1.2. Задачи, решаемые в отрасли водоснабжения и водоотведения. Их классификация

Объектами исследований будут водоохранные сооружения, процессы транспортировки, очистки природных и сточных вод, а также связанные с ними проблемы и задачи.

Задачи условно можно разделить на классы:

• проектирования;

• эксплуатации;

• исследовательские;

• инженера-изобретателя.

Перечислим некоторые задачи, относящиеся к каждому из названных классов.

Задачи проектирования:

• создания надёжных, экономичных, долговечных сетей водоснабжения, водоотведения, теплоснабжения;

• наилучшего размещения объектов на некоторой территории (задача компоновки генплана очистных сооружений);

• выбора альтернативного варианта (что целесообразно строить: множество малых очистных сооружений канализации или перебросить стоки в одно место и обработать их на одной крупной станции);

• проектирования водопроводных и канализационных очистных сооружений;

• расширения и реконструкции существующей системы водоснабжения или водоотведения;

• экспертизы проекта (оценка целесообразности выбора тех или иных сооружений очистки, правильный выбор технологических параметров, оценка адекватности используемых методов расчёта фактическим процессам и т.п.).

Задачи эксплуатации:

• оценки эффективности работы очистной станции (питьевой или сточной воды);

• расчёта количества реагента и места его ввода;

• автоматизации системы управления технологическим процессом (АСУ ТП) при постоянно меняющихся исходных параметрах (расход, концентрации загрязнений), а также при изменении технологических параметров, при отключении элементов станции на капитальный или плановый ремонты;

• автоматизации составления графиков ремонта;

• формирования и вывода на печать таблиц отчётности качества воды после очистных сооружений;

• разработки предельно допустимых концентраций (ПДК) и сбросов (ПДС) промышленных предприятий в городскую сеть водоотведения; эта задача может быть расширена расчётом влияния норм ПДК на работу очистных сооружений и выработкой направления изменения технологии очистки при изменении исходных параметров загрязнений.

Для контролирующих организаций интересны модификации этих задач:

‑ расчёта ущерба от превышения допустимых норм и начисление штрафных санкций;

‑ по результатам анализов сточных вод, поступающих на очистные сооружения, «вычислить» возможных нарушителей и после обследовать круг «подозреваемых» на предмет залповых сбросов.

Исследовательские задачи основываются на методах планирования эксперимента и обработки результатов эксперимента; оптимизации; численных методах и т.д. Перед решением задач оцениваются все факторы, влияющие на характеристики функционирования объекта, факторы разделяются на случайные и управляемые; выбирают вид эксперимента (полно- или дробнофакторный), составляют матрицу планирования эксперимента, по которой выполняют эксперименты как по установленной программе; затем результаты экспериментов обрабатывают, определяют взаимосвязь факторов, их приоритеты, получают функциональные зависимости.

Задачи инженера-изобретателя в настоящее время реализуются благодаря большому опыту и глубоким знаниям, а также изобретательской интуиции. Для систем водоснабжения и водоотведения подобные задачи будут сводиться к анализу с помощью ЭВМ гидравлических характеристик существующих конструкций сооружений. Результатом «умственной деятельности машины» должен быть вывод на экран, печать или другое устройство «слабых мест» рассматриваемых ёмкостей. Учитывая недостатки конструкции, в результате мыслительной деятельности изобретатель создаёт улучшенный вариант, вносит конструктивные изменения и делает повторную проверку гидравлических характеристик изменённой конструкции.

Реальные жизненные ситуации могут пополнить любой из перечисленных списков задач. Кроме того, при детальном рассмотрении любой задачи её можно разделить на десятки мелких подзадач (модули).

Модульность упрощает работу с большими моделями, делает их обозримыми; появляется возможность использования справочных алгоритмов в качестве модулей и привлечения к составлению алгоритма нескольких специалистов, что ускоряет время разработки всей модели.