Construction and industrial safety Construction and industrial safety Строительство и техногенная безопасность 2413-1873 105627 10.29039/2413-1873-2025-38-37-43 Инженерное обеспечение Engineering Support Инженерное обеспечение THE MAXIMUM ALLOWABLE THICKNESS OF THE SEDIMENT LAYER ON THE WALLS OF METAL WATER PIPES OF INFRASTRUCTURE ENGINEERING NETWORKS TO STOP THEIR FURTHER OPERATION ПРЕДЕЛЬНО-ДОПУСТИМАЯ ТОЛЩИНА СЛОЯ ОТЛОЖЕНИЙ НА СТЕНКАХ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ ВОДОПРОВОДОВ ИНЖЕНЕРНЫХ СЕТЕЙ ИНФРАСТРУКТУРЫ ДЛЯ ПРЕКРАЩЕНИЯ ИХ ДАЛЬНЕЙШЕЙ ЭКСПЛУАТАЦИИ Продоус О. А. Prodous O. A. Якубчик П П Yakubchik P P P.jakub@mail.ru Шлычков Д. И. Shlychkov D. I. Независимый эксперт по водоснабжению и канализации Россия Независимый эксперт по водоснабжению и канализации Russian Federation профессор кафедры «Водоснабжение, водоотведение и гидравлика» ФГБОУ ВО «Петербургский государственный университет путей сообщения Императора Александра I» ru professor of department „Water supply, water disposal and hydraulics“ Emperor Alexander I St. Petersburg State Transport University ru Национальный исследовательский Московский государственный строительный университет Россия Национальный исследовательский Московский государственный строительный университет Russian Federation 21 10 2025 21 10 2025 38 37 43 21 10 2025 https://stroyjurnal-asa.ru/index.php/asa/article/view/315

В статье рассмотрен расчет значений предельно-допустимой с гидравлической точки зрения толщины слоя внутренних отложений в металлических трубах инженерных систем, оказывающий влияние на величину значений характеристик их гидравлического потенциала и на величину фактического энергопотребления насосных агрегатов, транспортирующих воду или тепло потребителям. Приведены графики зависимостей, демонстрирующие значительное расхождение величины гидравлического уклона и энергопотребления насосов в новом и изношенном металлических трубопроводах систем водоснабжения и теплоснабжения. Предмет исследования: определение количественного критерия для оценки предельного состояния металлических трубопроводов инженерных сетей (водоснабжения и теплоснабжения). Таким критерием выступает предельно-допустимая толщина слоя внутренних отложений на стенках металлических трубопроводов, при превышении которой их дальнейшая эксплуатация становится нецелесообразной. Материалы и методы: В основу методики положены аналитические зависимости для гидравлического расчета трубопроводов, основанные на формулах профессора Ф.А. Шевелева, уточненных авторами с учетом уменьшения живого сечения трубы из-за отложений. Метод включает расчет фактического внутреннего диаметра, скорости потока, гидравлического уклона и энергопотребления насосных агрегатов в зависимости от толщины слоя отложений (δ). Результаты: На конкретном примере показано, что при толщине отложений стальной трубе гидравлический уклон увеличивается, а энергопотребление насосов повышается по сравнению с новым трубопроводом. Расчетным путем показана предельно-допустимая толщина слоя отложений, после которой эксплуатация становится неэффективной. Выводы: На основании результатов сделан вывод о необходимости обязательного контроля толщины внутренних отложений для обоснования вывода сетей из эксплуатации. Авторы рекомендуют разработать шкалу предельно-допустимых толщин для всего сортамента труб и внести соответствующие требования в актуализированные версии сводов правил по наружным сетям.

A specific example shows the calculation of the maximum allowable thickness of the layer of internal sediments in metal pipes of engineering systems from a hydraulic point of view, which affects the values of the characteristics of their hydraulic potential and the actual energy consumption of pumping units transporting water or heat to consumers. Graphs of dependencies are presented, demonstrating a significant discrepancy between the magnitude of the hydraulic slope and the energy consumption of pumps in new and worn-out metal pipelines of water supply and heat supply systems. The subject of the study is the definition of a quantitative criterion for assessing the limiting condition of metal pipelines of engineering networks (water supply and heat supply). Such a criterion is the maximum allowable thickness of the layer of internal deposits on the walls of metal pipelines, if exceeded, their further operation becomes impractical. Materials and methods: The methodology is based on analytical dependencies for the hydraulic calculation of pipelines based on the formulas of Professor F.A. Shevelev, clarified by the authors taking into account the reduction in the live section of the pipe due to deposits. The method includes the calculation of the actual internal diameter, flow velocity, hydraulic slope and energy consumption of pumping units depending on the thickness of the sediment layer (δ). Results: A concrete example shows that with the thickness of deposits in a steel pipe, the hydraulic slope increases, and the energy consumption of pumps increases compared to a new pipeline. The maximum allowable thickness of the sediment layer is calculated, after which operation becomes ineffective. Conclusions: Based on the results, it is concluded that it is necessary to monitor the thickness of internal deposits to justify the decommissioning of networks. The authors recommend developing a scale of maximum allowable thicknesses for the entire range of pipes and making appropriate requirements in updated versions of codes of rules for outdoor networks.

 водопровод из металлических труб внутренние отложения толщина слоя гидравлический расчет сравнение результатов plumbing from metal pipes internal deposits layer thickness hydraulic calculation comparison of results

Шевелев Ф.А., Шевелев А.Ф. Таблицы для гидравлического расчета водопроводных труб. Справочное пособие. // М.: ООО «Издательский Дом «Бастет». 2020. – 428 с. Shevelev F.A., Shevelev A.F. Tablicy dlya gidravlicheskogo rascheta vodoprovodnyh trub. Spravochnoe posobie. // M.: OOO «Izdatel'skiy Dom «Bastet». 2020. – 428 s. Продоус О.А., Шипилов А.А., Якубчик П.П. Таблицы для гидравлического расчета водопроводных труб из стали и серого чугуна с внутренними отложениями. Справочное пособие I-е издание 2021. Prodous O.A., Shipilov A.A., Yakubchik P.P. Tablicy dlya gidravlicheskogo rascheta vodoprovodnyh trub iz stali i serogo chuguna s vnutrennimi otlozheniyami. Spravochnoe posobie I-e izdanie 2021. Продоус О.А. Якубчик П.П. Смолин Е.С. Сравнительный анализ зарубежной и отечественной расчетных зависимостей для гидравлического расчета металлических водопроводных труб с внутренними Prodous O.A. Yakubchik P.P. Smolin E.S. Sravnitel'nyy analiz zarubezhnoy i otechestvennoy raschetnyh zavisimostey dlya gidravlicheskogo rascheta metallicheskih vodoprovodnyh trub s vnutrennimi Продоус О.А., Якубчик П.П. Новый подход к гидравлическому расчету металлических трубопроводов водоснабжения с отложениями на внутренних стенках. // Журнал «Инженерные системы АВОК Северо Prodous O.A., Yakubchik P.P. Novyy podhod k gidravlicheskomu raschetu metallicheskih truboprovodov vodosnabzheniya s otlozheniyami na vnutrennih stenkah. // Zhurnal «Inzhenernye sistemy AVOK Severo Продоус О.А. Якубчик П.П. Шлычков Д.И. Зависимость энергопотребления насосных агрегатов напорных коллекторов водоотведения от толщины слоя осадка на внутренней поверхности труб. // Журнал Prodous O.A. Yakubchik P.P. Shlychkov D.I. Zavisimost' energopotrebleniya nasosnyh agregatov napornyh kollektorov vodootvedeniya ot tolschiny sloya osadka na vnutrenney poverhnosti trub. // Zhurnal Продоус О.А., Шлычков Д.И., Якубчик П.П., Пархоменко С.В. Влияние толщины слоя внутренних отложений в трубопроводах систем водоснабжения и водоотведения на продолжительность периода Prodous O.A., Shlychkov D.I., Yakubchik P.P., Parhomenko S.V. Vliyanie tolschiny sloya vnutrennih otlozheniy v truboprovodah sistem vodosnabzheniya i vodootvedeniya na prodolzhitel'nost' perioda Продоус О.А., Шлычков Д.И. Гидравлический расчет сетей водоотведения с внутренними отложениями. Монография. // Московский государственный строительный университет (НИУ МГСУ). Москва. 2022. Prodous O.A., Shlychkov D.I. Gidravlicheskiy raschet setey vodootvedeniya s vnutrennimi otlozheniyami. Monografiya. // Moskovskiy gosudarstvennyy stroitel'nyy universitet (NIU MGSU). Moskva. 2022. Абрамов Н.Н. Расчет водопроводных сетей. // М.: «Стройиздат», 1976. 304с. Abramov N.N. Raschet vodoprovodnyh setey. // M.: «Stroyizdat», 1976. 304s. Бусленко Н.П. Моделирование сложных систем. // М.: Наука. 1978. ¬– 400 с. Buslenko N.P. Modelirovanie slozhnyh sistem. // M.: Nauka. 1978. ¬– 400 s. Койда Н.У. и др. Вариационные методы гидравлического расчета трубопроводов. // Минск. Высшая школа. 1968. – 36 с. Koyda N.U. i dr. Variacionnye metody gidravlicheskogo rascheta truboprovodov. // Minsk. Vysshaya shkola. 1968. – 36 s. Гальперин Расчет кольцевой водопроводной сети с учетом действительных условий. // Водоснабжение и санитарная техника. 1992. № 5. – С. 26-27. Gal'perin Raschet kol'cevoy vodoprovodnoy seti s uchetom deystvitel'nyh usloviy. // Vodosnabzhenie i sanitarnaya tehnika. 1992. № 5. – S. 26-27. Григоровский Е.П., Койда Н.У. Автоматизация расчета многоконтурных сетевых систем. // Киев. Высшая школа. 1977. – 192 с. Grigorovskiy E.P., Koyda N.U. Avtomatizaciya rascheta mnogokonturnyh setevyh sistem. // Kiev. Vysshaya shkola. 1977. – 192 s. Джонс Дж. Методы проектирования. // М.: Мир. 1986. – 326 с. Dzhons Dzh. Metody proektirovaniya. // M.: Mir. 1986. – 326 s. Дмитриев А.В., Кетаев А.Б. Городские инженерные сети. // М.: Стройиздат. 1988. – 175 с. Dmitriev A.V., Ketaev A.B. Gorodskie inzhenernye seti. // M.: Stroyizdat. 1988. – 175 s. Зайцев И.Д., Вайнер В.С. К вопросу оптимизации трубопроводных сетей на стадии проектирования. // Экономика и математические методы. 1979. Т. 15. – С. 171-176. Zaycev I.D., Vayner V.S. K voprosu optimizacii truboprovodnyh setey na stadii proektirovaniya. // Ekonomika i matematicheskie metody. 1979. T. 15. – S. 171-176. Ильин Ю.А. Вопросы надежности магистральных трубопроводов. // Известия АН СССР. Энергетика и транспорт. 1976. № 1. – С. 122-124. Il'in Yu.A. Voprosy nadezhnosti magistral'nyh truboprovodov. // Izvestiya AN SSSR. Energetika i transport. 1976. № 1. – S. 122-124. Калицун В.И., Ласков Ю.М. Гидравлика, водоснабжение и канализация: учебник для вузов. М.: Стройиздат. 2000. – 417 с. Kalicun V.I., Laskov Yu.M. Gidravlika, vodosnabzhenie i kanalizaciya: uchebnik dlya vuzov. M.: Stroyizdat. 2000. – 417 s. Кикачейшвили Г.Е. Расчет оптимальных параметров систем подачи и распределения воды. // Тбилиси: Сабчота Сакартвело. 1980. – 199 с. ил. Kikacheyshvili G.E. Raschet optimal'nyh parametrov sistem podachi i raspredeleniya vody. // Tbilisi: Sabchota Sakartvelo. 1980. – 199 s. il. Меренков А.П., Хасилев В.Я. Теория гидравлических цепей / Москва : Наука, 1985. – 278 с. Merenkov A.P., Hasilev V.Ya. Teoriya gidravlicheskih cepey / Moskva : Nauka, 1985. – 278 s. Николадзе Г.И., Сомов М.А. Водоснабжение. // М.: Стройиздат. 1995. – 688 с. Nikoladze G.I., Somov M.A. Vodosnabzhenie. // M.: Stroyizdat. 1995. – 688 s. Оводов В.С. Сельскохозяйственное водоснабжение и обводнение. М.: Колос. 1984. – 480 с. Ovodov V.S. Sel'skohozyaystvennoe vodosnabzhenie i obvodnenie. M.: Kolos. 1984. – 480 s. Абрамов Н.Н. и др. Расчет водопроводных сетей. // М.: Стройиздат. 1983. – 278 с. Abramov N.N. i dr. Raschet vodoprovodnyh setey. // M.: Stroyizdat. 1983. – 278 s. СНиП 2.04.02-84 «Водоснабжение. Наружные сети и сооружения». Госстрой СССР. М.: Стройиздат. 1985. – 136 с. SNiP 2.04.02-84 «Vodosnabzhenie. Naruzhnye seti i sooruzheniya». Gosstroy SSSR. M.: Stroyizdat. 1985. – 136 s. Мошнин Л.Ф. Современные методы расчета систем подачи и распределения воды. // Водоснабжение и санитарная техника. 1984. № 10. – С. 7-10. Moshnin L.F. Sovremennye metody rascheta sistem podachi i raspredeleniya vody. // Vodosnabzhenie i sanitarnaya tehnika. 1984. № 10. – S. 7-10. Сумароков С.В. Математическое моделирование систем водоснабжения. Новосибирск: Наука. 1983. – 167 с. Sumarokov S.V. Matematicheskoe modelirovanie sistem vodosnabzheniya. Novosibirsk: Nauka. 1983. – 167 s. Теплов А.В. Расчет железнодорожной водопроводной сети. М.: Трансжелезнодориздат. 1946. – 127 с. Teplov A.V. Raschet zheleznodorozhnoy vodoprovodnoy seti. M.: Transzheleznodorizdat. 1946. – 127 s. Хасилев В.Я. Элементы теории гидравлических цепей. // Известия АН СССР, Энергетика и транспорт. 1964. № 1. – С. 69-88. Hasilev V.Ya. Elementy teorii gidravlicheskih cepey. // Izvestiya AN SSSR, Energetika i transport. 1964. № 1. – S. 69-88. Чарный И.А. Неустановившееся движение реальной жидкости в трубах. М.: Недра. 1975. – 296 с. Charnyy I.A. Neustanovivsheesya dvizhenie real'noy zhidkosti v trubah. M.: Nedra. 1975. – 296 s. Чупин В.Р., Мелехов Е.С., Чупин Р.В. Моделирование и оптимизация трубопроводных систем коммунального хозяйства. // Вестник Ир ГТУ. 2008. – С. 15-24 Chupin V.R., Melehov E.S., Chupin R.V. Modelirovanie i optimizaciya truboprovodnyh sistem kommunal'nogo hozyaystva. // Vestnik Ir GTU. 2008. – S. 15-24 Kloss H., Roman M. Ogolne problemy niezawodnosci systemow wodociagowych. // Gaz Woda i Technika Sanitarna, 2008. № 9. – р. 34-51. Kloss H., Roman M. Ogolne problemy niezawodnosci systemow wodociagowych. // Gaz Woda i Technika Sanitarna, 2008. № 9. – r. 34-51.