Obliczanie i ocena strat wody oraz sposoby ich ograniczenia (3). Rehabilitacja przewodów.

Pasywne zarządzanie Przecieki są naprawiane wówczas, jeśli zostaną zgłoszone. Metoda ta powoduje, że niektóre wycieki mogą pozostawać nie wykryte przez miesiące, a nawet lata zanim pojawią się na powierzchni lub zostaną dostrzeżone. Tę politykę stosuje większość krajowych przedsiębiorstw wodociągowych. Niweluje to codzienne koszty aktywnego wykrywania wycieków, lecz zwiększa ryzyko strat wody. Rezultatem jest zwiększanie się strat wody w przedsiębiorstwie według trendu naturalnego wzrostu wycieków. Po pewnym czasie straty wody osiągają tak duży poziom, iż niezbędne stają się działania naprawcze systemu z uwagi na narzekania odbiorców wody z powodu przerw w dostawie lub jakości wody. Pasywne zarządzanie jest satysfakcjonujące dla przedsiębiorstwa wodociągowego między innymi, jeśli:
* nieplanowane przerwy w dostawie ujęte są w umowach na dostawę wody z odbiorcami;
* w sieci dominują przecieki zgłoszone;
* koszt wykrywania wycieków jest relatywnie wysoki;
* koszt produkcji wody jest niski – ujęcia własne bez uzdatniania wody.
Aktywne zarządzanie Aktywne zarządzanie zwykle wymaga monitorowania przepływów. Odbywa się to w wydzielonych częściach sieci wodociągowej, zwanych strefami lub obszarami pomiarowymi, np. lokalne pompownie, komory zakupowe, osiedla mieszkaniowe z wewnętrzną siecią wodociągową. Pozwala to na niemal natychmiastowe zauważenie pojawienia się wycieków oraz na podjęcie prac naprawczych, zanim straty sieci wodociągowej zwiększą się do nieakceptowanego poziomu. Takie postępowanie praktycznie eliminuje nieplanowane przerwy dostawy wody do odbiorców, gdyż mało który przeciek powstaje w sposób niezauważony. Jeśli rejestruje się niespodziewanie duże nocne przepływy, wówczas możliwe staje się prawie natychmiastowe przystąpienie do wykrywania i naprawy przecieku.
Na aktywną kontrolę wycieków składa się:
* obserwacja minimalnego nocnego przepływu;
* wykrywanie i lokalizacja wycieków.
Wykrywaniem i lokalizacją przecieków zajmuje się obecnie pokaźna liczba przedsiębiorstw. Na rysunku przedstawiona została rola aktywnej kontroli wycieków w aktywnym zarządzaniu stratami [2]. Przedsiębiorstwa dokonując aktywnej kontroli wycieków, mogą z dużo większą dokładnością określić wielkość strat rzeczywistych na różnych elementach sieci. Wynika to ze zgromadzenia danych charakteryzujących sieć wodociągową, takich jak:
* ilość i wielkość przecieków zgłoszonych;
* ilość i wielkość przecieków niezgłoszonych;
* rodzaj i wiek armatury oraz przewodów;
* częstotliwość pojawiania się awarii na określonych elementach sieci wodociągowej;
* zweryfikowana wielkość strat do gruntu;
* parametry pracy wodociągu wynikające z obserwacji minimalnego przepływu nocnego, umożliwiającego wczesne wykrycie wycieków na sieci oraz określenie współczynnika naturalnego wzrostu wycieków.
Biorąc pod uwagę powyższe założenia, określa się poziom strat wodociągowych, których nie da się uniknąć w sieci. Są to tzw. nieuniknione straty sieci wodociągowej. Stanowią one podstawę do określenia minimalnego poziomu wycieków.
Zmniejszenie strat pozornych
* opomiarowanie wszystkich odbiorców – likwidacja sposobu rozliczania odbiorców ryczałtowo;
* przestrzeganie zasady, aby wszystkie wodomierze były w okresie legalizacji;
* stosowanie i sukcesywna wymiana wodomierzy na odporne na działanie silnego pola magnetycznego;
* przy wymianie – każdorazowe ponowne sprawdzenie poprawności doboru wodomierza dla budynków wielorodzinnych i dużych odbiorców; montaże wodomierzy sprzężonych przy nierównomiernych rozbiorach; montaż wodomierzy wyższej klasy dokładności pomiaru;
* kontrole odbiorców podejrzanych o kradzież wody;
* pomiar i egzekwowanie rozliczeń za wodę pobieraną, a nie fakturowaną (straż pożarna, na potrzeby gminy itp.);
* montaż przepływomierzy na ujęciach wody;
* opomiarowanie wody zużywanej na potrzeby własne przed i po wtłoczeniu;
Obniżenie strat rzeczywistych Kontrola sieci wodociągowej – ocena stanu technicznego polegająca na:
* ewidencji uszkodzeń i napraw;
* wymianie przewodów;
* uszczelnieniu przewodów;
* wymianie połączeń wodociągowych.
Celem powinno być wdrożenie do stałej praktyki eksploatacyjnej programu systematycznych, planowych remontów kapitalnych sieci wodociągowej. Przy założeniu, że średni okres trwałości technicznej przewodów wodociągowych wynosi 50 lat, dla utrzymania całości sieci w należytym stanie technicznym należałoby rocznie poddawać kapitalnemu remontowi 3-5% jej długości, zakładając, że nie było 50-letniej przerwy w prowadzeniu gospodarki remontowej. W dużych systemach wodociągowych podstawowym zagadnieniem jest typowanie przewodów do remontu na każdy rok, aby sukcesywnej odnowie podlegały te rurociągi, których stan techniczny jest najgorszy, a funkcja w systemie zaopatrzenia w wodę najważniejsza. Do tego celu może służyć program systemu oceny stanu przewodów wodociągowych uwzględniający cztery kryteria oceny:
* budowę przewodu,
* awaryjność,
* utrudnienia w usuwaniu awarii,
* okoliczności specjalne.
Tego rodzaju system pozwala kwalifikować przewody do remontów kapitalnych w oparciu o racjonalne przesłanki techniczne i przejrzystą listę potrzeb. Niezależnie od wyników kwalifikacji przewodów do wymiany, przy podejmowaniu decyzji o zakresie rzeczowym remontów kapitalnych należy mieć na uwadze trzy podstawowe zasady:
* przy wymianie przewodów rozdzielczych należy bezwzględnie dokonać równoczesnej wymiany przyłączy wodociągowych z uzbrojeniem;
* w pierwszej kolejności należy wymienić przewody w strefach, w których ciśnienie jest najwyższe, gdyż tam straty wody są największe;
* tylko wymiana całej sieci wraz z uzbrojeniem w wydzielonych ciśnieniowo strefach zaopatrzenia przynosi trwałe efekty w postaci zmniejszenia strat wody na sieci. Wymiana tylko wybranych odcinków nie daje oczekiwanego efektu ze względu na poprawę warunków ciśnieniowych w pozostałych niewymienionych odcinkach i zwiększenie przecieków wody oraz pojawienie się nowych awarii.
trefowanie sieci wodociągowej – proces polegający na wydzieleniu obszarów, w których poprzez zastosowanie przepływomierzy i monitoring otrzymujemy informacje o ilości wody wpływającej w dany obszar. Strefowanie można osiągnąć poprzez opomiarowanie wydzielonego obszaru z całego systemu wodociągowego lub poprzez całkowite wydzielenie. Ważna jest tutaj precyzja w pomiarach poszczególnych elementów bilansu, gdyż od niej zależy dokładność i wielkość błędów bilansu. Błędy te mogą być znaczne, ze względu na to, iż straty wody są jedynie wielkościami szacowanymi. Analiza zużycia wody przez odbiorców poprzez porównanie z poprzednimi okresami rozliczeniowymi stwarza warunki do zauważenia pewnych anomalii świadczących o nieprawidłowościach pomiarów i kradzieżach wody. Pomiar minimalnego nocnego przepływu – przepływ wody na wydzielonym obszarze sieci, mierzony w najbardziej miarodajnej porze, zwykle w godzinach od 1.00 do 4.00, gdy pobór wody przez odbiorców jest najmniejszy. Dane otrzymywane z monitoringu sieci wodociągowej są porównywane z obliczeniową minimalną objętością wody, jaka powinna przepływać przez badany obszar, z uwzględnieniem strat nieuniknionych występujących w badanej strefie. Badania sieci wodociągowej metodą testowania stopniowego – pomiar wykonywany bezpośrednio na sieci wodociągowej, w której funkcjonuje monitoring. Badanie polega na stopniowym zamykaniu dopływu wody dla kolejnych odgałęzień odcinków sieci wodociągowej przy jednoczesnej analizie wpływu tych czynności na mierzony przepływ w strefie. Pomiar prowadzony jest w celu zlokalizowania obszaru o największym udziale w stratach wody, ponad poziom strat nieuniknionych, na badanym obszarze sieci wodociągowej. Aktywna kontrola wycieków – proces polegający na cyklicznym dokonywaniu przeglądów wyznaczonych obszarów sieci wodociągowej w celu wykrycia istniejących na niej nieszczelności. Proces polega na obniżeniu strat wody do poziomu, w którym koszty eksploatacji sieci wodociągowej osiągną minimum.
Częstotliwość przeglądów zwykle dyktowana jest czynnikami ekonomicznymi. W procesie tym można wyróżnić dwa podstawowe elementy, wyszukiwanie i lokalizacja wycieków oraz obserwacja minimalnego nocnego przepływu. Szybkość napraw – polega na skróceniu czasu od momentu faktycznego powstania wycieku do jego usunięcia. Większość eksploatatorów sieci wodociągowych zgłoszenie awarii uważa za moment powstania wycieku. Wyciek wody zanim zostanie zgłoszony, czyli wypłynie samoczynnie na powierzchnię gruntu, trwa około 100 dni. Uzależnione jest to od intensywności wycieku, rodzaju gruntu, w którym ułożony jest przewód wodociągowy, występowania uzbrojenia podziemnego. Czas trwania wycieku niezgłoszonego można zredukować poprzez wczesne jego wykrycie, przy udziale monitoringu sieci, poprzez obserwacje wzrostu minimalnego przepływu nocnego oraz AKW, które umożliwiają szybkie i precyzyjne lokalizowanie awarii w sieci wodociągowej. Kontrola i regulacja ciśnienia – proces polega na obniżeniu wysokości ciśnienia w przewodach sieci wodociągowej do minimalnej wartości zapewniającej dostawę wody dla zaspokojenia potrzeb odbiorców. Proces prowadzony jest zwykle w oparciu o matematyczny model hydrauliczny wybranej strefy zaopatrzenia. W danej strefie sieci wodociągowej w punktach charakterystycznych umieszczone są urządzenia pomiarowe, służące do określenia ciśnienia minimalnego i maksymalnego, obliczonego w danej strefie pomiarów. Wpływ wysokości ciśnienia na zużycie materiału i ilość wody wypływającej z wycieku jest oczywisty. Szczególnie uwidacznia się to w przypadku, gdy rozpatrujemy prędkość wypływu wody przez mały otwór.
Ustalenie ekonomicznego poziomu wycieków – ekonomiczny poziom wycieków to docelowy poziom, do jakiego powinny być ograniczone straty wody w określonych warunkach eksploatacji sieci wodociągowej. Jest to osiągnięte wówczas, gdy przy najniższych kosztach eksploatacyjnych utrzymane są najniższe straty. Gdy zbilansujemy oszczędności powstałe na skutek działań diagnostyki i poniesione koszty, otrzymamy stan równowagi, czyli ekonomiczne uzasadnienie działań prowadzonych na sieci wodociągowej.
Podsumowanie Przecieki są naturalnym zjawiskiem występującym w każdej sieci wodociągowej. Nie można przewidzieć ani czasu, ani miejsca ich wystąpienia, a wielu przypadkach nawet nie wiadomo o ich istnieniu dopóki nie wywołają zauważalnych skutków, często poważnych strat. Tak jak w przypadku każdego uszkodzenia, jedynym sposobem zwalczania przecieków jest jak najszybsze ich wykrycie i usunięcie zanim spowodują poważne straty. Wykrywanie i usuwanie nawet małych przecieków to z jednej strony korzyści finansowe dla przedsiębiorstwa (poprzez ograniczanie strat wody w układzie dystrybucji), a z drugiej zabezpieczenie przed poważnymi awariami. Istotny jest również aspekt ochrony środowiska, a przede wszystkim bardziej racjonalna gospodarka zasobami wody, zmniejszenie zużycia chemikaliów przy uzdatnianiu wody oraz zużycia energii elektrycznej niezbędnej do wtłoczenia wody do sieci. Głównymi powodami występowania awarii, w wyniku, których następują nieprzewidziane zakłócenia w dostawie wody oraz poważne utrudnienia komunikacyjne w miastach, są: niska jakość materiałów, które zostały użyte do budowy przewodów wodociągowych w latach poprzednich (głównie w latach 50. i 70. ubiegłego wieku), brak środków finansowych oraz lekceważenie zasad eksploatacji sieci, co doprowadziło do szybkiego i znacznego zużycia systemów wodociągowych. Utrzymywanie strat wody na poziomie technologicznie oraz ekonomicznie uzasadnionym to jeden z wymogów stawianych sieci wodociągowej. Ograniczenie liczby awarii polepsza jakość świadczonych przez przedsiębiorstwo usług (ciągłość dostaw) oraz korzystnie wpływa na poziom strat wody. Straty zwiększają także koszty dostawy wody. Obecne straty wody w sieci mogą być obniżone, a na ich poziom znaczący wpływ mają:
* ciągła wymiana stalowych rur wodociągowych (najbardziej awaryjnych) na sprawdzające się rury PEHD,
* odczyty przepływów nocnych,
* aktywna kontrola wycieków,
* przeglądy sieci w terenie,
* dążenie do utrzymywania na sieci optymalnych ciśnień (najniższych),
* wyszukiwanie punktów nielegalnego poboru wody na sieci wodociągowej,
* zabezpieczenie hydrantów przed kradzieżami wody,
* konserwacja armatury na sieci wodociągowej,
* szybkość usuwania awarii.
W celu ograniczania strat w sieci wodociągowej w ujęciu kompleksowym, czy też przy rozważaniu konkretnej strefy zasilania, niezbędne jest podejście systemowe do zagadnienia. W pierwszym etapie należy dokonać bilansu standardowego wody, wykonać obliczenia wskaźników technicznych, przechodząc do wyznaczenia ekonomicznego poziomu wycieków. Ustalenie powyższych wielkości jest nieocenioną pomocą dla typowania działań detekcyjnych, naprawczych czy też inwestycyjnych. Koszt przedsięwzięć związanych z Aktywną Kontrolą Wycieków jest najtańszym procesem redukcji strat wody. W strefach wyposażonych w monitoring przepływu najefektywniejszym działaniem, mającym na celu wyznaczenie awaryjnych odcinków sieci, będzie Szybkość Napraw. Natomiast planując w szerszym aspekcie regulację sieci, należy pamiętać o zgubnym działaniu wysokiego ciśnienia oraz jego nagłych wahaniach. Mając na uwadze koszty procesów redukujących straty wody, rehabilitacja przewodów jest najbardziej kosztowna.
Niemniej jednak jest działaniem nieuniknionym i zwykle nie wykonuje się jej w odniesieniu do całości sieci, lecz do wybranych fragmentów wytypowanych jako najbardziej awaryjne.
dr inż. Florian Grzegorz Piechurski
Bibliografia: [1] Dohnalik P., Jędrzejowski Z., „Efektywna eksploatacja wodociągów. Ograniczanie strat wody”, LemTech, Kraków 2004. [2] Speruda S., Radecki R., „Ekonomiczny poziom wycieków”, Wydawnictwo Translator, Warszawa 2003. [3] Kwietniewski M., Gębski W., Wronowski N., „Monitorowanie sieci wodociągowych i kanalizacyjnych”, PZITS, Warszawa 2005. [4] Piechurski F.G., „Straty wody w systemie wodociągowym”, cz. I-III, „Wodociągi-Kanalizacja” 3-5/2008. [5] Piechurski F.G., „Straty wody i sposoby ich oceny oraz ograniczania w systemach wodociągowych. Materiały I Konferencji” „Straty w systemach wodociągach Dendros”, Poznań 2009, s.17-32. [6] Kercz R., „Straty wody w miejskim systemie wodociągowym na przykładzie miasta M.”. Praca końcowa. Studia Podyplomowe. Postęp techniczny w wodociągach i kanalizacji. Politechnika Śląska. Gliwice 2006.
Zobacz artykuł w wersji pdf pdf pdf pdf

Prenumerata Magazynu Instalatora

Dodaj komentarz

Twój adres email nie zostanie opublikowany. Pola, których wypełnienie jest wymagane, są oznaczone symbolem *

Ta strona korzysta z ciasteczek (cookies) Więcej informacji

Ustawienia plików cookie na tej stronie są włączone na "zezwalaj na pliki cookie", aby umożliwić najlepszy z możliwych sposób przeglądania. Jeśli w dalszym ciągu chcesz korzystać z tej strony, bez zmiany ustawienia plików cookie lub kliknięciu przycisku "Akceptuję", a następnie użytkownik wyraża zgodę na to.

Zamknij