Generel vodovodu a kanalizace města Jesenice - ČÁST VODOVOD JESENICE

Transkript

1 Generel vodovodu a kanalizace města Jesenice - ČÁST VODOVOD JESENICE A.3 Kalibrační zpráva Vodohospodářský rozvoj a výstavba a.s. Pražské vodovody a kanalizace a.s. PROSINEC 2018

2

3 OBSAH 1. KALIBRAČNÍ METODY A ZPŮSOB KALIBRACE PRVNÍ KOLO KALIBRACE KALIBRACE DRUHÉ KOLO KALIBRACE PŘIVADĚČE JESENICE DOBŘEJOVICE KALIBRACE ŘADŮ V OBCÍCH KALIBRACE SÍTĚ ZDIMĚŘICE KALIBRACE TLAKOVÉ PÁSMO HORNÍ JIRČANY DISTRIBUCE ÚNIKŮ VYHODNOCENÍ ÚNIKŮ KALIBRAČNÍ GRAFY GRAFY PRVNÍ KOLO KALIBRACE GRAFY DRUHÉ KOLO KALIBRACE...32 Příloha: Situace s vyhodnocenými úniky v MO 3789 prosinec

4 1. Kalibrační metody a způsob kalibrace Kalibrací modelu se rozumí hledání takových parametrů modelu, aby se modelová simulace co nejvíce blížila skutečnosti. V případě hydraulického modelu vodovodní sítě jsou předmětem kalibrace především hydraulické parametry potrubních úseků, jmenovitě jejich drsnosti, dimenze a případně místní ztráty v úsecích. Skutečnost je pak reprezentována měřenými časovými řadami tlaků, případně průtoků a poloh hladin ve vodojemech. Simulační model bylo nutné zprovoznit již při přípravě monitoringu, zprovoznění dokumentuje kapitola tvorba matematického modelu. Zprovoznění modelu bylo provedeno na základě dat provozovatele. Následně bylo nutno získat podrobnější data o chování sítě. Tato data byla získána v průběhu krátkodobé monitorovací kampaně realizované ve třech kolech v září Podrobnosti k průběhu monitoringu jsou uvedeny v samostatné části Dokumentace měrných profilů. V následujících kapitolách je uvedeno, jakým způsobem byla část dat při kalibraci použita pro formulaci okrajových podmínek tak k samotné kalibraci. Samotná kalibrace byla prováděna na dvou modelech, kdy byli data z první kalibrace převzaty pro druhou kalibraci a následně byly dohledávány parametry řadů a objektů které dosud nebyli kalibrovány. První model byl zaměřen na kalibraci vodovodní sítě přímo v Jesenici. Druhý pro zbytek vodovodní sítě mimo území Jesenice prosinec

5 2. První kolo kalibrace Jako první byla kalibrována vodovodní síť přímo v Jesenici. Pro podklady kalibrace bylo využito v této oblasti celkem 7 hydrantových testů, které byly součástí třetího kola měrné kampaně. Simulace odpovídala úseku měrné kampaně 8:30 až 15: Kalibrovaná část Obr.1. Vodovodní síť při kalibraci v prvním kole (modrá součástí modelu). Pro kalibraci byly upraveny hydrantové testy HT15 a HT14_3. Při provádění prvního hydrantového testu docházelo k výpadkům měřícího zařízení, proto byl u toho to hydrantového testu vyrovnán průtok ze záznamu a zkontrolováno navýšení průtoku v ATS Jesenice. U druhého zmiňovaného testu došlo k úniku vody, která nebyla měřena zařízením. K úniku došlo ze dvou důvodů, první bylo porušení ovládací tyče šoupěte a za druhé ohnutí ovládací tyče nadzemního hydrantu, díky kterému nebylo samotný hydrant zavřít. Velikost úniku byla odečtena z nárůstu průtoku na ATS Jesenice prosinec

6 Obr.2. Hydrantové testy využité ke kalibraci při prvním kole kalibrace. Nejprve byla kalibrována síť v části Mladíkov. Pro kalibraci bylo stejně jako při provádění testů provedeno oddělení této části od centra Jesenice. Zároveň byl uzavřen řad v ulici U Parku, aby bylo přerušeno z okruhování. Následně byla dohledána drsnost řadů, tak aby odpovídaly tlaky na síti měřeným. Drsnost pro Mladíkov a páteřní řad v ulici Mladíkov byla nastavena 5mm. Obr.3. Kalibrované oblasti při prvním kole (uzavřené řady v rámci kalibrace červeně) Další kalibrovanou oblastí byl střed města. Při kalibraci bylo zjištěno, že hlavní řad od ATS Jesenice vedoucí ulicemi Plavecká, K Rybníku, Za Dvorem, Ve Dvoře a dále V Uličce, Na Spojce a v ulici Budějovická k potoku vedoucímu do rybníka Pančák vykazuje malé hydraulické ztráty, které odpovídají drsnosti pod 0,1mm. Oproti tomu ostatní řady v centru 3789 prosinec

7 vykazují zvýšené ztráty odpovídající drsnosti 5mm. Zároveň, aby matematický model odpovídal měřeným datům, bylo nutno uzavřít řady v ulicích průběžná mezi Ulicemi Za dvorem a Zahradní a řad v ulici Říčanská mezi Spojovací a Na Ochoze. Dále byly kalibrovány řady vedoucích do ulice Lázeňská, kdy řad od ulice Budějovická až po křižovatku Lázaňská /Návětrná vykazoval velké ztráty. Tyto ztráty byly interpretovány jako zmenšení průměru potrubí z DN150 na DN90. Potrubí v této oblasti dále vykazovalo zvýšené hydraulické ztráty, z tohoto důvodu byla drsnost ve zbytku této oblasti nastavena na 5 mm. V rámci kalibrace byl uzavřen řad na křižovatce ulic Vestecká/K Rybníku. Při kalibraci byla nastavena drsnot řadu v ulici Budějovická na 4 mm. Řad v ulici V Lukách 2 mm. Ostatní řady odpovídali předpokládané drsnosti 0,5mm až 0,6mm prosinec

8 3. Kalibrace druhé kolo Druhé kolo kalibrace je založeno na měrné kampani I a II. Kalibrace probíhala postupně ve třech částech stejně jako jsou v kalibrované oblasti tři hlavní zdroje vody. ATS Jesenice pro Jesenici ATS Jesenice pro Horní Jirčany ATS Zdiměřice. V modelu byly simulovány měřené hydraulické poměry na síti. Jelikož se jedná o tři od sebe oddělené systémy mohly být najednou simulovány tři různé měřené časové úseky. Konkrétně: ATS Jesenice-pro Jesenici časový úsek 8:40 až 12: ATS Jesenice-pro Horní Jirčany časový úsek 7:15 až 11: ATS Zdiměřice časový úsek 8:30 až 15: Přičemž v první zmíněné části byl nejprve kalibrován hlavní řad od hranice města Jesenice po šachtu Košumberk v Dobřejovicích. Následně byly kalibrováno jednotlivé odbočky z hlavního řadu. Stejným principem bylo kalibrováno potrubí ve směru Horní Jirčany Obr.4. Kalibrovaná oblast v druhém kole vyznačená červeně Provedené hydrantové testy použité pro kalibraci jsou na následujících obrázcích. Z toho noční hydrantové testy nebyly simulovány, ale použity pro ruční dohledání parametrů potrubí prosinec

9 Obr.5. Použité hydrantové testy pro kalibraci ve druhém kole pro část ATS Jesenice pro Jesenici Obr.6. Použité hydrantové testy pro kalibraci ve druhém kole pro část ATS Jesenice pro Horní Jirčany Obr.7. Hydrantové testy pro kalibraci sítě ve Zdiměřicích 3789 prosinec

10 3.1. Kalibrace přivaděče Jesenice Dobřejovice Kalibrace přiváděcího řadu byla provedena na základě nočního hydrantového testu, kdy bylo možné jednoznačně identifikovat průtok skrz přiváděcí řad. Řad přiváděcí řad mezi Jesenicí a Zdiměřicemi vykazoval očekávané ztráty reprezentované při kalibraci hydraulickou drsností 0,5mm. Další část přiváděcího řadu mezi začátkem Zdiměřic a Osnicí potrubí vykazovalo velmi malé ztráty. Potrubí bylo v tomto úseku zvětšeno z 200 na 250 mm a drsnost byla nastavena na 0,19mm. U potrubí přiváděcího řadu v Osnici nebyl zvětšován průměr, drsnost byla nastavena na 0,1mm. Potrubí vedoucí dále na křižovatku ulic Pražská / Jesenická bylo zvětšeno na 205mm se stejnou drsností jako u předchozího úseku 0,1mm. Posledním kalibrovaným úsekem bylo potrubí, které vede z křižovatky k redukční šachtě Košumberk. Toto potrubí vykazovalo ztrátu odpovídající drsnosti 0,6mm. Celkově lze konstatovat, že celý přiváděcí řad je v dobrém stavu z hlediska hydraulické kapacity. Obr.8. Kalibrovaný hlavní přiváděcí řad 3789 prosinec

11 Obr.9. Podélný profil přivaděč 3789 prosinec

12 3.2. Kalibrace řadů v obcích Potrubí d 160 s DN 120 bylo zjištěno že se chová jako potrubí DN 100 s drsností 2 mm. Což by odpovídalo použití o řád menšího potrubí, než je uváděno. Druhou možností je, že šoupě na připojení na hlavní řad v ulici Pražská není zcela otevřeno. Bohužel kalibrace není schopná tyto dva případy rozlišit. Proto bude v rámci kalibrace počítáno s použitím menší dimenze potrubí. Obr.1. Kalibrované potrubí před ATS Osnice Další kalibrovaný úsek byl mezi ATS Osnice a hydrantovým testem HT6. Nejprve byla pracovní křivka ATS Osnice upravena tak, aby odpovídala řízení frekvenčního měniče na výstupní tlak. Protože nemohlo být osazeno měření hned za ATS. Byla křivka odhadnuta tak aby maximální tlaky na dalším tlakoměru (P6_1) odpovídaly. Následně byly hledány hydraulické parametry potrubí vedoucího k hydrantovém testu. Iterativně byla navržena drsnost 0,4mm. Pro zbylou oblast na výtlaku z ATS byla drsnost navrhnuta 0,5mm. Obr.2. Kalibrované potrubí za ATS Osnice 3789 prosinec

13 Kalibrovaný úsek mezi hlavním řadem v ulici Pražská a hydrantovým testem HT5 byl rozdělen na dvě části. První část mezi hl. řadem a měřením tlaku P5_2. V této části potrubí vykazovalo velké ztráty při provádění hydrantového testu. Zároveň je tato část poměrně krátká, proto tato ztráta byla interpretována jako místní (přivřené či zapadlé šoupě). Druhá část vykazovala malé ztráty, které odpovídají drsnosti potrubí 0,1mm. Pro zbylé potrubí napojené na kalibrovaný řad byla zvolena mírně zvětšená drsnost. Obr.3. Kalibrovaný úsek Osnice Kalibrovaná část Osnice sever byla na základě hydrantového testu HT4. kalibrovaná oblast je zobrazena na následujícím obrázku. Při kalibraci bylo zjištěno, že v této oblasti vykazuje potrubí velké ztráty, které odpovídají drsnosti 5mm. Případně může tato ztráta být opět způsobena místní ztrátou v části napojené na hlavní přivaděč před prvním rozvětvením. Na základě provedeného měření není možné přesně určit místo ztráty. Pro zbytek vodovodní sítě napojené ve stejném místě na hlavní řad byla zvolané stejná drsnost jako pro kalibrovanou část prosinec

14 Obr.4. Kalibrovaná část Osnice sever Zvlášť byla kalibrována část Osnice na vlastním přivaděči. Z kalibrace bylo zjištěno, že tato oblast hlavně přivaděč vykazují očekávané hydraulické parametry. Hydraulická drsnost byla stanovena jako 0,5mm. Obr.5. Kalibrovaná část Osnice Kalibrace oblasti Průhonice byla provedena ve dvou krocích, první byl samotný přivaděč mezi křižovatkou ulic Pražská a Jesenická (u křížku) k úpravně Průhonice. Zde byl upraven průtočný profil oproti udávaným 150mm na 147,6 dle výrobce potrubí a nastavena hydraulická drsnost na 5mm. V druhé části byly hledaný parametry pro potrubí přímo z zástavbě. V této části do průměrů potrubí nebylo zasahováno a hydraulická drsnost byla nastavena na 0,2 mm. Tak to simulace nejlépe odpovídala měřeným datům prosinec

15 Obr.6. Kalibrovaná část Průhonice Lokalita Dobřejovice, kde bylo prováděno měření a následná kalibrace, je veliké území. Pro spolehlivou analýzu by bylo nutné provést měrnou kampaň zaměřenou pouze na tuto lokalito. Zejména by bylo nutné v Dobřejovicích provést více hydrantových testů a provést synchronizované měření odběrů společnosti Alimpex. V rámci zpracování tohoto generelu bylo uděláno maximum pro sestavení modelu, který odpovídá skutečnému stavu. Při kalibraci byl nastaven redukční ventil na přítoku do oblasti podle skutečných naměřených hodnot. Dále byly dohledány hydraulické parametry pro potrubí vedoucí k prováděnému hydrantovému testu HT2. Drsnost tohoto potrubí byla vyhodnocena jako mírně zvětšená. Celé kalibrované potrubí je patrné na následujícím obrázku. Pro zbytek potrubí v oblasti byla nastavena mírně zvýšená drsnost oproti očekávaným hodnotám. Kalibrace v této oblasti nese chybu neměřeného odběru masokombinátu Alimpex. Obr.7. Kalibrace sítě v Dobřejovicích 3789 prosinec

16 Kalibrace řadu vedoucího do Herinku byla na základě provedeného nočního hydrantového testu HT1. Kdy přivaděče k ATS Herink vykazuje minimální ztráty oproti očekávání. Hydraulická drsnost potrubí byla nastavena na 0.05mm. Při kalibraci sítě byla nastavena hydraulická drsnost 0,8mm pro celou oblast. Obr.8. Kalibrace radu do Herinku a sítě v Obci 3789 prosinec

17 3.3. Kalibrace sítě Zdiměřice Kalibrace byla prováděna na základě dvou hydrantových testů. Pro provedení hydrantového testu HT8 byl uzavřen řad v ulici Hrnčířská u Návesního rybníku. Následně byla osazena měřící technika a začal probíhat test. Bohužel síť nebyla napojen po uzavření řadu v Hlavní ulici k ATS Zdiměřice. Z tohoto bylo usouzeno, že musí být uzavřen řad v ulici U potoka a v ulici Labutí a síť není zokruhovaná. Následně byl proveden HT8a na východní straně Zdiměřic za ulicí Hrnčířská. Z následného porovnání průběhů tlaku při tomto hydrantovém testu bylo zjištěno, že vody do této oblasti není přiváděna řadem vedoucím přes křižovatku ulic Labutí/Kosí. Z tohoto důvodu nemohlo být kalibrováno potrubí vedoucí mezi ulicemi Malebná až po uvedenou křižovatku Labutí/Kosí. U těchto potrubí byla nastavena hydraulická drsnost na 0,5mm. Dále bylo kalibrováno potrubí mezi ATS a uzavíraným šoupětem u kterého byl umístěn tlakoměr. Toto potrubí vykazovalo zvětšené ztráty, které byly interpretovány jako zvýšená drsnot. (Alternativně by tato zvýšená ztráta mohla být interpretována jako místní ztráta přivřené šoupě, nebo zmenšený průměr potrubí). Následně bylo kalibrováno potrubí mezi P8_3 a P8_1. Toto potrubí vykazovalo extrémně velké ztráty. Proto v tomto úseku byl zmenšován průměr potrubí až na vnitřní průměr 2 a zároveň jako zvýšená drsnost. Tento zásah se potvrdil i při porovnání tlaků při hydrantovém testu HT8b. Potrubí, které vede dále mezi HT8b a měřením tlaků P8_3, bylo ponecháno s nastavenou hydraulickou drsností 0,5mm. Obr.9. Kalibrovaná síť Zdiměřice 3789 prosinec

18 3.4. Kalibrace tlakové pásmo Horní Jirčany Kalibrace vodovodní sítě od ATS Jesenice směrem na Horní Jirčany byla provedena na základě prvního kola měrné kampaně, který zahrnoval dva hydrantové testy. Hydrantové testy sloužili zároveň ke zjišťování chování sítě. Na základě hydrantového testu HT11 bylo zjištěno, že řad v ulici Zvonková je napojen na hlavní výtlačný řad v ulici Dlouhá. Zároveň bylo měřením zjištěno, že propojení starého původního litinového řadu DN150 vedoucího z vodojemu ulicí U vodojemu dále přes zahrady ne nejspíše uzavřeno nebo natolik zastaralé, že je prakticky neprůtočné. Bohužel nebylo možno identifikovat na kterém místě je tento řad přerušen. Proto bylo toto potrubí uzavřeno přímo u výtoku z vodojemu a ponecháno průtočné z druhé strany. Obr.10. Kalibrované potrubí Horní Jirčany Pomocí druhého hydrantového testu HT10 a měření na síti bylo zjištěno, že východní část vodovodní sítě od ulice Budějovická se chová jako by byla napojena propojena na přivaděč již před vodojemem. Proto byl udělen do sítě zásah a vylo provedeno přímé propojení sítě a přivaděče na křižovatce ulic Fialková / Na Ladech. Podobné chování by mohlo být způsobeno při prakticky nulových tlakových ztrátách způsobených prouděním v potrubí prosinec

19 Dále byly nastavovány hydraulické parametry vodovodní sítě. Vodovodní přivaděč mezi ATS Jesenice a přípojkou pro Psáry potrubí vykazuje malé hydraulické ztráty. Drsnost byla nastavena 0,3 mm v Jesenici a 0,15mm k odbočce na Psáry. Dále přivaděč v Horních Jirčanech vykazoval mírně zvýšené hydraulické ztráty a drsnost potrubí byla nastavena na 2 mm. Pro přesné nastavení parametrů vodovodní sítě by bylo nutno provést více hydrantových testů. Proto bylo plošně u potrubí, které nebylo možno kalibrovat nastavena hodnota hydraulické drsnosti 0,5mm prosinec

20 4. Distribuce úniků Distribuce úniků na vodovodní síti byla založena na segmentaci sítě na 16 okrsků dle plánu měrné kampaně a měření poklesů nočních nátoků během jejich provádění. Rozdělení sítě vyplývalo z provozních podmínek, především vhodnosti instalace přenosných průtokoměrů a možností oddělování částí sítě uzavíráním funkčních uzávěrů. Vzhledem k tomu, že nebylo měření při druhém kolo měrné kampaně osazeno na přivaděč z Jesenice do Zdiměřic zároveň se nepovedlo oddělit okrsek 15 od okrsku 13. Nebylo možno měřit úniky v jednotlivých oblastech protože oproti plánu jsou okrsky propojené a identifikování nátoků do jednotlivých okrsků nebylo možné. Oproti původním 16 navrženým okrskům jsou vyhodnoceny úniky v 11 okrscích. Obr.11. Znázornění plánovaných měrných okrsků 4.1. Vyhodnocení úniků Vyhodnocení distribuce úniků ve vodovodní síti plyne z vyhodnocení změn měřeného nátoku do sítě při nočním měření viz Obr 31. Výsledky jsou prezentovány pomocí následujících tabulky a grafů. Při měrné kampani byl zároveň odečítán průtok do jednotlivých okrsku na nainstalovaných vodoměrech. Jsou vytvořeny následující tematické mapy a tabulky: 3789 prosinec

21 výše absolutního úniku v měrných okrscích [l/s] (odpovídá hodnotám přímo odvozeným z měření) procentuální podíl úniku v měrných okrscích [%] (podíl výše uvedených hodnot z celkové výše úniku ve vodovodní síti) vyhodnocení jednotkového úniku v měrných okrscích [m 3 /(km*rok)] (únik přepočtený na m 3 za rok je vydělen délkou vodovodních řadů v okrsku bez přepočítávání na profil a uvažování přípojek). První dvě vyhodnocení dávají představu o výši úniku, který je možné v měrném okrsku odstranit, vyhodnocení jednotkového úniku má význam z hlediska pořadí pro následnou detekci a odstraňování úniků. Číslo Ztráty v okrsku okrsku Uvažovaný Délka Únik únik potrubí Úniky Úniky l/s m3/rok m m3/m/rok % 16-0% % % % % % 5, % % % % 7,13, % 10,11, % Celkem % Tab. 1 Vyhodnocené úniky Na následujících obrázcích jsou zobrazeny noční nátoky do jednotlivých zásobních pásem. Minimální noční odtok z VDJ Jirčany byl 0,6 l/s prosinec

22 Obr.12. Časový průběh průtoků VDJ Horní Jirčany Jelikož nebylo možno osadit měření na přivaděči na nátoku do Zdiměřic museli být vyhodnocovány úniky na přivaděči a v Jesenici dohromady. Při podezření, že je měřicí technika v šachtě osazena na špatném potrubí, došlo zároveň k zavzdušnění sání na ČS Jesenice. Nulový průtok byl tedy připsán tomuto problému. Při zjištění před nočními manipulacemi, že za celý den potrubím neprotekla žádná vody muselo být nátok do této oblasti odečítán na ČS Jesenice a využito přenosu 1. SčV. Druhý den ráno bylo měřící zařízení přemístěno na ČS. Díky těmto problémům byla distribuce úniků v Jesenici vyhodnocována z kombinace II. A III kola měrné kampaně. Díky prvnímu kolu byl zjištěn zůstatkový nátok do Jesenice a přivaděče až po Osnici. Od tohoto zbytkového nátoku byly odečítány poklesy nátoku do okrsků v Jesenici při manipulacích ve III. kole prosinec

23 Obr.13. Časový průběh průtoků ČS Jesenice II.kolo (svislé plné čáry představují zavírání šoupat, přerušované otvírání, černá čára průběh hydrantového testu HT1, fialová odběr Penam, světle modrá Kaufland) Průtoky byly zároveň odečítány na instalovaných vodoměrech. Zjištěné hodnoty byly porovnávány se záznamem z instalovaného zařízení a se záznamy provozovatele. Obr.14. Časový průběh odtoky ČS Jesenice III.kolo (modrá celková odtok ČS Jesenice, červemě odtok pro obyvatele, tmavě zelená Peman a světle zelená Kaufland) 3789 prosinec

24 Obr.15. Časový průběh průtoků ATS Zdiměřice Z následujícího obrázku jsou patrné poklesy tlaku na síti při uzavření okrsku. Při uzavírání okrsku 16 nedošlo k poklesu tlaků. Proto je okrsek 16 přiřazen k okrsku 5. Obr.16. Časový průběh záznamu tlaků během nočních manipulací Jesenice II.kolo Ve Zdiměřicích došlo k poklesu na tlakoměrech rovnou při první manipulaci, což ukazuje na nezokruhovaní sítě a k uzavření řadu v ulici Labutí prosinec

25 Obr.17. Časový průběh záznamu tlaků během nočních manipulací Zdiměřice Při třetím kole měrné kampaně byla předem oddělena část Mladíkov, aby nedocházelo k protékání vody mezi Mladíkovem a centrem města. Při nočních manipulacích nebyl zaznamenán pokles v okrsku 15. Obr.18. Časový průběh záznamu tlaků během nočních manipulací Jesenice III.kolo Je nutno zmínit, že do měření a vyhodnocení úniků je vnesena chyby případných nočních odběrů. Například závlahy, či noční provozy které nejsou standartně v evidenci provozovatele. Z tohoto důvodu nemusí být změřené úniky rovny únikům skutečným. Přesto lze případné dlouhodobé úniky rozdělit v poměru měřených úniků prosinec

26 Obr.19. Vyhodnocené úniky (mapa ve větším měřítku je jako příloha této přílohy) prosinec

27 5. Kalibrační grafy Q Grafy první kolo kalibrace P prosinec

28 P13-2 P prosinec

29 P15-1 P prosinec

30 P14-4 P prosinec

31 P14-2 P prosinec

32 5.2. Grafy druhé kolo kalibrace P- VDJ Hladina ve vodojemu Q11 Q prosinec

33 P11 P12-1 P prosinec

34 P12-3 P12-4 P prosinec

35 P10-2 P10-3 Q prosinec

36 P7 P6-3 P prosinec

37 P6-1 P5-2 P prosinec

38 P4 P3-3 P prosinec

39 P3-1 P prosinec

40 P2-2 P prosinec

41 P1-3 P prosinec

42 P1-1 P prosinec

43 Q9 P prosinec

44 P8-3 P prosinec

45 P prosinec