ZALAEGERSZEG ÉS KÖRNYÉKE IVÓVÍZELLÁTÓ RENDSZERÉNEK HIDRAULIKAI FELÜLVIZSGÁLATA 2004.05.30
Tartalomjegyzék 1 Bevezetés... 4 2 A feladatmegoldás módszere... 5 3 A dokumentáció felépítése... 7 4 Vizsgált ellátási terület... 8 5 Vízbázisok... 9 5.1 Kutak vízminőségének áttekintése... 9 5.2 Kutak hidraulikai modellezése... 10 5.3 Víztermelési adatok... 10 6 Vízfogyasztás, vízigények... 11 6.1 Vízfogyasztási adatok... 11 6.2 Vízigények... 12 7 Vízmérlegek... 13 8 A rendszermodell előállítása... 15 8.1 Topológiai-hidraulikai modell... 15 8.1.1 Vezetékhálózat modellezése... 15 8.1.2 Tározók modellezése... 15 8.1.3 Átemelők, nyomásfokozók modellezése... 16 8.1.4 Kutak modellezése... 17 8.1.5 Távműködtetett zárak modellezése... 18 8.1.6 Szűrők modellezése... 20 8.2 A fogyasztás modellezése... 21 8.2.1 Közterületek azonosítása... 21 8.2.2 Vízdíj számlázás adataiból a fogyasztás területi megoszlásának generálása... 22 8.2.3 Kommunális fogyasztók... 23 8.2.4 Nagyfogyasztók... 24 9 Rendszeranalízis... 25 9.1 Jelenlegi állapot vizsgálata... 25 9.1.1 A hálózat és a nyomásviszonyok ellenőrzése... 25 9.1.2 Szivattyúk ellenőrzése... 36 9.1.2.1 Kutak ellenőrzése... 36 9.1.2.1.1 Keleti Vízmű... 36 9.1.2.1.2 Nyugati Vízmű... 50 9.1.2.1.3 Teskándi kút... 54 9.1.2.2 Átemelők, nyomásfokozók ellenőrzése... 55 9.1.2.2.1 Aranyosalapi nyomásfokozó... 55 9.1.2.2.2 Átalszegett úti nyomásfokozó... 56 9.1.2.2.3 Bazitai nyomásfokozó... 58 9.1.2.2.4 Bocföldei nyomásfokozó... 59 9.1.2.2.5 Keleti Vízmű, I.átemelő... 60 9.1.2.2.6 Nagykutasi nyomásfokozó... 61 9.1.2.2.7 Nyugati Vízmű, átemelő... 62 9.1.2.2.8 Teskánd-Babosdöbrétei nyomásfokozó... 63 9.2 Távlati időhorizont vizsgálata... 64 9.2.1 A hálózat és a nyomásviszonyok ellenőrzése... 64 9.2.1.1 Bozsoki hegy - Csács zártkertek... 65 9.2.1.2 Déli Ipari park... 68 9.2.1.3 Északi Ipari park - Ságod... 69 2.
10 Rendszeranalízis eredményei... 70 10.1 Hálózatrekonstrukció, fejlesztések... 70 10.2 Gépházak, nyomásfokozók rekonstrukciója... 70 10.3 Kutak, kútszivattyúk rekonstrukciója... 70 10.4 Víztisztás technológiai rekonstrukció, illetve fejlesztések... 71 10.5 A keveredési zónák... 71 3.
1 Bevezetés Az ZALAVÍZ Rt. megbízásából a készíti a Zalaegerszegi és Környéke Ivóvízellátó Rendszer hidraulikai felülvizsgálatát. A Zalaegerszeget és a környező településeket magába foglaló modell előállítása, kalibrációja, hidraulikai vizsgálata mind a ZALAVÍZ Rt., mind a szakembereit rendkívüli feladat elé állította. A modellkészítésen túlmenően a vízellátó rendszer vizsgálata, ezen belül - a fogyasztás alakulásának, - a vízellátó hálózat geometriai adatainak (topológiájának), - az egyes tárolók, betáplálási, szivattyúzási, átemelési pontok, - a rendszer üzemeltetési folyamatainak elemzése olyan feladatot jelent a vizsgálatot végzőnek, amit önmaga, a vízmű szakemberei nélkül megoldani képtelen. Ezért is különösen fontosnak tartjuk azt a segítséget, amelyet a vízmű szakembereitől kapunk. A munka elkészítése során számos alkalommal került, és kerül sor a ZALAVÍZ Rt. és a szakemberei közti személyes konzultációra. Az így kialakult személyes kapcsolatok nagymértékben segítették munkánkat. Ezúton is szeretnénk kifejezni köszönetünket a közreműködő kollégáknak: Arnhoffer András műszaki igazgató úrnak Déri Zoltán üzemmérnökség vezetőnek Kis László vízmű üzemvezetőnek Ferincz Sándor karbantartás vezetőnek Dzsudzsák Ferencnének Lahocsinszky Róbertnek és kollégáiknak. 4.
2 A feladatmegoldás módszere A bonyolult vízellátási fejlesztési, rekonstrukciós feladatok, illetve azok megoldása, megoldási módjai, az eredmények és azok felhasználása, stb. egymással szorosan összefüggnek. Minden feladat megoldásához szükségünk van adatokra, mégpedig megbízható, naprakész mérési adatokra, valamint az ezekből készíthető, a céltól függő feldolgozásokra, információkra. A feladat megoldás legtöbb problémáját általában az adatok, információk összegyűjtése és rendszerezése okozza. Az adatok, információk rendelkezésre állása megkönnyíti a válogatást, ami azt jelenti, hogy az információ-halmazból ki kell választanunk azokat, melyek a feladat megoldása során szükségessé válhatnak. Itt kell sort keríteni az adatok vizsgálatára is, melyek közül talán a legfontosabbnak a hihetőség-vizsgálat tűnik. Ellenőrizni kell, pl. a tárolók mért vízállás adatsorait és a megvalósulási tervben megadott vízszinteket; a szivattyúk szállítómagasságát - szállított vízhozam adat párjait és a beépített szivattyúk jelleggörbéit, stb. A HCWP 6.0 programrendszer több feladat megoldására alkalmas, melyek egymásra hatása elkerülhetetlen. Általában elmondhatjuk, hogy az egyes feladatok megoldásának egymás utáni sorrendje kötött, vagy igen kismértékben változtatható meg. Először a vezetékhálózat geometriáját leíró topológiai modell készül el, hálózati helyszínrajzok digitalizálásával. Ezt követi a fogyasztási modell elkészítése, mely két részből tevődik össze: a fogyasztás területi megoszlását vízdíj számlázási adatok alapján modellezzük; az időbeli megoszlásra vonatkozóan zónánként 24 órás, félóránkénti termelési vízmérlegből állítjuk elő a zónánkénti fogyasztási menetgörbéket. Magának a hálózatnak a viselkedését, általában statikus üzemállapot-vizsgálatokkal kell feltárni. Ezek eredményeiből képet kapunk az áramlási és nyomás viszonyokra. Jelen munka során a HC-WP rendszer egy speciális szolgáltatását használtuk fel, ezen vizsgálatok elvégzése helyett. Ennek lényege, hogy a statikus állapot vizsgálatok helyett szimulációs vizsgálatot végzünk. A szimuláció eredményei egy-egy rendszerelem (vezeték, csomópont) viselkedését idősorokkal jellemzik (Q, v, H, dh, stb.). Az idősorokból tematikus térképeken csak a szélsőértékeket feltüntetve két szélsőérték tematikát kaphatunk: 1. az egyes vezetékszakaszok a 24 óra alatt előfordult legnagyobb sebességek szerint színezettek, míg a csomópontok tematikája az előfordult legkisebb terep feletti nyomások szerint készül. 2. a minimális sebességek szerint színezzük a vezetékeket, és a csomópontok tematikája az előfordult maximális terep feletti nyomásokat mutatja. A rendszer megismerésében fontos szerepe van a gépházak, kutak csőhálózati jelleggörbéinek, melyek a betáplálási pont mögött üzemelő hálózat karakterisztikáját (üzemi jellemzőit) vetítik a betáplálási pontra. Ezzel tisztázható a betáplálási pontok üzemi tartománya mind vízszállítás, mind emelőmagasság szempontjából. Végül üzem szimulációs vizsgálatokkal ellenőrizzük a rendszer üzemeltethetőségét. A távlati fejlesztési feladatok meghatározása több lépésből áll: 5.
Vízigények meghatározása Vízbázis fejlesztési igények meghatározása Vízmérlegek, vízkormányzási stratégiák készítése Az egyes vízkormányzási stratégiákra vonatkozóan: Hálózat fejlesztési igények meghatározása Szivattyú rekonstrukció Optimális üzemelési algoritmus kidolgozása (üzemrendek) A feladat megoldását több tényező együttes hatása befolyásolja. Ezek közül az általunk leglényegesebbnek ítéltek: - pontos, megbízható előkészítő munka, - a hidraulikai számításokat végző számítógépes programot magas színvonal alkalmazó szakember, - az üzemeltető részéről az üzemeltetés terén magas szintű elméleti és gyakorlati tudással rendelkező szakember, - jó szoftver, - a megfelelően jó hardver. A munka ugyanis a tanulmány és a modell elkészítésével nem zárul le, hiszen a kész modellek ismeretében az üzemeltető kollégák folytathatják a munkát, és bármely kívánt fejlesztési és rekonstrukciós cél eléréséhez, bármely üzemeltetési esetre, időhorizontra képesek elvégezni a vizsgálatokat (számításokat). 6.
3 A dokumentáció felépítése A munka során összegyűjtött és rendszerezett adatokat, a vizsgálatok leírását, az eredményeket, megállapításokat és javaslatokat jelen szöveges tanulmányban foglaltuk össze. Ezek megértéséhez és értékeléséhez több táblázat és szöveges melléklet, diagram jellegű ábra és tematikus térkép (rajzi mellékletek) készült. A táblázatokat és az ábrákat a terjedelemre és kezelhetőségre való tekintettel, külön mellékletekben adjuk át. A tematikus térképeket 1 méretükre való tekintettel CD lemezen adjuk át. Ugyan ezen a CD lemezen kerül átadásra a tanulmány, az előbb említett szöveges mellékletekkel, táblázatokkal és ábrákkal együtt, digitális formában 2. Az elvégzett munka eredményeinek egy másik csoportja a HCWP 6.0 programmal kezelhető rendszer modell adatok. A vizsgálatok során elkészült részfeladat megoldásokhoz összeállított különböző projektek (modell adathalmazok) szintén ugyan ezen CD lemezen kerülnek átadásra. A mellékelt CD lemezen a CD-TARTALOM.DOC fájlban a lemezen található könyvtárak szerkezetét és az egyes fájlok tartalmi leírását adjuk meg. 1 AutoCAD R 14-es formátumban 2 MS WORD 97, EXCEL 97 formátumban 7.
4 Vizsgált ellátási terület A Zalaegerszeg vízellátó rendszer Zalaegerszeg és a környező települések: - Bocfölde - Csatár - Sárhida - Babosdöbréte - Böde - Hottó - Kiskutas - Nagykutas - Teskánd vízellátását biztosítja. A vízellátó rendszer áttekintő hálózati helyszínrajzát a 4-1.ábrán, míg működési sémáját a 4-2.ábrán mutatjuk be. A vízellátó rendszerhez tartozó települések 3 vízbázisból kapják az ivóvizüket. A keleti-, a nyugati vízbázisból és a teskándi kútból. A rendelkezésünkre bocsátott adatokból következő fogyasztási körzeteket lehetett meghatározni: - A keleti vízbázis által ellátott területhez tartoznak a következő fogyasztási körzetek: o Zalaegerszeg (Belváros, Bazita, Botfa, Besenyő, Csácsbozsok, Neszele, Nekeresd, Pózva) o Bocfölde o Csatár o Sárhida - A nyugati vízbázis, amelyhez még hozzá tartozik az Apátfa-Teskándi kút is, a következő fogyasztási körzeteket, településeket látja el: o Zalaegerszeg (Andráshida, Vorhota, Ságod) o Babosdöbréte o Böde o Hottó o Kiskutas o Nagykutas o Teskánd Zalaegerszeget annak ellenére, hogy ellátás szempontjából két részre van osztva, technikai okokból egyetlen fogyasztási körzetnek kellett tekintenünk, mivel egyes vízfogyasztási adatok csak település sorosan álltak rendelkezésünkre. 8.
5 Vízbázisok Zalaegerszeg és környékének ivóvízzel történő ellátása 3 vízbázisból történik. A következőkben a vízbázisok vízminőségi és fontosabb szerkezeti, hidraulikai adatait tekintjük át. 5.1 Kutak vízminőségének áttekintése A 201/2001. (X.25.) Kormány rendelete, amely az ivóvíz minőségi követelményeiről és az ellenőrzés rendjéről szól, előírja milyen paraméterekkel rendelkező ivóvizet kell szolgáltatni legkésőbb 2009. december 25-ig. Ezek az 5-1.táblázatban vannak felsorolva. Megjegyzések az 5-1.táblázat adataival kapcsolatban. 1. megjegyzés: A víz nem lehet agresszív. 2. megjegyzés: Ezt a paramétert nem szükséges mérni, csak ha a víz felszíni vízből származik vagy ilyen víz befolyása alatt áll. Amennyiben ez a számszerű érték nem teljesül, az érintett tagállamnak meg kell vizsgálnia az ellátást, és meg kell győződnie arról, hogy az emberi egészséget potenciálisan nem veszélyezteti patogén mikroorganizmusok, például cryptosporidium jelenléte. A tagállamok kötelesek valamennyi vizsgálat eredményét szerepeltetni a 13. cikk (2) bekezdés értelmében beterjesztendő jelentésekben. 3. megjegyzés: A palackokba vagy tartályokba töltött szénsavmentes víz esetében a minimum érték 4,5 ph egységre csökkenthető. A palackokba vagy tartályokba töltött természetes szénsav tartalmú vagy mesterségesen szénsavval dúsított víz esetében a minimum érték alacsonyabb is lehet. 4. megjegyzés: Ezt a paramétert nem szükséges mérni, ha a TOC paramétert (összes szerves szén) elemzik. 5. megjegyzés: A palackokba vagy tartályokba töltött víz esetében a mértékegység: egyedszám/250 ml. 6. megjegyzés: Ezt a paramétert nem szükséges mérni a napi 10.000 m 3 -nél kisebb szolgáltatás esetében. 7. megjegyzés: Felszíni vízkezelés esetén a tagállamoknak törekedniük kell arra, hogy a vízkezelő műveknél a számszerű érték ne haladja meg az 1,0 NTU (nefelometriás zavarossági egység). A kutakból kitermelt víz paraméterei az 5-2.táblázatban láthatóak. Azok az értékek, amelyek nem felelnek meg az említett kormányrendeletnek, aláhúzva és kiemelve szerepelnek a táblázatban. A bemutatott táblázatból jól látszik, hogy a keleti vízbázisból származó víz az eddigi vasmellett, még mangán-, illetve ammóniumion eltávolításra is szorul. Ezekre ki kell építeni a megfelelő tisztítás technológiát. 9.
A nyugati vízbázison nem kell tisztítás technológiát továbbra sem kiépíteni, mivel a szükséges vízminőség a kutak vízének megfelelő keverése esetén is elérhető. 5.2 Kutak hidraulikai modellezése Az 5-3.táblázatban a kutak hidraulikai modellezéséhez szükséges fontosabb adatokat foglaltuk össze. A három vízbázis víztermelési kapacitása: Kapacitás [m3/d] Üzemi vízszállítás Vízbázis alapján* Keleti 21773 Nyugati 6782 Teskánd 590 Összesen 29146 * 24 órás folyamatos üzemmel számolva Vízjogi engedély szerint Természetesen ez a kapacitás szinte sohasem áll teljes mértékben rendelkezésre, hiszen karbantartási, hibaelhárítási munkálatok miatt előfordulhat kutak, vagy tisztító kapacitás kiesése. 5.3 Víztermelési adatok A 3 vízbázis napi termelési adatait az 5-1.ábra mutatja. Ezeket az adatokat felhasználva vizsgáltuk a két nagy ellátási területen a napi vízfogyasztás időbeli változását. Az eredményeket az 5-4.táblázatban foglaltuk össze. A keleti vízbázist igénybevevő településrészeken, amelyeknél a városi jellegű beépítés dominál, az évszakos egyenlőtlenségi tényező 1,40-ös értékre adódott. A nyugati vízbázishoz (plusz Apátfa-Teskándi kút) tartozó települések falusi családi házas beépítésűek, itt az évszakos egyenlőtlenségi tényező étéke 2,18-ra adódott. Az egész ellátott területre az évszakos egyenlőtlenségi tényező átlagosan 1,44 volt. A vízigény számításokban ezekre az adatokra támaszkodva becsültük meg az évszakos egyenlőtlenségi tényező távlati értékeit. 10.
6 Vízfogyasztás, vízigények 6.1 Vízfogyasztási adatok A vízigények meghatározásához először áttekintettük a települések vízfogyasztási adait a vízdíj számlázás 1998-2002 közötti időszakra vonatkozó adatai alapján. Ennek a feldolgozásnak az eredményei a 6-1. 6-10. táblázatokban találhatók. Érdemes szót ejteni a fajlagos vízigényekről. Ebből 3 kategóriát tudunk megkülönböztetni: Zalaegerszegen az teljes települési vízfogyasztás alapján 135-147 l/fő/nap között változik a fajlagos vízigény, növekvő tendencia mellett. Kiskutason, Bocföldén, Teskándon 80-120 l/fő/nap között változik a fajlagos vízigény. A többi kistelepülésen 60-80 l/fő/nap között változik a fajlagos vízigény. Zalaegerszeg esetében a nagyfogyasztókat külön is vizsgáltuk (6-11.táblázat). Erre azért is szükség volt, mert a nagyfogyasztók a településen jelentkező fajlagos vízigényt jelentősen torzíthatják. A számítások szerint, ha Zalaegerszegen a 25 m 3 /nap-nál nagyobb fogyasztású fogyasztókat kiemeljük az adatsorból, a településen - a most már kommunálisnak tekinthető - fajlagos vízfogyasztás 125 l/fő/nap-ra adódott. A 6-12.táblázatban a teljes rendszerre vonatkozó értékesítési különbözet értékeit tüntettük fel. A táblázatból látható, hogy az értékesítési különbözet mértéke 1998 és 2000 között csökkent, ezt követően 2001, 2002-ben azonban növekedett. Azonban azt meg kell állapítanunk, hogy a 2002-es 18 %-kal is jóval az országos átlag alatt van a rendszer. Az adatok megítéléséhez hozzá tartozik, hogy az értékesítési különbözet egy jelentős hányada (20-30 %-a) általában saját felhasználású víz, vagyis az üzemeltető ezt a mennyiséget éppen a szolgáltatás színvonalának biztosítása érdekében saját maga használja fel. Az évszakos egyenlőtlenségi tényezők, a fajlagos vízfogyasztások és az értékesítési különbözet meghatározásával a távlati vízigények alapadatait állítottuk elő. 11.
6.2 Vízigények A vízfogyasztási adatok feldolgozása során szerzett tapasztalatokat felhasználtuk a távlati vízigények meghatározásához. A vízigényeket a jelenlegi állapotra (2003) és két távlati időhorizontra határoztuk meg (2008 és 2012). A vízigények meghatározásánál a következő szempontokat vettük figyelembe: Zalaegerszegen: o A lakos szám kismértékű növekedésével számoltunk. A konkrét adatok a 6-13.táblázatban láthatók. o A fajlagos vízigényt ugyancsak kismértékben növekvőre feltételeztük. o Az értékesítési különbözetet viszont csökkenő tendenciával vettük figyelembe. o Az évszakos egyenlőtlenségi tényezőt a teljes városra 1,5 értékre tételeztük fel, ami távlatban nem változik. A kistelepüléseken: o A lakos számot stagnálónak tételeztük fel. o A fajlagos vízigények kismértékű növekedésével számoltunk szinte mindenütt. Az értékek meghatározásakor azt tartottuk szem előtt, hogy a fajlagos vízigény a 2008-as időhorizontban legalább 100 l/fő/nap, míg a 2012-es időhorizontban 120 l/fő/nap legyen. o Az értékesítési különbözetet itt is csökkenő tendenciával vettük figyelembe. o Az évszakos egyenlőtlenségi tényező értéke 1,7 2,0 között változik a település jellegétől, és méretétől függően. A lakossági vízigényeket a 6-13. 6-22.táblázatokon mutatjuk be. A nagyfogyasztók vízigényeit a Megbízó szakembereivel folytatott konzultációkon, a jelenleg készülő, illetve elkészült fejlesztési tervek alapján egyeztettük. Ezeket az adatokat a 6-23.táblázatban mutatjuk be. A táblázat szerint a jelenleg meglévő nagyfogyasztókon kívül két új ipari park létasítésével számoltunk: Déli Ipari park, Zalaegerszegen a 7410-es sz. út mellett. Északi Ipari park Ságod. Ezen kívül 3 üdülőterületet is a Nagyfogyasztók között vettünk figyelembe: Bozsoki hegy zártkertek, Zalaegerszeg, Csácsbozsok, Szabadság út Cimpó hegy zártkertek, Zalaegerszeg, Buslakpuszta út Csács zártkertek, Zalaegerszeg, Csácsbozsok, Domb u. Erre azért volt szükség mert ezeknek a területeknek az ellátó hálózati nyomvonala még nem ismeretes, így koncentrált vízkivételként jelenítettük meg őket. A három időhorizont vízigényeit külön is összesítettük az áttekinthetőség kedvéért a 6-24. 6-26. táblázatokban. 12.
7 Vízmérlegek A Zalaegerszegi ivóvízellátó rendszer működési sémáján (4-2.ábra) feltüntettük azokat a nyomászónákat, amelyeket termelés és fogyasztás szempontjából mérésekkel is jól el lehet különíteni. Így a következő zónák adódtak: A Keleti Vízmű ellátási területén: o Zalaegerszeg I.zóna o Zalaegerszeg II.zóna o Bocföldei zóna o Bazitai zóna A Nyugati Vízmű ellátási területén: o Zalaegerszeg III.zóna o Zalaegerszeg III/2-es zóna o Kutasi zóna o Babosdöbrétei zóna A vízmérleg számításokhoz, illetve a későbbi hidraulikai vizsgálatokhoz elkészítettük a zónánkénti vízigényeket is (7-1.táblázat). A táblázatban látható, hogy Zalaegerszeg fogyasztását szétbontottuk zónákra. Ezt azért tudtuk megtenni, mert a vízdíjszámlázás adatait tételesen dolgoztuk fel a 2002-es évre a következő metodika szerint: Minden egyes fogyasztó egy közterülethez (utca) van rendelve 3 a vízdíjszámlázás adatbázisában. Az általunk elkészített ivóvíz hálózati modell vezetékeihez szintén hozzá vannak rendelve ezek az utcák. Egy-egy utcában a 2002-ben elfogyasztott vízmennyiséget az utcában található vezetékszakaszokhoz rendeltük, a vezetékszakaszok hosszának arányában. Így minden vezetékszakaszhoz kaptunk egy fogyasztási súlyszámot, ami éppen megegyezett az arra a vezetékszakaszra eső 2002. évi fogyasztással. Ezzel a módszerrel, az elkészült modellen végzett egyszerű hidraulikai számítással meghatározható volt az egyes zónák vízigénye az egyes időhorizontokban. Ezután meghatároztuk minden időhorizontban az egyes zónák betápláló gépházainak kapacitásigényét, és ezt összevetettük a beépített szivattyú teljesítménnyel 4. A 7-2.táblázatban ennek a számításnak az eredményeit mutatjuk be. Látható, hogy legtöbb helyen jelentősen túlméretezett a beépített szivattyú kapacitás. A leginkább kiterhelt átemelő (nyomásfokozó) a Botfai (Bocföldei) nyomásfokozó távlatban 90 %-os terheléssel. Itt távlatban - biztonsági megfontolásból - szivattyú kapacitásnövelésre lehet szükség. A másik kiterhelt átemelő az Átalszegett úti nyomásfokozó, 60-70 % közötti terheléssel. Itt a terhelés növekedése nem olyan mértékű, ami szivattyúzási kapacitás növelését indokolná. 3 Pontosabban van postacíme. 4 A szivattyúzás napi üzemidejét - Q dmax vízigény esetében 20 illetve 15 órának tételeztük föl. 13.
A vízbázisok kapacitása a vízigény és vízbázis adatok alapján még 10 éves távlatban is mennyiségileg elegendő. A területi megoszlásban sem mutatkozik hiány, amennyiben távlatban is megmaradnának a jelenlegi zónahatárok. 14.
8 A rendszermodell előállítása 8.1 Topológiai-hidraulikai modell 8.1.1 Vezetékhálózat modellezése A vízellátó rendszer modelljének előállítását a topológiai (geometriai) modell elkészítésével kezdtük. Ez meghatározza a hálózatot alkotó vezetékek térbeli elhelyezkedését és egymással való kapcsolatát. A rendelkezésre álló térképeket AutoCAD-ben digitalizáltuk, majd a digitalizált rajzból szoftveresen állítottuk elő a HCWP program számára szükséges formátumú adatbázist. A vezetékszakaszok geometriájának meghatározásával egy időben, már a digitalizáláskor rögzítésre kerültek a vezetékszakaszok egyéb szükséges paraméterei (átmérő, csőanyag). A modellépítési munka végeredményét térképi formában a 4-1.ábrán mutatjuk be. Az ábrán az egyes vezetékszakaszok csőanyag szerint színezettek. 8.1.2 Tározók modellezése A vízellátó rendszerben található medencék és víztornyok adatait a 8-1.táblázatban mutatjuk be. A következő képen az adatok megjelenési formáját mutatjuk be a HCWP 6.0 program felhasználói felületén. A tárolók térbeli elhelyezkedése a 4-1.ábrán követhető. 15.
8.1.3 Átemelők, nyomásfokozók modellezése Az egyes nyomászónák betápláló gépházainak, a nyomásfokozóinak adatait a 8-2.táblázatban mutatjuk be. A képen a gépházak, illetve a gépházakba telepített szivattyúk adatainak megjelenési formája látható a HCWP 6.0 program felhasználói felületén. 16.
8.1.4 Kutak modellezése A kutak fontosabb hidraulikai és szerkezeti adatait az 5-3.táblázatban már bemutattuk. A következő képen a kutak adatainak megjelenítési formáját mutatjuk be a HCWP 6.0 program felhasználói felületén. 17.
8.1.5 Távműködtetett zárak modellezése A rendkívül tagolt terepen elhelyezkedő vízellátó rendszerben több nyomászónában történik az ellátás. Ez jól követhető a 4-1.ábrán is. Az egyes nyomászónák határán nyomásfokozók, illetve elzáró szerelvények találhatók. Ezeket a zónahatároló, illetve vízkormányzási célú elzáró szerelvényeket a modellben is szerepeltettük szabályozott elzáróként. Ezzel az volt a célunk, hogy a modell felhasználhatóságát, mobilitását növeljük oly módon, hogy a zónák közötti vízforgalmat a lehető legnagyobb szabadságfokkal lehessen befolyásolni. A következő képernyőképen a szabályozott elzárók kezelési dialógus ablakát, és az azt követőn, pedig az egyik legbonyolultabb vízkormányzási csomópontot (Csertán Sándor u.) mutatjuk be. A második képen a vezetékek nyomászónák szerint eltérő színnel színezettek. A szabályozott elzárók adatait a 8-3.táblázatban mutatjuk be. 18.
19.
8.1.6 Szűrők modellezése A Keleti Vízműben működő vastalanító nyomás alatti gyorsszűrőit is beépítettük a modellbe. Ezek adatait a 8-4.táblázatban mutatjuk be. A következő képen a szűrők adatainak megjelenési formáját mutatjuk be a HCWP 6.0 program felhasználói felületén. 20.
8.2 A fogyasztás modellezése A fogyasztási adatok feldolgozásánál a 6.fejezetben és a Vízmérlegeknél a 7.fejezetben már szót ejtettünk arról, hogy a vízfogyasztás területi megoszlását vízdíj számlázási adatok felhasználásával végeztük el. 8.2.1 Közterületek azonosítása A vízfogyasztási modell építésének első lépése volt, hogy minden egyes vezetékszakaszt valamilyen közterülethez (utcához) kellett rendelni. Ennek eredményeiből mutat egy részletet a következő kép: 21.
8.2.2 Vízdíj számlázás adataiból a fogyasztás területi megoszlásának generálása A vízdíjszámlázás adatait fogyasztónként, tételesen dolgoztuk fel a 2002-es évre a következő metodika szerint: Minden egyes fogyasztó egy közterülethez (utca) van rendelve a vízdíjszámlázás adatbázisában. Az általunk elkészített ivóvíz hálózati modell vezetékeihez szintén hozzá vannak rendelve ezek az utcák (lásd előző pont). Egy-egy utcában a 2002-ben elfogyasztott vízmennyiséget az utcában található vezetékszakaszokhoz rendeltük, a vezetékszakaszok hosszának arányában. Így minden vezetékszakaszhoz kaptunk egy fogyasztási súlyszámot, ami éppen megegyezett az arra a vezetékszakaszra eső 2002. évi fogyasztással. A következő képen az így elkészített fogyasztási súlyszámok szerinti tematikus térképet láthatjuk a HCWP 6.0 program felhasználói felületén: 22.
8.2.3 Kommunális fogyasztók A kommunális fogyasztók fogyasztását, mint a fogyasztási körzetekben fogyasztási súlyszám szerint a vezetékek mentén megoszló fogyasztás nagyságát már a 6.fejezetben tárgyaltuk, és ott bemutatásra is kerületek az egyes fogyasztási körzetek vízigényei a vizsgált időhorizontokra. Itt, a következő képen ezeknek az adatoknak a HCWP programban alkalmazott kezelő felületét mutatjuk be. A képen a fogyasztási körzet dialógus mellett a fogyasztási menetgörbe dialógus is föltűnik. Az egyes fogyasztási körzetekhez a település mérettől függően különböző fogyasztási menetgörbéket rendeletünk. Ezeket a szakirodalomból jól ismert típus menetgörbéket abban az esetben szoktuk alkalmazni, ha nincs lehetőség azok konkrét kimérésére. 23.
8.2.4 Nagyfogyasztók A nagyfogyasztók vízigényét a 6-23.táblázatban már bemutattuk. Itt, a következő képen ezek HCWP 6.0 felületi adatkezelési dialógusát mutatjuk be. 24.
9 Rendszeranalízis A rendszeranalízis keretében a vízellátó rendszert a három időhorizont közül 2-re vizsgáltuk. Ezt azért tehettük meg, mert a távlati vízigényekben a 2. és 3. időhorizont vízigényei között nincs számottevő különbség. Amennyiben a 3. időhorizontot vizsgáljuk, a biztonság javára tévedünk a 2. időhorizont tekintetében. 9.1 Jelenlegi állapot vizsgálata A vizsgálatot Q dmax vízigény (22152 m 3 /d) feltételezésével végeztük el. Ez az állapot azért is mértékadó a hálózati áramlási és nyomásviszonyok tekintetében, mivel erre a fogyasztási esetre feltételeztük a legjelentősebb szezonális nagyfogyasztó a Goldsun Hűtőház Rt. működését 2000 m 3 /d vízigénnyel. Fontos kiemelni még, hogy ebben az időhorizontban a területfejlesztések, amiket nagyfogyasztóként modelleztünk még nem lépnek be. 9.1.1 A hálózat és a nyomásviszonyok ellenőrzése A hálózat és nyomásviszonyok ellenőrzésére, mint azt már a 2. fejezetben is említettük a statikus állapot vizsgálatok helyett szimulációs vizsgálatot végzünk. A szimuláció eredményei egy-egy rendszerelem (vezeték, csomópont) viselkedését idősorokkal jellemzik (Q, v, H, dh, stb.). Az idősorokból a HCWP program 7-féle statisztikát készít: 25.
1. Csomóponti nyomások maximumai, a vezetékszakaszok fajlagos nyomásvesztesége abszolút értékének minimumaival kombinálva. 2. Csomóponti nyomások maximumai, a vezetékszakaszok vízszállításának (áramlási sebesség) abszolút értékének minimumaival kombinálva. 3. Csomóponti nyomások minimumai, a vezetékszakaszok fajlagos nyomásvesztesége abszolút értékének maximumaival kombinálva. 4. Csomóponti nyomások minimumai, a vezetékszakaszok vízszállításának (áramlási sebesség) abszolút értékének maximumaival kombinálva. 5. A csomóponti nyomások súlyozott átlaga, kombinálva a vezetékek fajlagos nyomásvesztesége abszolút értékének súlyozott átlagával. 6. A csomóponti nyomások súlyozott átlaga, kombinálva a vezetékek vízszállítása (sebesség) abszolút értékének súlyozott átlagával. 7. A csomóponti nyomások súlyozott átlaga, kombinálva a vezetékek vízszállításának (sebesség) súlyozott átlagával. A tematikák segítségével jól szemléltethetők a hálózat kritikus szakaszai, kritikus pontjai. A vizsgálat kiindulási adatai, az átemelők, nyomásfokozók, szabályozott elzárók szabályozásai az 1.sz szöveges mellékletben találhatók meg. Ugyan itt a tárolók 24 órára összegzett vízforgalmát, az átemelők 24 órára összegzett vízszállítását, a szabályozott elzárókon 24 óra alatt átfolyt vízmennyiségeket is láthatjuk. A kiindulási adatok közül ki kell, hogy emeljünk a nyomásfokozók, gépházak, kutak üzemének szabályozását. A szabályozási stratégia kialakításakor - a 7-1.táblázat alapján - abból indultunk ki, hogy a meglévő tározó térfogat az egyes zónák vízigényéhez mérten valószínűleg lehetővé teszi, hogy energiavételezési csúcsidőszakon kívül végezzük a szivattyúzást. Ennek azonban további feltételei is vannak: Amennyiben a szivattyúzást a völgy időszakokra korlátozzuk (15 óra), csökken a felhasználható szivattyú üzemidő. Ez csak azzal ellensúlyozható, hogy ha növeljük a szivattyúzás intenzitását. A kérdés az, hogy az egyes gépházakban meg van-e a szükséges beépített szivattyú vízszállítási kapacitás ehhez. A víztermelő telepek (kutak, kútcsoportok, tisztítómű) üzemét is szabályozni kell, oly módon, hogy azok tisztavíz medencéinek térfogata elegendő legyen a kiegyenlítésre. A 7-2.táblázatban az egyes zónák vízigényei mellett feltüntettük a zónák megtáplálását végző gépházak vízszállító kapacitását is, 20 órás és 15 órás szivattyúzás feltételezésével. A táblázatból látható, hogy a gépházak, nyomásfokozók jelentősen túlméretezettek. A vízigények egyetlen esetben (Nyugati Vízmű) haladják meg a kapacitás 50 %-át. Ez arra utal, hogy a völgy időszakban történő szivattyúzásnak szivattyú kapacitás oldalról a gépházak, nyomásfokozók tekintetében nincs akadálya. A víztermelő telepeket vizsgálva megállapítható, hogy a rendelkezésre álló kútkapacitás a Nyugati Vízmű esetében már az első időhorizont csúcs vízigényének kielégítésére sem elég, ezért vízátadásra lehet szükség keletről nyugatra. Azonban a hiány mértéke miatt megpróbáltuk az átadást mellőzve, a kutak kismértékű túlterhelésével megoldani a feladatot. A víztermelő telepeken található tisztavíz medencék térfogata a termelési kapacitáshoz képest mindkét helyen kevés. A Keleti Vízműnél ~5 %, a Nyugati Vízmű esetében ~9 %. Ez azt jelenti, hogy a kutakból történő víztermelést erősen össze kell hangolni a hálózati szivattyúzással. A kutak szabályozásának kialakításakor a következő elveket igyekeztünk betartani: 26.
Lehetőség szerint a legtávolabbi, gyűjtővezetékek végén lévő kutak minél folyamatosabban üzemeljenek, hogy a gyűjtőkben, minél kevesebb ideig legyen vízpangás, és az azzal járó üledékképződés. A kutakat alapvetően a tisztavíz medence vízszintjéről szabályozzuk. Egy kút ki és bekapcsolása közti időt azzal szabályozzuk, hogy a tisztavíz medencében a ki és bekapcsolási szintek közötti távolság legalább 1 m. A kutak szabályozási szintjeit külön a 9-1.táblázatban is megadtuk. A 9-1.mellékletben a tárolók vízállás, vízforgalom idősorait, az gépházak, nyomásfokozók vízszállítás, emelőmagasság, az kutak vízszállítás, emelőmagasság, a szabályozott elzárók vízszállítás, nyomásveszteség, a szűrők vízszállítás, nyomásveszteség idősorait tüntettük fel. Az ábrákból megállapítható, hogy a rendszer a megadott szabályozásokkal konszolidáltan üzemeltethető. A hálózat áramlási és nyomásviszonyait a már előzőekben említett tematikus lekérdezésekkel ellenőriztük. Ennek eredményei a következő táblázatokban találhatók: 9-2.táblázat 9-3.táblázat Nyomáshiányok a hálózaton (csomóponti nyomások maximumai alapján) Túlterhelt vezetékszakaszok (a vezetékszakaszok vízszállításának (áramlási sebesség) abszolút értékének maximumai alapján) A nyomáshiányok általában lokálisan jelentkeznek és a legtöbb esetben a terepadottságokra vezethetők vissza. A túlterhelt vezetékszakaszok közül a következőket érdemes kiemelni: 1. A GOLDSUN Hűtőház szezonális fogyasztása miatti túlterhelés az Ujhegyi úti és Vorhotai úti DN100-as AC vezetékeken. 2. A Keleti vízmű és a Jánkahegyi medence közti nagyátmérőjű vezetékek határértéken történő terhelése. A hózati túlnyomásokra vonatkozóan egy érdekes eredményt mutat a következő képernyő kép: 27.