Правила и норми за проектиране, изграждане и експлоатация на канализационни системи част І общи изисквания



страница15/15
Дата19.05.2017
Размер3.05 Mb.
#21531
ТипПравила
1   ...   7   8   9   10   11   12   13   14   15

Приложение № 9

към чл. 148, ал.1 и чл. 163, ал.1




Препоръки

относно използването на съвременни методи за оценка на риска

от хидравлично претоварване на гравитационни канализационни мрежи
1. Общи сведения

Анализът на риска от наводнение е една от главните главна задача при управлението на водите, поради силното им влияние върху човека и неговите материални ценности. Оценката на риска от наводняване при функционирането на обектите на водната инфраструктура (в т.ч. и канализационните системи) се регламентира като задължителна в чл 173, т. 2 от Закона за управление на водите от 2006 г.

Поради локалния си характер, наводненията при хидравлично претоварване на канализационната мрежа не са толкова зрелищни в сравнение с тези, които са причинени от реките, но те имат по-голяма повтаряемост и затова причиняват големи икономически и екологични щети. В някои случаи комбинацията от валежи със сравнително малка интензивност, но с голяма продължителност, може да доведe до по-голямо наводнение, отколкото при само еднократен интензивен дъжд.

При анализа на риска, нерегламентираното възникване на напорен режим по време на експлоатационния период на канализационната мрежа се отнася към категорията “грешка”. За избягване на “грешка” се налага извършване на анализ на риска от хидравлично претоварване на канализационни мрежи чрез моделни изследвания. Такова изследване се извършва на базата на компютърно моделиране и изисква определени процедури по калибриране на моделите.

Категорията “риск” е свързано с категориите “надеждност” и “несигурност”. При количественото им изразяване, категориите “риск” и “надеждност” се допълват взаимно до 1 или до 100 %. При проектирането и реконструкцията на канализационни мрежи възникването на “несигурност” и свързания с нея риск са неизбежни. Категорията “несигурност” е свързана с непълни или некачествени данни за отделните параметри при формирането на модела валеж-отток. Затова се налага извършването на предварителен анализ на несигурността на входните данни, за да се получат границите на изменение на входните параметри.

Оценката на риска в решаваща степен се основава на възприетата дефиниция на тази категория, както и на свързаните с него категории надеждност, грешка и несигурност.


2. Дефиниции

Рискът (Ri) е категория, измервана чрез комбинацията от вероятността за случване на нежелано събитие (хидравлично претоварване на канализационната мрежа, нерегламентирано преливане при дъждопрелижниците, нерегламентирано замърсяване и др.) и степента на въздействие на последствията от него или очакваните загуби - икономически, човешки живот, екологични последствия (ISO/EC Guide 73, 2002); Количествена оценка: Риск = (вероятност за случване на нежелано събитие) х (степен на въздействие на последствията).

Надеждността (Re) количествено се измерва с вероятността за нормално функциониране на системата (канализационната мрежа) и числено допълва риска до единица; Ri + Re = 1.

Грешката е събитие, при което е нарушено нормалното функциониране на системата (например възникване на напорен режим в канализационната мрежа). Грешките биват структурни и функционални. Структурната грешка е дефектиране на системата (например разрушаване на тръбен участък), а функционалната грешка е невъзможност за нормално функциониране на системата без да е на лице структурна грешка (например, провеждане на водно количество по-малко от оразмерителното).

Несигурността е случване на събития извън оперативния контрол и възможността за прогнозиране. Основните категории за несигурност в канализационни мрежи са хидрологична, хидравлична, структурна и икономическа.

Хидравличната несигурност е свързана с хидравличните особености и анализа на действието на хидравличната система, която зависи главно от конструкцията, материалите, модела и условията на работа на системата (хидравличните условия в канализационната мрежа).



Структурната несигурност е предизвикана от грешки, дължащи се на физическите несъвършенства и дефекти на система (инфилтрация на подземни води в канализацията, ексфилтрация, механично разрушаване на колекторите и др.).

Моделната несигурност възниква при използването на опростен и идеализиран хидравличен модел за описание на състоянието на потока, което от своя страна води до несигурност в моделирането на капацитета на системата (канализационната мрежа). Опростяване на сложни зависимости, като динамичното и континюитетното уравнения на Сен–Венан, описващи сложните нестационарни и неравномерни безнапорни течения, са типичен пример в това отношение, при което опростеното математическо описание (виж Приложение 3) не е достатъчно адекватно и води до моделни грешки.

Икономическата несигурност може да възникне от несигурност в цената на конструкцията, разходите за покриване на щети и цената за реконструиране по време на периода на експлоатация. На лице са и други икономически и социални щети, свързани с въздействието на канализационната мрежа върху друга инфраструктура (например нарушаване на пътните и телефонни комуникации вследствие на заливане на градски части от канализационни води).
3. Метод за качествена оценка на риска – матрица на риска
Таблица 1. Качествена оценка на риска*

П

о

с



л

е

д



с

т

в



и

е


Степен

на последствието



Вероятност за случване на нежелано събитие

голяма

средна

малка

много малка

незначителна

катастрофално

1

1

1

2

3 - 4

критично

1

1

2

3

4

планирано

(поносимо)



2

2

3

3

4

незначително

(пренебрежимо)



4

4

4

4

4

*Легенда (според чл. 174, ал.1 от Закона за управление на водите от 2006 г.): 1 – висок риск; 2 – среден риск; 3 – нисък риск; (4 - незначителен риск).
4. Методи за количествена оценка на риска


  • Опростен емпиричен метод

  • Метод на Бейс

  • Метод основан на Теорията на размитите множества

  • Други методи

5. Опростен емпиричен метод за оценка на риска (Ri)


Рискът (Ri) от хидравлично претоварване на канализационната мрежа през експлоатационния й период (или друг зададен период) може да бъде определен по следната емпирична формула:
, % ,
където

Т е експлоатационния период на канализационната мрежа (или друг зададен период), год

р – вероятност за случване на валеж през приетия оразмерителен период на еднократно претоварване на мрежата – Р.

Вероятността р се определя по формулата:



,
където

n – среден годишен брой на валежите в района, год-1

P - оразмерителен период на еднократно претоварване на мрежата, год
6. Метод на Бейс, приложен за оценка на риска (Ri)
Оценката на риска, базирана на теоремата на Бейс, е свързана с определяне на вероятността за проявление на дадено събитие (хидравлично претоварване на канализационната мрежа или наводняване) на базата на първоначално определяне на тази вероятност по наличните данни и такава, преизчислена с отчитане на нови наблюдения (Фиг. 1). По метода на Бейс, периодично или непрекъснато, се актуализира стойността на вероятността за случване на нежеланото явление, чрез използването на натрупваните нови данни.


Фигура 1. Схема на преизчисляване на първоначалната вероятност на базата на нови данни чрез метода на Бейс
Колкото повече нови наблюдения се използват, толкова по-малка е параметричната несигурност. Първоначалното събиране на данни може да бъде използвано например при вземането на решения за реконструкция на канализационни мрежи и минимализиране на риска от неправилно инвестиране на финансови средства. Мониторингът за набиране на нови данни намалява риска, свързан с инвестициите, но изисква допълнителни разходи. Ако тези разходи се окажат достатъчно малки в сравнение с възможното намаление на щетите при снижаването на риска, определен чрез теорията на Бейс, то ползата от инвестиции за мониторинг могат да се считат за оправдани.

Методът на Бейс, приложен за оценка на риска (Ri) от хидравлично претоварване на канализационната мрежа или наводняване, включва следните основни стъпки:



  • Определяне на хидравличния капацитет на системата чрез компютрно моделиране. Несигурността при определяне на хидравличното претоварване на канализационната мрежа (или на наводняването) съдържа не само моделна параметрична несигурност, дължаща се на вариациите на параметрите на системата, но също така и структурна несигурност, дължаща се на силно опростения модел на резервоара в случаите на концептуално моделиране на оттока в канализационната мрежа и/или на повърхностния дъждовен отток (виж Приложение 3). Тук се включва и присъщата несигурност във времето, дължаща се на несъвършеното описание на времевата вариация на дъжда. Структурната несигурност на модела намалява, когато се прилага по-детайлно (физически базирано) моделиране или са налични достатъчно и качествени данни за калибриране на модела.

  • Провеждане на компютърни симулации по метода Monte Carlo с f цикъла (f = 1000) с произволни независими параметри (променливи), дефинирани чрез функциите на разпределение на техните вероятности.

  • Идентифициране на случаите с хидравлично претоварване на канализационната мрежа (или на наводняване) по време на дъжд.

  • Определяне на тежестните коефициенти на Бейс.

  • Избиране на функциите на разпределение на вероятностите на управляващите (независими) параметри, при които функцията (графиката) на симулираните водни нива при хидравличното претоварване на канализационната мрежа (или на наводняването) най-добре съвпада с тази на наблюдаваните водни нива при такива ситуации. За целта тежестните коефициенти на Бейс се определят за 10 произволно избрани цикъла от симулацията Monte Carlo, проведена с минимум 1000 цикъла.

  • Оценка на риска за хидравлично претоварване на канализационната мрежа (или на наводняване) по време на дъжд, чрез анализ на така установените тежестни коефициенти на Бейс относно степента на влияние на съответните управляващи (независими) параметри на системата.

7. Теория на размитите множества, приложена за оценка на риска (Ri)


По-детайлното моделиране на физичните процеси (т.н. физично-базирано моделиране) се опитва да отрази механизма на процесите. За разлика от тях моделите, управлявани от данни, базирани на теорията на размитите множества, се основават на ограничено знание за моделирания процес и разчитат на данните, описващи само взаимно свързаните входни и изходни характеристики на системата, получени чрез наблюдения или чрез компютърни симулации.

При използване на концепцията на резервоара (виж Приложение 3), канализационната мрежа може да се апроксимира опростено чрез резервоар с определени водно ниво, преливно водно количество към водоприемника и водно количество към ПСОВ, които варират във времето (Фиг. 2).



Фигура 2. Моделиране на канализационната мрежа чрез концепцията на резервоара
Хидравличното поведение на тази концептуална система може да бъде разглеждано и оценявано чрез водното ниво и определящите го лингвистичните променливи “ниско ниво” (достатъчен обем за провеждане на водни количества в мрежата), “средно ниво” (водни стоежи и преливни водни количества, незастрашаващи сградите и околната среда) и “високо ниво” (наводняване на урбанизирани територии). При прилагане на теорията на размитите множества, лингвистичните променливи за водните нива могат да бъдат оценени количествено чрез съответните им функции на членство (принадлежност), натоварени с тежестни коефициенти, изменящи се в интервала 0 – 1, (Фиг. 3). Стойностите на тези лингвистични променливи не са фиксирани, а “размити” - дефинирани в определен интервал чрез функцията на принадлежност (членство) и съответните тежестни коефициенти.

Фигура 3. Оценка на риска от хидравлично претоварване базата на теорията на размитите множества

Ако наблюдаваните или зададени входни параметри на системата се дефинират лингвистично и се приложи теорията на размитите множества, то резултантната стойност на отклика на тази система (наблюдаван или компютърно симулиран) може да бъде изразена като реално число или функция, което всъщност е количествено измерение на риска за достигане на съответното състояние на системата.


8. Други методи за оценка на риска (Ri)
Съществуват и много други методи за оценка на риска от случването на нежелани събития, които могат да бъдат приложени и при анализа на канализационни системи, както следва:

  • Метод на сравнението

  • Матрица за степенуване на риска

  • Модел “ източник – път – приемник – последствеие “

  • Анализ “полза – цена”

  • Анализ “цена – ефективност”

  • Анализ чрез “кръстосани взаимодействия”

  • Анализ чрез “дърво на събитията”

  • Анализ чрез “дърво на грешките”

  • Метод на “екстремните стойности”

  • Метод чрез “анализ на структурни повреди”

  • Метод за “обща оценка на вероятната несигурност”









Сподели с приятели:
1   ...   7   8   9   10   11   12   13   14   15




©obuch.info 2024
отнасят до администрацията

    Начална страница