Hidrológiai Közlöny 1976 (56. évfolyam)

5. szám - Dr. Pálfai Imre: Beépített esőztető berendezések optimális szórófej-kötésének meghatározása

Dr. Pálfai I.: Beépített esőztető berendezések Hidrológiai Közlöny 1976. 5. sz. 211 A szárnyvezetékek és a mellékvezetékek száma az öntözési alapadatoktól függetlenül választható meg, így egyszerű lehetó'ség nyílik különböző nagyságú és alakú területek berendezésére. Erre azért van szükség, mert Dobos [7] és Fekete [ 12] vizsgálatai szerint az esőztető csőhálózatoknak a terület egységére eső beruházási költsége a terület nagyságától és alakjától is függ. A berendezett terület nagyságát általában 50 ha és 650 ha között, oldalainak arányát pedig AIB = 0,5 és 6,5 között választottam meg, és ezen belül minden lehetséges esetet megvizsgáltam. A kisebb kötéseknél a teljes területi intervallum vizsgálatára — a számítástechnikai költségek kímélése miatt — nem került sor. A kialakított csőhálózatokat vízszintesnek tekintettem, azaz geodetikus szintkülönbséggel nem számoltam. Ugyancsak elhanyagoltam a szivattyútelepnél kialakuló helyi magasságveszteséget is. c) A gazdaságossági vizsgálat Mivel az egyes változatok nyomásigénye lényegesen eltérő, a gazdaságossági vizsgálatnál — a beruházási költség mellett—az üzemeltetési költséget is számításba vettem. A beruházási költség összetevői közül csak a csőhálózat költségét vizsgáltam, mivel ehhez viszonyítva a berendezés többi részének a költsége jóval kisebb és az egyes változatoknál közel azonosnak tekinthető, tehát az optimális szórófej-kötést nem befolyásolja. A beruházási és az üzemeltetési költség egybevetésére az alábbi kifejezés szolgálhat [5]: R = A-I + Ü, (3) ahol K az évi összes ráfordítás [Ft/ha], A a kamat-tényező, I a beruházási költség [Ft/ha], U az üzemeltetési költség [Ft/ha], A kamat-tényező a berendezés élettartamától és a kamatlábtól függ [5]: ahol í a berendezés élettartama az évek számában, p a kamatláb. 30 éves élettartamot és 7%-os kamatlábat feltételezve A = 0,068 értéket kapunk. A csőhálózat beruházási költsége az a) és b) pontban ismertetett tényezőkön kívül a szivattyútelep emelőmagassságától, a csővezeték súrlódási együtthatójától és a csőátmérők összetételétől függ. A csőhálózatok költségminimum TJoZi^owja [16, 17] a szivattyútelep emelőmagasságának függvényében az optimális átmérő összetételnek megfelelő, tehát a lehetséges legkisebb beruházási költségeket tartalmazza. Mivel a szivattyútelep emelőmagasságától nemcsak a berulíázási, hanem az üzemeltetési költség is függ, akkor járunk el helyesen, ha minden egyes vizsgált esetben olyan, ún. optimális emelőmagasságot választunk, amely mellett a (3) összefüggéssel számított évi összes ráfordítás minimális értékű lesz. A Hazen-féle csősúrlódási együtthatót (a) — a jelenlegi hazai gyakorlatnak megfelelően — műanyag csövek esetén 0,55, azbesztcement csövek esetén pedig 0,70 értékkel vettük számításba. Az üzemeltetési költséget — automatikus üzemet feltételezve — a következő összefüggéssel határoztuk meg: Ü=C.H

op

t.V, (5) ahol C a vízemelés fajlagos költsége [Ft/m

3-m], Hopt a szivattyútelep optimális emelőmagassága [ml V az évi átlagos vízfelhasználás [m

3/ha]. A vízemelés fajlagos költsége: C — E

0-Á, (6) ahol E

0 a vízemelés fajlagos energiaigénye [kWh/m

3 • i ] Á az energia egységára [Ft/kWh]. A 0,005 kWh/m

3 • m-ben meghatározott fajlagos energiaigény [23] és az 1,0 Ft/kWh energia-egységár alapján C= 0,005 Ft/m

3 • m értéket kapunk. Az egyes változatok energiafelhasználását (E) az Eo-H

ov

t szorzattal jellemezhetjük. Az optimális kötés az évi összes ráfordítás értékeinek összehasonlítása alapján határozható meg. Mivel a ráfordítás a berendezett terület nagyságától és alakjától is függ, az összehasonlításnál azonos nagyságú és optimális alakú területeket kell figyelembe venni. A vizsgált kötések közül az a legkedvezőbb, amelynél legkisebb az évi összes ráfordítás. A gazdaságossági vizsgálat ismertetett alapelveiből kitűnik, hogy a tervezett vizsgálatsorozatot csak elektronikus számítógép segítségével lehetett elvégezni. A számítási feladatok megoldására a Budapesti Műszaki Egyetem Vízgazdálkodási és Vízépítési Intézeté ben írtak programot [19], amelyben a vegyes csővezetékű esőztető berendezéseket sorozatban vizsgáló dinamikus programozási algoritmust [18] fejlesztették tovább. Az ALGOL nyelven írt program [19] először előállítja a vizsgálandó csőhálózati változatok egy mellékvezetékből és megadott számú szárnyvezetékekből álló alapegységeinek minimális építési (beruházási) költségpoligonját, majd a következő lépésben az alapegységekből megadott számú mellékvezetékkel bíró csőhálózatokat állít elő dinamikus programozással, mindig felhasználva a megelőző csőhálózat számítási eredményeit. A csőhálózati változatok kamat-tényezővel módosított minimális építési költségpoligonjának és az üzemeltetési költségeknek az összegezésével a program meghatározza a szivattyútelep optimális emelőmagasságát és kiszámítja az évi összes ráfordítás értékét. A program, mely a lengyel ODRA-1204 típusú számítógépre készült, rendkívül gyors számítást tett lehetővé. Egy-egy 50—650 ha nagyságú csőhálózat optimalizálása — a részleteredmények kiíratása nélkül — átlagosan 10 másodperc számítógépidőt igényelt. A kiértékelési munkát nagy mértékben segítette, hogy a gépi program a számítási eredmények feldolgozását automatikusan végzi, azaz az eredményeket kirajzolja és megvizsgálja az egyes paraméterek közötti regressziós kapcsolatokat is. 3. A vizsgálatok eredményei a) Az optimális szórófej-kötés A különböző nagyságú és alakú berendezések egységes elbírálása érdekében az évi összes ráfordítás értékeit a területnagyság függvényében ábrázoltuk. A 3. ábra példaképpen a 40 mX40