Обеспечение эксплуатационной надежности и безопасности водоотводящих систем

На правах рукописи

НАУРЫЗБАЕВ ЕЛЕУ МУРАТОВИЧ Обеспечение эксплуатационной надежности и безопасности водоотводящих систем 05.23.04 – Водоснабжение, канализация, строительные системы охраны водных ресурсов 05.26.02 – Безопасность в чрезвычайных ситуациях

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

Республика Казахстан Алматы, 2010

Работа выполнена в Южно-Казахстанском государственном университете им. М.Ауезова.

Научный консультант: доктор технических наук Бишимбаев В.К.

Официальные оппоненты: доктор технических наук Абдурасулов И., доктор технических наук Ауланбергенов А.А., доктор технических наук Тулебаев К.Р.

Ведущая организация: Восточно-Казахстанский государственный университет им. Д.Серикбаева

Защита состоится «28» августа 2010г. в 1100 на заседании диссертационного Совета Д 14.61.25 при Казахском национальном техническом университете им. К.И.Сатпаева по адресу: 050013, г.Алматы, ул. Сатпаева,22, конф. зал (НК), 1-этаж, факс 8(727)-292-60-25.

С диссертационной работой можно ознакомиться в библиотеке Казахского национального технического университета им. К.И.Сатпаева (050013, РК, г.Алматы, ул. Сатпаева,22).

Автореферат разослан «_» 2010г.

Ученый секретарь диссертационного совета доктор технических наук, профессор М.Т.Жараспаев ВВЕДЕНИЕ Актуальность темы. Проблемы чистой воды в условиях обостряющейся экологической ситуации - один из важнейших приоритетов Республики Казахстан. В этой связи в Указе Президента РК «О первоочередных мерах по улучшению состояния здоровья граждан Республики Казахстан» приведены основные принципы по решению проблем чистой воды. В отраслевой программе «Питьевые воды» на 2002-2010 годы одним из приоритетов обозначено «улучшение экологического и санитарно гигиенического состояния водных объектов».

Общая протяженность водоотводящих сетей в Казахстане более км. Анализ состояния водоотводящих систем показал, что только в городах из 79 имеются канализационные очистные сооружения с полным технологическим циклом, из них в 9 городах износ очистных сооружений составляет более 70%. В 17 городах из 58 в комплексе очистных сооружений отсутствует биологическая очистка стоков.

На современном этапе достигнуто понимание того, что проблема качества воды является комплексной задачей, которая не замыкается на обеспечении населенных пунктов питьевой водой, а промышленности технологической, но и включает в себя сохранение рек, озер, сокращение потребления воды за счет внедрения новых технологий и систем транспортирования.

На водоотводящих системах решающую роль играют такие факторы, как характер транспортируемой среды, климатические и другие технологические особенности, что требует изучения функционирования различных элементов систем водоотведения, разработки методов расчета основных показателей надежности и законов распределения параметров потока отказов и времени их восстановления. Выполнение необходимых исследований осложняется тем, что в производственных условиях сложно собрать материалы об отказах и их восстановлении в управлениях «Водоканал», а также отсутствием современной методологии оценки надежности таких систем.

В практике проектирования и эксплуатации водоотводящих систем недостаточно полно используются перспективные подходы к теоретическим исследованиям и прикладным результатам. Это вызвано отличием их от других линейных систем, для которых создавалась теория надежности, и целым рядом объективных причин.

До сих пор нет полноценных законченных исследований по оценке санитарно-экологического состояния систем водоотведения. В санитарных нормах и правилах нет четко сформулированных требований по допустимым нарушениям систем в количественном, и тем более в качественном аспектах.

Не изучена степень надежности таких систем в чрезвычайных ситуациях.

Неудовлетворительное информационное, методическое и нормативное состояние проблемы надежности систем водоотведения затрудняет проектирование, строительство и эксплуатацию этих систем на современном этапе развития общества, когда Казахстан перешел на рыночные отношения.

Мероприятия, призванные обеспечить нормальное функционирование систем до настоящего времени не отражали и не использовали вероятностные оценки работы сооружений и элементов системы водоотведения, базирующиеся на информации о реальных показателях (данных об отказах) их надежности. Это затрудняло принятие оптимальных решений при выборе методов повышения надежности систем, а также планирование и оптимизацию их эксплуатации. Все это предопределило задачи настоящих исследовании.

Цель работы - разработка научно-обоснованных методов обеспечения эксплуатационной надежности и безопасности при техногенных отказах водоотводящих систем Задачи исследования:

- сбор и обобщение эксплуатационных данных при отказах различных сооружений с их системным анализом для прогнозных оценок работы и надежности водоотводящих систем;

исследование теоретических положении функционирования водоотводящих сетей с учетом их надежности и безопасности при землетрясениях;

- определение показателей надежности насосных установок;

- исследование математических моделей надежности и техногенной безопасности системы биологической очистки сточных вод;

- разработка методики расчета неучтенных талых, ливневых и инфильтрационных вод;

- разработка усовершенствованной методики расчета предельно допустимых сбросов в пруды-накопители;

- разработка методики оценки надежности и безопасности стареющих (изношенных) трубопроводов при неощутимых землетрясениях;

- разработка программы АРМ «Расчет ПДС»;

- установление эколого-экономических показателей от повышения надежности водоотводящих систем.

Научная новизна работы по специальности 05.23.04 - Водоснабжение, канализация, строительные системы охраны водных ресурсов:

- разработаны научно-обоснованные теоретические положения по оценке показателей надежности водоотводящих систем;

- установлены аналитические зависимости для определения параметров потока отказов элементов водоотводящей системы;

- разработаны основы методики расчета неучтенных расходов с учетом надежности функционирования систем сбора и отвода талых, ливневых и инфильтрационных стоков.

- предложены научно-теоретические положения о переносе масс (сточной жидкости) на полях фильтрации и усовершенствованная методика расчета предельно – допустимых сбросов в пруды - накопители и программа «Расчет ПДС».

По специальности 05.26.02 - Безопасность в чрезвычайных ситуациях:

- разработаны математические модели надежности и безопасности элементов очистных сооружений в районах, подверженных землетрясениям;

- предложена методология прогнозирования техногенного риска отказов систем водоотведения в районах с повышенной сейсмичностью;

- разработана методика оценки надежности стареющих (изношенных) трубопроводов при неощутимых землетрясениях;

- предложена методика основ расчета, учитывающая степень ущерба от отказов водоотводящих систем для окружающей среды.

Научные положения, выносимые на защиту:

- по специальности 05.23.04 - Водоснабжение, канализация, строительные системы охраны водных ресурсов:

- результаты теоретических положений по оценке показателей надежности функционирования водоотводящих систем;

- методика определения параметров надежности по каждому элементу водоотводящих систем;

- методика расчета неучтенных расходов талых, дождевых и инфильтрационных вод;

- научно–теоретические положения о переносе масс на ЗПО и усовершенствованная методика расчета ПДС.

По специальности 05.26.02 - Безопасность в чрезвычайных ситуациях:

- математические модели надежности и безопасности элементов очистных сооружений с учетом техногенных последствий при отказах в районах, подверженных землетрясениям;

- методология прогнозирования техногенного риска отказов водоотводящих систем в районах с повышенной сейсмичностью;

- методика оценок надежности стареющих (изношенных) труб при неощутимых землетрясениях;

- методика основ расчета степени ущерба от отказов водоотводящих систем.

Апробация результатов исследований. Основные научные и практические результаты, полученные при выполнении диссертационной работы, доложены на региональных, республиканских, международных научных и научно-технических конференциях: Республиканская научно теоретическая конференция студентов и аспирантов (г.Шымкент, 1999г.);

VIII международная научно-практическая конференция «Экономика природопользования и природоохраны» (г.Пенза, 2005г.);

I-Международная научно-практическая конференция «Стратегия и перспективы развития» (г.Днепропетровск, 2006г.);

XII Международная научно-практическая конференция «Экология и жизнь» (г.Пенза, 2007г.), Республиканская студенческая конференция «Роль студенческой науки в процессе вхождения Казахстана в число 50–ти наиболее конкурентоспособных стран мира» (г.Шымкент, 2006г.);

Конференция преподавателей «Новый Казахстан в новом мире» (г.Алматы, 2007г.);

Международная научно-практическая конференция «Еуразиядаы ауіпсіздікті ныайту, халыаралы жне айматы йымдарды рлі» (г.Алматы, 2008г.).

По материалам настоящих исследований подготовлены и изданы монографии «Обеспечение надежности систем водоотведения» (Тараз, 2000г.), «Основы экологической надежности водоотводящих систем» (Шымкент, 2006г.);

учебное пособие «Методы очистки сточных вод от нефтепродуктов» (Шымкент, 2008г.);

сборник научных трудов «Проблемы надежности и долговечности водоотводящих сетей» (Шымкент, 1995г.);

Технические условия «Эксплуатация водоотводящих систем» (Шымкент, 1993г.);

Рекомендации «По разработке проекта по изучению загрязнения подземных вод на полях фильтрации Южного региона Казахстана» (Тараз, 2008г.), выполнены НИР: Проведение комплекса работ по восстановлению регламентной очистки воды на насосно-фильтровальной станции г. Арысь, «Пуско-наладочные работы по электрохимзащите строящегося водовода Хантау – Кияхты - Карасап» (Тараз, 1998г.), «Разработка проекта нормативов предельно-допустимых сбросов» (ПДС) загрязняющих веществ со сточными водами для станции «Сары-Шаган» (Тараз, 1998г.).

Практическая ценность диссертации. Практическая ценность работы заключается в том, что разработанная методология по повышению надежности водоотводящих систем позволяет при проектировании, строительстве и в процессе эксплуатации:

- учитывать основные факторы, влияющие на надежность функционирования водоотводящих систем при сложных эксплуатационных условиях, включая землетрясения;

- прогнозировать вероятное число отказов тех или других элементов водоотводящих систем;

- планировать оптимальное количество обслуживающего персонала в зависимости от технических характеристик объекта водоотводящих систем;

использовать разработанные математические модели при проектировании и расчете отдельных сооружений;

- выполнять расчет дождевой сети с учетом надежности и сейсмичности региона;

- выбирать оптимальный вариант очистных сооружений (для биологической очистки в естественных условиях) в зависимости от гидрогеологических и грунтовых условий района функционирования систем водоотведения.

По результатам диссертационной работы в 1997 году получены акты внедрения результатов исследований в управлениях «Водоканал» городов Шымкент, Тараз.

В 2007 году результаты последних изысканий внедрены в Шу Таласском департаменте экологии МОСС РК, в КГП «Тараз-су» г.Тараз, ТОО «Водные ресурсы - Маркетинг», г.Шымкент, а также получен предпатент РК №8837 на изобретение «Способ предотвращения замерзания воды в водозаборной колонке и устройство для его осуществления».

В учебный процесс внедрен «Расчет ПДС» на кафедрах “Экология” и “Водные ресурсы и землепользование” ЮКГУ им. М.Ауезова.

По теме диссертации опубликовано 63 научных работ, в том числе статей, из них 11 единолично в пяти научных изданиях, рекомендованных Комитетом по контролю в сфере образования и науки МОН РК.

ОСНОВНАЯ ЧАСТЬ В первом разделе выполнен анализ современного состояния проблемы надежности водоотводящих систем, в котором подчеркивается, что проблеме надежности систем водоотведения в Казахстане уделяется непростительно малое внимание. Особое место при решении этой проблемы занимают вопросы оценки и обеспечения безопасности и надежности линейной части системы, наиболее дорогостоящей и слабой в системе водоотведения.

Классическим инструментом для решения практических повседневных задач оценки и обеспечения надежности водоотводящих сетей является современная теория и практика надежности инженерных линейных систем массового обслуживания.

Приводится классификация отказов водоотводящих систем и указано, что основным контролируемым показателем качества труб является внешняя нагрузка, которую должны выдерживать трубы без разрушения при землетрясениях.

Дан обзор работ, посвященных задачам повышения безопасности водоотводящих систем, среди которых особое место занимают труды академика РАН Яковлева С.В., а также работы Ласкова Ю.М., Калицуна В.И., Ермолина Ю.А., Алексеева М.И., Багаева Ю.Г. и других.

Подробный анализ опубликованных работ по функционированию водоотводящих систем в сейсмоопасных регионах с учетом их безопасности показал, что наибольшие повреждения наблюдались в сооружениях, проложенных в слабых и неоднородных грунтах, к которым относятся грунты в Шымкенте.

На основе проведенного обзора и анализа ранее выполненных работ выяснилось, что все они выполнены вне темы, рассматриваемой в настоящей работе.

Те результаты, которые были получены этими авторами, не учитывали факторы, характерные для южного региона Казахстана.

Как известно в южном регионе, кроме г.Шымкента, отсутствуют станции биологической очистки. Наблюдаются залповые неконтролируемые сбросы неочищенных стоков в водоемы (р.Бадам, Сырдарья и др.) без разрешения на специальное природопользование. Загрязнения на полях фильтрации превышают ПДК в 20? 30 раз. Для наглядности приведены схематические карты промышленной зоны г.Тараз, техногенное влияние которой особенно велико, данные по техногенным стокам, схемы расположения наблюдательных скважин РГП «Тараз-су».

Исходя из этого, были поставлены конкретные задачи настоящих исследований по оценке и разработке научных основ обеспечения надежности и безопасности водоотводящих систем и приведены пути их решения.

Во втором разделе обоснованы и предложены математические модели, где определены показатели надежности элементов водоотводящих систем.

Для определения показателей надежности канализационных насосных установок исходили из нулевой гипотезы Н0 о неизменности условий эксплуатации и регулярности ведения записи об отказах насосных установок на насосной станции. Использовался критерий набл, связанный с критерием К. Пирсона.

Проверка однородности совокупности данных о наработках между отказами проводилась по критериям Бартлетта В. и Фишера F.

Приводится пример расчета надежности насосных установок.

При рассмотрении модели надежности стареющих (изношенных) водоотводящих сетей исходили из вероятности отсутствия износового отказа при условии, что приработочный отказ также не наблюдается.

Таким образом, вероятность безотказной работы трубы с наработкой Т Р Т Q0 T QT T (1) 1 где Q0 T и QT T - соответственно вероятности приработочного и износового отказов при наработке Т.

В результате получили модель оценки вероятности безотказной работы труб PT 1 exp ln T 0 exp T m1 m2 ln T (2) Тогда, плотность распределения вероятности отказа по наработке будет иметь вид:

f dQ dT P dP dT (3) T T T T и распределение интенсивности прорывов T dQT dT PT dPT dT PT. (4) Приводятся теоретические основы современных методов очистки сточных вод. Применение метода математического моделирования (модель Моно, Герберта) позволило в соответствии с экспериментальными данными получить математическую модель для описания динамики поведения микроорганизмов в процессе биологической очистки.

Полученная математическая модель микробиологического процесса показала, что кинетику роста микроорганизмов в системе биологической очистки можно описать как сложными, так и простыми моделями Моно.

Анализ уравнения материального баланса и режима течения жидкости в аэротенках показал, что условия перемешивания жидкости в реакторе не влияют на степень превращения реагента:

X 0 X а х, L ( L0 Lе L, L 0, rX r X 1 r (6) L rL L0 r е, 1 r 1 r где X 0 и L0 - концентрация ила и загрязнителя на входе аэротенка;

Lr - концентрация загрязнителя на входе сооружения очистки.

Lе – концентрация растворенной органики.

Так как коэффициент рециркуляции r обычно не превышает 1 и практически важен режим работы очистного сооружения, когда Lе « Lr, то с достаточной точностью можно полагать:

Lr. (7) L 1 r Исходя из параметров L0 и Lr установлено, что для г.Шымкента коэффициент r=0,25, который соответствует теоретическим параметрам расчета.

Вычисленные и приведенные теоретические основы дают возможность создавать математические модели, учитывающие материальные потоки и режим движения сточных вод в сооружениях биологической очистки.

Продольное изменение стока воды моделируется на основе численного решения системы дифференциальных уравнений Сен-Венанана или их упрощенного варианта – уравнений кинематической волны.

При составлении математической модели обеззараживания сточной воды применено совместное использование фотолитического озона и УФ излучения. Полученные уравнения позволяют определить производительность установки для получения фотолитического озона, а эксперименты подтвердили теоретическую модель процесса обеззараживания воды УФ излучением и озоном.

В третьем разделе представлены результаты экспериментальных исследований элементов водоотводящих систем. На основании данных климатических наблюдений и гидрогеологических исследований выявлены грунтовые особенности при эксплуатации водоотводящих систем городов Шымкента и Тараза. Климат в Шымкенте резко континентальный, минимальная температура –31°С, сейсмичность района 8 баллов.

Численность населения города Шымкента более 600 тыс. человек. Объем стоков, поступающих в городскую водоотводящую сеть, в настоящее время составляет в среднем 90-95 тыс. м3/сутки.

Система водоотведения обеспечивает возможность самотечного отвода стоков со всей территории города без единой насосной станции перекачки.

Общая протяженность водоотводящей сети 306 км, количество смотровых колодцев 8016 штук. Очистные сооружения расположены в северо-западной части на расстоянии 7 км от черты города. Второй объект исследований (г.Тараз) расположен в северной части Таласского междуречья Талас-Асса.

По гидроизогипсам город разделен на два бассейна канализования. Система водоотведения – раздельная.

Общая протяженность водоотводящей сети 253,29 км.

На территории города расположены 8 локальных канализационных насосных станций перекачки стоков, производительностью от 20 до м3/час. Охват населения канализацией -70,2%.

Город не имеет очистных сооружений. Сточные воды поступают на поля фильтрации с общей площадью 193,3 га.

При расчете параметров эксплуатации водоотводящей системы было установлено, что основным параметром обслуживания является время восстановления отказа – Тв, которое включает время ожидания обслуживания 1, время поиска места отказа 2, время устранения неисправности 3, то есть Тв равно :

Тв=1 + 2+ 3 (8) Для расчета оптимального числа аварийных бригад была введена новая формула 6 10 m m ti 2 Li i 1 d LgJ i (9) опт Учитывая, что около 20% отказов приходится на различные сооружения систем, формула (9) запишется с учетом коэффициента 1,2.

Если известен параметр потока отказов i, то m m 1,2 i Li i 1 i (10) опт опт f ( L, j, d ) Данные выражения позволяют провести анализ эффективности принимаемого решения по ремонту или замене элементов сети с явным учетом диаметра труб и уклона за определенное прогнозируемое время Тпр.

0 d 2 ln J Tпр exp (11) Т пр К (t ) На рисунке 1 приведена зависимость времени эксплуатации до замены труб от их диаметра.

7 Т, лет d, мм 150 200 250 300 350 400 450 500 600 c чугунные ж/бетонные керамические Рисунок 1 – Зависимость времени эксплуатации от диаметра труб водоотводящих сетей.

С другой стороны, из формулы (11) можно найти не только время прогнозирования Тпр, но и коэффициент старения, представив его в виде:

0 d 2 ln J Т пр ехр (12) К (t )Т пр Данное трансцендентное уравнение относительно Тпр решается любым численным методом, в частности, методом простой итерации.

Коэффициент К позволяет связать стационизированный поток отказов стареющего элемента сети с явным выражением потока отказов через диаметр и уклон, что облегчает определение своевременности и очередности мероприятий по модернизации системы водоотведения.

На основании экспериментальных данных в течение 5-ти лет наблюдения и хронометрирования были определены вероятности безотказной работы отдельных элементов водоотводящей сети, которые приведены в таблице 1.

Для исследования характера воздействия неощутимых землетрясений на надежность системы были определены значения коэффициента месячной неравномерности.

Таблица 1 - Комплексные показатели отдельных элементов системы Наименование элемента Тo час Т? час Кг Трубопроводы 1. 18,00 0,87/0,9 0, Смотровые колодцы 2. 16,32 1,25 0, Перепадные колодцы 3. 30,24 1,25 0, Дюкера 4. 34,9 1,5 0, Насосные установки 5. 2183 72 0, Очистные сооружения 6. 123,0 3830 3,4 142 0, nim, (13) С im nсрт где nim - месячное число неощутимых землетрясений;

ncpm - месячное число неощутимых землетрясений за весь период наблюдений.

По вышеприведенной методике построен совместный график количества отказов водоотводящих сетей с неощутимыми землетрясениями (рисунок 2).

Анализ графиков указывает на связь между количеством отказов и изменениями значений коэффициента месячных неравномерностей неощутимых землетрясений.

I/км год С 1 1,2 1,4 1,6 1,8 2 2,2 2,4 2, Для города Тараз Для города Шымкент Для города Шымкент Рисунок 2 - График зависимостей количества отказов i для водоотводящих сетей от интенсивности неощутимых землетрясений С.

По этой методике были выполнены расчеты по выравниванию параметра потока отказов от коэффициента месячной неравномерности неощутимых землетрясений для водоотводящих сетей городов Тараза и Шымкента из керамических, асбестоцементных, чугунных и железобетонных труб.

Результаты представлены в таблице 2 и на рисунках 3 и 4.

Таблица 2 - Эмпирические формулы зависимости параметра потока отказов от коэффициента месячной неравномерности неощутимых землетрясений Материал труб Тараз Шымкент Вид уравнения i=2,2+0,6Ci i=1,75+0, Керамика i=2+0,2Ci i=0,67+0,2Ci Асбестоцемент i=0,6+0,9Ci i=0,6+0,Ci Чугун i=0,27Ci-014 i=0,05+0,05Ci Железобетон i=2,2+0,1Ci i=1,512+0,Ci Водоотводящая сеть в целом I км\ год 4. 3. 2. 1. 0. С 1 1.2 1.4 1.6 1.8 2 2.2 2.4 2. керамические трубы чугунные асбестоцементные железобетонные Рисунок 3 - График зависимостей количества отказов i от интенсивности неощутимых землетрясений Сi для города Тараз.

Анализ эмпирических формул и графиков зависимостей показал, что эта связь уменьшается в порядке: керамические асбестоцементные чугунные железобетонные трубы водоотводящих сетей для рассматриваемых нами городов Тараз и Шымкент.

Наряду с другими показателями надежности водоотводящих сетей эти данные могут иметь определяющее значение при выборе материала труб, как и месторасположения будущих трасс коллекторов и уличных сетей юга Казахстана.

I/км год С 1 1,2 1,4 1,6 1,8 2 2,2 2,4 2, керамические трубы асбестоцементные чугунные железобетонные Рисунок 4 - График зависимостей количества отказов i для водоотводящих сетей от интенсивности неощутимых землетрясений Сi для города Шымкент.

Для определения степени надежности насосных установок были проведены исследования по насосным станциям г.Тараз. Экспериментально было установлено, что вероятность отказа при резервировании уменьшается в 1,5 раза. При комплексном анализе водной среды с учетом показателей надежности рассмотрено функционирование водоотводящей системы города Туркестан.

Показатели комплексного анализа загрязнения различных сред приведены в таблице 3.

Таблица 3 - Весовые множители и модифицирующая функция для элементов водоотводящих систем № Элементы ВС Варианты wP п/п Э первый второй Мро - wP Мро Мр0 Кр Mp0- Kp W, Трубопроводы 1 440 0,3 132,0 132 0,1 44 18,04 113, Смотровые колодцы 2 4 0,4 1,6 1,6 0,1 0,4 0,24 1, Перепадные колодцы од 3 7 0,4 2,8 2,8 0,7 0,42 27, Дюкеры од 4 9 0,5 4,5 4,5 0,9 0,63 3, Насосные станции од 5 540 0,3 162 162 54 23,76 138, Итого Оказалось, что показатели d(pS) степени ущерба наработки на отказ для отдельных элементов ВС оказались следующими:

Трубопроводов - 0,41;

смотровых колодцев - 0,6;

перепадных колодцев 0,61;

дюкеров - 0,71;

насосных станций - 0,44.

Максимальное значение dp=l,0, то есть когда отказы имеют тяжелые последствия. До сих пор нет методики определения объемов неучтенных стоков, что приводит к чрезвычайным ситуациям. Проблема актуальна для всего Казахстана. Для учета этих стоков мы предлагаем следующее.

Объем паводковых сточных вод, поступающих в систему водоотведения определять по формуле:

Qпав Qоск QCB q n К над, (14) где Qпав - объем паводковых вод, поступающих в водоотводящую сеть за весь сезон, тыс. м3;

Qock - общий объем сточных вод, поступивших на очистные сооружения канализации за тот же период, тыс. м3;

Qcв - подача воды системой водоснабжения;

q - минимальное превышение подачи воды системой водоснабжения над поступлением сточных вод на очистные сооружения канализации, определяемое опытным путем, тыс. м3/сут;

n - количество паводковых дней в году;

К над - коэффициент надежности, учитывающий приток дренажных и инфильтрационных вод в водоотводящую сеть. Определяется опытным путем (К1,0) и зависит от степени наполнения трубы в расчетный период.

Значения этих показателей приведены в таблице 31 диссертации.

Предлагаемая методика расчета разработана только для Шымкента и частично для г.Тараза.

Как известно, для определения размеров труб и водосточных каналов необходимо знать расчетный максимальный расход дождевой воды, поступающей в дождевую сеть, т.е.

A F, (15) Q t где F – площадь водосбора;

- коэффициент стока;

t – продолжительность дождя;

A, n – коэффициенты, принимаемые в зависимости от географического положения объекта водоотведения.

Анализ взаимосвязи атмосферных осадков в Шымкенте и Таразе с данными отказов нормальной работы водоотводящих сетей вышеперечисленных городов показал, что параметр потока отказов изменяется по сезонам года.

Математической моделью кривых отказов может служить периодическая функция в виде полусинусоидального импульса:

2 1 1 f t A cos wt cos 2 wt cos 4 wt....

2 4 3 15. (16) Вычислены параметры А и w.

Для Тараза: А = 0,34;

w = 2,61.

Для Шымкента: А = 0,28;

w =2,35.

На рисунках 5-6 и в таблице 4 приведены сезонные изменения количества отказов для рассматриваемых городов.

Количество отказов возрастает с увеличением количества выпавших атмосферных осадков. Максимальные и минимальные значения количества отказов в основном совпадают с соответствующими значениями количества осадков.

1 м ц, км 4, 3, 2, 1, 0, I V X II III IV VI VII VIII IX XI XII Теоретическая Экспериментальная месяцы кривая кривая Рисунок 5 - График сезонного изменения среднемесячных значений количества отказов водоотводящих сетей г. Тараз 1 м ц, км 3, 2, 1, 0, I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII Теоретическая кривая Экспериментальная кривая месяцы Рисунок 6 - График сезонного изменения среднемесячных значений количества отказов водоотводящих сетей г. Шымкент В связи с последними полученными данными мы предлагаем при расчете расходов дождевой системы водоотведения учитывать коэффициент показателя надежности Кн, который зависит от объема неучтенных расходов и срока эксплуатации сети и приблизительно равен 1,25. Тогда формула (15) будет имет вид:

A A (17) QP Kн F 1.25 n F n t t Коэффициент Кн будет учитывать степень влияния атмосферных осадков на формирование отказов в городской водоотводящей сети и создаст запас прочности для приема непредвиденных (превышающих расчетную интенсивность дождя) расходов дождевых вод с учетом показателей надежности водоотводящих сетей.

Таблица 4 - Теоретические Т и эмпирические э значения отказов Вид I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII корреляционног Э Э Э Э Э Э Э Э Э Э Э Город Э о уравнения Т Т Т Т Т Т Т Т Т Т Т Т периодического вида 3.21 3,01 3.6 4.33 3.36 3.1 3.14 3.92 2.83 4.0 3.18 2. Т = 3.29+0. 3.17 2,89 3.84 4.39 2,87 3.25 3.32 3.07 3.61 3.8 2.92 3. cosx-0.43 cоs2x 0.09 cos3x+0. Тараз cоs4x+0. sinx+0.13 sin2x 0.16 sin3x+0. sin 4x 2.53 2.51 3.09 3.83 2.88 2.59 2.64 2.4 2.3 3.5 2.7 2. Т = 1.77+0. 2.63 3.37 3.19 3.45 2.83 2.89 2.7 2.09 2.4 3.36 2.91 3. cosx-0.46 cоs2x Шымкент 0.08 cos3x+0. cоs4x+0. sinx+0.03 sin2x 0.01 sin3x+0. sin4x Для расчета нормативного качества сточных вод по каждому ингредиенту нами введен новый показатель надежности - корректирующий коэффициент К. Изменение корректирующего коэффициента, учитывающего трансформацию очищаемого потока в процессе фильтрования в зависимости от фактической концентрации взвешенного вещества и нитрита в сточной воде для Буржарского накопителя, представлено на рисунках 7 и 8.

Используя метод наименьших квадратов для нелинейной регрессии выводим функцию y = a + b* ln (x) для К и Сф.

Данная функция линейная по параметрам и нелинейная по объясняющей переменной Сф. Оценку параметров «a» и «b» можно найти с помощью метода наименьших квадратов. Система нормальных уравнений при этом окажется следующей:

k n * a b * ln( C ) (18) ф k = ln(Cф) = a* ln (Cф) + b *(ln(Сф)) Решая систему нормальных уравнении для взвешенных веществ в сточной воде, находим значения параметров:

а=0, b=0,0752.

К 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0,682 Сф, мг/л 0, 51, 52, 53, 54, 55, 56, 57, 57, 58, 60, 61, 63, 59, 62, Теоретические данные Экспериментальные данные Рисунок 7 - Корректирующий коэффициент, учитывающий трансформацию очищаемого потока в процессе фильтрования для взвешенного вещества в сточной воде К 0, 0, 2, 2, 3, 3, 4, 4, 5, 5, 6, -0, -0, -0, -0, - Теоретические данные Экспериментальные данные Сф, мг/л Рисунок 8 - Корректирующий коэффициент, учитывающий трансформацию очищаемого потока в процессе фильтрования для нитрита в сточной воде Используя параметры «a» и «b», связь между К и Сф можно описать следующей формулой:

К = 0,1511 0,0752 * ln(Cф ) (19) Для нитритов значение корректирующего коэффициента, учитывающего трансформацию очищаемого потока в процессе фильтрования, имеет следующий вид:

К = 0,7925 * ln(Cф ) 1,1831, (20) где 2Сф4,4498.

Для облегчения расчетов ПДС нами составлена программа АРМ «Расчет ПДС», которая позволяет сократить время расчета значений максимальной концентрации СПДС. Для этого специально разработаны формы ввода (ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ ДЛЯ РАСЧЕТА) нормируемых показателей, а также ассимилирующей, испарительной, фильтрующей и др. способностей накопителя. В данной версии программы осуществляется только расчет ПДС загрязняющих веществ с формированием электронных таблиц в Excel.

Расчеты показали, что с такими предельно допустимыми концентрациями загрязняющих веществ можно сбрасывать стоки из накопителя в водоемы для южного региона. Разработанная АРМ «Расчет ПДС» универсальна для любого региона РК.

Проведенные расчеты показывают, что для удовлетворения требований допустимого сброса загрязняющих веществ со сточными водами в пруды накопители НПС «Шымкент», нормативы ПДС устанавливаются по следующим показателям:

1. Для БПК5, нефтепродуктов, сухого остатка – по расчетно установленной концентрации СПДС (расч.).

2. Для аммиака, СПАВ – по фактической концентрации.

3. Для нитратов, нитритов – по соответствующим значениям ПДК для водоемов культурно-бытового назначения.

1. НПС «Шолак-Корган». Для БПК5, СПАВ, нефтепродуктов, сухого остатка – по расчетно-установленной концентрации СПДС (расч.) 2. Для аммиака, нитратов – по фактической концентрации.

3. Для нитритов – соответствующими значению ПДК для водоемов культурно- бытового назначения.

В четвертом разделе приведены результаты апробированных методов оценки надежности водоотводящих систем в производственных условиях.

При расчете надежности системы биологической очистки для примера взяты очистные сооружения г. Шымкента.

Площадка рассматриваемых очистных сооружений расположена в северо-западной части города в 7 км от городской черты.

Очищенные сточные воды, объемом в среднем 100 тыс.м3/сут, при проектном 197 тыс. м3/сут, по коллектору К-1 направляются в Буржарский накопитель, где аккумулируются и в летний период направляются на ЗПО, расположенные в междуречье Арысь-Бадам.

Твердые включения от песколовок по коллектору К-4 отводятся на песковые площадки, а сырой осадок после отстаивания сточных вод по коллектору К-5 откачивается на иловые пруды в логу Албастысай.

Основным сооружением, предназначенным для регулирования сточных вод, является Буржарский накопитель. Накопитель расположен в сухих отрогах ручья Буржар, между балками Албастысай и Акжар в 1 км ниже очистных сооружений.

Для расчета приведены перечень и количество загрязняющих веществ, а также временно разрешенных веществ к сбросу в накопитель «Буржар».

Качественный анализ сточных вод и лимиты на сброс загрязняющих веществ (ЗВ) со сточными водами приведены на рисунках 9 и 10.

Объем Буржарского накопителя составляет около W=25,9 млн.м3, площадь примерно F=5,98 км2. Высота обвалования Hоб =7,0м, ширина по гребню В=7,0м, максимальная глубина Нmax =21,0м. Длина (по периметру) L=2,3км. Отметка дна 407,0м, уровень высоких вод 426,9м.

По нашим подсчетам, объем накопившегося осадка на дне накопителя составляет W дос 2,0млн.м 3.

Анализ показал, что наибольший эффект очистки достигается за счет биологической очистки сточных вод: по ХПК в 4,9 раза, по СПАВ в 6 раз, по БПК5 в 4,5 раза, по взвешенным веществам в 8,1 раза, по нефтепродуктам в 7,5 раза и по прозрачности почти в 5 раз.

Утвержденный состав сточных вод: плавающие примеси - отс;

окраска отс.;

температ. - ненормир.;

реакция рН – 6-8,5;

раств. кислород – 6,0мг/л.

350 150, 138, 84, 68, 53, 49, 39, 35, 32, 30, 28, 26, 26, 23, 23, 0, Вход на ОС Механическая Биологическая Вход в Выход с ЗПО очистка очистка накопитель накопителя Прозрачность, *10см Взвещенные вещества, мг/дм* ХПК, мг/дм*3 БПК, мгО2/дм* СПАВ, *100мг/дм*3 Нефтепродукты, *100мг/дм* Рисунок 9 - Качественный анализ сточных вод (среднегодовой) В ходе настоящих исследований для г.Шымкента методом параметрической корреляции выявлена следующая группа химических соединений с наибольшими коэффициентами корреляции по результатам биотестирования: Рв ( r 0,76 ) ;

NO 3 r 0,84 ;

СПАВ r 0,54 ;

NН 4 r 0,32;

нефтепродукты r 0,25.

Высокое значение коэффициента корреляции указывает на линейную связь между токсичностью и концентрацией данных химических соединений и кратностью разбавления:

У = 2,32+1,36Х1+1,48Х2+1,12Х3+0,24Х42+0,31Х52. (21) Для остальных компонентов была выявлена нелинейная зависимость У = 4,614+0,2528Х1+14,68Х2, (22) где соответственно:

Х1 – концентрация свинца;

Х2 – концентрация нитратов;

Х3 – концентрация СПАВ;

Х4 – концентрация аммония;

Х5 – концентрация нефтепродуктов;

У - предельная кратность разбавления.

мг\л 154. 93. 76. 63. 12. 8. 6. 2. 0. 12. 2. 0. Взвешенные БПК ХПК Фосфат Нитрат СПАВ Нитрит Невтепродукты вещества Сброс нормативно очищенных сточных вод в пруд отстойник № Сброс фильтрационных вод в реку Буржар Рисунок 10 - Лимиты на сбросы ЗВ со сточными водами Математический анализ данной модели показал, что расхождение между экспериментальными данными и расчетными значениями в среднем не превышает 15%. Таким образом, выявлены токсиканты, что позволяет рекомендовать возможные меры по снижению токсичности с учетом снижения концентрации соответствующего соединения.

Для учета меры химической нагрузки введен показатель химического загрязнения ПХЗ5 как сумма превышений фактической концентрации значимых загрязнений к их ПДК. Статистический анализ показал линейную связь между токсичностью и химическим загрязнением У = 3,25+0,03 ПХЗ. (23) Целью математического моделирования надежности при сейсмоопасности является выявление вероятности отказов составляющих и экологического риска всей системы станции очистки г.Шымкента.

Для формализации процедуры расчета вероятностей необходима величина ki для каждой системы, с таким условием, что ki=0, если система в состоянии отказа и ki =1, если она в рабочем состоянии. В таком случае вероятность n – го сценария можно найти по формуле;

M Pn S i(1 ki ) S iki (24) i Для нашего случая первичный радиальный отстойник представляет собой систему физико – химических барьеров, состоящую из множеств элементов. Для простоты расчета рассмотрены наиболее характерные элементы системы, отвечающие за надежность и безотказность работы.

Приведено дерево отказа отстойника для выявления наиболее слабых звеньев в этой системе. Расчет вероятности отказов отдельных элементов систем производился по формуле j t, (25) Pjэ 1 е где j – интенсивного отказа j – го элемента системы;

t – интервал времени от начала эксплуатации.

Таким образом, выявлены вероятность отказа отдельных систем станции биологической очистки сточных вод г. Шымкента. Согласно статистическим данным об отказах, взятым из журнала учета (регистрации) неисправностей элементов (систем) очистных сооружений, оценки с учетом этой статистики показывают следующее.

Наиболее подвержены отказам переливные борта, задвижки и механические скребки отстойников. Отказы целостных элементов не столь значительны, что свидетельствует о качестве монтажа и профилактике эксплуатации.

Для учета этих отказов нами предложена карточка обнаружения сбоев в системе очистных сооружений в приложении Д.

На примере Буржарского накопителя приведен расчет предельно допустимых сбросов в накопитель.

По городу Арысь аналогичные расчеты показали : ХПК - 432 мг О2 /л;

БПК5 - 8,0 мг О2/л;

нитраты – 25,9 мг/л;

нефтепродукты — 15,45 мг/л;

хлориды — 97,4 мг/л: сульфаты — 283 мг/л;

гидрокарбонаты - 406,4 мг/л;

кальций - 75 мг/л;

магний - 39,5 мг/л;

натрий и калий — 190 мг/л;

взвешенные вещества - 30 мг/л, сухой остаток - 1094 мг/л.

В пятом разделе выявлены: эколого-экономические показатели от повышения показателей надежности водоотводящих систем, ущерб окружающей среде от деятельности городских очистных сооружений, экономическая эффективность автоматизации и диспетчеризации канализационных насосных станций, экономическая эффективность от внедрения АРМ «Расчет ПДС».

При внедрении системы автоматического управления и диспетчеризации на канализационных насосных станциях увеличиваются межремонтные ин тервалы оборудования;

снижаются эксплуатационные затраты и величина пусковых токов электродвигателей до уровня номинальных, что исключает вредное воздействие их на питающую сеть;

исключаются гидроудары в гидравлической сети и существенно снижаются динамические воздействия на технологическое оборудование и сети;

обеспечивается защита от серьезных аварий и, как следствие, исключаются затраты на ремонт оборудования;

значительно увеличивается ресурс работы оборудования. Окупаемость системы автоматизации и диспетчеризации на четырех канализационных насосных станциях составила около одного года.

Заключение 1. Проведен сбор и анализ представительной информации по всем видам техногенных аварий на основных элементах систем водоотведения по городам Южного Казахстана. На основе оценки и сравнения этих отказов с аналогичными системами водоотводящих систем произведена классификация отказов, приводящих к техногенным последствиям с учетом сейсмоопасности региона. Выявлен основной элемент – водоотводящая сеть (трубопроводы), подверженный наибольшему риску отказов при равных условиях эксплуатации.

Выявлены проблемы надежности функционирования систем сбора, отвода поверхностных стоков.

Впервые установлено влияние на режим работы неучтенных стоков с определением их объемов, поступающих в водоотводящие системы.

Установлен их объем для г.Шымкента, не имеющего дождевую (ливневую) сеть, на уровне 12-15% годового объема стоков.

2. Впервые разработаны математические модели функционирования водоотводящей системы. Определены основные показатели, характеризующие экологическую надежность системы водоотведения.

Установлены теоретические законы распределения времени безаварийной работы сети и времени ее восстановления в рабочее состояние. Теоретически определены и на примере показаны методики расчета показателей безаварийной работы канализационных насосных установок. Разработана методика расчета показателей надежности водоотводящих сетей – времени восстановления сети после аварии с учетом времени для замены устаревших (изношенных) труб и коэффициента старения труб-.

3. Определен коэффициент, позволяющий связать количество аварий на стареющих элементах сети с явным выражением потока отказов через диаметр и уклон труб, что облегчает определение своевременности и очередности мероприятий по модернизации системы водоотведения.

Опытным путем установлены параметр q – минимальное превышение водоснабжения над водоотведением, а также коэффициент, учитывающий приток дренажных и инфильтрационных притоков в водоотводящую сеть для городов Тараз и Шымкент.

4. Составлены уравнения материального потока и режима движения сточных вод в аэротенках с применением математических моделей Моно и Герберта и математическая модель обеззараживания стоков ультрафиолетовыми лучами и озоном.

Приведен новый показатель - корректирующий коэффициент, учитывающий трансформацию очищаемого потока в процессе фильтрования в зависимости от фактической концентрации нитрита, аммиака, фосфата, нитрата, взвешенного вещества, БПК5, ХПК и сульфата в водоемах.

5. По экспериментальным данным определены предельно-допустимые сбросы загрязняющих веществ для прудов-накопителей и разработана программа «Расчет ПДС».

6. Для комплексного анализа водной среды рекомендованы универсальные показатели: степень ущерба от относительной массы загрязнителя;

модифицированная функция Mp - учитывающая сумму показателей загрязнителей;

весовой множитель Wp - соответствующий различным степеням аварий на системах, загрязняющих водоемы;

показатель К0 - учитывающий ухудшение качества окружающей среды;

показатель эффективности Э - учитывающий степень надежности и экономической эффективности выбранной стратегии охраны окружающей среды.

7. Установлена связь между токсичной массой и концентрацией загрязняющих веществ сточных вод с учетом местных условий.

8. Выявлен эколого-экономический ущерб окружающей среде от деятельности городских очистных сооружений. Определен экономический эффект от внедрения автоматизации и диспетчеризации канализационных насосных станций.

Оценка полноты решений поставленных задач. Поставленные перед настоящими исследованиями проблемы решены, цель работы достигнута.

Результаты проведенных работ, их оценка подтверждают обоснованность и полноту решений поставленных перед работой задач и они внедрены в проектных и эксплуатационных системах «Водоканал», а также в учебных процессах ВУЗа.

Разработка рекомендаций и исходных данных по конкретному использованию результатов. Для широкого применения на практике рекомендуются впервые научно обоснованные математические модели функционирования элементов водоотводящих систем, эмпирические формулы для определения надежности в зависимости от диаметра и уклона трубопроводов. Предлагается методика расчета показателеи надежности и экологической безопасности водоотводящих сетей в период интенсивного притока неучтенных паводковых, инфильтрационных вод для городов, не имеющих ливневую канализацию. Предлагаемая методика расчета ПДС, новый показатель надежности - корректирующий коэффициент, а также разработанная программа «Расчет ПДС» могут быть использованы специалистами проектных и научно - исследовательских организаций при проектировании новых и реконструкции эксплуатируемых водоотводящих систем, а также в учебном процессе в ВУЗах.

Оценка технико-экономической эффективности внедрения. При оценке технико-экономической эффективности результатов внедрения следует отметить следующее:

Рекомендации по повышения надежности водоотводящих сетей по городу Тараз 1996 год. Фактический объем – 12,45км сети.

Эксплуатационная экономия – 101,72 тыс. тенге/ км·год.

По г.Шымкент : Фактический объем внедрения – 23,82км. сети.

Эксплуатационная экономия –187,6 тыс. тенге/ км·год.

Предотвращенный ущерб от городских очистных сооружений в результате повышения надежности по городу Шымкент составляет 278, млн. тенге в год. Срок окупаемости системы АСУ КНС г. Тараз около 1 года и экономический эффект составляет более 422 тыс. тенге в год.

Оценка научного уровня выполненной работы в сравнении с лучшими достижениями в данной области. По сравнению с лучшими достижениями в области повышения надежности водоотводящих систем следует отметить, что в настоящих исследованиях впервые рассмотрена вся система в целом.

Впервые для городов Тараз и Шымкент определены показатели надежности водоотводящих систем как для районов, подверженных сейсмическим воздействиям. Эту методику можно применить для любого города Казахстана и Средней Азии.

Установлена основная теоретическая база для определения показателей надежности не только для линейной части, но и для очистных сооружений.

Впервые использован новый показатель надежности, оценивающий нормативное качество сточных вод - корректирующий коэффициент.

Разработана структурная схема системы автоматизации управления водоотводящими системами. Разработана АРМ «Расчет ПДС», универсальная для любого региона Казахстана.

Список опубликованных работ по теме диссертации 1 Наурызбаев Е.М., Муканов Р.К. Влияние степени очистки сточных вод на себестоимость очистных сооружений //Труды ТИИИМСХ. 1977.- вып.

89. -С.97-98.

2 Наурызбаев Е.М., Калицун В.И. Надежность систем водоотведения (на примере г.Воронеж)// Водоснабжение и санитарная техника. Деп.Во ВНИИИС Госстроя СССР, 1981.№2913. – 7с.

3 Наурызбаев Е.М., Калицун В.И. Анализ работы водоотводящих сетей и коллекторов. Водоснабжение и санитарная техника. Деп. Во ВНИИИС Госстроя СССР, 1981.№2913. -С.8.

4 Наурызбаев Е.М., Калицун В.И. Расчет отказов водоотводящих сетей в зависимости от диаметра трубы. // ЦНТИ:, 1984. №49/84, - 6с.

5 Наурызбаев Е.М., Калицун В.И. Методы и формы регистрации аварий систем водоотведения. // ЦНТИ:, 1984. №50-84,- 5с.

6 Наурызбаев Е.М., Серимбетов А.Е. Влияние срока службы на надежность водоотводящих сетей. // ЦНТИ, 1988. №24-88, - 4с.

7 Наурызбаев Е.М., Орманов А.О. Влияние землетрясений на надежность водоотводящих сетей. // Шымкент, ЦНТИ, 1993. №76-93, – 6с.

8 Наурызбаев Е.М., Урманов А.У. Технические условия «Эксплуатация водоотводящих систем». -ЮКО НАН РК, Шымкент, 1993.- 74с.

9 Бишимбаев В.К., Бондарь А.А., Наурызбаев Е.М. Надежность персонала водоотводящей сети// Наука и образование Южного Казахстана.

1996.- №2- С.162-163.

10 Бишимбаев В.К., Бондарь А.А., Наурызбаев Е.М. Определение показателей надежности насосных установок //Наука и образование Южного Казахстана. –1996. -№2. - С.255-261.

11 Бишимбаев В.К., Бондарь А.А., Наурызбаев Е.М. Некоторые вопросы теории надежности водоотводящих сетей //Наука и образование Южного Казахстана. –1996.- №2. -С.261-208.

12 Бишимбаев В.К., Бондарь А.А., Наурызбаев Е.М. Проверка гипотезы о законе распределения времени восстановления насосной установки после отказа по закону Эрланга 2-го порядка //Наука и образование Южного Казахстана. –1996.- №2. –С.270-272.

13 Орман А.О., Наурызбаев Е.М., Махамбетов А.М. Статистический расчет трубопроводов при землетрясениях с учетом надежности инженерных сетей. //Наука и образование Южного Казахстана. –1997.- №1. -С. 36-38.

14 Наурызбаев Е. М. и др. Моделирование процесса эксплуатации водоотводящих сетей. //Поиск.- 1997.- №3. –С.140-142.

15 Наурызбаев Е.М., Орманов А.О., Махамбетов А.М. Методика технико-экономического сравнения вариантов водоотводящих сетей с учетом комплексных показателей надежности.//Наука и образование Южного Казахстана. -1997.- №1 (8). -С.173-175.

16 Предпатент РК №8837 на изобретение «Способ предотвращения замерзания воды в водозаборной колонке и устройство для его осуществления». Наурызбаев Е.М., Бондарь А.А., Махамбетов А.М., Жунисов А.Т. //Национальное патентное ведомство РК, 1997.

17 Наурызбаев Е.М., Орман А.О., Махамбетов А.М. Математическое моделирование надежности процесса эксплуатации водоотводящих сетей.

//Наука и образование Южного Казахстана. -1997. -№ 1. -С.173-175.

18 Наурызбаев Е.М., Тортаев И.А.Экономический ущерб окружающей среды от деятельности промышленных и коммунально-бытовых объектов.

//Проблемы экологии АПК и охраны окружающей среде.-1998.-Часть 2. – С.182-184.

19 Тортаев И.А., Наурызбаев Е.М., Бишимбаев В.К. Эколого экономический ущерб окружающей среде от деятельности промышленных предприятий. //Поиск. -1998. -№5. -С.52-57.

20 Наурызбаев Е.М., Тортаев И.А. Классификация отказов водоотводящих систем при землетрясениях (на примере юга Казахстана) //Материалы 2-й международной научно-технической конференции «Проблемы экологии АПК и охраны окружающей среды».- 1998. -С.182-186.

21 Наурызбаев Е.М., Тортаев И.А. Методика эколого-экономического сравнения вариантов с учетом показателей надежности водоотводящих сетей.

//Материалы 2-й международной научно-технической конференции «Проблемы экологии АПК и охраны окружающей среды».- 1998. -С.186-189.

22 Наурызбаев Е.М., Конакбаев С., Бишимбаев В.К. Исследование распределения деформации по длине керамической раструбной трубы.

//Наука и образование Южного Казахстана. –1999. -№7(14). –С. 96-99.

23 Бишимбаев В.К., Тортаев И.А., Наурызбаев Е.М. Предельно допустимые сбросы сточных вод в пруды – накопители. //Проблемы экологии АПК и охраны окружающей среды. –1998.- Часть 2. -С.194-196.

24 Бишимбаев В.К., Тортаев И.А., Наурызбаев Е.М. Предельно допустимые сбросы стоков станции Арысь. //Поиск.–1998.-№5.-С. 46-52.

25 Наурызбаев Е.М. Надежность водоотводящих систем. Монография.

//Депонированные научные работы КазГос НИТИ.-1999. Выпуск 1. 219с.

Наурызбаев Е.М., Кулумбетов С.А., Тлеубаева М.С.

Гидрогеологические, техногенные природные факторы, определяющие степень защищенности водоносных горизонтов на промплощадке нефтеперегонного завода г.Шымкента. //Материалы Республиканской научно-теоретической конференции студентов и аспирантов. -Актобе. 1999. С.186-189.

27 Наурызбаев Е.М. Обеспечение надежности систем водоотведения – Тараз.: ТарГУ. -2000. – 275с.

28 Наурызбаев Е.М., Бишимбаев А.К., Джакипбеков Е.О. Экологическая оценка эффективности очистки промстоков свинцового производства полимерными реагентами (г. Шымкент). //Вестник КазНУ им. Аль-Фараби. 2004. №4. -С.194-196.

29 Наурызбаев Е.М., Сыпабек К.С., Сыпабекова Г.Ж. Предложения по использованию физико-химических методов очистки городских сточных вод, а также биологических методов их доочистки с помощью гидробионтов.

//Сборник статей VIII Международной научно-практической конференции. Пенза, 2005.– С.181-183.

30 Наурызбаев Е.М., Сыпабек К.С., Сыпабекова Г.Ж. Предупреждение техногенных аварий и чрезвычайных ситуаций. //Сборник статей VIII Международной научно-практической конференции.- Пенза, 2005. -С.183 186.

31 Наурызбаев Е.М. Современные физико-химические методы очистки городских сточных вод и их гидробионтовая доочистка //Наука и образование Южного Казахстана. -2005.- №4(44). -С.85-88.

32 Наурызбаев Е.М. Математическая модель обеззараживания сточных вод ультрафиолетовыми лучами и озоном //Наука и образование Южного Казахстана. -2005, №4(44). -С.88-92.

33 Наурызбаев Е.М. Экологическая безопасность при нормировании приемлемого техногенного риска. //Вестник КазНТУ им. К.Сатбаева.- 2005. №6(50). –С.13-16.

34 Наурызбаев Е. М. Математическая модель течения сточных вод на поля фильтрации и ЗПО //Наука и образование Южного Казахстана. -2005. №4(44). –С. 92-94.

35 Наурызбаев Е.М. О пуассоновском распределением очагов землетрясений //Вестник КазНТУ им. К. Сатпаева. -№6(50). -2005. –С. 63-64.

36 Наурызбаев Е.М., Сыпабек К.С. К вопросу о выборе методики оценки показателей загрязнении водоемов. //Научные труды международной научно практической конференции. «Индустрально-инновационное развитие основа устойчивой экономики Казахстана.» - Шымкент: ЮКГУ им. М.

Ауезова, 2006.- С.499-501.

37 Наурызбаев Е.М., Сыпабек К.С. Анализ надежности функционирования очистных сооружений. //Научные труды международной научно-практической конференции. «Индустрально-инновационное развитие - основа устойчивой экономики Казахстана.» - Шымкент: ЮКГУ им. М.

Ауезова, 2006. – С. 497-499.

38 Наурызбаев Е.М., А.Д.Шинибаев С.М. алиев Е. рабаев. Лас суларды кететін жйелер аысы. //Вестник КазНТУ.- 2006. №1 (51) -С.96 98.

39 Наурызбаев Е.М., Мынбай Д.К. Анализ влияния поверхностных стоков на качество водоемов. //Вестник Национальной академии наук Республики Казахстан.- Алматы, 2006. –С.34-37.

40 Наурызбаев Е.М., Мынбай Д.К. Современные экологические проблемы юга Республики Казахстан, связанные с вопросами водоснабжения //Вестник Национальной академии наук Республики Казахстан. Алматы, 2006. – С.86-88.

41 Наурызбаев Е.М., Сыпабек К.С. Применение некоторых математических моделей Моно в системе биологической очистки //Поиск. 2006. -№1. –С.138-141.

42 Наурызбаев Е. М. и др. Совершенствование технологии очистки поверхностных водоисточников. //Европейская наука XXI столетия:

«стратегии и перспективы развития -2006». Материалы I Международной научно –практической конференции. –Днепропетровск. -2006. –С. 36-40.

43 Наурызбаев Е.М., Сыпабек К.С., Сыпабекова Г.Ж. Управленческие решения при аварийном загрязнении источника водоснабжения //Индустриально-инновационное развитие – основа устойчивой экономики Казахстана.: международная научно-практическая конференция. –Шымкент, 2006. –С.495-497.

44 Наурызбаев Е.М., Сейсенов С., Сыпабек К.С., Сыпабекова Г.Ж.

Совершенствование технологии очистки поверхностных водоисточников //Европейская наука XXI столетия: стратегия и перспективы развития – 2006.: материалы I-межд. научно-практ. конф. Т.21– Днепропетровск, 2006. – С.36-40.

45 Бишимбаев В.К., Наурызбаев Е.М., Мынбай Д.К. Районирование систем водоснабжения в зависимости от водоисточников и качества воды (на примере Жамбылской области). //Наука и образование Южного Казахстана. 2007. -№4(63). –С.90-94.

46 Наурызбаев Е.М., Мынбай Д.К. Теоретические предпосылки оценки основных параметров при моделировании качества воды в малых реках.

//Наука и образование Южного Казахстана. -2007.- №4 (63). –С.102-107.

47 Наурызбаев Е.М., Мынбай Д.К. Анализ экологической обстановки некоторых бассейнов рек Казахстана. //Научно-педагогический журнал. 2007.

-№3. –С. 142-153.

48 Бишимбаев В. К., Садибеков У., Наурызбаев Е. М. Некоторые системы биоочистки сточных вод//Наука и образование Южного Казахстана. 2007.-№5-6(64-65). –С. 69-71.

49 Наурызбаев Е. М., Утебаев Р. С. Оценка и расчет экологической безопасности инженерных систем в регионах с повышенной сейсмичностью.

//Экология и жизнь. Материалы ХII международной научно-практической конференции. – Пенза, -2007. –С.208-210.

50 Наурызбаев Е.М., Утебаев Р. С. Надежность инженерных систем в условиях чрезвычайных ситуаций. //Экология и жизнь. Материала ХII международной научно-практической конференции. – Пенза, -2007.–С.206 208.

51 Садибеков У., Наурызбаев Е. М., Жармаханбетов Ф. К.

Снегоудаление с территории населенных мест //Наука и образование Южного Казахстана.- 2007.- №5-6(64-65). –С. 90-92.

52 Наурызбаев Е.М., Макашова Ф.Т., Серикбаев Т.С. Экологическая надежность систем водоснабжения в условиях сейсмоопасности. //Сборник ХII Международной научно-практической конференции.-Пенза, 2007. – С.

204-206.

53 Наурызбаев Е.М. и др. Экологическая надежность систем водоснабжения в условиях сейсмоопасности. //Экология и жизнь. Материала ХII международной научно-практической конференции. – Пенза, -2007. – С.204-206.

54 Наурызбаев Е.М., Мынбай Д.К. Производственный мониторинг – основа экологической безопасности водоемов. //Научно-педагогический журнал.- 2008. -№3. –С.267-270.

55 Наурызбаев Е. М. Анализ надежности систем биологической очистки на примере очистных сооружений г.Шымкента. //Известия научно технического общество «КАХАК». –2008.- №3(22). –С.109-113.

56 Наурызбаев Е.М. Оценка эффективности очистных сооружений по обработке осадков. //Международный научный журнал. Научный мир Казахстана, 2008. -№5(21) – С.169 – 177.

57 Наурызбаев Е.М. Количественная оценка экологической надежности систем биологической очистки на примере очистных сооружении г. Шымкента. //Наука и образование Южного Казахстана.- 2008г.- №4(69) –С.

78-80.

58 Наурызбаев Е.М. Расчет неучтенных расходов в водоотводящих сетях. //Наука и образование Южного Казахстана.- 2008г.- №4(69). –С. 81- 83.

59 Наурызбаев Е.М. Расчет системы – аэротенк -вторичный отстойник.

//А.Яссауи атындаы Халыаралы аза-трік университетіні ХАБАРШЫСЫ ылыми журнал.-2009. -№1(64). –С. 90-93.

60 Наурызбаев Е.М., Турысбеков С.Ж. Обеспечение устойчивости работы систем водоснабжения и водоотведения //Научный мир Казахстана. 2009.- № 4 (26).-С.196-200.

61 Наурызбаев Е.М., Мынбай Д.К. Анализ функционирования водоотводящих систем в сейсмоопасных регионах с учетом их экологической безопасности //«Nauka i inowacja – 2009». –Praha, 2009. –С. 52-54.

62 Наурызбаев Е.М. Экономическая эффективность автоматизации и диспетчеризации канализационных насосных станции г. Тараз //Научный мир Казахстана. -2009.- №2(24). -С. 29-34.

63 Наурызбаев Е.М. Надежность насосных станции систем водоотведении в процессе эксплуатации //Известия научно-технического общества «КАХАК».- 2009.- №1(23) –С.77-81.

Су бру жйелеріні пайдалану сенімділігі мен ауіпсіздігін амтамасыз ету.

05.23.04 – Сумен амтамасыз ету, канализация, су орларыны рылыс жйелері.

05.26.02 – Ттенше жадайдаы тіршілік ауіпсіздігі.

Наурызбаев Елеу Мратлы Тйіндеме Зерттеу нысаны су бру жйелеріні пайдалану сенімділігі мен ауіпсіздігі болып табылады. азіргі уаытта су бру жйелеріні жмыс істеуі те иын жадайда болып тр. Жйе элементтеріні тозуы 70% артуда.

азастан Республикасындаы 17 алаларында лас суларды биологиялы тазарту жо. арастырылып жатан айма белсенді сейсмикалы зонада боландытан бл мселе одан рі крделенуде. Осы мселе бойынша зерттеуді масаты аныталан. Олар жинау базасы мен пайдалану мліметтеріні анализіне, жмысы мен сенімділігіні болжамды баалауыны жйелік талдауын жасауа, іс атармауыны таралу задары мен алпына келтіру уаытын анытауды теориялы тсілдерін жасауа негізделген. Су бру жйесі рылымдарыны ртрлі элементтеріні іс атармау аыныны параметрлерін есептеу дісін жасау. Отстік азатанны ерекшеліктерін жне экологиялы сенімділікті ескеріп, лас суларды биологиялы тазартуды сенімділігін баалау дісіні негізін жасау.

Жер бетіні суларын жинау жне кету жйелеріні жмыс істеуіні экологиялы сенімділігін ескеріп есептелмеген лас суларды млшерін есептеу негіздеріні дісін жасау. Болжамды баалау методологиясыны сенімділігін ескеріп жне техногендік ауіп атерлікті нормалануын жне оны азастанны сейсмикалы ауіпті аудандарында су бру жйелеріні іс атармау кезінде практикалы олдану. Бл зерттеулер барысында су бру жйелеріні сенімділігіні крсеткішін баалау бойынша ылыми негізделген теориялы ережелер жасалынды, іс атармауды анытау шін аналитикалы байланыс орнатылды, жабыр жне инфильтрациялы суларды есептелмеген млшерлерін есептеуді дістері жасалынды. Фильтрация жерлерінде масса тасымалдау (лас сулар) туралы теориялы ережелер жасалынды жне тоан – жинаыштара шекті – рсатты аызылуын есептеуді жетілдірілген дісі сынылды. Су тазарту рылымдарыны орныты жмысыны математикалы моделі, су бру жйелеріні техногендік ауіп - атерліктен іс атарылуын сейсмикалыты ескеріп болжамды баалау методологиясы жасалынды. Елеусіз жер сілкіну кезінде ескерген бырларды сенімділігін баалау дісі жасалынды. оршаан ортаа су бру жйелеріні іс атармауынан пайда болатын зиянны дрежесін ескеретін есептеу тсілі сынылды. Жмысты практикалы ндылыы, ол сейсмикалы ауіпті болатын аудандарда технологиялы сенімділігін жне экологиялы ауіпсіздігін ескеріп су бру жйелерін жааша жобалауа, руа жне пайдалануа ммкіндік береді. Жмыстарды практикалы іске асыру нтижесінде Шымкент, Тараз алаларыны «Водоканал» басармаларынан енгізу актілері алынды. №25197 12.08. жылы авторлы кулік алынды. Оу процесіне «Cуа тсетін шекті ммкін концентрацияны есептеу» енгізілді.

Жмыстарды материалдары бойынша екі монография баспадан шыты, бір ТЖ, «азастанны Отстік айматарында жер асты суларыны фильтрация жерлерінде былануын зерттеу» бойынша сыныстар жасалынды. «Сары – Шаан» станциясы шін лас сулармен быланан заттарды суа тсетін шекті ммкін концентрациясын есептеу нормативтік жобасын жасау бойынша ылыми – зерттеу жмыстары орындалды.

Зерттеулер мліметтері негізінде Отстік азастанда су бру жйелеріні технологиялы сенімділігі жне экологиялы ауіпсіздігі сызыты блігінде 25 – 30% - ке, тазарту станциясында 30 – 35% - ке артуы ммкін, ал канализациясыны сорыш станциясыны автоматизация мен диспетчеризациясыны шыындарын 1 жылда айтарады.

Maintenance of exploitation reliability and ecological safety of water taking away systems.

05.23.04-water supply, the water drain, building systems water resurses.

05.26.02 Safety emergency situations.

Nauryzbaev Yeleu Muratovich Summary Object research is maintenance of exploitation reliability and safety of water taking away systems. Now the emergency with functioning of water taking away systems was created. Deterioration elements systems is more than 70% in 17 cities of RK has not biological clearing of drains. The considered region is in a seismoactive zone that even more increase this problem. Proceeding from it also there were definite purposes of the presents research. They consist that on the basis of gathering and the analysis of the operational data, the system analysis of look ahead assessments of works and reliability working out of theoretical methods of definition of laws of distribution of refusals and time of their restoration. Working out of a design procedure of parametres of a stream of refusals of various elements a construction of system of water removal. Working out of bases of a technique of an estimation of reliability of system of biosewage treatment taking into account ecological reliability and specifics the South of Kazakhstan.

Working out of a technique of bases of calculation of not considered expenses taking into account ecological reliability of functioning of systems of gathering and tap of superficial drains. Working out taking into account reliability of methodology of forecasting and rationing of technogenic risk and its practical application at refusals of water taking away systems in seismodangerous areas of Kazakhstan. Working out of a design procedure of maximum-permissible dumps.

During the presents research have been developed scientifically-proved theoretic positions according to indicators of reliability of water taking away systems, are established analytic dependences for definition of refusals, design procedures of not considered expenses rain and infiltration drains are developed.

Theoretical positions about carrying over of weights (a waste liquid) on fields of a filtration are developed and the advanced design procedure of maximum permissible dumps in ponds-stores is offered. Mathematical models of steady work of water-purifying constructions, methodology of forecasting of technogenic risk of refusals of systems of water removal taking into account seismicity are developed. It is developed a technique of an estimation of reliability of growing old pipelines at impalpable earthquake. The design procedure, considered degree of a damage from refusals of water taking away systems on environment is offered.

Practically value of work is that developed the methodology allows on new to project, build and maintain water taking away systems taking into account technological reliability and ecological safety in areas subject to seismodanger.

Practical realisation of results of work «Water canal» of cities of Shymkent, Taraz has come to light in reception of certificates introduction in managements. The copyright certificate for №25197 from 8.12.1997 year is received. In educational process «Calculation MPD» is introduced On a work material the recommendation «On project working out on studying pollution underground waters on fields of a filtration of Southern region of Kazakhstan» is published two monographies, one THAT. Are executed SRW on Working out of the project of specifications MPD of polluting substances with sewage for station "Sary-Shagan".

On the basis of the data research in Southern Kazakhstan probably increase technological reliability and ecological safety by a linear part of water taking away systems on 25-30%, on clearing stations of 30-35%, and a recoupment of automation and scheduling in a current of one year.

Подписано в печать 29.06. Формат бумаги 60х84 1/16.

Бумага типографская. Печать офсетная. Объем 1,93 п.л.

Тираж 150 экз. Заказ № © Издательский центр ЮКГУ им.М.Ауезова, г.Шымкент, пр.Тауке-хана, 5.