Минимизация рисков при обосновании структуры и параметров перспективных систем подачи и распределения воды

Введение. Системы водоснабжения — стратегически важные, энергозатратные, капиталоемкие и инерционные системы. Все эти свойства приводят к практически полному отсутствию адаптационных механизмов для оптимизации условий эксплуатации данных систем. Причиной нарушения водоснабжения являются непредсказуемость развития систем и отсутствие алгоритмов определения вероятности миграции населения, уровня удельного водопотребления и аварийности. К ярким примерам таких ошибок можно отнести групповые водопроводы, построенные более 60 лет назад. В связи с оттоком населения и индустриализацией большое количество водопроводов продолжает оставаться «в земле», но не эксплуатируются, так как нет потребителей. Одновременно с этим существуют перегруженные системы больших городов и мегаполисов из-за активной точечной застройки, приводящей к несбалансированности инженерных систем. Парадоксально, но статистика за последние 20 лет показывает понижение уровня удельного водопотребления почти в два раза.

Материалы и методы. Предлагается при разработке перспективных схем водоснабжения учитывать неопределенность потребления воды, удельную стоимость электроэнергии в будущих периодах строительства систем водоснабжения и выбирать траектории их развития с минимальными экономическими и технологическими рисками.

Результаты. С помощью составления матрицы критериев принятия решения можно выбрать параметры перспективной системы водоснабжения в условиях неопределенности численности населения, удельных нагрузок водоснабжения, удельной стоимости электроэнергии и др.

Выводы. Следует переходить к многовариантному проектированию и рассматривать водопотребление, численность населения, стоимость электроэнергии как нечеткие и неопределенные значения и выбирать из них те, которые обеспечивают минимальные риски по стоимости их жизненного цикла.

1. Чупин Р.В., Примин О.Г. Обоснование параметров систем водоотведения в условиях неопределенности перспективного потребления воды и сброса стоков // Водоснабжение и санитарная техника. 2017. № 11. С. 36–43. EDN ZRKPZR.

2. Feng F., Zhang Yu., Chen Zh., Ni J., Feng Yu., Xie Yu. et al. Machine learning to assess and support safe drinking water supply : a systematic review // Journal of Environmental Chemical Engineering. 2025. Vol. 13. Issue 1. P. 114481. DOI: 10.1016/j.jece.2024.114481. EDN NJYAPH.

3. El Bilali A., Taleb A. State-of-the-art on irrigation water quality management using data-driven methods: Practical application, limitations, and prospective directions // Physics and Chemistry of the Earth, Parts A/B/C. 2024. Vol. 136. P. 103794. DOI: 10.1016/j.pce.2024.103794. EDN HGISYS.

4. Чупин Р.В., Мороз М.В., Чупин В.Р. Проектирование систем водоснабжения и водоотведения в условиях нечетких значений перспективного водопотребления и численности населения // Водоснабжение и санитарная техника. 2022. № 11. С. 16–25. DOI: 10.35776/VST.2022.11.02. EDN XXZIEA.

5. Чупин Р.В. Индикативное и адаптивное управление развитием систем водоснабжения и водоотведения // Водоснабжение и санитарная техника. 2018. № 8. С. 24–29. EDN XWQJJR.

6. Ibuot U.P. Communication Strategies for Sustainable Water Supply Systems Development in Select Lagos and Ogun Communities // GVU Journal of Research and Development. 2025. Vol. 2. Issue 1. Pp. 176–187.

7. Чупин Р.В., Фам Н.М. Оптимизация структуры и параметров развивающихся систем группового водоснабжения // Водоснабжение и санитарная техника. 2019. № 1. С. 30–37. EDN VRGOFJ.

8. Bhattarai B.N., Pasitsuparoad P., Gyawali S., Joshi H.P., Ojha R. Can small towns sustain their own water supply systems? A systematic review of what works and what doesn't // International Journal of Advanced Research. 2025.

9. Libey A.K. The Worth of Water: Evaluating Interventions to Achieve Financially and Operationally Sustainable Urban and Rural Water Systems in Low-Income Settings. University of Colorado at Boulder, 2022.

10. Benavides-Muñoz H.M. Index of Sustainability of Water Supply Systems (ISA): An Autonomous Framework for Urban Water Sustainability Assessment in Data-Scarce Settings // Sustainability. 2025. Vol. 17. Issue 24. P. 11293. DOI: 10.3390/su172411293. EDN XMJBGV.

11. Чупин Р.В., Мороз М.В. Применение автомобильного транспорта в системах группового водоснабжения и водоотведения // Водоснабжение и санитарная техника. 2021. № 5. C. 57–64. DOI: 10.35776/VST.2021.05.07. EDN RDVUAL.

12. Чупин Р.В., Мороз М.В., Бобер В.А. Обоснование диаметров трубопроводов систем водоснабжения и водоотведения на основе минимизации затрат их жизненного цикла // Водоснабжение и санитарная техника. 2022. № 4. С. 52–58. DOI: 10.35776/VST.2022.04.07. EDN CIOYJH.

13. Kapanski A.A., Klyuev R.V., Boltrushevich A.E., Sorokova S.N., Efremenkov E.A., Demin A.Y. et al. Geospatial clustering in smart city resource management: An initial step in the optimisation of complex technical supply systems // Smart Cities. 2025. Vol. 8. Issue 1. DOI: 10.3390/smartcities8010014. EDN UGBWSI.

14. Altaf M., Jaffari R., Alalaoul W.S., Musarat M.A., Ammad S. Developing automated strategy of life cycle cost analysis (LCCA) with building information modeling (BIM) integration for building projects // Results in Engineering. 2025. Vol. 25. P. 104179. DOI: 10.1016/j.rineng.2025.104179. EDN FCQHQY.

15. Sharif S.A., Hammad A. Simulation-based multi-objective optimization of institutional building renovation considering energy consumption, life-cycle cost and life-cycle assessment // Journal of Building Engineering. 2019. Vol. 21. Pp. 429–445. DOI: 10.1016/j.jobe.2018.11.006

16. Erto P., Lanzotti A. Statistical model "Life Cycle Cost-Reliability" for a new mass transit vehicle // WIT Transactions on The Built Environment. 2026. Vol. 6.

17. Shi H., Wang X., Guo H., Hao H. Risk assessment models to investigate the impact of emergency on a water supply system // Water Supply. 2020. Vol. 20. Issue 8. Pp. 3542–3556. DOI: 10.2166/ws.2020.224. EDN FCLXNS.

18. Odjegba E., Oluwasanya G., Sadiq A., Brion G. Sustainability and risk assessment matrix (SRAM): pathway to water security // Water Supply. 2020. Vol. 20. Issue 7. Pp. 2928–2940. DOI: 10.2166/ws.2020.196. EDN EFIJKD.

19. Nesticò A., De Mare G., Maselli G. An economic model of risk assessment for water projects // Water Supply. 2020. Vol. 20. Issue 6. Pp. 2054–2068. DOI: 10.2166/ws.2020.093. EDN BAYGQZ.

20. Marques J., Cunha M. Upgrading water distribution networks to work under uncertain conditions // Water Supply. 2020. Vol. 20. Issue 3. Pp. 878–888. DOI: 10.2166/ws.2020.011. EDN HYQRJO.

21. Wang Zh., Wu X., Wang H., Wu T. Prediction and analysis of domestic water consumption based on optimized grey and Markov model // Water Supply. 2021. Vol. 21. Issue 7. Pp. 3887–3899. DOI: 10.2166/ws.2021.146. EDN HXXBWZ.

22. Pandey P., Dongre S., Gupta R. Probabilistic and fuzzy approaches for uncertainty consideration in water distribution networks : a review // Water Supply. 2020. Vol. 20. Issue 1. Pp. 13–27. DOI: 10.2166/ws.2019.141

23. Kalbusch A., Ghisi E. Energy consumption in the life cycle of plumbing fixtures // Water Supply. 2019. Vol. 19. Issue 1. Pp. 70–78. DOI: 10.2166/ws.2018.053

24. Орлов А.И. Теория принятия решений : учебное пособие. М. : Экзамен, 2005. 656 с.

25. Свидетельство о государственной регистрации программ для ЭВМ № 2024687562 от 20.11.2024. Минимизация рисков при проектировании трубопроводных систем городского хозяйства / Мелехов Е.С., Ярыгин Р.Н., Бобер В.А.