Rekonstrukce vodovodních řadů ve vztahu ke spolehlivosti vodovodní sítě

Transkript

1 Rekostrukce vodovodích řadů ve vztahu ke spolehlvost vodovodí sítě Ig. Jaa Šekapoulová Vodáreská akcová společost, a.s. Bro. ÚVOD V oha lokaltách České republky je v současost aktuálí problée zastaralá vodohospodářská frastruktura, která je důsledke poalé dyaky obovy sítí v uplyulých desetletích. Dožívající potrubí způsobuje árůst počtu provozích defektů a egatvě tí ovlvňuje efektvtu provozu sítí, přčež ctelěj se projevuje ekoocká ztráta př provozováí vodovodích potrubí ve srováí s potrubí kaalzačí. Poruchovost vodovodích sítí přáší provozovatel příé ekoocké ztráty v důsledku úků vody z potrubí, zatíco poruchovost kaalzačích sítí á větší egatví dopad a žvotí prostředí a zečšťuje podzeí vody. 2. DYNAMIKA OBNOVY VODOVODNÍCH SÍTÍ V zeích Evropské ue je stadarde pro odepsaé vodovodí potrubí průěrá hrace stáří cca 50 let, žší doporučeá hrace se uvádí apř. u echráěého potrubí ocelového, zatíco apř.teoretcká žvotost potrubí z tváré lty s vější vtří ochraou se předpokládá vyšší. Z tohoto předpokladu se odvíjí dyaka obovy vodovodích sítí, která čí ve vyspělých státech,5 2 % ročě, tj. ročě se oboví v závslost a aterálové skladbě provozovaého potrubí as,5 až 2 % z celkové délky provozovaého potrubí. V aší republce je dyaka obovy sítí podstatě žší s ohlede a oezeé fačí prostředky vlastíků frastruktury. Pro ázorost: ve VODÁRENSKÉ AKCIOVÉ SPOLEČNOSTI, a.s. (dále VAS, a.s.) je dyaka obovy vodovodích sítí v uplyulých letech a úrov cca 0,3 % ročě. S ohlede a stáří provozovaého potrubí eí tato hodota optálí. VAS, a.s. - stáří provozovaé vodovodí sítě (k): délka provozovaé sítě ( k ) DO R DO R. 920 DO R. 930 DO R. 940 DO R. 950 DO R. 960 DO R. 970 DO R. 980 DO R. 990 NAD R.990 VAS, a.s. celke: Jak je patré z grafckého přehledu, pochází ejstarší dosud provozovaé vodovodí potrubí z období před roke 90, z hledska podílového zastoupeí se jedá o ecelé % z celkové délky vodovodí sítě provozovaé VAS, a.s., ale ve stáří ad 50 let je provozováo jž téěř % z celkové délky potrubí a a v další výhledu eí stuace z hledska stáří potrubí přízvá. Je esporé, že dyaka obovy by se ěla zvýšt. Ze stray vlastíků však elze očekávat okažtý přílv vestčích prostředků do rekostrukcí vodovodích sítí. Je proto zapotřebí zefektvt přístup k pláováí rekostrukcí a ávrh je uto provádět eje s ohlede a stáří potrubí, ale s přhlédutí k ostatí vlvů, které spolupůsobí v procesu dstrbuce vody. Cíle usí být zajštěí co ejvyšší spolehlvost sítě.

2 3. SPOLEHLIVOST VODOVODNÍ SÍTĚ Spolehlvost sítě je defováa jako pravděpodobost, že síť bude fugovat běhe ávrhového období v souladu s krter zadaý projekte. Spolehlvost sítě ůže být docílea provozí zásahy (ta bývají účá zejéa u ových staveb) ebo optálí způsobe rekostrukce. Ideálě by spolehlvost ěla dosahovat 00 %, ovše v prax je to vždy éě. Před volbou opatřeí sěřujícího ke zlepšeí spolehlvost sítě je uté provést optálí rozbor ákladů a příosů (tzv. cost-beeft aalyss). Spolehlvost celého systéu zásobováí vodou je schopost plt zadaou fukc a je závslá a spolehlvost jeho jedotlvých prvků. Spolehlvost R -tého prvku systéu S závsí a ožě čtelů Ω, tedy R = f ( Ω ) Možu čtelů Ω ůžee rozdělt do ěkolka podož (jedá se zejéa o čtele projektové, techologcké, realzačí, provozí, ). Čtelé ívají áhodé chováí. Prvke systéu S rozuíe v převážé většě vodovodí úsek ebo výpočtový uzel sítě. Vlastost prvku jsou charakterzováy paraetry daý (apř. topologe sítě, průěry potrubí, drsost a délka potrubí, odběry vody v uzlech, ) a paraetry odvozeý (tj. staoveý ateatcký prostředky z paraetrů daých apř. ztrátové výšky, rychlost prouděí, rozděleí průtoků v systéu). Spolehlvost vodovodí sítě lze posuzovat z růzých aspektů. Pro provozovatele je důležté, že vhodě provedeou rekostrukcí řadů dojde ke sížeí poruchovost (zajíají ho ekoocké příosy projevující se sížeí četost áhradího zásobeí, sížeí ákladů a opravy defektího potrubí, a údržbu potrubí př odstraňováí starých sedetů apod.). Z pohledu koečého spotřebtele však ejsou ekoocké příosy tak vdtelé, zajíavější je pro užvatele apř.zvýšeí kofortu dodávky vody, zejéa zajštěí kotuálí dodávky a v ěkterých lokaltách také zlepšeí tlakových poěrů v sít. Z hledska provozovatele spotřebtele by vždy ělo dojít po realzac rekostrukce řadů ke zvýšeí spolehlvost systéu. Př staoveí dílčích spolehlvostí prvků sítě a celkové spolehlvost systéu se ejčastěj vychází z požadavků spotřebtele a dodržeí orou předepsaého tlaku vody v jedotlvých úsecích sítě. Spolehlvost -tého spotřebtelského uzlu je poto charakterzováa jako pravděpodobost, že tlak P v uzlu je vyšší ebo rove deterstcky daé hodotě tlaku,tj. předepsaéu tlaku P * v totéž uzlu. V čase, kdy je tlak P * P (t) ozače P = P (t) t T Za předpokladu, že tato pravděpodobost je sledováa v lbovolé okažku, lze j terpretovat jako součtel pohotovost K p (stručě pohotovost). Tlak P * je deterstcká zadaá velča, tlak P je áhodá velča. Pohotovost K p -tého uzlu je poto určea vztahe K p = P ax P* f ( P ) dp Př stochastcké odelováí zaeá P ax - odhad ax.hodoty tlaku P získaý z výběrového souboru { } P vypočítaých tlaků, P - odhad álí hodoty tlaku P f(p ) - hustota pravděpodobost tlaku P.

3 Pro staoveí dílčích spolehlvostí prvků sítě se využívá ateatckých hydraulckých odelů. Suluje se chováí sítě př vyřazeí jedotlvého prvku z provozu (tj. úseku s předpokládaou poruchou), v toto případě pak přebírají fukc vyřazeého prvku ostatí okolí prvky a důsledke je zěa tlakových a průtokových poěrů v sít. Počet posuzovaých stavů odpovídá počtu úseků sítě. Pro každý takto defovaý stav (vyřazeý úsek) se provede hydraulcká aalýza, staoví se tlakové poěry v jedotlvých uzlech a specfkuje se počet uzlů, u kterých došlo v důsledku vyřazeí úseků k esplěí krtera předepsaého tlaku P *. Koplkovaější je staoveí celkové spolehlvost sítě. Spolehlvost sítě sestávající z daého počtu úseků ebo uzlů elze chápat jako souč spolehlvostí jedotlvých prvků systéu, tak jak je tou ve většě jých techckých dscplí, protože každý prvek á v systéu jou výzaovou váhu λ. Staoveí výzaové váhy prvku v systéu lze provádět z růzých hledsek, apř. u úseků ůžee přřazovat výzaovou váhu λ podle délky úseku apod. Obecě platí, že staovíe-l v každé j-té posuzovaé pseudoáhodé dskrétí stavu systéu spolehlvost všech jeho prvků, odvodíe z prvků sítě prvků espolehlvých. Je-l posuzovaý prvke úsek, pak celková spolehlvost sítě pro j-tý stav vychází ze vztahu u - u u R j = = - = - δ j u u kde u u - součet výzaově ohodoceých všech úseků sítě - součet výzaově ohodoceých espolehlvých úseků sítě δ j - tezta espolehlvost sítě Poz.:-obdobě lze teto vztah aplkovat a jé posuzovaé prvky systéu, apř. uzly. V prax se ale často využívá pro ověřeí výhodost rekostrukce vodovodí sítě zjedodušeé staoveí celkové spolehlvost sítě, př které se celková spolehlvost sítě R H vyčísluje jako poěr uzlů s dosažeý předepsaý tlake P * (resp. s dosažeou předepsaou tlakovou výškou H) k celkovéu počtu uzlů v sít R H = = - X H kde - počet uzlů s předepsaý tlake - celkový počet uzlů v sít bez apájecích uzlů X H - počet uzlů s evyhovující tlake (pod hrací posuzovaé tlakové výšky H) 4. SPOLEHLIVOST SÍTĚ PO REKONSTRUKCI ŘADŮ V ROSICÍCH Výše uvedeé teoretcké pozatky byly aplkováy př výpočtu spolehlvost vodovodí sítě v Roscích (okres Bro-vekov), kde VAS,a.s. zásobuje vodou cca obyvatel. Stávající síť v cetru ěsta je převážě z hledska stáří evyhovující a usí být postupě rekostruováa. Prví část rekostrukce se uskutečla v letech 2000 až 200, pro druhou etapu byly ultkrterálí etodou doporučey k rekostrukc další

4 evyhovující úseky. Přehled o rozsahu rekostrukcí poskytuje ásledující topologcké schéa sítě: Celková spolehlvost vodovodí sítě Rosce pro předepsaé tlakové výšky H: R H = / = celková spolehlvost = - X H = počet uzlů s dosaž.požadov.tlake, = počet všech uzlů, X H = počet evyhov.uzlů posuzováy jsou tlakové výšky 25, 5, 0 a 0 vodího sloupce posuzovaá varata: X 25 X 5 X 0 X 0 R 25 R 5 R 0 R 0 var.-před rekostrukcí ,80 0,96,00,00 var.2-po reko. - k r ,82 0,96,00,00 var.3-je z vdj Tetčce ,64 0,9 0,93 0,99 var.4-je z vdj.rosce ,34 0,63 0,83 0,98 var.5-očí Q,oba vdj ,9 0,99,00,00 var.6-požár v uzlu ,83 0,96 0,99,00 var.8-po reko. - k r ,84 0,97,00,00 Lze kostatovat, že rekostrukcí ěkolka ulčích vodovodích řadů provedeou v letech se zvýšla spolehlvost sítě o 2 %. Po realzac další etapy doporučeých rekostrukcí řadů (zatí předpoklad do r.2005) dojde ke zvýšeí spolehlvost o další 2 %.

5 Pro přehledost je dokladováa v ásledující tabulce také část výsledků výpočtů posouzeí spolehlvost stávající vodovodí sítě v Roscích po vyřazeí ěkterých úseků: Spolehlvost vodovodí sítě Rosce po vyřazeí jedotlvých úseků (výběr): vyřaz.úsek poč.uzel ko.uzel X 25 X 5 X 0 X 0 R25 R5 R0 R ,34 0,64 0,83 0, ,82 0,96,00, ,82 0,96,00, ,6 0,74 0,78 0, ,82 0,96,00, ,82 0,96,00, ,63 0,85 0,97, ,79 0,96,00, ,8 0,96,00, ,8 0,95 0,99 0, ,8 0,96,00,00 Př toto posouzeí sítě je pro provozovatele důležté zjštěí, že v systéu se acházejí prvky, jejchž áhlé vyřazeí z provozu způsobí závažé poruchy v dodávce vody, dokoce hrozí vzk podtlaku v rozvodé sít. 5. ZÁVĚR Probleatce efektvost rekostrukcí vodovodích sítí by ěla být z důvodu ekoockých dopadů věováa větší pozorost. Poocí oderích výpočtových prostředků je ožo jž ve stadu přípravy účelě rozhodovat o ožostech rekostrukcí stávajících vodovodích systéů. Jedí z krterí odůvodňujících pláovaou rekostrukc je budoucí zvýšeí spolehlvost systéu. Je praxí ověřeé, že o utost rekostrukcí rozhoduje oho faktorů, apř. poruchovost, stáří potrubí, podíky uložeí potrubí, zatížeí potrubí zeou dopravou, vlv tlaku vody v potrubí apod. Výhledově by bylo vhodé využívat v procesu pláováí rekostrukcí také ještě ěkterých přesějších regresích etod výpočtů a apř. poocí faktorové aalýzy se sažt o co ejpodrobější kvatfkac podílu vlvů působících egatvě a kotutu dodávky vody ve vodovodích systéech. Lteratura: Votruba, Heřa: Spolehlvost vodohospodářských děl, Česká atce techcká, Praha 993 VUT FAST Bro: Vývoj etod odelováí a řízeí vodohospodářských a dopravích systéů výsledky výzkuu v r.2000, sborík předášek 2/2000 AČE, VUT FAST Bro: Optalzace žeýrských úloh ve stokováí, sborík předášek z ezárodího workshopu 04/2000 IWA, VUT FAST: Syste Approach to Leakage Cotrol ad Water Dstrbuto Systes Maageet, sborík předášek z ezárodí koferece- 05/200 Aquaet, SOVAK: Dstrbuce pté vody texty předášek vzdělávacích kurzů pro lektory, Praha 0/2002 Kotakt a autora příspěvku: Telefo: 05/ Fax: 05/ E-al: sekapoulova@vasgr.cz Adresa: Soběšcká 56, Bro