Другие сети: водопровод, электросеть, сближения, социальные объекты

Кратко. Кроме теплосети, ТГИД ведёт водопровод: модели EPANET (учебные, из файла .inp или собранные из слоя ГИС), расчёт суток, зоны водоучёта (DMA) с минимальным ночным расходом и моделью утечки, отключение задвижками по правилу N−1. Есть электросеть насосных и тепловых пунктов со сверкой привязки, сближения и раскопки водопровода с теплосетью и справочник социальных объектов для отключений и выборок.

Зачем это

Водоканал и тепловики копают одни и те же улицы. Перед раскопкой нужно знать, что лежит рядом и на какой глубине. Перед ремонтом водопровода — какие задвижки закрыть и кто останется без воды. Для поиска потерь воды — по каким зонам считать ночной расход. А список больниц и школ нужен в каждом отключении теплоснабжения (урок 26).

Водопровод: модель и расчёт

Гидравлику считает отдельная служба water_engine (WNTR 1.5 со встроенным EPANET 2.2), а не движок теплосети. Модель хранится текстом .inp. Узлы — Junction (с отбором), Reservoir, Tank, участки — Pipe, Pump, Valve. Единицы приводятся к метрам водяного столба, л/с, м/с, мм. Учебные сети ставятся схемой у центра города, сети из ГИС ложатся на реальные улицы.

«Рассчитать сутки» — 25 шагов (0…24 ч) с шагом 1 ч. Отбор задан графиками модели и не зависит от давления (DDA).

Признак	Порог	Смысл
Давление ниже 10 м	10 м	недостаточный напор (СП 31.13330: не меньше 10 м на один этаж)
Отрицательное давление	0 м	разрыв потока или артефакт тупика
Скорость больше 2 м/с	2 м/с	труба перегружена

Зоны водоучёта и утечки

Зона — связная часть сети после разреза по трубам с расходомерами, насосам, арматуре и закрытым трубам.

подача в зону     = расход через границы внутрь − наружу + вода, отданная баками зоны
МНР               = наименьшая подача за шаги суток;   доля МНР = МНР / средняя подача
утечка (излучатель) Q = Cd · A · √(2g · P),   Cd = 0,75,  A — площадь отверстия, м²,  P — давление, м
утечка «заметна», если рост МНР зоны > max(0,1 л/с; 5 % базового МНР)

Пример: отверстие 10 см² при давлении 30 м — 0,75 · 0,001 · √(2 · 9,81 · 30) = 0,0182 м³/с = 18,2 л/с, за сутки 18,2 · 86,4 = 1572 м³. Базовый МНР зоны 200,8 л/с даёт порог max(0,1; 10,04) ≈ 10 л/с: такая утечка заметна. Утечка из отверстия 2 см² (около 3,6 л/с) — уже нет, и зону стоит разделить.

Отключение задвижками

Задвижка стоит на трубе у одного из её концов. Правило N−1 (Walski) для моделей без задвижек: у узла с N ≥ 2 трубами задвижки на всех трубах, кроме самой крупной; у тупика — нет; у резервуара и бака — на всех.

Отключаемый участок — всё, до чего от трубы можно дойти, не проходя задвижку. Насосы и арматура на пути закрываются вместе с ним. Без воды остаются узлы участка и узлы, отрезанные от всех резервуаров и баков. Расчёт отключения идёт с отбором по давлению (PDD): полный отбор при 10 м и выше, нулевой при 0 м. «Недоподача» — узлы вне участка, получившие меньше 90 % нужного и заметно меньше, чем без отключения.

Сеть водопровода из ГИС

Слой труб (GeoPackage, SHP, GeoJSON, FlatGeobuf, GDB, KML, GML, MapInfo, SXF) превращается в модель EPANET:

• концы ближе допуска сшивки (0,5 м, до 20 м) — один узел; Т-примыкание режет трубу на две;
• нужна система координат файла, трассы переводятся в метры зоны UTM;
• источник — резервуар в тупике самой крупной трубы части; несвязные части отбрасываются или получают свои источники;
• диаметр из поля в мм (медиана меньше 5 — поле в метрах), без значения — 100 мм;
• коэффициент Хазена — Вильямса по материалу: сталь и чугун 100, асбестоцемент и бетон 120, ВЧШГ 130, ПЭ и ПВХ 140, прочее 110;
• «отбор сети» разносится по узлам пропорционально половине длины примыкающих труб — условно, пока нет своих данных;
• задвижки — точки не дальше 5 м от трубы.

«Проверить» собирает модель без записи и даёт её движку на чтение.

Электросеть, сближения, социальные объекты

Электросеть — источники, ЛЭП, приёмники, каналы, муфты, опоры, гильзы, таблицы как в десктопе. Сверка повторяет правила десктопа: допуск 8 м, для площадных объектов — в 10 раз больше. Она проверяет, что концы ЛЭП у своих источника и приёмника, а муфты и опоры лежат на своей ЛЭП и нет другой ближе. Привязка — с предпросмотром «было → станет».

Сближения и раскопки. Пересечения в плане и участки ближе нормы между водопроводом и теплосетью:

расстояние в свету = между осями − (Dн₁ + Dн₂) / 2
глубина теплосети  = отметка земли − отметка верха трубы       (поле глубины в паспорте почти пусто)

Норма «водопровод — теплосеть» задаётся для города с источником (СНиП, СП). Раскопки — сети в круге до 200 м от центра карты, с владельцами, диаметром, глубиной и расстоянием. Глубин водопровода в модели нет: вертикаль проверяет инженер по исполнительной съёмке.

Социальные объекты — школы, детские сады, больницы, поликлиники, соцучреждения. Источники: потребители сети (по словам в названии: «д/с», «гимназия», «поликлиник»…), файл акимата, OpenStreetMap. Ошибочно найденный объект администратор скрывает. Используются в отключениях и в выборке «рядом с социальными объектами».

Как сделать в ТГИД

• Водопровод: расчёт сети, Зоны водоучёта и утечки, Отключение водопровода задвижками, Сеть водопровода из ГИС.
• Электрическая сеть, Сети: сближения и раскопки, Социальные объекты.
• Сквозной ролик — Водопровод: модель, зоны DMA, отключение задвижками.

Задания

1. Размер утечки

Давление в узле 40 м. Какое отверстие даёт утечку около 21 л/с и сколько воды уйдёт за сутки?

Ответ

A = Q / (Cd · √(2g · P)) = 0,021 / (0,75 · √(2 · 9,81 · 40)) = 0,021 / 21,0 = 0,001 м² = 10 см². За сутки 21 · 86,4 ≈ 1815 м³.

2. N−1 для перекрёстка

Узел-перекрёсток: трубы Ду300, Ду150, Ду150, Ду100. Где правило N−1 поставит задвижки и что даст закрытие трубы Ду150?

Ответ

На трёх трубах — Ду150, Ду150, Ду100; на Ду300 (магистраль) задвижки нет. Отключаемый участок трубы Ду150 идёт до ближайших задвижек на обоих концах. Если на дальнем конце задвижек нет, участок растёт дальше — и без воды окажется больше узлов.

3. Перед раскопкой

Подрядчик водоканала копает в точке, где труба водопровода пересекает теплосеть Ø630. Глубина теплосети в окне — «над землёй 2 м». Что это значит и что делать?

Ответ

Минус в глубине означает трубу выше земли: надземную прокладку или ошибку отметок узлов. Проверить на месте и по исполнительной съёмке. Если прокладка подземная, исправить отметки узлов участка и нажать «Пересчитать» глубины.