Анотація до роботи:

Ткачук О.А. Структурно-функціональне удосконалення систем подачі та розподілення води. – Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора технічних наук за спеціальністю 05.23.04 – водопостачання, каналізація - Національний університет водного господарства та природокористування, Рівне, 2007.

Дисертацію присвячено розробленню теоретичних засад структурно-функціонального удосконалення систем подачі і розподілення води (СПРВ), яке передбачає обґрунтування їх конструктивних схем на основі оптимізації експлуатаційних показників в умовах перманентних змін впливових факторів і орієнтоване на ресурсоощадження та покращення економічних і технологічних показників.

Запропоновано математичну модель техніко-економічних розрахунків СПРВ на основі оптимізації величин чистого дисконтованого доходу. Визначено аналітичну функцію інтегрального розподілу витрат води для проведення математичного моделювання водорозбору. Рекомендовано числові значення коефіцієнтів готовності, імовірності безвідмовної роботи та рівнів забезпеченості добових і погодинних витрат води, що дає змогу науково обґрунтовано визначати розрахункові величини їх коефіцієнтів нерівномірності відповідно до умов водокористування. Розроблено загальні положення удосконалення СПРВ їх районуванням.

1. Теоретично обґрунтовано та експериментально підтверджено нові підходи до структурно-функціонального удосконалення систем подачі і розподілення води (СПРВ), спрямовані на підвищення їх економічних і технологічних показників, ресурсоощадження та покращення водозабезпечення населених пунктів. Запропоновані заходи і методи орієнтовані на проектування нових, і реконструкцію діючих СПРВ, що особливо актуально в нинішніх умовах їх інтенсивного старіння та зношення.

2. Для обґрунтування доцільності структурних змін СПРВ та оптимізації їх функціональних параметрів побудовано математичну модель техніко-економічних розрахунків СПРВ на основі мінімізації величин чистого дисконтованого доходу. У порівнянні із традиційними, які слід розглядати як її часткові випадки, вона дає змогу враховувати зміни основних впливових параметрів протягом всього періоду реалізації проекту, а саме: величин кредитних ставок при залученні інвестицій на будівництво, вартості електроенергії, коефіцієнтів корисної дії насосних агрегатів і нерівномірності подачі води та розмірів водоспоживання.

3. На основі запропонованої математичної моделі отримано аналітичні формули для визначення економічно вигідних діаметрів труб, оптимальної довжини водопровідних мереж і продуктивності моноструктурних СПРВ, доцільності влаштування підкачувальних насосних станцій, проведено порівняльний аналіз районованих СПРВ із їх традиційними конструктивними схемами (моноструктурними і зонними). Визначено граничні умови їх застосування для сучасних населених пунктів України.

4. Встановлено, що при влаштуванні схем водоводів і водопровідних мереж в СПРВ завжди економічно вигідно основну частину водопровідних ліній слід приймати із мінімально допустимими діаметрами труб, а найбільш важливі магістралі – зі збільшеними економічно обґрунтованими діаметрами мінімальної довжини. Це є підосновою для влаштування СПРВ нового типу – із районуванням водопровідних мереж.

5. Дослідження змін конструктивних параметрів основних елементів СПРВ у процесі експлуатації показали, що вони залежать від строків та умов функціонування і з достатньою точністю можуть враховуватися запропонованими залежностями. Ці зміни визначають технічний стан окремих елементів і СПРВ в цілому, що характеризується показниками надійності: коефіцієнтами готовності та імовірності безвідмовної роботи. Встановлено, що їх технічний стан суттєво впливає на величини рівнів забезпеченості споживачів водою та імовірність її розбору, яка не може перевищувати значення коефіцієнтів безвідмовної роботи.

6. Для оцінки впливу потоків аварійності та технічного стану СПРВ на надійність і відповідності їх конструктивних схем заданим рівням забезпеченості споживачів водою рекомендовано числові значення коефіцієнтів готовності, імовірності безвідмовної роботи та рівнів забезпеченості. Їх слід розглядати як нормативні величини для визначеної категорії СПРВ.

7. Для проведення математичного моделювання подачі і розбору води на основі статистичного аналізу водорозбору визначено аналітичну функцію інтегрального розподілу витрат води, що дає змогу встановити адекватну залежність імовірності водорозбору від коефіцієнтів його нерівномірності із врахуванням найбільш впливових місцевих факторів. Її структура дозволяє адекватно описувати розподіли витрат води, характерних для діючих СПРВ сучасних населених пунктів.

8. Встановлено, що розрахункові значення максимальних коефіцієнтів погодинної нерівномірності водоспоживання для сучасних СПРВ населених пунктів України відповідають рівням забезпеченості 0,001..0,01. Рекомендовано числові значення рівнів забезпеченості добових і погодинних витрат води, що дають змогу науково обґрунтовано визначати розрахункові величини їх коефіцієнтів нерівномірності відповідно до місцевих умов, параметрів об’єкта та категорії системи водопостачання.

9. Визначено умови доцільності влаштування підкачувальних насосних станцій. Показано, що влаштування окремих станцій вигідне тільки при їх невеликій кількості (~ до 10) або коли питома вартість районної суттєво (понад 5 разів) перевищує питому вартість одиночної.

10. Обґрунтовано доцільність влаштування районованих СПРВ. Їх будівельна вартість така ж як моноструктурних чи зонних, надійність – вища, а експлуатаційні витрати – менші. Це досягається за рахунок зменшення витоків і нераціональних витрат води, витрат електроенергії на подачу води та зниження аварійності мережі. Для цього районування СПРВ слід проводити із забезпеченням максимального наближення фактичних вільних напорів до необхідних при різних режимах подачі і розбору води.

11. Застосування запропонованих методів розрахунків і влаштування СПРВ дає змогу ще на стадії проектування враховувати зміни їх параметрів у процесі експлуатації, особливості, притаманні конкретним СПРВ, та визначати відповідність їх схем нормативним показникам надійності і забезпеченості. Це створює належні умови для стабілізації водопостачання та ресурсоощадження при функціонуванні СПРВ.

12. Запропоновані способи структурно-функціонального удосконалення СПРВ впроваджено на водопроводах більше ніж 30-ти міст, покладено в основу обласних програм реформування і розвитку водопровідно-каналізаційних господарств у Івано-Франківській та Харківській областях. Їх застосування дало змогу стабілізувати водопостачання, знизити витрати електроенергії та втрати води, що підтверджено розрахунками і реальними результатами на діючих СПРВ.

Публікації автора:

Монографії

1. Хоружий П. Д., Ткачук О .А. Водопровiднi cиcтеми i cпоруди. – К.: Вища школа, 1993. - 262 c. (Автором підготовлено 5 розділів, зокрема, за темою дисертації – особливості розрахунків СПРВ при реконструкції).

2. Ткачук О. А., Шадура В. О. Водопровідні мережі. – Рівне: НУВГП, 2004. - 117 с. (Автором підготовлено 3 розділи, зокрема, за темою дисертації – розрахунки водопровідних мереж).

Статті у наукових фахових виданнях

1. Хоружий П.Д., Ткачук О.А., Косінов В.П. Про розрахунок кiлькостi конструктивних елементiв водопровiдних мереж та водоводiв з метою визначення їх надiйностi // Респ. мiжвiд. наук.-техн. зб. «Гiдромелiорацiя та гiдротехнiчне будiвництво». – Вип. 20. – Рівне: УІІВГ, 1993. - С.90-97. (Автором визначено конструктивні схеми водоводів та водопровідних мереж).

2. Ткачук О.А. Вдосконалення діючих систем подачі і розподілу води // Актуальні проблеми водного господарства: Зб. наук. статей. – Том 2. – Рівне: УДАВГ, 1997. - С.82-84.

3. Ткачук О.А. Районовані системи подачі і розподілу води // Вісник Української державної академії водного господарства: Зб. наук. праць. – Вип.1, ч.2. – Рівне: УДАВГ, 1998. - С.232-235.

4. Ткачук О.А. Енергозбереження в системах подачі і розподілу води населених пунктів // Вісник Рівненського державного університету: Зб. наук. праць. – Вип.4 (6). – Рівне: РДТУ, 2000. - С.193-195.

5. Ткачук О.А. Моделювання водорозбору при розрахунках систем подачі і розподілу води // Зб. наук. праць «Гідромеліорація та гідротехнічне будівництво». – Вип. 25. – Рівне: РДТУ, 2000. - С.128-134.

6. Ткачук О.А. Вплив нерівномірності водоспоживання на визначення схем влаштування систем подачі і розподілу води населених пунктів // Вісник Рівненського державного технічного університету: Зб. наук праць. – Вип. 3 (16). – Рівне: РДТУ, 2002. - С.187-194.

7. Ткачук О.А. Вплив нерівномірності водоспоживання на енерговитрати в системах подачі і розподілу води населених пунктів // Вісник Українського державного університету водного господарства та природокористування: Зб. наук праць. – Вип. 5 (18). – Рівне: УДУВГП, 2002. - С.207-213.

8. Ткачук О.А. Залежність коефіцієнтів нерівномірності водоспоживання від рівнів забезпеченості подачі води в населених пунктах // Наук.-техн. зб. «Проблеми водопостачання, водовідведення та гідравліки». – Вип. 1. / Головний редактор О.Я. Олійник. - К: КНУБА, 2003. - С.43-48.

9. Ткачук О.А., Кулій О.М., Новицька О.С. Модель відбору води із водопровідних мереж при зміні вільних напорів у них // Наук.-техн. зб. «Проблеми водопостачання, водовідведення та гідравліки». – Вип. 2. / Головний редактор О.Я. Олійник. - К: КНУБА, 2003. - С.57-63. (Автором визначено основні положення теоретичного обґрунтування моделі водорозбору).

10. Ткачук О.А., Новицька О.С., Кулій О.М. Вплив величин вільних напорів на витрати води із водопровідних мереж // Вісник Українського державного університету водного господарства та природокористування: Зб. наук. праць. Вип. 3 (22). Рівне: УДУВГП, 2003. - С.213-220. (Автором визначено положення залежності витрат води із водопровідних мереж від вільних напорів).

11. Ткачук О.А. Узагальнена характеристика безбаштових водопровідних мереж // Зб. наук. праць «Гідромеліорація та гідротехнічне будівництво». – Вип. 28. – Рівне: УДУВГП, 2003. - С.115-120.

12. Гіроль М.М., Ткачук О.А., Хомко В.Є. Проблеми і шляхи енергозбереження в системі водопостачання м. Кіровограда // Вісник Українського державного університету водного господарства та природокористування: Зб. наук праць. – Вип. 4 (23). – Рівне: УДУВГП, 2003. - С.152-157. (Автором визначено ефективні методи ресурсозбереження).

13. Ткачук О. А. Аналітичні характеристики водопровідних мереж // Наук.-техн. зб. «Проблеми водопостачання, водовідведення та гідравліки». – Вип. 3. / Головний редактор О.Я. Олійник. - К: КНУБА, 2004. - С.27-34.

14. Ткачук О.А. Теоретичні дослідження з вдосконалення техніко-економічних розрахунків водоводів і водопровідних мереж // Вісник Українського державного університету водного господарства та природокористування: Зб. наук пр. – Вип. 2 (26). – Рівне: УДУВГП, 2004. - С.301-307.

15. Ткачук О.А. Шляхи забезпечення функціонування систем подачі і розподілу води в умовах їх старіння й зношення // Науковий вісник будівництва. – Вип. 26. – Харків: ХДТУБА, ХОТВ АБУ, 2004. – С.69-74.

16. Ткачук О.А., Новицька О.С. Модернізація систем подачі та розподілу води – пріоритетний шлях стабілізації водопостачання в сучасних умовах // Вісник Національного університету водного господарства та природокористування: Зб. наук. пр. – Вип. 3 (27). – Рівне: НУВГП, 2004. - С.277-282. (Автором визначено ефективні методи модернізації СПРВ).

17. Ткачук О.А. Аналіз впливу зміни основних параметрів на величини економічно вигідних діаметрів водоводів // Вісник Національного університету водного господарства та природокористування: Зб. наук праць. – Вип. 4 (28), ч. 1. – Рівне: НУВГП, 2004. - С.170-178.

18. Ткачук О.А. Вплив забезпеченості подачі води на значення розрахункових витрат води в населених пунктах // Міжвідомчий. наук. зб. «Меліорація і водне господарство». – Вип. 91. – К., 2004. - С.244-252.

19. Ткачук О.А. Вплив змін основних параметрів на економічно вигідні діаметри водоводів і водопровідних мереж // Коммунальное хозяйство городов. – Вып. 60. Серия: технические науки и архитектура. - К.: Техніка, 2004. - С.129-138.

20. Ткачук О.А. Оптимізація інвестиційних вкладень при реконструкції водопровідних мереж // Зб. наук. праць «Гідромеліорація та гідротехнічне будівництво». – Вип. 29. – Рівне: НУВГП, 2004. - С.162-168.

21. Ткачук О. А. Особливості техніко-економічних розрахунків водоводів і водопровідних мереж у сучасних умовах // Наук.-техн. зб. «Проблеми водопостачання, водовідведення та гідравліки». – Вип. 4. / Головний редактор О.Я. Олійник. - К: КНУБА, 2005. - С.25-33.

22. Ткачук О.А. Оптимізація інвестиційних вкладень при реконструкції водопровідних насосних станцій // Вісник Національного університету водного господарства та природокористування: Зб. наук. праць. – Вип. 1 (29). – Рівне: НУВГП, 2005. - С.91-97.

23. Ткачук О.А., Новицька О. С. Точність гідравлічних розрахунків трубопроводів систем подачі і розподілу води // Вісник Національного університету водного господарства та природокористування: Зб. наук праць. – Вип. 2 (30). – Рівне: НУВГП, 2005. - С.169-175. (Автором визначено розрахункові формули та методи оцінки точності гідравлічних розрахунків).

24. Ткачук О. А. Техніко-економічні розрахунки систем подачі і розподілу води // Вісник Одеської державної академії будівництва та архітектури. – Вип. № 19. – Одеса: ОДАБА, 2005. – С.27-32.

25. Ткачук О.А. Зміни робочих характеристик насосних агрегатів систем подачі і розподілу води // Зб. наук. праць «Гідромеліорація та гідротехнічне будівництво». – Вип. 30. – Рівне: НУВГП, 2005. - С.233-240.

26. Ткачук О.А. Основні шляхи скорочення енерговитрат в системах подачі і розподілу води // Вісник Національного університету водного господарства та природокористування: Зб. наук. праць. – Вип. 3 (31). – Рівне: НУВГП, 2005. - С.323-328.

27. Ткачук О.А., Шадура В.О., Новицька О.С. Скорочення енерговитрат та шляхи зменшення втрат води в системах водопостачання // Міжвідомчий. наук. зб. «Меліорація і водне господарство». – Вип. 92. – К., 2005. - С.165-173. (Автором викладено принципи енергоощадження в системах водопостачання).

28. Ткачук О. А. Обґрунтування доцільності влаштування підкачувальних водопровідних насосних станцій // Вісник Національного університету водного господарства та природокористування: Зб. наук. праць. – Вип. 2 (34), ч. 1. – Рівне: НУВГП, 2006. – С.172-181.

29. Орлов В.О., Ткачук О.А. Удосконалення систем подачі і розподілу води шляхом їх районування // Науковий вісник будівництва. Вип. 37. Харків: ХДТУБА, ХОТВ АБУ, 2006. – С. 121 – 127. (Автором обґрунтовано доцільність районування СПРВ ).

30. Ткачук О.А. Аналітична залежність імовірності розподілу витрат води в системах водопостачання // Вісник Національного університету водного господарства та природокористування. Зб. наук. пр. Вип. 3 (35). Рівне: НУВГП, 2006. - С. 184 – 194.

Авторські свідоцтва і патенти

1. Система подачи и распределения воды: А.с. 1691487 СССР, МКИ Е 03 В 7/04 // Хоружий П.Д., Ткачук А.А., Косинов В.П., Бандура А.К. (СССР). - № 4691809/33; Заявлено 12.05.89; Опубл. 15.11.91, Бюл. № 42. (Автором запропоновано принцип районування СПРВ).

2. Спосіб підйому води у водопровідних мережах: Деклараційний патент України на винахід № 60546 А, МКВ Е 03 В 7/04 // Гіроль М.М., Ткачук О.А., Гіроль А.М. – Заявлено 02. 12. 2002; Опубл. 15. 10. 2003, Бюл. № 10. (Автором запропоновано принцип використання надлишкової енергії води для її підйому).

Тези доповідей

1. Ткачук О. А. Енергозбереження в системах подачі і розподілу води // Труди наук.-практ. конф. «Сучаснi проблеми охорони довкілля, раціонального використання водних ресурсів та очистки природних і стічних вод». (14-17 квітня 2003 р., м. Миргород). – К.: Знання, 2003. - С.50-53.

2. Ткачук О.А. Залежність розрахункових витрат води від рівнів забезпеченості її подачі води в населених пунктах // Зб. доп. Міжнародного конгресу „ЕТЕВК-2003”. – Ялта 27-31 травня 2003. - С.62-66.

3. Ткачук А.А. Интенсификация работы систем водоснабжения // Материалы Первого международного симпозиума «Водное и коммунальное хозяйство Украины – пути решения проблем» (28-29.09.04). – Ровно: НУВХП, 2005. – С.28-34.

4. Ткачук О. А., Новицька О. С. Підвищення точності при гідравлічних розрахунках водопровідних труб // Труди Міжнародної наук.-практ. конф. «Сучасні проблеми охорони довкілля, раціонального використання водних ресурсів та очистки природних і стічних вод». (12-15 квітня 2005 р., м. Миргород). – К.: Знання, 2005. - С.104-107. (Автором визначено розрахункові формули та методи оцінки точності гідравлічних розрахунків).

5. Гіроль М.М., Ткачук О.А., Хомко В.Є., Васильєв А.Й., Ковальський Д. Раціоналізація параметрів водопровідних систем в умовах скорочення водоспоживання // Зб. доп. Міжнар. конгр. «Екологія, технологія, економіка, водопостачання, каналізація» (ЕТЕВК-2005). – Ялта, 2005. - С.168-173. (Автором проаналізовано зміни параметрів систем подачі та розподілення води в умовах скорочення водоспоживання).

6. Ткачук А.А., Новицкая О.С. Результаты исследований по усовершенствованию систем подачи и распределения воды населенных пунктов // Тезисы докладов и статья в сб. материалов 7-го Международного конгресса «Вода: экология и технология» - «ЭКВАТЭК - 2006» (Россия, Москва 30 мая - 2 июня 2006 г.). (Автором запропоновано принципи і методи забезпечення ефективного функціонування СПРВ).