Hidrológiai Közlöny 1968 (48. évfolyam)

1. szám - Bozóky-Szeszich Károly: Vízellátási csőhálózatok néhány különleges hidraulikai kérdésnek vizsgálata elektronikus számítógéppel

Bozóky—Szeszich K.: Vízellátási csőhálózatok Hidrológiai Közlöny 1968. 1. sz. 27 nyomás mindenhol biztosítva legyen, ezt meghaladó fogyasztás esetén azonban egyes fogyasztóknál átmeneti zavarok felléphetnek. Természetesen a különleges igényeket (tűzoltás, azok az üzemek amelyekben a vízszolgáltatás átmeneti hiánya is súlyos károkat okozhat) fokozott biztonságú ellátásban kell részesíteni. És mi történik, ha a terület egyes részein a vízellátási zavarok rendszeressé válnak ? Akkor a vezetéknek azt a részét, amelynek szűk keresztmetszete a zavarok előidézője meg kell erősíteni. A hálózat hidraulikai számítását tehát a lehetőség határain belül gondosan megállapított terhelésekre alapozva, pontosan kell elvégezni. Ha pedig a hálózat valamely részét meg kell erősíteni, akkor ez ismét csak pontos számítások alapján végezhető el. A hálózatok pontos számítása tehát indokolt sőt szükséges, csupán a kapott eredményeket kell helyesen értékelnünk. A nemzetközi irodalom, az egyes nemzeti és nemzetközi konferenciák mind gyakrabban foglalkoznak a vízellátási hálózatok gépi számításának kérdéseivel; ez a körülmény jól mutatja, hogy sok országban már jelenleg elterjedten alkalmazzák az elektronikus számítógépeket, sok országban pedig a napjainkban kezdik igénybe venni a számítógépeket a vízellátási hálózatok vizsgálatánál, annak ellenére, hogy az alapadatok ezekben az országokban sem megbízhatóbbak mint nálunk. Hazánkban is alkalmazták már az elektronikus számítógépet ilyen vizsgálatokra és a közeljövőben mind szélesebb körű használatuk várható. Éppen ezért kívánatos, hogy mind a gyakorló mérnökök, mind az Egyetemről közeljövőben kikerülő mérnökök megismerjék a gépi számítás módszereit és a gépi számítással vizsgálható kérdéseket. Ennek figyelembevételével az 1966/67. tanévben végző hallgatók egy kisebb csoportjával elektronikus számítógéppel végeztettük el vízellátási diplomatervük hidraulikai számítását. A feladatokban zömmel olyan kérdések vizsgálatát írtuk elő, amelyek csak a Cross-módszer, pontosabban csak elektronikus számítógép alkalmazásával oldhatók meg. Ilyen feladat a több szivattyúteleppel és több tározóval rendelkező hálózat jellegzetes üzemi viszonyainak vizsgálata, vagy tűzoltás esetén a hidraulikai viszonyok vizsgálata. A feladatok megoldási elveit — tekintve, hogy azokat külföldi irodalomban sem sikerült megtalálni — előzetesen ki kellett dolgozni; ezeket a kidolgozott és átadott elveket alkalmazták a hallgatók munkájukban. 1. Több szivattyútelep által ellátott hálózat vizsgálata Városaink fejlődése általában nemcsak a hálózat bővítését teszi szükségessé, hanem új víztermelő helyek, új szivattyútelepek üzembeállítása is szükségessé válik. Könnyen belátható, hogy ha a meglevő valamint az új szivattyútelep egységes hálózatra dolgozik, akkor azok egymás üzemét kölcsönösen befolyásolják. Az új telep szivattyúinak megválasztása, a meglevő telep szivattyúinak esetleg szükségessé váló cseréjének eldöntése érdekében ezt a kölcsönhatást figyelembe kell venni. A vizsgálatokat — az egyes telepek szivattyúi munkapontjának meghatározását — legalább két jellegzetes üzemi állapotra, az éjszakai legkisebb és a nappali legnagyobb fogyasztás időszakára kell elvégezni. A számítás elvégezhető úgy, hogy a szivattyú munkapontját a számítógép a számítási programnak megfelelően közvetlenül meghatározza; ebben az esetben azonban előre fel kell vennünk az egyes telepek szivattyúit, azok jelleggörbéit jellemző adatokat (a jelleggörbe egyenletét, vagy á jelleggörbe összetartozó Q és H értékpárjainak adatait) közölnünk kell a számítógéppel. A számítógép a feladatot fokozatos közelítéssel oldja meg; meghatározza a hálózat jelleggörbéjének egyes pontjait (Qcs—Hcs), addig ismételve a számítást, amíg a hálózati jelleggörbe és a szivattyú jelleggörbe közös pontját megtalálja. Ennek az eljárásnak hátránya, hogy a szivattyú helytelen megválasztása esetén a számítás teljesen kárbavész és újabb szivattyú felvétele után az egész számítást meg kell ismételni. Eljárhatunk azonban úgy is, hogy a géppel csak a csőhálózat jelleggörbéjét számíttatjuk ki és a munkapontokat grafikusan, szerkesztéssel határozzuk meg. Ez a módszer a gépi számítás lehetőségeit tehát csak részben használja ki, mégis sok esetben gazdaságosabb mint az előbbi. Tekintettel arra, hogy munkapont gépi meghatározásának alapelve tulajdonképpen a második (a gépi számítást és a szerkesztést kombináló) módszeren alapszik, ennek ismertetését vesszük előre és azután térünk rá a teljesen gépesített számításra. 1.1 A csőhálózat jelleggörbé jének m eghatározása A csőhálózat jelleggörbéjét egyetlen szivattyútelep esetében meghatározhatjuk, ha különböző Q vízszállításokhoz tartozó h súrlódási veszteséget kiszámítjuk. Több közös körhálózatra dolgozó szivattyútelep esetében — amint később látni fogjuk — ez az eljárás nem alkalmazható, de elektronikus számítógéppel végezve a számítást, egyetlen szivattyútelep esetében sem célszerű ez az eljárás. A feladatot az ún. második Cross-módszerrel célszerű megoldani [10]. Ennél az eljárásnál az egyes csomópontokon uralkodó nyomást kell felvenni, meg kell adni a csomópontokon kiadott vízmennyiséget, néhány csomópontnál — pl. ha egyetlen szivattyútelep van a hálózatban, akkor a szivattyútelepnél és a tározónál — vízhozamot egyáltalán nem veszünk fel, a nyomást pedig kötöttnek tekintjük. Az egyes ágak vízszállítása, figyelembe véve, hogy két csomópont között a súrlódási veszteség hi = CiQÍ a