Актуальность
Важнейшими для жизнеобеспечения современного города являются системы водоотведения бытовых и поверхностных сточных вод. Проведенный анализ режимов их функционирования показал, что многие участки перегружены и работают в режиме размывающих скоростей, другие недогружены и в них происходит накопление осадков. В период интенсивных дождей трубопроводы и колодцы систем поверхностного водосбора переполняются водой, приводя к подтоплению проезжей части, переходов, подвалов зданий и других инженерных сооружений. Причиной этому является несоответствие параметров системы тем нагрузкам, которые имеют место в настоящее время. Такая ситуация сложилась вследствие увеличения или уменьшения темпов промышленного и жилищного строительства, изменения поверхностного водостока, превышения расчетной интенсивности и продолжительности дождей, заиливания колодцев, засорения сети и из-за многих других факторов.
Очевидно, для практики эксплуатации и реконструкции систем водоотведения представляет большой интерес возможность моделировать такие ситуации, предвидеть выходы стоков на поверхность земли и своевременно предотвращать эти явления.
С позиции гидравлических расчетов возникает напорный режим в безнапорных коллекторах, который может приводить к появлению противотоков и выходу стоков на поверхность земли. Впервые с моделированием таких режимов столкнулось Агентство по охране окружающей среды (США), которое с 1961 г. занимается разработкой методического и программного обеспечения гидравлических расчетов русел, каналов и коллекторов на основе уравнения неустановившегося течения стоков Сен-Венана. Широкое распространение получил пакет программ MIKE URBAN (дистрибьютор в России НКФ «Волга»), позволяющий рассчитывать различные режимы транспортировки сточных вод с учетом неравномерности их поступления и транспортировки по коллекторам. Вместе с тем, как показала практика эксплуатации данного пакета программ, он не обеспечивает возможность моделировать противотоки в сети, выход стоков на поверхность земли и определение их объемов, пропускную способность системы водоотведения с учетом возможных засоров, зарастания труб и других нарушений, которые могут иметь место в практике эксплуатации систем водоотведения.