ТЕХНИЧЕСКИЕ ТРЕБОВАНИЯ Разработка программно-расчетного модуля для 3D моделирования грунтовых оснований объектов НПС на участках ММГ 1 Наименование разработки 1.1 Разработка программно-расчетного модуля (программной компоненты) для 3D моделирования грунтовых оснований зданий и сооружений на участках ММГ. 2 Назначение 2.1 Программно-расчетный модуль (далее – ПРМ) предназначен для расчета ореола оттаивания грунта и прогнозирования просадок зданий и сооружений на участках с ММГ. 2.2 ПРМ должен выполнять: - расчет температурного поля в грунтовом основании зданий и сооружений; - расчет размеров ореолов оттаивания зданий и сооружений; - прогнозирование просадок зданий и сооружений. 2.3 В ПРМ должна быть реализована прогнозная модель, включающая в себя математическую и численную модели теплопереноса в грунтовом основании зданий и сооружений, и алгоритм численного решения задачи расчета и прогнозирования в трехмерно (3D) постановке. 2.4 Программно-расчетный модуль должен позволять осуществлять прогноз ореола оттаивания, просадок грунта и просадок и кренов зданий и сооружений на период продолжительностью не менее 30 лет с шагом не более 1 месяца. 2.5 Программно-расчетный модуль должен давать возможность трехмерной визуализации температурных полей в грунтовых основаниях зданий и сооружений. 3 Характеристика объекта автоматизации 3.1 Объектом автоматизации является процесс расчета параметров ореола оттаивания грунтового основания зданий и сооружений. 3.2 Время счета типовой задачи зависит от площади рассматриваемого объекта НПС и для площади фундамента 90х20 м с горизонтом прогнозирования не менее 30 лет для трехмерного участка размерами 90х20х30 м должна составлять менее 1 часа по одному зданию или сооружению. 4 Требования к программно-расчетному модулю 4.1 Требования в целом 4.1.1 Программно-расчетный модуль должен состоять из следующих программных блоков: блок задания исходных данных для проведения расчета; блок прогнозирования ореола оттаивания; блок вычисления осадки грунта; блок представления результатов расчета просадки фундаментов. 4.1.2 Требования к совместимости 4.1.3 Модуль должен быть совместим с используемыми программными продуктами, согласно п.4.2.1, не препятствовать их нормальному функционированию и не вызывать сбоев. 4.1.4 Требования по точности расчетов 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. 4.1.5 Требования к надежности программно-расчетного модуля 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. 4.2 Требования к эксплуатации 4.2.1 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 1024×768; расчетный графический ускоритель NVIDIA с поддержкой технологии CUDA. Специальные требования к периферийным устройствам не предъявляются. 2 Перечисленное оборудование и базовое программное обеспечение в комплект поставки не входят. 4.2.2 Требования к структуре диалоговых окон 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). 4.2.3 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. 4.2.4 Перечень информации, выводимой в графическом виде: 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. 4.2.5 Требования к составу и способу ввода исходных данных для расчета. При определении параметров ореолов оттаивания программно-расчетный модуль должен учитывать, но не ограничиваться следующим перечнем: планово-высотное положение зданий и сооружений; 3 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; 4 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 программнорасчетный модуль путем с возможностью их корректировки Пользователем. 4.2.6 Требования по защите от ошибочных действий Пользователя ПРМ должен обеспечивать защиту от ввода Пользователем заведомо некорректных данных, путем блокировки и вывода на экран ПК предупреждающих сообщений. 4.2.7 Требования по защите от несанкционированного доступа Защита от несанкционированного доступа к запуску ПРМ должна обеспечиваться средствами операционной системы и определяться системным администратором. 5 Требования к функциям программно-расчетного модуля 5.1 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. 5.2 Программно-расчетный модуль должен обеспечивать выполнение следующих общих требований: 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 инженерно5 геологических элементов (ИГЭ): количество ИГЭ – не менее 30, включая ИГЭ с сезонноталыми 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 6 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. 6 Требования к видам обеспечения 6.1 Требования к математическому обеспечению 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. 6.2 Требования к информационному обеспечению Специальные требования к информационному обеспечению не предъявляются, кроме указанных требований по обеспечению восстановления работоспособности программно-расчетного модуля. 7 Состав и содержание работ по созданию программно-расчетного модуля 7.1 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: 7 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. 8 Порядок контроля и приемки программно-расчетного модуля Перед 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 правильности функционирования эксплуатации, достаточную для ПРМ при выполнении каждой функции проверки 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. 8 9 Требования к составу и содержанию работ по подготовке к вводу программного обеспечения в эксплуатацию 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 ООО «НИИ 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 ООО «НИИ 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 ООО «НИИ Транснефть», подрядной организации (разработчик ПРМ – по согласованию). 10 Перечень документов, предоставляемых перед испытаниями При 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. 11 Требования к гарантийному обслуживанию 9 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. 12 Требования к документированию 12.1 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. 13 Требования к защите результатов работы Отчетные материалы (п. 12.2) должны быть согласованы заказчиком и ОАО «АК «Транснефть». Исполнитель может быть привлечен к защите отчетных материалов (п. 12.2) в ОАО «АК «Транснефть». 10 Приложение 1 к Техническим требованиям Типы фундаментов зданий и сооружений, наличие ММГ в основании зданий и сооружений № п/п Наименование объекта Тип фундамента 1 2 3 Свайный с плитным ростверком с вентилируемым подпольем; Свайный ростверк с цоколем с продухами Плитный; Монолитный плитный ж/б ростверк по поверхности земли 1 Здание Здание Монолитная ж/б плита 3 Здание Свайный ростверк с цоколем с продухами 4 Здание Плитный 2 5 6 РВС РВС Монолитный плитный ж/б ростверк по поверхности земли Свайный с плитным ростверком с вентилируемым подпольем Монолитный плитный ж/б ростверк по поверхности земли ММГ Габариты Высота здания в вентилируеплане мого (диаметр подполья резервуара), (цоколя), при м наличии м 4 5 Сплошная мерзлота от 54х12 до 90х18 1,3-2,2 до 30х15 Подполье отсутствует до 15х6 1,4 до 52х18 Подполье отсутствует до 22,8 до 2,3 до 60,7 1,3-2,2 Островная мерзлота Сплошная мерзлота Островная мерзлота Сплошная мерзлота Островная мерзлота Сплошная мерзлота Островная мерзлота Островная мерзлота Сплошная мерзлота Сплошная мерзлота № п/п 7 8 Наименование объекта Сосуд под давлением Трубопроводы Здание 10 12 13 Свайный с плитным ростверком с вентилируемым подпольем Плитный ростверк по поверхности земли Плитный ростверк по поверхности земли Грунтовое основание, свайные опоры в местах установки задвижек и углах поворота Свайный ростверк с цоколем с продухами 9 11 Тип фундамента Здание Здание Эстакады Свайный ростверк с цоколем Свайный ростверк с цоколем с продухами ММГ Габариты Высота здания в вентилируеплане мого (диаметр подполья резервуара), (цоколя), при м наличии м Островная мерзлота Сплошная мерзлота Островная мерзлота Сплошная мерзлота Островная мерзлота Сплошная мерзлота От 10х18 до 30х25 Подполье отсутствует Подполье отсутствует - - Островная мерзлота до 54х12 Подполье отсутствует Сплошная мерзлота от 30х12 до 48х12 до 1,3 Островная мерзлота до 48х12 1,7 Островная мерзлота Свайный ростверк с цоколем с продухами Сплошная мерзлота Островная мерзлота от 18х12 до 30х12 1,3 до 42х18 1,3 Свайный ростверк Сплошная мерзлота от 42х12 до 84х12 1,3 Свайный ростверк с цоколем с продухами Островная мерзлота до 54х12 1,5 Свайный Сплошная мерзлота - Подполье отсутствует 12 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