ТЕХНИЧЕСКИЕ ТРЕБОВАНИЯ
Разработка программно-расчетного модуля для 3D моделирования грунтовых оснований объектов НПС на участках ММГ
Наименование разработки Разработка программно-расчетного модуля (программной компоненты) для 3D моделирования грунтовых оснований зданий и сооружений на участках ММГ. Назначение Программно-расчетный модуль (далее – ПРМ) предназначен для расчета ореола оттаивания грунта и прогнозирования просадок зданий и сооружений на участках с ММГ. ПРМ должен выполнять:
- расчет температурного поля в грунтовом основании зданий и сооружений; расчет размеров ореолов оттаивания зданий и сооружений; прогнозирование просадок зданий и сооружений.
- блок задания исходных данных для проведения расчета; блок прогнозирования ореола оттаивания; блок вычисления осадки грунта; блок представления результатов расчета просадки фундаментов.
Программно-расчетный модуль должен обеспечивать следующую точность расчетов:
- ореолов оттаивания не менее ±10% от глубины залегания границы «вода-лед» от дневной поверхности в период до 30 лет от даты начала расчета. просадки оттаявших грунтов ± 0,10 м в период до 30 лет от даты начала расчета.
При возникновении ошибок и сбоев в работе системного ПО (ОС), а также при возникновении сбоев и отказов вычислительных средств должно быть обеспечено восстановление работоспособности программно-расчетного модуля. Порядок действий по восстановлению работоспособности должен быть приведен в Руководстве системного программиста программно-расчетного модуля.
Требования к эксплуатации Функционирование ПРМ осуществляется на ПК под управлением ОС Microsoft Windows 7 c 64 разрядной системой.Программно-расчетный модуль должен взаимодействовать со следующим программным обеспечением:
- Microsoft Office Excel версии 2007 или выше – для вывода исходных данных и результатов расчета; Microsoft Office Word версии 2007 или выше – для вывода исходных данных и результатов расчета; Kaspersky Antivirus.
Минимальные требования к характеристикам ПК:
- процессор Intel Core i7 (произведенным после 2011 года) объём оперативной памяти не менее 2 ГБ; свободное дисковое пространство не менее 50 ГБ; дисплей (монитор) с разрешением не менее 1024Ч768; расчетный графический ускоритель NVIDIA с поддержкой технологии CUDA.
Специальные требования к периферийным устройствам не предъявляются.
Перечисленное оборудование и базовое программное обеспечение в комплект поставки не входят.
Структура диалоговых окон должна позволять просматривать и корректировать все исходные данные для расчета параметров ореола оттаивания и осадки грунта.
Программно-расчетный модуль должен иметь русскоязычный интерфейс и документацию на русском языке в соответствии с требованиями ГОСТ 19 серии (руководство пользователя, руководство системного администратора).
Перечень информации, выводимой в табличном виде:- величина осадки грунта в расчетном сечении, за выбранный отрезок времени (помесячно для каждого рассчитываемого сечения); наибольшая глубина нижней границы ореола оттаивания, отсчитываемая от дневной поверхности, в расчетном сечении за выбранный отрезок времени (помесячно для каждого рассчитываемого сечения); величина просадки зданий и сооружений в расчетном сечении за выбранный отрезок времени (помесячно для каждого рассчитываемого сечения); наибольшая глубина нижней границы ореола оттаивания, отсчитываемая от первоначального положения нижнего габарита объекта; температура грунта в точках расчетного сечения, расположенных относительно друг друга с задаваемым Пользователем шагом по горизонтали и вертикали.
- ореол оттаивания за выбранный отрезок времени (помесячно для каждого рассчитываемого сечения); трехмерная визуализация температурных полей на участках ММГ (помесячно для каждого рассчитываемого сечения); визуализация истории развития ореола оттаивания в поперечном сечении во времени помесячно; визуализация осадок грунта в поперечном сечении во времени помесячно; визуализация осадок зданий и сооружений ореола оттаивания в поперечном сечении во времени помесячно; график изменения температуры грунта вдоль задаваемой Пользователем вертикальной линии в расчетном сечении.
При определении параметров ореолов оттаивания программно-расчетный модуль должен учитывать, но не ограничиваться следующим перечнем:
- планово-высотное положение зданий и сооружений; солнечную радиацию; рельеф дневной поверхности; льдистость грунта; пористость грунта; засоленность грунта; среднемесячные значения температуры атмосферного воздуха; среднемесячные значения температуры нефти по трассе с учетом производительности трубопровода; среднемесячные значения толщины снежного покрова; среднемесячные значения скорости ветра над поверхностью земли; объемную теплоемкость грунта; коэффициент теплопроводности грунта; степень влажности грунта; коэффициент теплоотдачи грунта; удельную теплоту плавления льда; температуру начала замерзания поровой воды в грунте; удельный вес талого грунта; коэффициент сжимаемости оттаивающего грунта; коэффициент оттаивания грунта; результаты температурных измерений в термометрических скважинах, обустроенных на площадке НПС; прочие характеристики согласно Приложению 2 к техническим требованиям.
Исходные данные, вводимые Пользователем:
- положение расчетного сечения на площадке; положение дополнительных источников тепла (насосы, трубопроводы) в сечении/плане фундамента и основания зданий и сооружений; положения инженерно-геологических элементов (ИГЭ) в основании зданий и сооружений; конструкцию фундаментов зданий и сооружений, включая, но не ограничиваясь: габаритные размеры проекции объекта на грунт; конструкцию фундамента: свайный, плитный, ленточный, отсутствие фундамента; высоту свай фундамента; форму проекции объекта на грунт: прямоугольная, круглая. конструкцию технологических трубопроводов; взаимное расположение зданий и сооружений (в части учета взаимного влияния объектов); год и месяц начала, год и месяц конца расчетного периода.
Исходные данные, необходимые для расчета, должны вводиться в программно-расчетный модуль путем с возможностью их корректировки Пользователем.
Требования по защите от ошибочных действий ПользователяПРМ должен обеспечивать защиту от ввода Пользователем заведомо некорректных данных, путем блокировки и вывода на экран ПК предупреждающих сообщений.
Требования по защите от несанкционированного доступаЗащита от несанкционированного доступа к запуску ПРМ должна обеспечиваться средствами операционной системы и определяться системным администратором.
Требования к функциям программно-расчетного модуля Программно-расчетный модуль должен обеспечивать выполнение следующих функций:- взаимодействие с Пользователем для получения исходных данных для проведения расчета в соответствии с требованиями раздела 4; расчет параметров ореола оттаивания без учета и с учетом результатов замеров температуры в термоскважинах (калибровка математической модели, используемой в ПРМ с использованием показаний термоскважин) в соответствии с требованиями по точности и скорости расчета п.4.1.4; расчет осадки грунтового основания зданий и сооружений; расчет просадки зданий сооружений; сохранение исходных данных и результатов расчета; визуализация результатов расчетов в соответствии с требованиями п. 4.2.4.
- 3D моделирование грунтовых массивов в основании зданий и сооружений согласно Приложению 1 к настоящему ТТ; возможность моделирования фазовых переходов при разной температуре, включая оттаивание и промерзание грунтов с неоднородной в пространстве засоленностью; возможность корректировки геометрических параметров расчетной области в пределах согласно Приложению 1; возможность учета подземных и/или надземных вводов/выводов нефтепроводов в объект; возможность задания групп теплофизических свойств грунтов инженерно-геологических элементов (ИГЭ): количество ИГЭ – не менее 30, включая ИГЭ с сезонно-талыми и многолетнемерзлыми грунтами; возможность корректировки физических (включая – теплофизических) параметров, продукта, зданий и сооружений в пределах согласно Приложению 1; возможность ручного и настраиваемого автоматического разбиения расчётной области на элементы; возможность остановки расчета в заданный момент времени (месяц) в пределах ранее заданного прогнозного периода, корректировка и изменение параметров и свойств грунта, фундаментов зданий и сооружений, продолжение расчета с учетом внесенных изменений; возможность задания параметров (размеры области, глубина залегания геологических элементов) разбитых расчетной сеткой; возможность задания граничных условий различной комбинации и сложности на дневной поверхности и на границах между ИГЭ в основании объектов НПС; возможность создания и ведения базы данных теплофизических свойств и граничных условий; создание средств для ведения базы данных метеорологических условий (скорость ветра по месяцам, температура воздуха, мощность и плотность снега, радиационный баланс); возможность изменения (корректировки) граничных условий на основе прогноза изменения метеорологических и климатических условий; возможность организации, настройки и корректировки графических отображений расчётной области на уровне ИГЭ, групп и слоёв расчетных элементов; задание для каждого ИГЭ, группы и слоёв расчетных элементов цифрового индекса и штриховки, отображаемых на модели и при печати; задание цветовой заливки ИГЭ, группы и слоёв расчетных элементов граничных условий; возможность задавать временные интервалы в относительных единицах (секунды, минуты, часы, сутки) и с привязкой к григорианскому календарю (в том числе с учётом високосного года); возможность выполнять расчет промерзания (оттаивания) грунтов оснований объектов суммарной площадью 1000*1000 м при расположении в пределах этой площади зданий, резервуаров, других сооружений и трубопроводов возможность выполнять расчеты ореолов оттаивания с шагом 1 (один) календарный месяц; простоту ввода данных в интерактивном режиме; числа вводятся в произвольном формате; защиту от ввода заведомо неверных данных, контроль входных данных; возможность ведения архива исходных данных и использования в новых задачах уже готовых наборов данных из прежних задач; возможность работы в пакетном режиме с указанием подготовленного заранее файла задания на расчет; при работе в графическом режиме возможность в любой момент приостановить расчёт и средствами самой программы вывести текущее состояние в файл и/или на печать в графическом и/или цифровом представлении; возможность изменения граничных условий расчётной области на любом этапе в процессе расчёта в соответствии с предварительно заданным сценарием; возможность автоматического сохранения промежуточных результатов через заданные интервалы времени, их последующего просмотра и печати в графическом и цифровом виде; возможность наблюдать тепловой процесс в ходе вычислений в виде меняющегося во времени цветового изображения температурного поля на экране дисплея; возможность просмотра результатов расчетов ореолов оттаивания в произвольно заданном направлении (створе, сечении основания объекта) и печати трёхмерной модели; возможность просмотра и печати любого фрагмента (разреза, среза) температурного поля в произвольном масштабе.
Прогнозная модель, реализуемая в программно-расчетном модуле, должна включать в себя математическую и численную модели теплопереноса во вмещающем грунтовом массиве, алгоритм численного решения задачи в трехмерной (3D) постановке.
Требования к информационному обеспечениюСпециальные требования к информационному обеспечению не предъявляются, кроме указанных требований по обеспечению восстановления работоспособности программно-расчетного модуля.
Состав и содержание работ по созданию программно-расчетного модуля7.1 Разработка программного обеспечения в соответствии с настоящими техническими требованиями.
7.2 Разработка программных документов на программное обеспечение, разработанное на основании настоящих технических требований, в соответствии с ГОСТ серии 19 и ГОСТ серии 34:
- спецификация, содержащая состав ПРМ и перечень документации на него; описание ПРМ (включая описание методики расчета или ссылку на документ ее содержащий); руководство системного программиста программного обеспечения; руководство пользователя (оператора) ПРМ; исходные коды программного обеспечения, разработанного в соответствии с настоящими техническими требованиями, в формате разработки и в не редактируемом формате.
7.3 Проведение испытаний в соответствии с программами предварительных и приемочных испытаний, а также проведение опытной эксплуатации в соответствии с программой опытной эксплуатации.
Порядок контроля и приемки программно-расчетного модуляПеред приемкой ПРМ в опытную эксплуатацию проводятся предварительные испытания с составлением протокола предварительных испытаний. На основании протокола предварительных испытаний составляют акт приемки ПРМ в опытную эксплуатацию.
Опытную эксплуатацию ПРМ проводят в соответствии с программой опытной эксплуатации, в которой указывают:
- условия и порядок функционирования ПРМ; продолжительность опытной эксплуатации, достаточную для проверки правильности функционирования ПРМ при выполнении каждой функции ПРМ и проверки готовности персонала к работе с ПРМ; порядок устранения недостатков, выявленных в процессе опытной эксплуатации.
По окончании опытной эксплуатации проводятся приемочные испытания с составлением протокола приемочных испытаний. На основании протокола приемочных испытаний составляют акт приемки ПРМ в промышленную эксплуатацию.
Предварительные и приемочные испытания проводят в соответствии с программами и методиками испытаний, которые должны содержать следующие разделы:
- объект испытаний; цель испытаний; требования к ПРМ с указанием критериев принятия решения о возможности приемки ПРМ в опытную/промышленную эксплуатацию; требования к программным документам; состав и порядок испытаний; методы испытаний.
9.1Предварительные испытания
Перед вводом в опытную эксплуатацию ПРМ необходимо провести его предварительные испытания в соответствии с программой и методикой испытаний. Предварительные испытания проводит комиссия с участием представителей Транснефть», подрядной организации (разработчик программно-расчетного модуля – по согласованию).
9.2Опытная эксплуатация
Перед вводом ПРМ в промышленную эксплуатацию необходимо провести его опытную эксплуатацию и приемочные испытания. Опытная эксплуатация проводится Транснефть» с возможностью участия представителей Исполнителя. В ходе опытной эксплуатации Исполнитель должен устранять выявленные недостатки. Порядок и сроки проведения опытной эксплуатации определяются в программе опытной эксплуатации.
9.3Приемочные испытания
После проведения опытной эксплуатации и перед вводом в промышленную эксплуатацию ПРМ необходимо провести его приемочные испытания в соответствии с программой и методикой испытаний. Приемочные испытания проводит комиссия с участием представителей Транснефть», подрядной организации (разработчик ПРМ – по согласованию).
Перечень документов, предоставляемых перед испытаниямиПри предварительных испытаниях:
- технические требования на ПРМ; программные документы (п. 12.2); программа и методика предварительных испытаний; программа опытной эксплуатации.
При приемочных испытаниях:
- технические требования на ПРМ; программные документы (п. 12.2); акт приемки ПРМ в опытную эксплуатацию; рабочий журнал опытной эксплуатации; акт завершения опытной эксплуатации и допуска ПРМ к приемочным испытаниям; программа и методика приемочных испытаний.
Гарантийное обслуживание осуществляется Исполнителем в течение 12 месяцев и начинается с момента подписания акта передачи ПРМ в промышленную эксплуатацию. Постгарантийное обслуживание по истечении гарантийного срока возможно в рамках отдельного договора.
Требования к документированию12.1 Все отчетные материалы предоставляются на бумажном носителе и в формате разработки в электронном виде на машинных носителях в 4-х экземплярах.
12.2Перечень предоставляемых Заказчику программных документов на ПРМ, разработанный при выполнении настоящих технических требований в соответствии с ГОСТ серии 19 и ГОСТ серии 34:
- спецификация, содержащая состав ПРМ и перечень документации на него; описание ПРМ (включая описание методики расчета или ссылку на документ ее содержащий); руководство системного программиста программного обеспечения; руководство пользователя (оператора) ПРМ; исходные коды программного обеспечения, разработанного в соответствии с настоящими техническими требованиями, в формате разработки и в не редактируемом формате.
Отчетные материалы (п. 12.2) должны быть согласованы заказчиком и «Транснефть».
Исполнитель может быть привлечен к защите отчетных материалов (п. 12.2) в «Транснефть».
Приложение 1 к Техническим требованиям
Типы фундаментов зданий и сооружений, наличие ММГ в основании зданий и сооружений
№ п/п | Наименование объекта | Тип фундамента | ММГ | Габариты здания в плане (диаметр резервуара), м | Высота вентилируе-мого подполья (цоколя), при наличии м |
1 | 2 | 3 | 4 | 5 | |
1 | Здание | Свайный с плитным ростверком с вентилируемым подпольем; Свайный ростверк с цоколем с продухами | Сплошная мерзлота | от 54х12 до 90х18 | 1,3-2,2 |
Плитный; Монолитный плитный ж/б ростверк по поверхности земли | Островная мерзлота | ||||
2 | Здание | Монолитная ж/б плита | Сплошная мерзлота | до 30х15 | Подполье отсутствует |
Островная мерзлота | |||||
3 | Здание | Свайный ростверк с цоколем с продухами | Сплошная мерзлота | до 15х6 | 1,4 |
Островная мерзлота | |||||
4 | Здание | Плитный | Сплошная мерзлота | до 52х18 | Подполье отсутствует |
Островная мерзлота | |||||
5 | РВС | Монолитный плитный ж/б ростверк по поверхности земли | Островная мерзлота | до 22,8 | до 2,3 |
Свайный с плитным ростверком с вентилируемым подпольем | Сплошная мерзлота | ||||
6 | РВС | Монолитный плитный ж/б ростверк по поверхности земли | Сплошная мерзлота | до 60,7 | 1,3-2,2 |
Свайный с плитным ростверком с вентилируемым подпольем | Островная мерзлота | ||||
7 | Сосуд под давлением | Плитный ростверк по поверхности земли | Сплошная мерзлота | От 10х18 до 30х25 | Подполье отсутствует |
Островная мерзлота | |||||
Плитный ростверк по поверхности земли | Сплошная мерзлота | Подполье отсутствует | |||
Островная мерзлота | |||||
8 | Трубопроводы | Грунтовое основание, свайные опоры в местах установки задвижек и углах поворота | Сплошная мерзлота | - | - |
Островная мерзлота | |||||
9 | Здание | Свайный ростверк с цоколем с продухами | Островная мерзлота | до 54х12 | Подполье отсутствует |
10 | Свайный ростверк с цоколем | Сплошная мерзлота | от 30х12 до 48х12 | до 1,3 | |
Свайный ростверк с цоколем с продухами | Островная мерзлота | до 48х12 | 1,7 | ||
11 | Здание | Свайный ростверк с цоколем с продухами | Сплошная мерзлота | от 18х12 до 30х12 | 1,3 |
Островная мерзлота | до 42х18 | 1,3 | |||
12 | Здание | Свайный ростверк | Сплошная мерзлота | от 42х12 до 84х12 | 1,3 |
Свайный ростверк с цоколем с продухами | Островная мерзлота | до 54х12 | 1,5 | ||
13 | Эстакады | Свайный | Сплошная мерзлота | - | Подполье отсутствует |
Приложение 2 к Техническим требованиям
Исходные данные для расчета ореолов оттаивания грунтов оснований зданий и сооружений на участках с ММГ
Геологические характеристики и физические свойства грунтов, климатические данные
№ п/п | Исходные данные |
1. Геологический разрез и физические свойства грунтов | |
1.1 | План расположения буровых скважин около зданий и сооружений |
1.2 | Геологические разрезы в пределах здания магистральной насосной и резервуаров. На разрезах указывается: - глубина границ раздела различных инженерно-геологических элементов (ИГЭ) - глубина сезонного оттаивания - температура грунта на подошве слоя годовых теплооборотов - распределение температуры грунтов по глубине и в плане выделенных объектов |
1.3 | Физические свойства грунтов по каждому ИГЭ: - плотность грунта - плотность частиц грунта - суммарная влажность грунта - влажность на границе раскатывания - влажность на границе текучести - льдистость включений - засоленность грунта - заторфованность - температура начала замерзания грунта - теплопроводность талого грунта - теплопроводность мерзлого грунта - теплоемкость талого грунта - теплоемкость мерзлого грунта |
2. Климатические данные | |
2.1 | Среднемесячная температура атмосферного воздуха |
2.2 | Среднемесячная солнечная радиация |
2.3 | Среднемесячная скорость ветра |
2.4 | Среднемесячная толщина снежного покрова |
2.5 | Среднемесячная плотность снега |
