Problematika poruch je v současné době velmi diskutované téma a dá se předpokládat, že i v budoucnu bude. Jedná se o jeden z klíčových elementů ekonomiky provozu každé vodárenské společnosti. Ve vyspělých zemích světa sledují tyto společnosti nejen produkci pitné vody, ale i další ukazatele, jako jsou ztráty vody při výrobě nebo distribuci, jejich procentuelní podíl na vodě vyrobené, ale i počet poruch a další. Právě sledování počtu poruch, potažmo poruchovosti, a jejich následné hodnocení je předmětem tohoto článku.
Ondřej Bojanovský
Abstract
The paper deals with the failure rate of pipelines and feeder canals. The thesis consists of two parts. The first part focuses on the theoretical description and terminology of failure rates. There are also listed the most frequent causes of defects and individual factors influencing them. Apart from this, you can find there the topic of water loss and methodology of its estimation. The second part contains the proposal of failure rate evidence and its categorization. After that, the data of case study are analyzed.
Úvod
Úvodem je třeba vyjasnit několik pojmů, které budou níže používány a to především rozdíl mezi poruchou a poruchovostí. Poruchou rozumíme takový stav, při kterém objekt (v tomto případě úsek potrubí) dočasně nebo trvale ztratí svoji schopnost plnit požadovanou funkci. Poruchovost je počet poruch vztažených na délku potrubí a vyjadřuje tedy přesněji technický stav úseku. Obvykle se vyjadřuje jako počet poruch na 100km sítě. Tím také vzniká možnost srovnání různých vodovodních sítí, nebo v případě větších provozních celků rozdělení a vzájemné porovnání různých oblastí.Přestože vznik poruchy je náhodná událost, jejich sledováním v průběhu času je možné odhadnout stav potrubí. Teoretickou životnost potrubí obvykle modelujeme pomocí takzvané vanové křivky, na které lze najít několik charakteristických míst a podle níž je možné přibližně odhadnout, v jaké fázi opotřebení se potrubí nachází. Proto je důležité znát nejen počet poruch za sledované období, ale i délku vodovodní sítě, materiál potrubí, jeho stáří, ale i místo poruchy. Je totiž logické, že různé materiály a okolní prostředí budou mít odlišné důsledky na průběhy teoretické životnosti potrubí a snažit se přirovnávat všechny úseku k jediné křivce nebude mít požadovaný efekt. Řešením je rozložení sítě na menší celky, rozdělení potrubí do několika kategorií, například dle materiálu a stáří potrubí, a poté hodnocení vzniklých poruch podle toho, v jaké skupině se vyskytla. Tím de facto dostáváme poruchovost jednotlivých kategorií. Tu je možno srovnávat s dalšími místy na síti, které splňují stejné podmínky a sledovat tak, zda se poruchovost některé části sítě výrazně nevymyká průměru. Takovouto soustavnou činností dostáváme po několika letech dostatečné řady dat pro vyhodnocování poruchovosti, která může být jedním z podkladů pro plány obnovy sítě. Je totiž zjevné, že účelem tvorby těchto plánů je výběr takových úseků, které z různých důvodů představují pro provozovatele nepřiměřenou ekonomickou zátěž (například vysoké úniky vody, rostoucí náklady na množství menších oprav atd.) a právě hodnocení poruch může být cenným podkladem.
Je tedy zřejmá potřeba provádění soustavného monitoringu sítě, vedení provozní evidence (a to jak databázovými systémy, tak stále více oblíbeným GIS aplikacemi) a sledování počtu poruch. Obvykle však nedochází k hodnocení poruch z hlediska jejich důležitosti a všechny takovéto události jsou vedeny pod souhrnným označením „Porucha“ nebo „Havárie“. Větší společnosti mají obvykle zavedeny postupy pro kategorizaci takovéto události alespoň podle prvku, na kterém se vyskytla. To zahrnuje různé možnosti rozdělení, například na poruchy hlavních řadů, přivaděčů, přípojek nebo detailněji potom přímo na poruchy šoupat, hydrantů atd. Takovéto rozdělení má samozřejmě svoje opodstatnění a je využíváno nejen u nás v České Republice, ale i v zahraničí. Především rozlišení místa poruchy na hlavní řady, přivaděče a poruchy přípojek je vhodné, protože všechny vykazují různé druhy poruch, jsou na ně aplikovány různé požadavky na spolehlivost a také z hlediska důsledků poruchy. Z tohoto pohledu má například porucha přiváděcího řadu, ohrožující dodávku vody pro celé spotřebiště, horší následky než porucha rozvodného řadu.
Z této skutečnosti také vychází navrhované rozdělení poruch na hlavním řadu do celkem pěti kategorií. Zde použité slovo „porucha“ shrnuje veškeré provozní události, které se na úseku vyskytnou. Ty jsou pak zatříděny do jedné z pěti kategorií, a to podle určených koeficientů významu poruchy. Ty jsou vhodně zvoleny a podle dané vodovodní sítě lze upravovat jejich hranice tak, aby korespondovaly s její velikostí nebo specifickými problémy každé sítě. Konkrétně to mohou být například koeficienty určené na základě profilu potrubí, hydrodynamického tlaku nebo významnosti odběratelů. Vyhodnocením významnosti každé poruchy tedy dojde k jejímu finálnímu zařazení a to jako Havárie (2 podkategorie) nebo jako Porucha (3 podkategorie). Je tedy na první pohled jasné, že události hodnocené jako Havárie mají prvořadý význam, neboť sebou nesou vyšší míru rizika pro vodovodní systém a svojí nefunkčností ohrožují větší počet odběratelů. Od zařazení události do jedné z pěti kategorií se také odvíjí požadovaná rychlost reakce a opravy, od okamžitých zásahů s nutností zajištění náhradního zásobování až po zařazení poruch do dlouhodobých plánů obnovy, pokud není nutné jejich rychlé odstranění.
Sledování poruchovosti vodovodního potrubí má samozřejmě význam, a to především z dlouhodobého hlediska. Tato problematika sebou nese celou řadu dalších otázek, ať už jsou to metody nalezení skrytých úniků vody nebo odhadu velikosti úniku, velikost vlivu různých okolností na poruchovost nebo sledování různých materiálů a jejich životnosti v čase a další. Hodnocení poruch tedy může být podkladem pro celou řadu navazujících činností, především pak pro tvorbu dlouhodobých plánů obnovy. Samostatnou kapitolou může být sledování tlaků a jejich optimalizace ve vazbě na poruchovost hlavních řadů.
Tento článek vznikl na základě diplomové práce „Hodnocení poruch vodovodních řadů a přivaděčů“, která vznikla pod vedením doc. Ing. Ladislava Tuhovčáka, CSc. v akademickém roce 2010/11 na Fakultě stavební Vysokého učení technického v Brně, Ústavu vodního hospodářství obcí, kde také lze získat další informace o problematice.