 2 нити с ориентировочной нагрузкой в точке подключения к сетям г. Тюмени 5500 куб. м/сут;	Подключить к КНС N 43.
строительство напорного коллектора с. Яр - КНС-Заречная диаметром 315 мм в 2 нити с ориентировочной нагрузкой в точке подключения к сетям г. Тюмени 3500 куб. м/сут;	Подключить к КНС N 3.
строительство сетей водоотведения в д. Дударева с ориентировочной суммарной нагрузкой в точках подключения к сетям г. Тюмени 6500 куб. м/сут;	Подключить к самотечному коллектору Ду 1000, расположенному на улице Мельникайте. Подключение осуществить используя КНС. Точное место подключения определить проектом.
- развитие системы водоотведения п. Московский с ориентировочным увеличением объема сточных вод, транспортируемых в систему водоотведения г. Тюмени, до 3100 куб. м/сут;
- строительство напорного коллектора д. Падерина - Тюмень диаметром 315 мм в 2 нити ориентировочной нагрузкой в точке подключения к сетям г. Тюмени 3800 куб. м/сут
строительство сетей водоотведения в д. Патрушева с ориентировочной суммарной нагрузкой в точках подключения к сетям г. Тюмени 3700 куб. м/сут;

Присоединяемые нагрузки учтены в гидравлической модели. Перераспределение нагрузок будет осуществляться за счёт миграции населения.

Схема системы канализации на 2025 год представлена на рисунке 19.4.2.

Рисунок 19.4.2. Схема системы канализации на 2025 год.

Для подключения площадок строительства в перспективе до 2025 года необходимо устройство 15 КНС с максимальной производительностью более 550 м3/сут. Необходимость в устройстве канализационных насосных станций малой производительности должна быть определена в рамках проектов подключения площадок строительства.

19.5. Определение мероприятий для подключения площадок перспективной застройки в период с 2025 по 2040 гг.

На рисунке 19.5.1 представлено расположение перспективных площадок, строительство которых планируется в период с 2025 г по 2040 г.

Рисунок 19.5.1. Площадки перспективного строительства в период с 2025 года до 2040

Подробна схема площадок перспективного строительства представлена в томе 10 шифр 946-15-Д1834- ГР.2.3.

Нагрузки от перспективных площадок и их подключения представлен в томе том 9 шифр 946-15-Д1834-ГР.2.2.

Общий вид системы водоотведения г. Тюмени по состоянию на 2040 год представлен на рисунке 19.5.2.

Рисунок 19.5.2. Системы водоотведения г. Тюмени состоянию на 2040 год

Для подключения площадок строительства в перспективе с 2025 года до 2040 года необходимо строительство 10 КНС с максимальной производительностью более 550 м3/сут. Необходимость в устройстве канализационных насосных станций малой производительности должна быть определена в рамках проектов подключения площадок строительства.

19.6. Разработка мероприятия по увеличению пропускной способности системы канализации г. Тюмени до 2025 года.

При увеличении нагрузки на систему за счет подключения новых площадок, а так же резервуаров ливневой канализации, запас пропускной способности будет временно снижен на объем поступающих ливневых стоков в размере 35 048,0 м3/сут. Результаты расчета системы канализации г. Тюмени представлены на рисунке 19.6.1.

Рисунок 19.6.1. Результаты расчета системы водоотведения г. Тюмени при подключении новых площадок, а так же резервуаров ливневой канализации.

Как видно из рисунка 19.6.1 в некоторых коллекторах системах наблюдается предельное наполнение. К таким коллекторам относиться:

1. Ду 300 L=1106 м, расположенный на улице Московский тракт (от улицы 9 Января до ул. Мира). Необходима прокладка трубопровода Ду 500.

2. Ду 500 L=400 м, расположенный на улице Фрунзе. Необходима прокладка трубопровода Ду 700.

3. Ду 300 L=173 м, расположенный на улице Камчатская (от д 88 до д. 27 а). Необходима прокладка трубопровода Ду 500.

4. Ду 300 L=161 м, распложенный на улице Тобольский тракт (от д. 21/1 до КНС 3). Необходима прокладка трубопровода Ду 400.

При увеличении нагрузки на систему канализации так же увеличится нагрузка на КНС. В таблице 19.6.1 представлена производительность КНС по состоянию на 2025 год.

Таблица 19.6.1. Производительность КНС по состоянию на 2025 год.

Наименование источника	Проектная производительность, м3/сут	Фактическая производительность, м3/сут	Запас производительности, м3/сут
КНС-1	30000	12177	17823
КНС-2	58000	33675	24325
КНС-3	21500	10033	11467
КНС-4	57600	10654	46946
КНС-5	41500	23549	17951
КНС-6	42000	24968	17032
КНС-7	120000	160698	-40698
КНС-8	120000	75400	44600
КНС "Кросно"	-	3212	-
КНС-9	-	3866	-
КНС-10	-	4021	-
КНС-11	-	2950	-
КНС-12	19200	12647	6553
КНС-13	-	14296	-
КНС-14	-	1628	-
КНС микрорайон ДОК	-	2112	-
КНС ЩОРС	-	1945	-
КНС-21	-	5730	-
КНС-22	-	1876	-
КНС-23	-	3026	-
КНС-36	-	16401	-
КНС-38	-	2074	-
КНС-39	-	3886	-
КНС-43	-	3000	-

Исходя из таблицы 19.6.1 видно, что необходима реконструкция КНС 7 с увеличением производительности до 160 698 м3/сут (средний расход). Также стоит учесть, что в сумме данного расхода включен расход от аккумулирующих резервуаров ливневой канализации. Максимальный расход КНС-7 составит: 7699 м3/час (расход от населения с учётом коэффициента неравномерности 1,47) + 1458 м3/час (средний расход от аккумулирующих резервуаров) = 9157 м3/час.

Расход КНС уточнить при проектировании. Напорные коллектора данной КНС необходимо переложить с увеличением диаметра до Ду 1200 и общей длиной 6432 м.

Так же для подключения площадок перспективного строительства необходима реализация следующих мероприятий до 2025 года:

1. Перекладка самотечного канализационного коллектора d 600 мм с увеличением диаметра до 800 мм по ул. Монтажников (через ул. Широтную), ориентировочная протяженность - 500 м;

2. Реконструкция самотечного канализационного коллектора d 1000 мм по ул. Монтажников от ул. Широтной до ул. 30 лет Победы с увеличением диаметра до 1200 мм (ориентировочная протяженность - 700 м);

3. Реконструкция самотечного подводящего канализационного коллектора к КНС-3 с увеличением диаметра до d 800 мм (ориентировочная протяженность - 900 м);

4. Реконструкция самотечного подводящего канализационного коллектора d 1500 мм к КНС-7 от ул. 50 лет ВЛКСМ до КНС-7 (ориентировочная протяженность - 1500 м);

5. Реконструкция самотечного канализационного коллектора d 300-500 мм по ул. Московский тракт от ул. Ставропольской до ул. Магнитогорской (ориентировочная протяженность - 1500 м);

6. Реконструкция самотечного канализационного коллектора по ул. Интернациональной от а/п "Плеханово" до ул. Волгоградской с увеличением диаметра до d 800 мм (ориентировочная протяженность - 1200 м)

7. Реконструкция КНС-3 по ул. Беляева;

8. Реконструкция КНС-43 п. Антипино, с увеличением производительности

9. Реконструкция самотечного подводящего канализационного коллектора к КНС-43 п. Антипино d 600 мм (ориентировочная протяженность - 200 м);

10. Реконструкция КНС-2 по ул. Мельникайте.

В рамках мероприятий, реализуемых начиная с 2025 г. до 2040 г., необходимо учесть перекладку существующих самотечных сетей:

1. Ду 300 L=150 м, расположенный на улице Газовиков. Необходима прокладка трубопровода Ду 500 методом разрушения старой трубы

2. Ду 600 L=50 м, расположенный на улице Камышинская. Необходима прокладка трубопровода Ду 1000 методом разрушения старой трубы

3. Ду 300 L=1106 м, расположенный на улице Московский тракт. Необходима прокладка трубопровода Ду 500 методом разрушения старой трубы

В таблице 19.6.2 представлена производительность КНС по состоянию на 2040 год.

Таблица 19.6.2. Производительность КНС по состоянию на 2040 год.

Наименование источника	Проектная производительность, м3/сут	Фактическая производительность (2015), м3/сут	Запас производительности, м3/сут
КНС микрорайон ДОК	-	4165	-
КНС-11	-	4953	-
КНС-10	-	5588	-
КНС-5	41500	29825	11675
КНС-6	42000	19514	22486
КНС-14	-	1500	-
КНС-12	19200	12647	6553
КНС-13	-	14296	-
КНС "Кросно"	-	3212	-
КНС-22	-	1876	-
КНС-21	-	11147	-
КНС-4	57600	18529	39071
КНС-1	30000	17636	12364
КНС-23	-	3375	-
КНС-3	21500	13817	7683
КНС-39	-	4757	-
КНС-38	-	2074	-
КНС-7	120000	151068	-31068
КНС-8	120000	80370	39630
КНС-43	-	0	-
КНС-9	-	3866	-
КНС-36	-	27680	-
КНС-2	58000	51177	6823

В рамках мероприятий, реализуемых начиная с 2025 г. до 2040 г., необходимо учесть реконструкцию КНС-7 с увеличением производительности до 151 068 м3/сут (средний расход). Максимальный расход КНС 7 составит: 9253 м3/час (с учетом коэффициента неравномерности 1,47). Необходимо отметить, что в данном расходе не учтены расходы ливневой канализации. Подача ливневых стоков из аккумулирующих резервуаров будет осуществляться на ЛОС. (см. раздел 20.2).

Также стоит отметить, что значительно увеличатся расходы на КНС N 9 и КНС 36. Службе эксплуатации необходимо обратить внимание на работу данных насосных станций.