Gördülő fejlesztési terv és Master Planning? Modern eszközök a csatorna tervezés szolgálatában

Gördülő fejlesztési terv és Master Planning? Modern eszközök a csatorna tervezés szolgálatában Pieskó Erzsébet DHI Hungary Kft. www.dhi.hu office@dhi.hu

Bevezető Az urbanizáció és az elvezető rendszerekben végrehajtott műszaki beavatkozások az elmúlt húsz évben jelentős koncepcionális változásokhoz vezettek a fejlett országokban. A rendszerszemlélet térhódításában meghatározó szerepe volt és van a számítástechnika, a numerikus modellezés és a térinformatika hatalmas fejlődésének, melyek együttesen teremtették meg a komplex elemzés és feladat végrehajtásának technikai feltételeit. Közép-és Kelet-Európában, különösen Csehországban, Szlovákiában és Bulgáriában az elmúlt évtizedben, valamint Lengyelországban az elmúlt években nagyobb városokra elkészültek az ún. csatorna- vagy az ivóvíz hálózati Master Plan (MP, vagy más néven Koncepcionális Terv). Nevezetesen amíg hazánkban még az ún. Master Plan nevű rendszerterv kidolgozása még kialakulóban van (lásd pl. Sopron város) addig, más európai államokban, leginkább az észak-európai országokban már a klímaváltozás előre jelzett következményeinek kiértékelését végzik, és ezen belül is különös hangsúlyt kap ennek a vízi közművek üzemeltetési körülményeire való hatásai. DHI

Komplex városi infrastruktúra A rendszert egy sor, egymással kapcsolatban lévő, egységet alkotó és feladattal rendelkező komponensként jellemezhetjük. Ezt a feladatot egyik komponens sem képes önállóen ellátni, hanem csak a többi komponenssel együtmműködve. (Probs 1988) Vízgyűjtő Környezet Rendszer Környezetfüggő menedzsment Viztisztítás Operation & maintenance Vízellátás Szennyvíztiszítás Gyűjtő hálózat Manag ement & planning Drainage system Natural Environment Comm on sense Befogadó Rules, regulations & Legislation

A modellek felhasználási területei Integrált hidrodinamikai modellek jobb megértése a jelenlegi rendszer működésének. Hatások pontosabb becslése. Beruházási prioritások! Modellezési eljárás energiacsökkentés (átemelők, levegőztetők stb.) infiltráció csökkentése Elemzések - Mi történik, ha... modellintegráció a valós folyamatok leírására (MIKE 21 MIKE URBAN=MIKE URBAN Flood) akár komplex rendszerek (pl. Talajvízcsatornahálózat, vízminőség) A modellek mennyiségi és minőségi változások becslésére szolgálhatnak beleértve pl. Klímaváltozást is!

MIKE URBAN Mire használhatók a matematikai modellek? Gyűjtőhálózatok: Kapacitás vizsgálatok, túlfolyók, bukók vizsgálata Komplex valósidejű szabályozási rendszer Új fejlesztések terve, rendszertervezés Jelenlegi hálózat elemzése Hidrológia Hidrodinamika Fejlett valósidejű vezérlés Hosszú távú hidraulikai vizsgálat Szennyező anyagok felhalmozódása és transzportja Vízminőség Hordalék transzport MIKE URBAN

MIKEbyDHI szoftvercsalád- MIKE URBAN Gyűjtőhálózatok: Rendszertervezés Hidrológia Hidrodinamika Fejlett valósidejű vezérlés Hosszú távú hidraulikai vizsgálat Szennyező anyagok felhalmozódása és transzportja Vízminőség Hordalék transzport MIKE URBAN

Mire használhatók a matematikai modellek? MIKE Szoftver család- Városok MIKE URBAN Gyűjtőhálózatok Integráció adat és vagyonkezelési rendszerekkel Ellenőrzési munkák A rendszer rehabilitációja Rekonstrukció tervezése hosszú és középtávra MIKE URBAN

Mire használhatók a matematikai modellek? MIKE Szoftver család- Városok MIKE URBAN k Gyűjtőhálózatok: Valósidejű üzemeltetés (RTC) üzemeltetési szabályok és üzemeltetési stratégiák felállítása On-Line döntéstámogatás Gyűjtőhálózatok jobb kezelése és üzemeltetése MIKE URBAN

Mire használhatók a matematikai modellek? Gyűjtőhálózatok: Mik a következményei egy csőszakasz rekonstrukciójának, átépítésének? Érdemese nagyobb kapacitásúra cserélnem? Miért és hol iszapolódik fel a hálózatom? Miért és hol vannak vagy lesznek a jövőben kapacitás problémák a hálózaton? FORGATÓKÖNYVEK elemzése MIKE URBAN

MIKEbyDHI szoftvercsalád- MIKE URBAN Tematikus nézet Info Térképi nézet szerkesztők Hossz-szelvény idősorok

Felhasználási területek - példacsoportok 1. MASTER PLAN átfogó koncepcionális tervek a Gördülő fejlesztési tervek támogatására olyan egyedi dokumentum, ami a hosszútávú stratégiai tervezést, a hálózatfejlesztési beruházások végrehajtását támogatja, információkat szolgáltat a döntéshozatal folyamatában 2. Hálózatrehabiltáció hidraulikai modell támogatásával beruházási tervek pl. Frantiskové lázne (Cseho.) 3. Megtakarítások beruházás okos alkalmazások MIKE URBAN

Csatornahálózati MP A csatornahálózat kapacitásának értékelése. Csatornarendszer viselkedésének, működésének komplex elemzése, értékelése A városfejlesztés hatásai a csatornahálózatra. Csatornarendszer jövőbeli fejlesztésének stratégiája A városi csatornázás MP-je nem korlátozódik csak magára a hálózatra, hanem magába foglalhatja a vízfolyások városi szakaszait, csapadék vízgyűjtő árkokat, stb. is. Az MP a városfejlesztésnek a vízfolyások, befogadók vízminőségére, vízjárására gyakorolt hatásait is ki tudja mutatni.

Gördülő fejlesztési terv(gft) Gördülő fejlesztési terv 2011. évi CCIX. Törvény a víziközműszolgáltatásról A víziközmű-szolgáltatás hosszú távú biztosíthatósága érdekében - a fenntartható fejlődés szempontjaira tekintettel - víziközmű-szolgáltatási ágazatonként tizenöt éves időtávra gördülő fejlesztési tervet kell készíteni. Master Plan (MP)? Célja: rövid és hosszú távú fejlesztési stratégia megalapozása A rendszer viselkedésének, működésének komplex elemzése, értékelése, optimalizálása támogatja a stratégiai tervezést, rekonstrukciók ütemezését, a hálózatfejlesztési beruházások ütemezését Rendszeroptimalizáció (költségek is!) A gördülő fejlesztési terv felújítási és pótlási tervből, valamint beruházási tervből áll. Eszközei: Integrált adatkezelés és adatgyűjtés: nyilvántartás adatok, üzemeltetés adatai, Monitoring eredmények Numerikus modellek és szimulációs eredményei DHI

Komplex megoldások Számítási motorok; komponensek; szakértelem Döntéstámogató rendszerek Egyszerű kezelői felület a mindennapi feladatokhoz DHI

Miért? Hatótényezők city development Aarhus.dk climate adaptation resilence Politiken Településfejlesztés, -rendezés klímaváltozás alkalmazkodás ellenállóképesség DHI #16

Master plan - comprehensive solution Modern technológia Megoldás egymással összefüggő konceptuális és üzemeltetési problémák Koncepció (Városfejlesztések x rendszer optimalizáció) DHI

Modell céljának megfogalmazása Ütem C+D Ütem E MOUSE HD,AD modell BLACK BOX szennyvíztisztító telep modell MIKE11 folyó modell MOUSE NAM lefolyás modell Ütem F MOUSE NAM lefolyás modell MOUSE HD,AD modell MIKE11 folyó modell

Modell- Prága

Monitoring optimalizációja (áramlás-, szintcsapadékmérők) Modern technológia Megoldás egymással összefüggő konceptuális és üzemeltetési problémák Koncepció (Városfejlesztések x rendszer optimalizáció) DHI

Mérések Aknák, túlfolyók, tározók, egyéb műtárgyak felmérése Áramlás mérés (vízhozam, vízszint, csapadék, nyomásalatti, vízminőség) Kamera felvételek értékelése

Hálózat rehabilitációs és rekonstrukció terv (hálózati elemek, műtárgyak) DHI Monitoring optimalizációja (áramlás-, szintcsapadékmérők) Infiltráció tanulmányok, Árvíz alatti működés, Kitrorkollók, tőlfolyók elenzése stb. Megoldás egymással összefüggő konceptuális és üzemeltetési problémák Jelen állapot értékelése (üzemeltetési problémák, Szűkeresztmetszetek, Problémás helyek feltárása) Átemelők,zsilipek, stb., optimalizálása Modern technológia Jövőbeniállapot értékelése (városfejlesztés hatásai, Alternatíva elemezés, Települési vízgazdálkosás) Koncepció (Városfejlesztések x rendszer optimalizáció) Üzemeltetési és beruházási költségek megtakarítása

Modell eredmények Csatornák biztonsága Kulcsfontosságú paraméterek: a rendszer kapacitásának vizsgálata, túlterhelt csatornarendszer elemek vizsgálata

Példa- csővezeték túlterhelés Csővezeték túlterhelési eredmények - Az Ágfalvi út II. szakasz hossz-szelvénye (maximális vízszint)

Modell eredmények áramlás csövekben Kulcsfontosságú teljesítmény mutatók: visszaduzzasztás csövekben, feliszapolódás, sebesség, kapacitás... Jelenlegi állapot Al. 0 Jövőbeni állapot Al. 4 1.69142 1.31804 0.328237 0.402282 0.626517 0.893874 0.302208 0.589559 0.291248 0.689827 1.17297 0 0.402682 0.645603 0.411877 1.82877 0.64299 0.091254 1.17668 0.000381 0.162927 0.5639720.786662 0.058412 0.718932 1.15236 0.32482 0.442422 0.660315 0.55153 0.845104 0 0.743711 0.935099 1.36316 0.847464 0.427551 1.89868 0.832392 0.101266 0.691783 0.501232 0.971761 0.723806 0.6535 0.000381 1.0209 0.115923 0.470399 0.108824 0.319488 0.471368 0.491659 0.677663 0.461721 0.350105 0.313907 1.39867 0.018769 192.0 190.0 188.0 [m] Jelenlegi állapot Al. 0 F 0.64895 F CF11402 WATER LEVEL BRANCHES - 22-7-1993 18:05 Var0_e2.prf Discharge 4.463-4.522 4.522 1.500 1.600 CF11441 CF11448 CF11491 CF11338 CF11320 CF10131 CF10222 CF1035 CNCS_F CF10908 CF10903 CF11105 CF11108 M3/SEC 0.853031 [m] 210.0 205.0 Jövőbeni állapot Al. 4 - F F WATER LEVEL BRANCHES - 22-7-1993 19:05 Var4_e2.prf Discharge 4.462-4.558 4.557 4.537 M3/SEC CF11402 CF11441 CF11448 CF_PREP PR1 186.0 184.0 182.0 180.0 178.0 176.0 174.0 172.0 170.0 168.0 200.0 195.0 190.0 185.0 180.0 166.0 0.0 200.0 400.0 600.0 800.0 1000.0 1200.0 1400.0 1600.0 1800.0 2000.0 [m] 0.0 100.0 200.0 300.0 400.0 500.0 600.0 700.0 800.0 900.0 1000.0 1100.0 1200.0 1300.0 1400.0 1500.0 [m]

Túlfolyók 3D modellje

Modelleredmények túlfolyók vizsgálata Kulcsfontosságú paraméterek: kiöntések száma túlfolyónként, mennyisége, maximális mértéke, működés ideje From To Q max No Max T [hour] OK_56K 963114 1.8 7 1.3 OK_57K 9815155 1.5 4 1.2 OK_70K OK_70KO 9.9 17 2.5 RN V_RN 9.6 10 3.1 OK_71K 539015 0.2 2 0.6 OK_72K 544029 3.8 5 1.3 OK_73K B9 0.0 0 0.0 OK_75K OK_75KO 1.0 13 1.7 OK_77K 0 0.2 6 1.2 OK_78K 479073 0.0 0 0.0 OK_79K B4 0.0 0 0.0 OK_80K OK_80KO 0.0 0 0.0 OK_81K OK_81KO 0.0 0 0.0 OK_83K OK_83KO 1.0 1 0.3 From To Tot T [hour] Suma max. Suma Tot. OK_56K 963114 3.5 3 500 6 400 OK_57K 9815155 2.6 3 150 5 100 OK_70K OK_70KO 15.2 37 700 102 800 RN V_RN 15.8 36 400 87 000 OK_71K 539015 0.8 150 250 OK_72K 544029 3.5 8 500 14 100 OK_73K B9 0.0 0 0 OK_75K OK_75KO 8.7 2 500 6 900 OK_77K 0 3.0 270 500 OK_78K 479073 0.0 0 0 OK_79K B4 0.0 0 0 OK_80K OK_80KO 0.0 0 0 OK_81K OK_81KO 0.0 0 0 OK_83K OK_83KO 0.3 600 600

Modell eredmények hatás befogadókra Kulcsfontosságú paraméterek: éves terhelés Ammónia 21% 74% 5% Teljes szennyíztisztító telep terhelés BOD Túlfolyók terhelése 29% 3% 68% Tejes felvízi mennyiség Foszfor 37% 3% 60% Terhelés BSK5 [t/év] CHSK [t/év] NL [t/év] N tot [t/év] N-NH4+ [t/év] Tejes felvízi mennyiség 8 700 62 500 44 500 47 500 270 400 Túlfolyók terhelése 430 1 100 640 107 60 20 Teljes szennyíztisztító telep terhelés P tot [t/év] 3 700 12 600 5 800 4 100 950 250

Modell eredmények hatás befogadókra Kulcsfontosságú paraméterek: koncentráció, max vízhozam, max flow, hidraulikai terhelés, [ m ^ 3 / s ] T i m e S e r i e s D i s c h a r g e ( V L T A V A _ H D _ Q 2 1 0 _ E 2. R E S 1 1 ) D i s c h a r g e V _ M O D R 3 6 7 3 5 0. 0 0 1 1 2. 0 V _ K L E C 3 9 0 2 8 3. 3 4 1 1 0. 0 1 0 8. 0 1 0 6. 0 Vízhozam Vltava 1 0 4. 0 1 0 2. 0 1 0 0. 0 9 8. 0 9 6. 0 9 4. 0 9 2. 0 9 0. 0 8 8. 0 8 6. 0 0 0 : 0 0 : 0 0 1 2 : 0 0 : 0 0 0 0 : 0 0 : 0 0 1 2 : 0 0 : 0 0 0 0 : 0 0 : 0 0 1 2 : 0 0 : 0 0 0 0 : 0 0 : 0 0 2 2-7 - 1 9 9 3 2 3-7 - 1 9 9 3 2 4-7 - 1 9 9 3 2 5-7 - 1 9 9 3 Fict. D ŠÁRECKÝ -patak WWTP CSO-1F CSO-1E Fict. BS Fict. E+F [ m g / l ] T i m e S e r i e s C o n c e n t r a t i o n ( V L T A V A _ A D _ Q 2 1 0 _ E 2. R E S 1 1 ) C o n c e n t r a t i o n V _ M O D R 3 6 7 4 0 0. 0 0 B O D V _ K L E C 3 9 0 0 0 0. 0 0 B O D 8. 0 7. 5 7. 0 BOD -Vltava 6. 5 6. 0 5. 5 5. 0 CCS HH Fict. C1 CSO-1C 4. 5 4. 0 3. 5 3. 0 2. 5 OK14k 2. 0 0 0 : 0 0 : 0 0 1 2 : 0 0 : 0 0 0 0 : 0 0 : 0 0 1 2 : 0 0 : 0 0 0 0 : 0 0 : 0 0 1 2 : 0 0 : 0 0 0 0 : 0 0 : 0 0 2 2-7 - 1 9 9 3 2 3-7 - 1 9 9 3 2 4-7 - 1 9 9 3 2 5-7 - 1 9 9 3 7. 0 6. 5 6. 0 5. 5 Fict. SBI [ M 3 / S E C ] T im e S e r ie s D IS C H A R G E B R A N C H E S ( V a r 0 _ e 2. p r f ) D IS C H A R G E B R A N C H E S C C S - S H - - C S T - C E S 1 8. 5 3 Szennyíztisztító telep Fict. 112 Fict. A+B 5. 0 4. 5 4. 0 3. 5 0 0 : 0 0 : 0 0 1 2 : 0 0 : 0 0 0 0 : 0 0 : 0 0 1 2 : 0 0 : 0 0 0 0 : 0 0 : 0 0 1 2 : 0 0 : 0 0 0 0 : 0 0 : 0 0 1 2 : 0 0 : 0 0 0 0 : 0 0 : 0 0 1 2 : 0 0 : 0 0 0 0 : 0 0 : 0 0 2 0-7 - 1 9 9 3 2 1-7 - 1 9 9 3 2 2-7 - 1 9 9 3 2 3-7 - 1 9 9 3 2 4-7 - 1 9 9 3 2 5-7 - 1 9 9 3 paraméter Mértékegy. Határ Szimuláció O 2 [mg/l] > 5 4.5 BOD [mg/l] < 10 8.1 Ammonia [mg/l] < 1.5 1.28 Nitrate [mg/l] < 31,0 18.3 Phosphorus [mg/l] < 0.4 0.54 MOTOLSKÝ -patak Fict. SBII DALEJSKÝ -patak Fict. 112B Fict. NN BOTIČ -patak Fict. PO KUNRATICKÝ -patak Fict. PKS Fict. LKS

Új fejlesztési területek - útmutató

Prága hálózat rekonstrukciós intézkedések

Prága hálózat rekonstrukciós intézkedések

Hálózat rehabilitáció és rekonstrukció Megközelítések és eszközök Grafikus felhasználói felület(gui) Központi adatbázis Teljesítménymutatók Meghibásodás előrejelzés Vízellátás megbízhatósága Hosszú távú rehabilitáció tervezés Éves rehabilitáció tervezés Azonosítsa a vízellátó hálózat teljesítményét a monitoringhoz, célok kitűzéséhez és, target setting and benchmarkhoz Azonosítsa az egyedi csöveket és területeket magas meghibásodási potenciállal Azonosítsa a legveszélyeztetettebb pontokat a hálózaton és a csatlakozó csöveken Fedezze fel a jövőbeli rehabilitációs beruházások igényeit és következményeit, és határozza meg az optimális rehabilitációs stratégiát Válassza a leginkább költséghatékony rehabilitációs projektet az éves rehabilitációra változó kritériumok figyelembevételével CARE-W koncepció alapján DHI, Petr Ingeduld #34

Hálózatfejlesztés, rehabilitáció Vagyonnyilvántartás 2 1 Működési információ Fő indikátorok és súlyok bevitele indikátor csatornaháló zat,kor..% Multikritéria analizis 3 Egyéb információ Szimulációs modell Rekonstrukció - Prioritási lista 4

Indikátorok és főbb paraméterek CCTV Kapacitás Cső anyaga/kora Prioriátás Javítás-csere Alak Idegen vizek Koordinálás Kor pont Telítettség pont > 80 év 10 > 1500% 10 60-80 év 9 1000-1500% 9 40-60 év 6 500-1000% 8 20-40 év 3 400-500% 7 < 20 év 0 300-400% 6 CCTV pont 200-300% 5 Azonnali javítást igényel 10 150-200% 4 Sürgős beavatkozást igényel 7 110-150% 3 Sérülések középtávú horizonton javítást igényel 3 80-110% 2 Kisebb sérülések, hosszabb horizonton javítást igényel 2 < 80% 0 Nincs szükség javításra 0 Anyag pont Mennyire nehéz javítani? pont Tervezett élettartamon 10 túl Autóút, vasút 10 Öreg 7 Belváros 7 Közepes 3 Főbb utak, nevezetességek 5 Új 0 Tömegközlekedési utak, utak 3 Méretei pont Üres utak, járdák 0 > 800 10 500-800 8

Multikritérium analízis Súlyozás anyag Pont > 80 év 10 60-80 év 9 40-60 év 6 20-40 év 3 < 20 év 0 CCTV Pont class 5 10 class 4 8 class 3 6 class 2 4 class 1 2 no CCTV 6 Indikátor Súly CCTV 35% Kor 25% Anyag 15% Hidraulikai modell 15% Infiltráció 10% Sum 100%

Hálózat státusz grafikon Határérték Tervezett rekonsrukció 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500 550 600 650 700 750 800 850 900 950 1000 Pontszám Két fejlesztési lépcső Alul finanszírozott N N 0 1000 0 1000

Rekonstrukció tervek Részletes beruházási tervek prioritási lista! ID Segmentu DN [mm] Material rok stavby Ulice Délka [m] rok rekonstrukce cena [tis. CZK] 1238 300 Kamenina 1920 Nezvalova 29,93 2012 213 1239 300 Kamenina 1920 Nezvalova 63,40 2012 452 1246 300 Kamenina 1920 Chebská 22,77 2012 162 1247 300 Kamenina 1920 Chebská 6,95 2012 50 1256 900 Kamenina 1920 NZP 8,95 2012 187 1258 500 Kamenina 1920 ZP 13,74 2012 137 1267 300 Kamenina 1920 Chebská 85,49 2012 610 133 300 Kamenina 1920 Husova 13,57 2012 97 149 800 Kamenina 1920 Dlouhá 3,04 2012 53 2024 300 Kamenina 1920 Žirovnická 7,51 2012 54 2027 300 Kamenina 1940 Brigádnická 32,59 2012 232 2031 300 Kamenina 1940 Budovatelská 58,33 2012 416 2034 300 Kamenina 1940 J. Wolkera 14,13 2012 101 Tematikus térkép Éves beruházási terv Rok rekonstrukce [Km] Rekonstrukce [%] Cena [tis. CZK] Kumulativni cena [tis.czk] 2012 0,39 1,08% 3 000 3 000 2013 0,41 1,12% 2 998 5 998 2014 0,37 1,03% 2 994 8 992 2015 0,37 1,03% 2 991 11 983 2016 0,40 1,11% 3 000 14 982 2017 0,27 0,74% 2 999 17 982 2018 0,22 0,62% 2 990 20 971 2019 0,19 0,52% 2 996 23 968 2020 0,30 0,83% 3 000 26 968 2021 0,19 0,54% 2 988 29 955 2022 0,17 0,46% 2 993 32 949

Kimenetei eredmények tematikus térképek Rekonstrukciós terv- építési év szerint Kritériumok megjelenítések, tematikus térképek, tervezett, jelenlegi állapot Failure rate

Master Plan előnyei Hosszútávú koncepció és fejlesztési tervek egyeztetése Üzemeltetési és beruházási költségek optimalizálása, megtakarítások Műszaki és gazdasági szempontok összekapcsolás beruházási prioritások szempontjából, megtakarítások Felújítási, pótlási, beruházási terv Know how Információ tárolása integrált adatbázisban Állandó folyamat Rendszer üzemeltetésének optimalizációja Üzemeltetéshez és karbantartáshoz plusz infomrációk GIS alapú nyilvántartás Műszaki dokumentáció az EUfinanszírozásokhoz Rekonstrukciós és rehabilitációs terven túl rövid távon is megvalósítható lépések is lehetnek, mint például: o Jelen állapot értékelése (üzemeltetési problémák feltárása) o Szivárgás detektálása (nyomászónákbanm, ellátási körzetekben) o Monitoring optimalizálása o o o o o o o o Üzemeltetés optimalizálása Jelen állapot értékelése (üzemeltetési problémák, szűkeresztmetszetek, problémás helyek feltárása) Jövőbeniállapot értékelése (városfejlesztés hatásai, alternatíva elemezés) Települési vízgazdálkosás, vízvisszarartás Jövőbeniállapot értékelése(városfejlesztés hatásai, Alternatíva elemezés Települési vízgazdálkosás Átemelők,zsilipek, stb., optimalizálása

Köszönöm megtisztelő figyelmüket! Pieskó Erzsébet DHI Hungary Kft. www.dhi.hu office@dhi.hu DHI