Optimizing fire-fighting water supply systems using spatial metrics

Современная тенденция строительства новых городских районов предполагает комплексное предварительное планирование всех систем и сетей энергоснабжения, водоснабжения, водоотводных комплексов, прокладки сетей связи и других коммуникационных сетей объектов строительства согласовывать с планировкой размещения жилых домов. В работе, с помощью различных метрик, измеряющих расстояние, оптимизируется численность и вид распределения гидрантов наружного противопожарного водоснабжения и насосных станций. Рассмотрена оптимизация зависимости вида сетей водоснабжения гидрантов от насосных станций, учитывающая реальные практические задачи по обеспечению противопожарного водоснабжения с учетом размеров, расположений и формы современных зданий. Проведенный анализ карт и нормативов выявил, что понятие расстояние подразумевает только расстояние по прямой, что совершенно не соответствует как современной планировке застройки микрорайонов, так и существенно затрудняет практическую возможность работы пожарных. В первой части работы приводится математическая модель, оптимизирующая как численность, так и расположение множества гидрантов, полностью обслуживающих заданный район застройки. Алгоритм оптимизации использует метрики отличные от Евклидовой. При этом предполагается, что разработанные модели применимы для различных видов застройки микрорайонов (строчной, регулярной, групповой, свободной и др.). Во второй части работы с помощью компьютерного определения координат точки Торричелли – Штейнера, построенной для произвольного множества точек-потребителей и различных пространственных метрик, оптимизируется численность размещения насосных станций и вид сети трубопроводов связывающих пожарные гидранты и насосные станции.