Реферат: Восстановление сетей водоснабжения и водоотведения
Восстановление сетей водоснабжения и водоотведения
РЕФЕРАТ
На тему
«восстановление сетей водоснабжения и
водоотведения»
ОГЛАВЛЕНИЕ
Введение
. Состояние инженерных сетей
. Основные причины выхода трубопроводов из строя
. Факторы, влияющие на выбор метода санации
. Методы восстановления инженерных сетей
. Гидравлический расчет восстанавливаемого участка
. Определение приоритетных участков сети для проведения реконструкции
Заключение
Список использованной литературы
Введение
Одним из превалирующих факторов негативной работы напорных трубопроводных сетей являются многочисленные дефекты: коррозия, свищи, нарушения в стыках, переломы, а безнапорных сетей - засоры, как следствие полученных повреждений, старение материала труб, изначальные заводские дефекты труб или их стыков, низкая культура пользования системой водоотведения и другие обстоятельства. Перечисленные и другие негативные факторы, безусловно, требуют ускорения темпов реновации трубопроводных сетей, чтобы предотвратить переход системы из критического состояния в катастрофическое, однако возможности эксплуатирующих организаций далеко не всегда позволяют это сделать.
На основании анализа отечественных и зарубежных литературных источников и практики работы МГУП «Мосводоканал» установлено, что в коммунальном секторе старение подземных трубопроводных коммуникаций и другого оборудования различного назначения достигли критических уровней: порядка 60% подземных трубопроводных коммуникаций исчерпали нормативный срок службы и нуждаются в оперативном ремонте. В качестве примера отметим, что из 523 тыс. км городских водопроводных сетей в городах РФ срочного ремонта требуют 92 тыс. км, т.е. около 20% сетей, а из 163 тыс. км городских безнапорных водоотводящих трубопроводов - 58 тыс. км, т.е. около 30% сетей.
Срок службы водопроводных и водоотводящих трубопроводов в действующих нормативных документах определен в зависимости от их материала. Например, стальные водопроводные трубопроводы должны эффективно эксплуатироваться в течение 20 лет, а чугунные - в течение 60лет.
Однако, как показывает практика эксплуатации водопроводов, старение стальных трубопроводов сетей водоснабжения и снижение их пропускной способности может наступить в более ранние сроки (через 3-10 лет после прокладки) из-за влияния отдельных или совокупности следующих факторов:
· отсутствие внешних и внутренних антикоррозионных покрытий,
· несоответствие материала труб условиям эксплуатации,
· нарушение условий прокладки трубопроводных систем в соответствующих грунтах,
· агрессивный характер почв и грунтовых вод,
· коррозия стенок,
· биообрастания и т.д.
Ввиду этих обстоятельств, инженерные сети нуждаются в проведении специальных восстановительных работ, называемых санацией.
Технология проведения санации должна
обеспечивать трубопроводу механическую прочность для выдерживания им постоянных
нагрузок (насыпного грунта, покрытий и др.) и временных (транспортных средств).
При этом восстановление структуры трубопровода не должно сопровождаться
ухудшением функционирования трубопровода, появлением дополнительных проблем,
которые ранее не наблюдались (например, ухудшением гидравлических параметров
течения воды и других).
1. Состояние инженерных сетей
инженерный сеть санация реконструкция
Трубопроводные системы - неотъемлемая часть инфраструктуры современных городов, а городские водопроводные и водоотводящие сети являются не только наиболее функционально-значимым элементом системы водоснабжения и водоотведения, но и, как показывает практика эксплуатации, наиболее уязвимы. При этом от надежной и бесперебойной их работы в значительной степени зависит состояние окружающей среды, комфортность проживания, эффективная работа промышленных и коммунальных предприятий города. Причины низкой надежности трубопроводов городов России известны и сложились не в один день:
· износ трубопроводов;
· неправильный выбор материала труб и класса их прочности, отвечающего фактическим внешним и внутренним нагрузкам, воздействующим на трубопровод;
· несоблюдение технологии производства работ по укладке и монтажу трубопроводов;
· отсутствие необходимых мер по защите трубопроводов от агрессивного воздействия внешней и внутренней среды;
· разрушающие давления, воздействие гидравлических ударов, падение долговременной прочности;
· несоответствие качества труб требованиям ГОСТов и т.п.
Весьма значительное количество трубопроводов водопроводных сетей большинства городов России проложено из стальных труб, изготовленных из наиболее дешевых марок стали, без защиты внутренней и внешней поверхности труб от коррозии. Катастрофические последствия их коррозии проявляются лишь через несколько лет эксплуатации.
В настоящее время срок службы этих стальных трубопроводов 20-25летней (и более) давности заканчивается и начался их массовый выход из строя.
В Москве установленный нормативный срок службы исчерпали около 5,3 тыс. км труб. Ежегодный прирост самортизированных сетей водоснабжения достигает 200 км. Объем реконструкции на сегодняшний день составляет 170 км или 1,5% от их общей протяженности.
Наибольшее количество повреждений происходит на трубопроводах, проложенных в 1960-1980 годы из стали, железобетонных коммуникациях 1980-х годов прокладки и чугунных трубах со сроком эксплуатации более 50 лет. Особую обеспокоенность вызывают трубопроводы из железобетона протяженностью 22,51 км и из серого чугуна протяженностью 3498 км, из которых 55,6 км превысили 100-летний срок эксплуатации. Повреждения на данных инженерных коммуникациях связаны со значительным изливом воды на рельеф местности и нанесением ущерба городу.
Идентичная негативная ситуация наблюдается и на водоотводящей сети столицы. Протяжённость самортизированных сетей, включая каналы большого диаметра (до 3,5 м), составляет 46-69% в зависимости от диаметра. На сегодняшний день объёмы реконструкции и перекладки канализационных трубопроводов недостаточны и составляют 74 км или 0,95% от общей протяжённости. Для обеспечения устойчивого водоотведения и функционирования канализационной системы города необходимо проведение ежегодной реконструкции канализационных каналов и напорных трубопроводов в объёме 1,5% от общей протяжённости, т.е. порядка 116 км.
На сегодняшний день нет завершенных
концептуальных положений по оптимизации стратегии реновации, а также не
разработаны вопросы тактики реновации объектов городского водопровода и
канализации, которые сводятся в большинстве случаев лишь как реакция на
повреждение сети, т.е. аварийной ситуации.
2. Основные причины
выхода трубопроводов из строя
Рис. 1 Иллюстрация воздействия на трубопроводы
нагрузок, приводящих к дестабилизации их работы
Водопроводная и водоотводящая сети крупных городов являются одними из самых уязвимых элементов в системах водоснабжения и водоотведения. Подавляющее большинство их находится под постоянным стрессом (рис. 1).
Для напорных трубопроводов характерны структурные и функциональные дефекты.
К структурным дефектам стальных трубопроводов следует отнести: образование свищей (единичных или множественных сквозных отверстий различного размера и формы), вызванных воздействием внешней и внутренней коррозии труб; разрывы швов, образование микротрещин и продольных трещин; истирание лотковой части трубопровода транспортируемыми твердыми включениями (песком). В качестве функциональных дефектов стальных трубопроводов можно рассматривать появление ржавчины на внутренних стенках труб, что приводит к их утонению и потери несущей способности трубопроводов, биообрастаний, бугристых наростов в виде уплотненных окислов железа, марганца, извести, инородных включений, проникающих в трубопроводы при любом вмешательстве извне (например, сварке, ремонте и замене запорно-регулирующей арматуры).
Наибольшая гамма патологий характерна для
безнапорных трубопроводов. По результатам теледиагностических исследований и
обработки архивной документации МГУП «Мосводоканал» разработан каталог или
классификатор повреждений (дефектов) самотечной водоотводящей сети, в котором
представлены и описаны около 50-ти типов патологий.
. Факторы,
влияющие на выбор метода санации
Длительная практика эксплуатации трубопроводов Московского водопровода и обработка результатов статистических исследований последних лет показывает, что условия эксплуатации и критериальные факторы, приводящие к дефектам трубопроводов и дестабилизирующие их надёжность по степени влияния на техническое состояние труб, могут быть представлены в виде следующей последовательности:
· материал труб и его качество;
· наличие и качество изоляционного покрытия;
· возраст трубопроводов;
· отсутствие защиты от электрокоррозии;
· диаметр трубы;
· наличие блуждающих токов и коррозионной активности грунта;
· число уже прошедших аварий (повреждений) на участке;
· интенсивность транспортных и пассажиропотоков;
· качественные характеристики воды;
· величина и динамика изменения напоров в сети;
· наличие и глубина залегания подземных вод;
· тип грунта;
· глубина заложения участка сети.
В свою очередь для безнапорных водоотводящих сетей перечень дестабилизирующих факторов можно представить в следующем виде (в произвольном порядке):
· год укладки водоотводящего трубопровода;
· диаметр
· трубопровода;
· нарушения в стыках трубопроводов;
· дефекты внутренней поверхности;
· наличие засоров;
· деформация тела трубы;
· глубина заложения труб;
· состояние грунтов вокруг трубопровода;
· наличие подземных вод над трубопроводом;
· интенсивность транспортных потоков.
Наличие представленных перечней не позволяет произвести какие-либо последующие обоснованные действия, не увязав факторы в единое целое и не назначив какого-либо количественного критерия в виде баллов (рейтингов), например, по результатам диагностики.
Для увязки факторов в единую систему использовались результаты комплексного мониторинга показателей, влияющих на состояние и эффективность работы трубопроводов. Механизм увязки - физическое и математическое моделирование, в частности, положительно зарекомендовавший себя графово-матричный метод, который позволил установить универсальную причинно-следственную связь между всеми дестабилизирующими факторами, а после составления матриц доминирования выйти на определенные диапазоны рейтинговых значений (баллов) ущербности каждого фактора и элементов его состояния.
В качестве основных результатов внешнего и внутреннего ранжирования дестабилизирующих факторов и элементов их состояния для водопроводных, напорных и безнапорных водоотводящих явилась разработка детальных паспортов участков трубопроводов, т.е. своеобразных «медицинских карт» их состояния, выраженного в баллах. По паспортам трубопроводов специалист может выявить наиболее неблагоприятный в техническом отношении участок трубопровода, который может классифицироваться как потенциально-опасный. К потенциально-опасным (наиболее ущербным) относятся те участки сети, где фиксируется максимальный суммарный балл значимости. Эти участки должны быть рассмотрены в первую очередь на предмет последующей эксплуатации или реновации.
После выявления перечня потенциальных объектов санации, участки трубопроводов, относящиеся к первоочередным (т.е. имеющие максимальные рейтинговые баллы) должны подвергаться прочностному расчету. В его основе лежит оценка остаточного ресурса трубопровода с проверкой по трем предельным состояниям:
. из условий устойчивости трубопровода;
. по допустимым деформациям
. с учетом появления пластических деформаций.
Для стальных городских водопроводных и
водоотводящих сетей наиболее приемлемой оценкой состояния является уменьшение
толщины (утонение) стенки в результате общей (фронтальной) и язвенной
(питинговой) коррозии, а также эрозионного износа стенок трубопровода
транспортируемой жидкостью до величины, ниже которой не обеспечивается запас
прочности.
4. Методы
восстановления инженерных сетей
Согласно международной классификации, поврежденные трубопроводы подвергаются восстановлению путем нанесения на внутреннюю поверхность стенки трубопровода:
· сплошных набрызговых покрытий на основе цементно-песчаных растворов;
· сплошных покрытий в виде гибких полимерных рукавов (оболочек, мембран, рубашек) или труб из различных материалов;
· сплошных покрытий из отдельных элементов на основе листовых материалов (гибкого полиэтилена или твердого стеклопластика); спиральных полимерных оболочек;
· точечных (местных) защитных покрытий.
В условиях плотной городской застройки, насыщенности подземного пространства инженерными коммуникациями, наличием проезжих частей с интенсивным движением автотранспорта наиболее экономичными вариантами восстановления сети являются применение бестраншейных методов.
Основные методы, применяемые МГУП " Мосводоканал"
МЕТОД НАНЕСЕНИЯ ЦЕМЕНТНО-ПЕСЧАНОГО ПОКРЫТИЯ (ЦПП)
Восстановление трубопроводов путем нанесения цементно-песчаных покрытий производится специальными агрегатами (воздушными центрифугами с центробежными головками) и разглаживающими устройствами. Один из самых первых методов реконструкции напорных трубопроводов.
Область применения метода - стальные трубы с остаточной толщиной стенки не менее 60%. Диапазон наружных диаметров труб - 150-2000 мм.
Метод целесообразен при следующих видах повреждений: средней коррозия внутренней поверхности труб, абразивный износ и неэффективен при раскрытых стыках труб, смещении труб в стыках и деформации секций труб.
Минимальная толщина цементно-песчаного слоя составляет 4-16 мм в зависимости от диаметра трубопровода.
В Москве работы по
восстановлению трубопроводов бестраншейным методом впервые выполнены в 1970 г.
на отечественном оборудовании МФТ (напорный водовод №3 Д=1200 мм протяженностью
100 м по 1-ой Магистральной ул. от Краснопресненской насосной станции), методом
нанесения ЦПП восстановлено 475,65 км трубопроводов.
В процессе эксплуатации трубопровода проводились периодические осмотры внутреннего состояния ЦПП. Трещин, сколов и отслоения покрытия не выявлено. Поверхность гладкая с тонкой пленкой.
К достоинствам данного метода можно отнести:
· продление срока службы трубопровода;