1.5. Пример задачи проектирования очистных сооружений

Рассмотрим в качестве примера задачу проектирования очистных сооружений.

Объект – станция очистки воды.

Цель – очистить воду до требуемых показателей качества с минимальными затратами.

Вербальная (словесная) модель

Исходные данные:

1. качество исходной воды (температура, концентрации загрязнений);

2. количество поступающих вод. Это значение является результатом функциональной зависимости от нормы водоотведения, численности населения, расходов промышленных предприятий и режимов их работы, количества насосных станций на сети и режимов их работы;

3. режим поступления воды на очистку:

а) равномерный (рис. 4 при наличии в системе очистки регулирующей ёмкости – усреднителя);

б) ступенчатый – при поступлениях сточных вод самотёком (рис. 5) или при перекачке стоков насосными агрегатами (рис. 6).

Q, м³/ч

t, час

Рис. 4. График равномерного поступления воды на очистку

Рис. 5. График неравномерного поступления сточных вод самотёком

Рис. 6. График неравномерного поступления сточных вод при трёхступенчатом режиме работы насосов на насосной станции

4. площадка под строительство сооружений (высотная характеристика, геологическая характеристика, координаты площадки на плане населённого пункта);

5. климатические условия (среднестатистические зимние, летние температуры наружного воздуха и направления ветра);

6. расположение городских коммуникаций относительно площадки (вода, электроэнергия, теплоснабжение, газопровод и т.п.);

7. стоимость, размеры типовых элементов сооружений, капитальные и эксплуатационные затраты.

Для проектирования сооружений с вариантной проработкой элементов математическая модель может быть представлена в виде последовательности действий (рис. 7).

Рис. 7. Приблизительная схема проектирования очистной станции

Каждое действие представляет собой отдельный модуль, внутри которого появляются свои дополнительные параметры, переменные и константы. Не исключается возможность подразделения некоторых модулей на ещё более мелкие подмодули.

Выходные данные:

1. тип, количество и геометрические параметры ёмкостей;

2. тип и количество вспомогательного оборудования;

3. технологические параметры (расходы, концентрации взвешенных веществ и БПК, время обработки на каждом этапе очистки);

4. численность обслуживающего персонала и заработная плата;

5. расходы реагентов, электроэнергии, пара, газа;

6. объёмы строительных материалов и капитальные затраты, объёмы земляных, строительно-монтажных работ, технология строительства.

1.6. Расчёт параметров по таблицам

При расчётах систем водоснабжения и водоотведения часто приходится пользоваться табличными данными, которые получены в результате экспериментов, и позволяют решить сложные инженерные задачи чаще всего при проектировании инженерных систем. В этом случае необходимо по известному аргументу найти значение функции, находящееся в интервале между известными параметрами таблицы.

Кроме того, при машинном счёте находить промежуточное значение между узлами таблицы более рационально, выразив табличные значения в виде математических зависимостей.

Эти условия можно выполнить, используя несколько методов. Наиболее простым методом является линейная интерполяция.