Математическое моделирование продолжительности и частоты водопотребления водоразборными устройствами жилого здания

Abstract

Фактические режимы работы систем водоснабжения не могут быть достаточно подробно и точно охарактеризованы несколькими значениями, полученными в ходе выполнения расчетов по традиционным детерминированным методикам и моделям. Тем не менее задача получения исчерпывающих сведений о режимах функционирования систем водоснабжения может решаться с помощью имитационного моделирования, позволяющего детально анализировать изменчивость водопотребления во времени. При этом наиболее важными составляющими данного процесса, которые должны учитываться при моделировании, являются интенсивность, продолжительность и частота водопотребления. В настоящей статье рассматриваются вопросы математического описания изменчивости продолжительности и частоты водопотребления наиболее распространенными типами водоразборных устройств (смесителями кухонной мойки и ванны / душевой кабины, унитазом со смывным бачком, стиральной и посудомоечной машинами), использующими воду из системы водоснабжения жилого здания. Целью работы является оценка и обоснование теоретических законов распределения продолжительности водопотребления наиболее распространенными типами водоразборных устройств, а также частоты (вероятности) их использования в течение наиболее характерного периода водопотребления (сутки). В работе представлены результаты исследования продолжительности и частоты водопотребления наиболее распространенными типами водоразборных устройств. Приведен анализ построенных по полученным статистическим данным гистограмм и графиков, а также оценок основных числовых характеристик. Выполнена оценка и обоснование теоретических законов распределения продолжительности и частоты (вероятности) водопотребления. В результате выполненного исследования предложен вариант математического описания характера изменчивости продолжительности периодов непрерывного водопотребления наиболее распространенными типами водоразборных устройств, а также частоты (вероятности) их использования в течение суток.

The actual operating modes of water supply systems cannot be characterized in sufficient detail and accurately by several values obtained during calculations using traditional deterministic methods and models. Nevertheless, the task of obtaining comprehensive information about the modes of operation of water supply systems can be solved using simulation modeling, which allows detailed analysis of the variability of water consumption over time. At the same time, the most important components of this process, which should be taken into account when modeling, are the intensity, duration and frequency of water consumption. This article discusses the mathematical description of the variability of the duration and frequency of water consumption by the most common types of water collection devices (kitchen sink and bathtub faucets / shower cubicle, toilet bowl with flush tank, washing machine and dishwasher) using water from the water supply system of a residential building. The aim of the work is to evaluate and substantiate the theoretical laws of the distribution of the duration of water consumption by the most common types of water collection devices, as well as the frequency (probability) of their use during the most characteristic period of water consumption (day). The paper presents the results of a study of the duration and frequency of water consumption by the most common types of water collection devices. The analysis of histograms and graphs based on the obtained statistical data, as well as estimates of the main numerical characteristics, is presented. The evaluation and substantiation of the theoretical laws of the distribution of duration and frequency (probability) of water consumption has been carried out. As a result of the performed research, a variant of the mathematical description of the nature of variability in the duration of periods of continuous water consumption by the most common types of water collection devices, as well as the frequency (probability) of their use during the day, is proposed.