Közmű-rekonstrukciók stratégiai tervezése

Átírás

1 Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem Építőmérnöki Kar Vízi Közmű és Környezetmérnöki Tanszék Közmű-rekonstrukciók stratégiai tervezése Prof.Dr.Koncsos László egyetemi tanár

2 Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem Építőmérnöki Kar Vízi Közmű és Környezetmérnöki Tanszék Városi vízrendszerek Ivóvízellátás Szennyvízcsatornázás és tisztítás Csapadékvíz elvezető rendszerek

3 Ivóvízhálózatok rekonstrukciós stratégiájának optimalizálása

4 Helyzetkép Európában 5 milliárd eurót költenek évente vízi közmű rekonstrukcióra ami így is 0,5%-os felújítási arányt képvisel az elvárt 2%-hoz képest USA-ban 77 milliárd dollárra becsülik azt az összeget, amit felújítandó vezetékekre kell költeni az elkövetkező húsz évben Közmű vagyon kezelése, műszaki és gazdasági szempontból egyaránt optimális felújítása az elmúlt években az egész világon az érdeklődés középpontjába (CARE-W, CARE-S, ) Rekonstrukcióra érett vezetékhálózat aránya hazánkban megközelítően 75%-os, ami mintegy 2000 milliárd Ft-nyi beruházási igényt jelent 2009-es árszinten

5 Jellemző hazai állapotok Alacsonyan tartott vízdíjak Rekonstrukció pénzügyi háttere hiányzik Felújítások aránya alacsony (<0,5%) Meghibásodások száma növekszik Veszteségek, károk növekszenek

6 Következmények Forrás: MTI/Mihádák Zoltán

7 Rekonstrukciós döntéstámogatás elvi sémája A rekonstrukció alá vonandó hálózatrészek és azok rekonstrukciós időpontjának kiválasztása Költségek Hibaadatok, hálózat nyilvántartások Hálózat meghibásodási modell Laboratóriumi vizsgálatok

8 Feladatok - Eszközök

9 Városi vízrendszerek tervezését, fejlesztését és rehabilitációját támogató SZAKÉRTŐI RENDSZER RDB-Relációs adatbázison alapuló GIS szoftver, Vagyongazdálkodási modul Nagyléptékű, vállalati szint Alkalmazhatóság

10 Feladatok - Eszközök

11 Feladatok - Eszközök

12 Teljesen integrált szoftver eszközök Vagyongazdálkodási modul Integrált hálózat modellezés összekapcsolt Vízellátó hálózat Szennyvízcsatorna hálózat Csapadékvízcsatorna hálózat Hibadokumentálási modul Munkairányítási modul Vízminőségi modul Vízbiztonsági modul

13 GIS database

14

15 Sewer system

16 Oktatás és alkalmazási támogatás Folyamatosan fejlesztett eszközök Tréning kurzusok indítása Folyamatos támogatás a felhasználói gyakorlatban A bevezetéssel és működtetéssel kapcsolatos szabályozás kialakítása

17 Alkalmazások BAJAVÍZ Kft. BAKONYKARSZT Zrt. Dél-Pest Megyei Víziközmű Szolgáltató Zrt. Dél-Zalai Víz és Csatornamű Zrt. FEJÉRVÍZ Zrt. MIVÍZ Kft. ÖKOVÍZ Kft. TENKESVÍZ Kft. ZALAVÍZ Zrt.

18 Célkitűzés i. Vízellátó rendszer vezeték meghibásodásainak térbeli, időbeli modellezése ii. Olyan rekonstrukciós döntéstámogató rendszer kifejlesztése, amely a hazai üzemeltetők hiányos és sok esetben gyenge minőségű szakági nyilvántartási adataival is működőképes- kockázat szemléletű, alternatívákat elemez iii. Költséghatékony, a gyakorlatban közvetlenül alkalmazható vizsgálati módszer kifejlesztése a csövek teherbírásának meghatározására (azbesztcement).

19 Csövek laboratóriumi vizsgálata (adatgyűjtés) Mintavétel időpontja, Csőátmérő (mm), Építési idő Élnyomási nyomó-szilárdság (Mpa) Testsűrűség (kg/m3) Vízfelvétel (tömeg %) ph Vezetőképesség (ms/cm) Klorid tartalom(mg/l) Szulfát tartalom(mg/l) Csőzónában talajvíz jellemző?

20 Adatgyűjtésben résztvevő területeken az azbesztcement csövek fajlagos meghibásodási rátái

21 Vizsgálati eredmények

22 Összefüggés állítható fel az azbesztcement csövek vízfelvétele és teherbírása között: P 1,2 V 66,3 ahol: V - vízfelvétel tömeg % P - élnyomási nyomószilárdság (MPa) Az összefüggés jelentősége gyakorlati alkalmazhatóságban rejlik, ugyanis a vízfelvétel mérése olcsó, nem igényli ép csőszakasz kiemelését a hálózatból és csőanyag mintavételi lehetőség esetén az üzemelő vezetéknél is elvégezhető. A számított élnyomási nyomószilárdság közelítő érték, ami azonban a felújítási technológia kiválasztásához elegendő pontosságú.

23 Meghibásodások térbeli modellezésének lépései Hibák térbeli mintázatának nagyléptékű elemzéséhez cellaanalízis (jelen esetben 250 m 250 m) Fajlagos meghibásodás értékek vizsgálata Mintaterület szűkítés (homogén területrészek keresése) Modell kiválasztása A modell alkalmazhatóságának, speciális tulajdonságainak igazolása

24 Meghibásodások térbeli modellezése (zalaegerszegi mintaterület)

25 Belső területre jellemző vezetékek fajlagos meghibásodásának alakulása (ROCOF függvény)

26 Hibák térbeli Poisson eloszlásának igazolása

27 Hibák homogén térbeli Poisson eloszlásának igazolása

28 Hibák homogén térbeli Poisson eloszlásának igazolása 2-szeres cellamérettel

29 Meghibásodás mező generálás lépései 1. A vizsgált területre vonatkozó meghibásodásokra Poisson eloszlású számot generálunk, adott időintervallum meghibásodásaiból számolt várható érték (Λ) alapján, amely ROCOF függvényből származtatható. Amely megadja a területre vonatkozó meghibásodási számot (N). 2. Az első lépésből a területre kapott meghibásodás számból a következő lépésekkel kapható meg a hibák Poisson típusú térbeli eloszlása:

30 Meghibásodás mező generálás lépései a. A meghibásodások (N) pontjainak egyenletes szétosztása a vizsgált területen. b. Minden egyes a 2.a-ból nyert meghibásodás helyhez egy távolság érték (D) generálása, a térbeli Poisson eloszláshoz tartozó, hiba távolságot leíró összefüggés alapján: FD (x) P(D x) 1 - e - x 2 c. A D távolságokkal véletlenszerűen elmetsszük a környék valamely vezetékszakaszát, és a metszéspontot tekintjük a hiba lehetséges helyének.

31 Generálási algoritmus igazolása

32 Meghibásodások tér-időben inhomogén modellezésének elvi ábrája

33 Algoritmus Kidolgoztuk az időben változó fajlagos meghibásodás rátával jellemezhető vezetékhálózatokra a térben homogén, időben inhomogén Poisson eloszlás szerinti meghibásodási helyek kijelölésének algoritmusát, amelyben az n számú meghibásodás előfordulási valószínűségét az alábbi adja: [ ( t, t )A]n - (, t )A P[ N(A, (, t )) n] e n! ahol: P(N=n) - n hibaszámhoz tartozó együttes valószínűség n - vizsgált területen a hibaszám (n = 0,1,2, ) A - vizsgált terület nagysága Λ - vizsgált (t, t+υ) időszakra a meghibásodás intenzítás paramétere (hiba/terület vagy hiba/cella)

34 Meghibásodásból származó kizárási mérőszám Alapprobléma, hogy a csőtörésből származó károk nehezen számszerűsíthetők - kárfüggvények Egy vezetékszakasz kiszakaszolásának hatásai a hálózati nyomásokra a következők lehetnek: Nem érzékelhető hatás. Kismértékű nyomáscsökkenés, ami a szolgáltatást nem lehetetleníti el, csupán a komfortérzetet csökkenti. Nagymértékű nyomáscsökkenés, ami a vízhasználatot a legtöbb épületgépészeti berendezés esetében ellehetetleníti, de még ivóvíz vételezhető. Nyomáshiány. A megcsapolók szerelvényekből nem folyik a víz.

35 Meghibásodásból származó kizárási mérőszám meghatározásának lépései Hidraulikai modell készítése A modell csomópontjaihoz tartozó ellátási területek meghatározása A modell csomóponthoz tartozó területek súlyozása fontosság, fogyasztás szerint Vezetékszakaszonként elvégzendő hidraulikai számítások: Adott vezetékszakasz kizárása A kizárt vezetékszakaszhoz a csomóponti nyomások meghatározása a teljes hálózaton Előírtnál alacsonyabb nyomású csomópontok kigyűjtése Meghibásodási helyek előállítása, mint kizárandó vezetékszakaszok A meghibásodási helyekhez tartozó súlyozott területek összegzése

36 Rekonstrukciós döntéstámogatás elvi sémája Költségek (meghibásodás elhárítása, rekonstrukciós költség) Kétkritériumos döntéstámogatás Szolgáltatás kimaradás által érintett területek nagysága (kizárási mérőszám alapján)

37 Kétkritériumos döntéstámogatás költségmodellje

38 Meghibásodások hatása a Zalaegerszegi rendszerre

39 Költségek és meghibásodások hatások a Zalaegerszegi rendszeren

40 A kutatás eredményeinek felhasználási feltételei Vezeték objektumokhoz kötött hibák. Elegendően hosszú időtartamra vonatkozó megfelelő darabszámú hiba. A terület legyen felosztható olyan területrészekre, ahol a vezetékek meghibásodás szempontjából ugyanazon (homogén) csoportba tartoznak. Vezetékek területi elhelyezkedése egyenletes legyen. Ismerni kell azt az időpontot (évet), amikor a vezeték állapota miatt a meghibásodás megszüntetésére a költség kímélőbb csőbilincs helyett már a drágább csőszál cserét kell alkalmazni.

41 Összefoglalás Integrált informatikai eszközök Kockázatszemlélet Szimulációs logika Alternatívákban gondolkodás Szolgáltatási biztonság és költségvonzatok elemzése Fentiek alapján rekonstrukciós stratégia és gördülő fejlesztési tervek

42 Köszönöm a figyelmet!