Význam řešení problematiky úniků vody u jednotlivých provozovatelů není závislý pouze na jejich aktuální výši, ale na celkovém posouzení jejich dopadů na problematiku zásobování vodou jak z ekonomického, tak technického a ekologického hlediska.

  Zdeněk Sviták, Milan Suchánek, Karel Eminger

V této souvislosti se často zmiňuje tzv. rentabilita investic vkládaných do odstraňování úniků, kdy je třeba zhodnotit negativní faktory úniků jako:

  • Vyvolané investiční náklady na posilování kapacity systému zásobování vodou, především na budování nových zdrojů;
  • vyčerpání kapacity kvalitních a levných zdrojů vody a nutnost jejich náhrady zdroji méně kvalitními a dražšími;
  • přetěžování technologie úpraven vody a snižování kvality vody vyrobené;
  • narůst provozních nákladů na výrobu, dopravu a distribuci vody;
    • nespokojenost zákazníků s nedostatečnou úrovní dodávky vody (snížené tlaky, přerušení dodávky vody) a případné ekonomické ztráty na straně zákazníků;
    • škody způsobené unikající vodou na infrastruktuře a nemovitostech;
    • zvýšené zatěžování kanalizačního systému a čistírny odpadních vod;
    • úzce související náklady na opravy.

Pro efektivní snižování úniků vody ve vodovodní síti je třeba kombinovat celou řadu opatření. K nejúčinnějším opatřením patří optimalizace tlakových poměrů a především vybudování systému měření a vyhodnocování nátoků do oddělených měrných okrsků a kromě porovnávání celkového nátoku a fakturace v oblasti vyhodnocovat i noční nátoky a z nich odvozovat únik vody. U systémů s velkým počtem vyhodnocovaných zásobních pásem a distriktů je velice významný faktor včasné reakce na aktuální změny. Kromě již zmíněného měření nočních nátoků je tedy velice vhodný podpůrný informační systém, který dokáže vyhodnotit aktuální stav a automatizovaně určit technické a ekonomické priority pro provozní zásahy.

Informační systém pro vyhodnocování úniků vody a vody nefakturované

Obr. 1 Schéma funkce IS pro vyhodnocování úniků vody a vody nefakturované

Informační systém pro vyhodnocování úniků vody musí zajistit automatizovaný sběr a vyhodnocování ukazatelů tak, aby tuto činnost nemuseli provádět provozní pracovníci a mohli se plně věnovat řízení činností při dohledávání a odstraňování úniků. Data jsou automaticky shromažďována v databázi a vyhodnocována. Výsledky jsou k dispozici uživatelům v detailní i přehledné formě prostřednictvím podnikového intranetu. Nástroj by měl umožňovat i vyhodnocení ekonomické úrovně úniků vody a tím umožnit řízení odstraňování úniků tak, aby bylo dosaženo co největších ekonomických úspor.

Požadavky provozovatelů na funkcionalitu podpůrného informačního systému pro řešení úniků vody a vody nefakturované jsou poměrně rozsáhlé. Následující výčet ukazuje přehled funkcionality programu Monitor úniků.

  • Monitor úniků je program a implementace pro komplexní sběr dat a řešení úkolů spojených s vyhodnocováním úniků se zaměřením na jejich optimalizaci. Může fungovat jako podnikový IS;
  • Kromě propojení na historickou databázi dispečinku je také podporováno zadávání měření příložnými průtokoměry a zadávání dat z odečtů vodoměrů;
  • Ve vyhodnocení odstranitelných úniků na základě nočních nátoků jsou zahrnuty
    • noční nátok do pásma, který se může vyhodnocovat různými způsoby,
    • noční odběry velkoodběratelů,
    • objektivizovaný noční nátok,
    • neodstranitelné úniky;
  • Vyhodnocení probíhá každý den a dispečer má tak k dispozici aktuální data pro plánování zásahů ve vodovodní síti, okamžité informace o vzniklých poruchách a haváriích;
  • Monitor úniků podporuje výpočet vody nefakturované z bilance dlouhodobého nátoku do zásobních pásem a vody fakturované. Výsledky jsou porovnávány s vyhodnocením nočního nátoku do pásma.

Obr. 2 Zobrazení časových řad nátoků do pásma a úniku. Automaticky vyhodnocený únik z nočních nátoků do zásobního pásma (plná čára uprostřed).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

  • Nástroj automatizovaně vyhodnocuje celou řadu standardních ukazatelů úniku vody a vody nefakturované a připravuje uživatelsky modifikovatelné reporty;
  • Nástroj umožňuje nastavení limitů pro různé ukazatele u jednotlivých sledovaných distriktů včetně limitů pro průběh nátoku do pásma. Na základě toho je možno vyhodnocovat i jakékoli nestandardní jevy v celkovém nátoku do distriktů během dne;
  • Zásobní pásma je možno libovolně sdružovat do „nadřazených“ oblastí (města a jejich časti, vodárenské provozy, závody atd.). Struktura je prakticky neomezená a program automaticky provádí sumarizace výsledků pro takto strukturované oblasti;
  • Získaná data jsou vyhodnocována a ukládána v centrální databázi, na kterou se připojují uživatelé prostřednictvím klientských stanic;
  • Optimalizace úniků je řešena vyhodnocováním ekonomické efektivity jejich odstranění v jednotlivých zásobních pásmech a měrných distriktech. Jsou porovnávány možné finanční přínosy, pokud by došlo k odstranění skrytých úniků, oproti finančním nákladům, které by bylo nutné vynaložit na jejich dohledání a opravu. Tím jsou identifikovány distrikty, kde vynaložené úsilí na dohledání a odstranění úniků přinese největší efekt.

Obr. 3 Porovnání nákladů za práci na redukci úniků (tenké tmavé sloupce) s pravděpodobnou úsporou na únicích (světlejší sloupce) a index návratnosti nákladů (silné tmavé sloupce)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

  • Aktuální výsledky vyhodnocení jsou dostupné nejen přímo v databázi v prostředí databázového klienta, ale jsou také automatizovaně přenášeny do souboru MS Excel, kde jsou k dispozici v uživatelských tabulkách a grafech.
  • Data jsou přehledně vizualizována v mapových výstupech přístupných jak přes databázového klienta, tak v aplikacích ArcGIS.

Obr. 4 Zobrazení výsledků vyhodnocení úniků vody v listu „Mapa úniku

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Podpora tvorby distriktů - trvalé měření příložným průtokoměrem

Praktické zkušenosti z jednotlivých aplikací ukazují, že jedním ze základních parametrů, které ovlivňují úspěšnost nasazení je rozdělení vodovodní sítě na hydraulicky uzavřené distrikty s co nejmenší délkou vodovodní sítě. Rozdělení lze provést bud' na základě měření, nebo fyzického uzavření sítě.

Přestože počet a úroveň měření průtoku na vodovodních sítích během posledních let vzrostla, není většinou pro tento účel stávající počet měřidel postačující. Vybudování nového měrného profilu je poměrně nákladnou záležitostí a to jak z hlediska času tak financí, oproti tomu pozdní identifikace poruch a s tím souvisejících ztrát vody navyšuje náklady na provoz vodovodní sítě. Toto byl jeden z hlavních impulzů pro vývoj nového průtokoměru, který by v sobě spojoval výhody přenosného měřidla (tedy nezávislost na elektrické síti, potažmo budování přípojky el. energie) a kontinuita měření (tedy minimální nároky na obsluhu měřidla). Dalším požadavkem byla vysoká míra flexibility zejména s ohledem na ovlivnění provozu vodovodní sítě pro instalaci měřidla. Dálkový přenos dat do dispečinku je dnes již samozřejmostí. Výsledkem je příložný průtokoměr LMF, který díky akumulátorům s dlouhou životností a úspornému režimu měření splňuje výše uvedené požadavky. Jeho další výhodou je přenos dat a integrace datového serveru přímo do prostředí Monitoru úniků. Tímto krokem vzniká velmi silný nástroj pro kontrolu úniků s rychlým nasazením a vysokou návratností investic.

Obr. 5 Příložný průtokoměr LMF

Princip měření LMF je založen na principu doby doběhu ultrazvukového signálu. Vlastní meření probíhá mezi dvěma senzory, které pracují jako vysílač a přijímač ultrazvukového signálu. Senzory jsou přiložené na vnější straně tlakového potrubí v definované vzdálenosti. Instalace je možná ve třech režimech podle umístění senzorů. Metoda upevnění senzorů je závislá na velikosti profilu potrubí, charakteristikách kapaliny a hydraulických podmínkách.

Praktické aplikace a provozní zkušenosti

Nástroj Monitor úniků je již po několik let úspěšně provozován ve městech Teplice, Ústí nad Labem, Chomutov, Most a Litvínov. Jeho funkce a výstupy byly přizpůsobeny praktickým potřebám provozních pracovníků. Díky Monitoru úniků byl minimalizován čas nutný pro zpracování dat a pracovníci se mohou plně věnovat organizaci pracovních činností pátračů a provozů souvisejících s dohledáním a odstraňováním úniků.

Obr. 6 Dlouhodobý vývoj celkového úniku v Ústí nad Labem od listopadu 2011 (instalace Monitoru úniků) do současnosti. Graf z prostředí Monitoru úniků - celkový únik v Ústí nad Labem - silná čára, čáry pod ní zobrazují únik v jednotlivých městských částech

Nasazení Monitoru úniků přispělo k významnému snížení a následovnému udržování nízké a ekonomicky zdůvodnitelné úrovně úniků jak na úrovni jednotlivých distriktů, tak na úrovni celých měst. Velice významné je také výrazné urychlení dohledání úniků po zimním období. Aktivní používání Monitoru úniků se stalo nedílnou součástí postupů při řízení činností spojených se snižováním vody nefakturované a jako výsledek optimalizace těchto postupů bylo dosaženo velice významných úspor. Například v Teplicích je dlouhodobě dosahovaná úroveň celkového úniku vody po zavedení Monitoru úniků o cca 40% nižší než úroveň úniků dosahovaná před jeho zavedením. V Ústí nad Labem pro podobné srovnání vychází snížení úniků o cca 20%.

Závěr

Existence monitorovacího systému umožňuje dlouhodobě systematicky kontrolovat úroveň úniků pomocí nadstavbových informačních systémů a výrazně zvýšit efektivitu minimalizace úniků a vody nefakturované ve vodárenských systémech.

V případě malého nebo limitovaného počtu měření na vodovodní síti je možné v systému SCADA rozšířit monitoring průtoků průtokoměry LMF s GSM/GPRS přenosem dat. Příložný průtokoměr LMF byl vyvinut v úzkém spojení se softwarovou aplikací “Monitor úniku", která je založena na vyhodnocení měřených průtoků. Monitor úniků poskytuje přehledné informace o únicích ve formě tabulek, map a grafů. Výsledky analýz mohou být distribuovány k uživatelům prostřednictvím podnikového intranetu. Technické parametry mohou být doplněny i o výpočet ekonomické úrovně úniků vody a tím umožnit řízení odstraňování úniků tak, aby bylo dosaženo co největších ekonomických úspor. Nasazení vhodného informačního systému pro hodnocení úniků vody je jednou z podmínek efektivního snižování úniků vody.

Propojením Monitoru úniků a průtokoměru LMF získáváme účinný nástroj, který umožňuje výrazně doplnit stávající měření průtoků v dispečerském systému a který umožňuje rychlé zřízení měrných distriktů ve vodovodní síti s vhodnou celkovou délkou vodovodních řadů při minimalizaci investičních nákladů. Zavedení nové technologie pak vede ke zvýšení efektivity dosavadních postupů v detekci a vyhodnocení úniků ve vodovodní síti a řízení všech souvisejících činností.

Literatura

Farley, M and Liemberger, R. (2005) Developing a non-revenue water reduction strategy: planning and implementing the strategy,. Vol5No 1 pp 41-50, IWA Pub-lishing.

Tripartitie Group (OFWAT+Enviromental Agen-cy+DEFRA) (2002) Best practice prin-ciples in the eco-nomic level of leakage calculation.

OFWAT (2008) Best practice guidance on the inclusion of externalities in the ELL calculation. OFWAT publication

Pearson, D and Trow, S.W. (2005) Calculating economic level of leakage

UKWIR / Manning C. (2005) Natural rate of rise in leakage. Report Ref. No. 05/WM/08/33

Bristol Water (2007) Assessment of Economic Level of Leakage, Internet published report

Svitak,Z., Radkovska, E., Cihakova, I: „Technical and economical evaluation of integrated approach to the water loss management in the Czech Republic”, Water Loss 2007 - Conference IWA Specialist Group Efficient Operation and Management, Water Loss Task Force, Bucharest-Romania, 2007

Kolovrat, O, Svitak, Z.: „Comprehensive solution of water loss reduction”, Water Loss 2007 - Conference IWA Specialist Group Efficient Operation and Management, Water Loss Task Force, Bucharest-Romania, 2007

Svitak, Z, Moran, M., Pryl, K..: „ Network Rehabilitation Planning with regard to Water Loss Management”, Water Loss 2009 - Conference IWA Specialist Group Efficient Operation and Management, Water Loss Task Force, Cape Town-South Africa, 2009

Svitak, Z, Eminger, K., Kolovrat, O, Janků, O.: „ Minimizing leakages as part of a conceptual strategy in water supply system master plans”, Water Loss 2010 - Conference IWA Specialist Group Efficient Operation and Management, Water Loss Task Force, Sao Paulo-Brasil, 2010

Svitak, Z.: „ Do we need NRW software for operators?”, Water Loss 2012 - Conference IWA Specialist Group Efficient Operation and Management, Water Loss Task Force, Manila-Philippines, 2012

Autoři

Tato e-mailová adresa je chráněna před spamboty. Pro její zobrazení musíte mít povolen Javascript., DHI a.s., Na Vrších 5/1490, 100 00 Praha 10

Ing. Milan Suchánek, DHI a.s., Na Vrších 5/1490, 100 00 Praha 10

Ing. Karel Eminger, Severočeské vodovody a kanalizace, a.s., Přítkovská 1689, 415 50 Teplice

Recenze

Článek byl recenzován. Recenze jsou uloženy v redakci.

Bibliografická citace

SVITÁK, Z., Suchánek, M., Eminger, K. Komplexní nástroje pro řešení úniků vody. Vodovod.info - vodárenský informační portál[online]. 14.10.2013, 10/2013, [cit. 2013-10-14]. Dostupný z WWW: <http://vodovod.info>. ISSN 1804-7157.

English Summary

The importance of addressing issues of water leakage at each operator depends not only on their current level, but on an overall assessment of their impact on the issue of water supply from both an economic and a technical and environmental point of view. In this context, often mentions the return on investment inserted into removal releases when it is necessary to evaluate a number of negative factors.