Как течёт вода... по трубам

Григорий Громов — лауреат Премии Правительства Москвы молодым учёным 2022 года. Его работа посвящена разработке методики и отдельных алгоритмов для построения гидравлической электронной модели систем водоснабжения и водоотведения города. О своём проекте, работе на кафедре Водоснабжения и водоотведения, увлечениях вне работы и многом другом он рассказал в интервью.

— Григорий, были уверены в победе?

— В своих мыслях я представлял себе победу, но до конца, честно говоря, не был в ней уверен. И, конечно, это очень важно для меня, это признание значимости моей научно-исследовательской деятельности. Премия Правительства Москвы — это то, чем стоит гордиться.

— Нашёл ли ваш проект практическое применение?

— Результаты моей работы нашли отражение в ряде патентов, разработанных совместно с коллегами, изменении свода правил, разработки ГОСТов в нашей отрасли в составе авторского коллектива и, конечно, я использую научные результаты в практической деятельности, работая в АО «Мосводоканал».

Моя работа посвящена использованию информационных технологий для проектирования и эксплуатации централизованных систем водоснабжения и водоотведения, а в частности построению и верификации гидравлической электронной модели системы водоснабжения города, вопросам удельного водопотребления, методам оценки и снижения потерь воды в водопроводной сети, а также оптимизации систем водоотведения.

На текущий момент без результатов моделирования системы водоснабжения и, учитывая её постоянный рост и развитие, трудно принять оптимальное решение о подключении дополнительных потребителей крупных объектов к системе. Или выбрать оптимальную стратегию развития водопроводного хозяйства, например, при строительстве новых насосных станций или трубопроводов больших диаметров.

В работе представлена методика использования электронной модели на основе новых разработок, её построения и калибровки, а также её реализация на реальных расчётных примерах. Это необходимо в виду того, что гидравлическое сопротивление трубопроводов изменяется в течение срока их эксплуатации. В водопроводной сети могут быть обнаружены дополнительные сопротивления, например, неисправная запорная арматура. Часто встречается различие в диаметрах, в виде указанных на планах и фактически проложенных в земле трубопроводов, различие в фактических границах зон водоснабжения и многое другое. Всё это требует внесения корректировок в модель так, чтобы она соответствовала реальным показателям работы системы, таким как расходы на источниках водоснабжения и давлению, наблюдаемому на водопроводной сети. Новизна методики, видимо, и явилась поводом для того, чтобы её отметить премией.

На основании опыта реализации электронных моделей в ряде городов России я разработал методику построения электронных моделей, а также разработал алгоритмы, применимые к российскому программному обеспечению «ZuLuHydro» и необходимые для построения и калибровки моделей.

В работе представлено исследование одной из основных расчётных величин для системы водоснабжения — удельного водопотребления на 1 жителя города в сутки. Принятое в расчёте удельное водопотребление напрямую влияет на стоимость подключения объекта. Статистика показывает, что за последние 10 лет оно серьёзно изменилось с порядка от 300 л/чел/сут до 180 л/чел/сут. На основе проведённых исследований в составе авторского коллектива было предложено внести изменение в основной для нашей специальности Свод Правил 31.13330.2012 «Водоснабжение. Наружные сети и сооружения», который был утвержден Минстроем РФ.

Немаловажной темой, связанной с водопроводными сетями, являются потери воды. Они бывают разных видов. Например, неточность приборов учёта относится к коммерческим потерям воды, а потери воды из-за негерметичности трубопроводов — к реальным потерям воды. В работе была предложена методика оценки различных видов потерь воды на основе исследования их фактических размеров и адаптации международного опыта. Коснулись также и систем водоотведения, например, дождевой канализации.

В моей работе была проведена разработка алгоритма программного обеспечения, гидравлического расчёта для инновационных труб отвода поверхностных сточных вод, которые недавно вышли на российский рынок.

— А в чём значимость вашей работы для науки и для обычного человека?

— Системы водоснабжения и водоотведения — это то, чем пользуется любой человек каждый день. Значимость моей работы, пусть и в небольшом её формате, заключается в решении актуальных проблем водоснабжения и водоотведения в России.

В последние годы отмечается ухудшение состояния водопроводных коммуникаций городов страны с точки зрения их износа и технического состояния. Значительно уменьшилось водопотребление, что привело к изменению гидравлических характеристик движения воды в сети водоснабжения и усложнило её эксплуатацию. Эти проблемы влияют на жизнь обычных российских граждан, экологию и экономику государства, в том числе отражаются на тарифах за коммунальные услуги.

В настоящее время в организационном аспекте с развитием экономики появилась реальная возможность масштабной реконструкции централизованных систем водоснабжения России. В том числе с обязательным использованием информационных технологий, программных продуктов для оценки функционирования и состояния водопроводной и водоотводящей сети, получению и использованию исходных данных, необходимых для разработки и реконструкции систем водоснабжения и водоотведения городов и поселений России, планов мероприятий по приведению надежности подачи и очистки воды в соответствии с установленными требованиями, т. е. всего того, что и является важнейшими факторами повышения надёжности работы систем.

— Какие у вас дальнейшие планы? Какие темы интересны?

— Для меня очень интересны все темы, относящиеся к научным исследованиям в рамках специальности «Водоснабжение и водоотведение», что проводит наша кафедра Московского государственного строительного университета. Поэтому я не отказываюсь в них участвовать, даже если тематика работы не совпадает с темой моих научных интересов. Такие проекты всегда имеют под собой реальную практическую цель. Заказчики очень требовательны к приёму результатов исследований. Тем и ценны такие разработки. В последние годы научные исследования нашего университета находят всё более широкое применение.

В моих ближайших планах — продолжение исследований по объединению концепций геоинформационного моделирования и информационного моделирования зданий для наружных систем водоснабжения и водоотведения и реализация их в проектирование и эксплуатацию.

— Чем увлекаетесь помимо работы и научной деятельности?

— Я стараюсь заниматься спортом, как только появляется на это время. Вечером в будние дни по возможности посещаю тренажёрный зал, в выходные играю в настольный теннис. Одно время увлекался большим теннисом. Свой отпуск также стараюсь максимально совмещать со спортом. Летом — это виндсёрфинг. Обязательно выбираю место отдыха в соответствии с ветровым прогнозом. Зимой стараюсь ездить в горы, катаюсь на сноуборде. Считаю, что спорт даёт мне силы для дальнейшей интенсивной работы.

— Каким вы видите кадровое будущее науки? Как формируется пул молодых учёных?

— Профориентация ещё в школе, московские предпрофессиональные классы — это и есть основа формирования будущего пула учёных. Школьники, обучающиеся в одном классе, как правило, имеют разные способности к определённым предметам и это обычно замечают учителя. Кто-то из учеников с удовольствием решает задачи по математике и физике, а другие легко справляются с гуманитарными предметами. Насколько я знаю, предпрофессиональные классы, как раз и объединяют школьников в соответствии с их способностями и интересом к определённым предметам. Конечно, в таких классах, с техническим или другим уклоном, основное внимание уделяется профильным предметам, но если это увлекает весь класс, то в результате вырастает и общий уровень знаний и, что особенно важно, увлечённость школьников учёбой.

Роль ранней профориентации, которая с помощью специальных методик поможет выявить способности, задаст определённое направление дальнейшего развития, поможет определиться школьнику с выбором, очень актуальна.

На собственном примере я знаю, что человек в дальнейшем будет заниматься своей работой с полным погружением и отдавать себя на все сто процентов делу, только в том случае, если работа, которой он занимается, ему будет действительно очень интересна. Несомненно, это относится и к научной работе в том числе.

— А можете сформулировать пять советов начинающему учёному-школьнику?

— Мои пять советов ученому-школьнику, чтобы его интерес, к такого рода деятельности не пропадал, видимо, будут заключаться в следующем:

• постоянно учиться, развиваться, повышая свой уровень знаний, в том числе и самостоятельно, участвовать в олимпиадах или других подобных мероприятиях;

• быть среди единомышленников, имеющих такие же интересы;

• при затруднении в решении какой-либо задачи иногда нужно отвлечься, заняться другим делом, переключиться, это помогает позднее взглянуть на проблему с неожиданной стороны;

• не стесняться спросить совета, если основательно зашёл в «тупик»;

• и никогда не сравнивать себя ни с кем, и не сомневаться в своих способностях, если что-то не получается, потому что у каждого свой путь и свои проблемы.

— Какими вы видите пути развития научной деятельности в сфере водоснабжения?

— Моя специальность относится к прикладной науке. Прикладные исследования не могут быть проведены полноценно только лишь в стенах лаборатории. Они требуют обязательной апробации в реальных условиях. Изучение изменения качества воды от источника водоснабжения до конечного потребителя, вопросы оптимизации зон водоснабжения, исследование в части неучтённых расходов в хозяйственно-бытовой канализации, вопросы изменения климата в разрезе проектирования систем дождевой канализации и многие другие вопросы могут быть решены только в тесной кооперации между научным сообществом и ресурсоснабжающими организациями. Тема проведения научных исследований для решения практических задач в отраслях экономики страны более чем актуальна и является предметом активного обсуждения в научных кругах.