1. Opis podstaw teoretycznych wykorzystywanych metod obliczeniowych:

a)

Metoda wyznaczania zależności gwarancji czasowej Gt wielkości odpływu gwarantowanego Tgw od pojemności użytkowej zbiornika VU.

Na podstawie szeregu dyspozycji odpływu T, dla wartości stanu napełnienia zbiornika VP, wyznaczyliśmy faktyczne wartości zaspokajania potrzeb użytkownika XPU i przepływów nienaruszalnych XQN, z zależności:

jeśli T<QN to XPU=0

XQN=T

jeśli T≥QN to XPU=PU jeśli T≥QN-PU

XPU=T-QN jeśli T<QN-PU

XQN=QN

Wykonaliśmy symulację, stosując politykę standardową, do wyznaczenia wartości Gt wielkości odpływu gwarantowanego Tgw=PU+QN w zależności od VU. Schemat symulacji przedstawia rysunek 1.

Rysunek 1.

VU=Vumin

SYMULACJA

polityka standardowa

Gt(u)

VU=VU+VU

nie

czy wszystkie VU wzięto pod uwagę?

tak

czy wyczerpano wszystkie potrzeby P ?

nie

P=P-P

tak

STOP

b)

Metoda obliczania zdyskontowanych kosztów budowy i eksploatacji systemu zaopatrzenia w wodę.

Poszczególne wzory, wchodzące w skład wzoru na omawiane koszty całkowite Kc, podane zostały w zadaniu (wraz z wartościami współczynników), więc nie umieszczamy ich w projekcie.

Całkowity koszt, będący sumą zdyskontowanych kosztów budowy i eksploatacji, wyznaczyliśmy ze wzoru:

,

w naszym projekcie NI+NE-1=26.

2. Komentarze do kolejnych etapów obliczeń:

Na podstawie Qw z lat 1956-1986 wyznaczyliśmy wartości:

będące przepływami dla projektowanego ujęcia,

SNQ - wartość dekadowa, pomiary co 10 dni przez 31 lat,

przepływ nienaruszalny, gdzie k=1.0, gdyż według danych Fє(500;1000> [km²]. W naszym projekcie QN=1,148.

W projektowaniu wielkości zbiornika zastosowaliśmy politykę standardową, którą charakteryzuje wykres:

stąd można odczytać, że np.:

VP+Q>P => wypuszczamy tyle wody ile potrzebuje użytkownik.

Zgodnie z tą polityka wyznaczyliśmy wartości odpływów T dla wszystkich, kolejnych VP, korzystając:

.

Następnie wyznaczyliśmy wartości XPU i XQN wg punktu 1a.

Kolejnym krokiem było wyznaczenie Gt, korzystając:

,

przy czym:

,

.

Następnie przeprowadziliśmy symulację, którą opisaliśmy w punkcie 1a, na podstawie której otrzymywaliśmy kolejne wartości Gt dla każdej z kolejnych potrzeb użytkownika. Umieściliśmy wartości Gt w Tablicy 1. Z pośród tych wartości wybraliśmy wszystkie zbliżone wartością do zadanej Gkr=90% (zaznaczone kolorem żółtym).

Tablica 1. Gt=f(P, VU)

UV/P	0,40	0,48	0,56	0,64	0,72	0,80	0,88	0,96	1,04	1,12	1,20
1,1	90,14	87,90	83,69	80,29	78,05	75,99	73,12	70,25	68,28	66,13	63,44
1,6	91,58	90,14	86,74	82,89	80,20	78,05	75,27	72,67	70,52	68,10	66,04
2,2	93,19	91,67	88,80	85,66	82,62	80,11	77,60	74,73	72,31	69,71	68,10
2,7	94,80	92,83	90,50	87,81	84,77	81,63	78,76	75,99	73,75	71,51	69,27
3,2	95,97	94,27	91,31	89,34	86,02	83,24	80,20	77,15	74,91	72,40	70,97
3,7	96,69	95,43	92,47	90,23	87,72	84,68	81,45	78,58	76,34	73,57	71,86
4,3	97,49	96,42	93,64	91,85	89,52	86,56	83,15	79,93	77,51	75,00	73,12
4,8	97,94	96,95	94,71	92,65	90,50	87,55	84,50	81,27	78,67	75,99	74,01
5,3	98,48	97,49	95,61	93,55	91,58	88,89	85,75	82,44	79,66	77,06	74,82
5,9	98,84	98,03	96,33	94,53	92,65	90,23	87,37	84,32	81,18	78,23	76,25
6,4	98,93	98,29	96,86	95,07	93,55	91,13	88,53	85,93	81,99	79,12	76,97
6,9	99,10	98,57	97,67	95,79	94,18	92,29	89,43	86,92	83,87	80,11	77,78
7,4	99,19	98,84	97,85	96,42	94,53	92,74	91,04	88,35	85,13	81,27	78,50
8,0	99,19	98,93	98,12	97,31	94,98	93,55	91,67	89,34	86,56	82,89	79,93
8,5	99,28	99,10	98,30	97,76	95,79	94,00	92,20	90,59	87,72	84,50	80,82
9,0	99,37	99,10	98,39	97,85	96,33	94,53	92,74	91,22	88,98	85,66	81,90
9,5	99,46	99,19	98,57	98,12	96,77	95,07	93,19	91,58	89,61	87,01	83,51
10,1	99,55	99,28	98,66	98,21	97,22	95,70	93,64	92,29	90,50	87,99	85,04
10,6	99,64	99,28	98,75	98,39	97,94	95,97	94,09	92,56	90,86	88,80	86,38
11,1	99,64	99,37	98,84	98,49	98,21	96,06	94,71	92,92	91,40	89,52	87,37
11,7	99,64	99,55	98,84	98,75	98,39	96,51	94,98	93,55	91,94	90,05	87,90
12,2	99,64	99,55	98,93	98,84	98,39	96,69	95,07	93,91	92,29	90,50	88,62
12,7	99,64	99,55	99,01	98,84	98,57	96,95	95,34	93,91	92,83	90,86	89,16
13,2	99,64	99,55	99,55	98,93	98,75	97,31	95,61	94,18	93,10	91,31	89,70

Na podstawie wybranych wartości Gt i odpowiadających im PU i VU, policzyliśmy koszty inwestycyjne i eksploatacyjne, na podstawie których następnie wyznaczyliśmy zdyskontowane koszty całkowite (pkt. 1b) i przedstawiamy w tablicy 2.

Tablica 2.

Gt	VU	P	R	KIR	KER	KIZ	KEZ	Kc
90,14	1,1	0,40	0,80	80,8976	11,7352	16,3435	1,6188	225,6316
90,14	1,6	0,48	0,72	73,1924	10,4510	22,8981	2,1847	217,4231
90,50	2,7	0,56	0,64	65,4442	9,1810	36,6707	3,3203	221,8965
90,23	3,7	0,64	0,56	57,6473	7,9268	48,6937	4,2722	222,9781
90,50	4,8	0,72	0,48	49,7942	6,6905	61,5472	5,2612	225,3486
90,23	5,9	0,80	0,40	41,8752	5,4747	74,1068	6,2054	227,1331
90,95	7,4	0,88	0,32	33,8760	4,2831	90,8657	7,4384	235,9769
90,59	8,5	0,96	0,24	25,7751	3,1212	102,9362	8,3105	236,9358
90,50	10,1	1,04	0,16	17,5353	1,9981	120,2210	9,5400	246,6977
90,05	11,7	1,12	0,08	9,0769	0,9322	137,2330	10,7310	256,1702

Jak widać w tablicy 2, zdyskontowane koszty całkowite funkcjonowania systemu zaopatrzenia w wodę są najmniejsze przy zaprojektowaniu pojemności użytkowej VU=1,6[mln m³] oraz przy wielkości redukcji zapotrzebowania R=0,72 [m³/s]. Koszty te wynoszą 217,42.

3. Wykresy zależności funkcyjnych:

Sporządziliśmy wykresy ilustrujące zależności funkcyjne:

• gwarancji czasowej Gt od wielkości odpływu gwarantowanego Tgw i pojemności użytkowej zbiornika VU,

• zdyskontowanych kosztów całkowitych od wariantu systemu zaopatrzenia w wodę zakładu przemysłowego VU i R.

• Wnioski

Przy gwarancji czasowej niemniejszej niż Gkr=90%, koszty całkowite utrzymują się na podobnym poziomie dla wszystkich przyjętych w planowaniu wielkości użytkowych zbiornika, czy przedsięwzięć związanych z oszczędzaniem wody.

Różnice jednak są, można więc na podstawie otrzymanych wyników (tabl. 2) przyjąć, że należy wybudować zbiornik retencyjny o pojemności użytkowej VU=1,6 [mln m³]. Za pomocą ujęcia wody zakład przemysłowy ma pobierać wodę, której wielkość może wahać się od 0,4 do 1,2 m³/s. Należy przyjąć więc także system oszczędzania wody. Należy założyć, według otrzymanych wyników, poziom redukcji potrzeb w wielkości R=0,72 [m³/s]. Pomimo, że koszty inwestycyjne i eksploatacyjne z tego tytułu są duże, to zdyskontowane koszty całkowite są najmniejsze. Dobrze widać to również na wykresach (wyk.3 i wyk.4) załączonych do projektu.

Analiza takiej inwestycji jest złożona i skomplikowana, a dokładność i poprawność obliczeń bardzo ważna.

W naszym przypadku całkowite koszty są dla poszczególnych wariantów (VU i R) tak podobne, że niewielki błąd może spowodować poważną w skutkach finansowych pomyłkę.

Bardzo ważne jest również trafne wyznaczenie wszystkich parametrów i wielkości mających zarówno wpływ na pracę zbiornika, ujęcia wody, zakładu przemysłowego, jak i na środowisko przyrodnicze, którego dopasowanym elementem musi być zaprojektowany i wybudowany kompleks hydrotechniczny.

Przyjęcie kolejności priorytetów z ww. zakresów (finansowy, środowiskowy) jest w naszych czasach bardzo ważna. Dużo mówi się o antropogenicznych skutkach widocznych w środowisku, którego już nie można właściwe nazwać naturalnym.

Ważne jest to szczególnie przy inwestycji tego typu - tak dużej - pogodzenie kwestii ekonomicznych z ekologią.

---