UNELE PROBLEME PRIVIND FIABILITATEA REłELELOR DE DISTRIBUłIE A APEI DIN ANSAMBLURI DE CLĂDIRI

Size: px

Start display at page:

Download "UNELE PROBLEME PRIVIND FIABILITATEA REłELELOR DE DISTRIBUłIE A APEI DIN ANSAMBLURI DE CLĂDIRI"

Jade Doyle
6 years ago
Views:

1 UNELE PROBLEME PRIVIND FIABILITATEA REłELELOR DE DISTRIBUłIE A APEI DIN ANSAMBLURI DE CLĂDIRI ig. Adria GHINEA S.C. APA NOVA BUCUREŞTI S.A. Splaiul IdepedeŃei 235, sector 6, BUCUREŞTI, adria.ghiea@rdslik.ro, ABSTRACT This paper presets the practical implemetatio of moder solutios for the maagemet of a water etwork distributio i urba area, applied oto case study of the water etwork system of urba area Drumul Taberei - Militari i Bucharest Keywords : reliability, modelig, geetic algorithm, miimum break rate. 1 INTRODUCERE Realizarea reńelelor de distribuńie a apei di asambluri de clădiri, cu fiabilitate ridicată, implică cheltuieli mari de ivestińie, iar pe îtreaga lor durată de exploatare, cheltuieli mari petru cosumul de eergie electrică ecesară pompării apei şi efectuării lucrărilor de meteańă. ReŃelele de distribuńie a apei di asambluri de clădiri sut supuse uor procese cotiue de uzură, atât datorită factorilor de mediu cât şi codińiilor de exploatare, pe îtreaga durată de viańă a sistemului de alimetare cu apă. Creşterea costurilor de operare şi îtreńiere, pierderile de apă, reducerea calităńii serviciului public de alimetare cu apă şi chiar a calităńii apei sut cosecińele acestui proces de uzură cotiuă a reńelelor de distribuńie a apei di asambluri de clădiri. Î aceste codińii, elaborarea uor studii fializate cu metode şi măsuri petru creşterea fiabilităńii reńelelor de distribuńie a apei di asambluri de clădiri prezită o importańă deosebită, cu implicańii profude de atură tehică, ecoomică şi socială, deoarece asigurarea alimetării cu apă este o problemă vitală petru îtreaga populańie. Fiabilitatea [1] reńelelor de distribuńie a apei di asambluri de clădiri reprezită capacitatea acestor reńele de a fucńioa fără defecńiui, î decursul uui aumit iterval de timp, î codińii date. SiguraŃa î fucńioare, exprimată pri parametri de performańă ai fiabilităńii, este strâs legată de gestioarea eergetică şi ecoomică a reńelelor de distribuńie a apei di asambluri de clădiri. Creşterea fiabilităńii reńelelor de distribuńie a apei di asambluri de clădiri poate fi realizată pri următoarele metode: creşterea fiabilităńii compoetelor; utilizarea redudańei structurale; strategii adecvate de meteańă.

2 2 MODELUL DE CALCUL HIDRAULIC PENTRU SIMULAREA PIERDERILOR ACCIDENTALE DE APĂ DIN CONDUCTELE DE DISTRIBUłIE, FOLOSIND ALGORITMUL GENETIC Sistemul de relańii de calcul hidraulic al reńelei de distribuńie a apei este format di ecuańia de coservare a masei, î fiecare od, j, ecuańia de coservarea a eergiei şi ecuańia emitorului [2], care simulează pierderea accidetală de apă î odul j : j= NJ Q j j= 1 = (1) hr i Q j = H j 1 H j (2) α j = K j p j (3) î care: Q j - este debitul de apă î odul j, petru j [ 1, NJ ] ; NJ - umărul de oduri; h - pierderea totală de sarciă pe trosoul i, petru i [ 1, NI ]; ri NI - umărul de coducte; H j 1, H j - sarciile hidrodiamice ale apei î odurile j 1, respectiv j ; K j - coeficietul de emitor sau coeficiet de descărcare; p j - presiuea apei î odul j ; α j - expoetul de emitor (î geeral, egal cu.5). Datele de itrare, precum rugozităńile suprafeńelor iterioare ale coductelor şi cosumurile (alocate î oduri) sut ecuoscute care trebuie evaluate petru fucńioarea modelului. Aceste ecuoscute devi parametri de calibrare ai modelului de calcul hidraulic. Procesul de calibrare este descris de u algoritm eliiar [2], [3], î care pierderea accidetală de apă poate fi modelată cu ajutorul coceptului de emitor. Algoritmul de calcul presupue determiarea vectorului : X = ( LN j, K j ) ; petru LN j J ; = 1,..., NGrup ; j = 1,..., NScurgere ; cu coeficietul de scurgere/emitor care ia valori K j [, K max ] astfel îcât valoarea fucńiei obiectiv F (X ) să fie miimă. ude: LN i - idexul pierderii/scurgerii la odul j di cadrul setului (grupului) de oduri (care poate fi mai mic decât umarul total de oduri); K i - coeficietul de emitor (scurgere) petru odul j di cadrul grupului de oduri ; J - reprezită matricea idexelor odurilor di cadrul grupului de oduri ;

3 oduri ; NScurgere - umărul de pierderi accidetale de apă de idetificat î grupul de K max - coeficietul de emitor maxim petru grupul de oduri ; F (X ) - fucńia obiectiv este defiită ca distańa ître valorile observate î tere şi valorile simulate de model. Evaluarea fucńiei obiectiv (fitess) se poate realiza pri 3 metode [2]: miimizarea sumei celor mai mici pătrate: NH 2 NF 2 Hs h Hoh Qsf Qof wh + wf T h= Hpt f = Qpt 1 1 F( X ) = (4) NH + NQ t= 1 miimizarea sumei difereńelor absolute: NH Hs NF h Hoh Qsf Qof wh + wf T Hpt Qpt h= 1 f = 1 F( X ) = (5) NH + NQ t= 1 miimizarea difereńelor maxime: ude: Nh Hs t Ho t NF Qs t Qo t w h ( ) h ( ) f ( ) f ( ) max max h, max wf h= 1 Hpt f = 1 Qpt w h ; w f - coeficieńi de poderare ormalizańi şi au expresiile: wh = w( Hlossh / Hlossh ) ; (7) w f = w( Qof / Qof ) ; (8) Hloss h - pierderea de sarciă observată î odul h ; Hs h (t) - eergia hidraulică simulată observată la odul h la mometul t ; Ho h (t) - eergia hidraulică observată la odul h la mometul t ; Qs f (t) - debitul simulat pe trosoul f la mometul t ; Qo f (t) - debitul observat pe trosoul f la mometul t ; NH - umărul de oduri ude avem eergii hidraulice observate (măsurate); NF - umărul de trosoae ude avem debite observate (măsurate); Hpt - valori de eergie hidraulică raportate la umărul de pucte fitess; Opt - valori de debit raportate la umărul de pucte fitess. Catitatea de apă distribuită îtr-u asamblu de clădiri u se regăseşte î aceeaşi proporńie î catitatea facturată, difereńele proveid di cosumuri cladestie, erori de măsură sau pierderi pri avarii care u sut vizibile î mod imediat [4]. (6)

4 Pierderile de apă di reńeaua de distribuńie a apei di asambluri de clădiri datorate avariilor evizibile produc: pierderi fiaciare directe, pierderi fiaciare idirecte, pierderi de imagie şi eîcredere î modul de admiistrare a bugetului public. Deteriorarea ifrastructurii [5], trebuie să fie cotracarată pri măsuri proactive [6], petru a reduce la miim pierderile de apă di reńelele de distribuńie a apei di asambluri de clădiri. 3 STUDIU DE CAZ: SIMULAREA PIERDERILOR DE APĂ DIN REłEAUA DRUMUL TABEREI MILITARI ReŃeua de distribuńie a apei di cartierul Drumul Taberei Militari, fig.1, este delimitată fizic de restul reńelei de distribuńie a apei di oraşul Bucureşti şi este alimetată de 2 stańii de pompare a apei amplasate î odurile reńelei coform datelor di tabelul r. 1. Fig. 1. Schema de calcul a reńelei de distribuńie a apei di cartierul Drumul Taberei - Militari Nr. crt. StaŃia de pompare a apei Tabelul r. 1. Nodul reńelei (J) Eticheta (label) 1 Drumul Taberei 237 R Precizia 236 R Cota apei î rezervor Î modelul de calcul al reńelei, stańiile de pompare a apei au fost cosiderate ca fiid rezervoare de îălńime cu sursă ifiită. ReŃeaua de distribuńie a apei di cartierul Drumul Taberei Militari are u regim de presiue uitar, cele 2 stańii lucrâd itercoectat. StaŃia de pompare Precizia deşi a fost [m]

5 proiectată să lucreze cu 2 regimuri de presiue are î fucńiue doar partea de îaltă presiue. Î reńea s-au cosiderat toate vaele deschise. Petru realizarea modelului de calcul hidraulic al reńelei de distribuńie a apei di cartierul Drumul Taberei Militari s-au utilizat următoarele date: datele costructive ale reńelei (diametre > 25mm) cotele geodezice; cosumuri de apă facturate î aul 24 ; presiuile de serviciu ecesare alimetarii cu apă a cosumatorilor ditr-u imobil P+1 ivele; parametrii apei furizate de stańiile de pompare di datele de exploatare. Modelul de calcul hidraulic al reńelei de distribuńie a apei di cartierul Drumul Taberei Militari a fost simplificat la 184 oduri si 225 de trosoae de coducte reprezetâd cca 67 km de reńea de distribuńie. Aceste ipoteze simplificatoare au fost ecesare di cauza volumului mare de date ce trebuiau procesate (14 aboańi, tot atâtea braşamete, estimat 1 de coducte î codińii de detaliere pâă la braşamet, adică 3 km reńea de distribuńie şi cca 1 km reńea de braşamet). Nu s-au figurat vae, cotori de apă s-au clapete de ses, pierderile de sarciă luate î cosiderare fiid cosiderate pierderi de sarciă liiară. Petru calcul s-a utilizat u program specializat (WATERGEMS furizat de BENTLEY SYSTEMS) bazat pe ecuańiile modelului de calcul hidraulic prezetate mai sus. Î calibrarea modelului s-a utilizat algoritmul geetic (DARWINIAN) implemetat î software-ul WATERGEMS [2]. S-au efectuat următoarele măsurători: de presiui : pasaj Lujerului (J-51); cotor Micro 3 (J-81) ; StaŃia Drumul Taberei (J-66); StaŃia Precizia (J-27); StaŃia Uverturii (J-158); Bloc LaŃea Gheorghe (J-14); Bloc Ariii Dorei (J-5); debite : Artera 1 (A1) StaŃie Pompare Drumul Taberii (P-95) ; Artera 2 (A2) StaŃie Pompare Drumul Taberii (P-96) ; Artera 3 (A3) StaŃie Pompare Drumul Taberii (P-94) ; StaŃia Precizia ; Cotor Timisoara Bujorei (P-18) ; Cotor Romacierilor (P-81) ; Cotor Lujerului (P-66). Sceariul de bază a cupris calculul petru 24 de ore cu valori petru fiecare oră, astfel îcât s-au determiat variańiile orare petru fiecare puct de măsurare petru a se suprapue cu valorile calculate pri model. Calibrarea modelului s-a realizat petru valorile debitelor pri compararea valorilor măsurate cu valorile calculate de modelul hidraulic utilizâd algoritmul geetic implemetat î software-ul WATERGEMS pri simularea uor pierderi de apă sub forma uor debitele perturbatoare. Pierderea de apă simulată poate avea următoarele semificańii: o pierdere de apă ascusă, edetectată;

6 u debit care iese di sistem fără a fi cotorizat di motive de sectorizare defectuoasă sau ecuoaşterea modului de operare; u cosum eautorizat. Petru ca simularea să se apropie cât mai mult de valorile observate, î depistarea pierderilor de apă s-a rulat programul petru compararea valorilor debitelor măsurate cu valorile debitelor simulate corespuzătoare cosumului de oapte. Astfel se sesizează debitul de pierdere care are o valoare relativ costată şi u prezită caracteristică de variańie specifică cosumului variabil la puctele de masură. Petru evideńierea comparativă a valorilor debitelor calculate şi valorilor debitelor măsurate (observate) îaite şi după calibrare, î graficele următoare sut redate variańiile î 24 ore (simulare extisă) a debitelor corespuzatoare următoarelor trosoae (coducte): artera A1 stańia de pompare a apei Drumul Taberei (graficul di fig. 2); artera A2 stańia de pompare a apei Drumul Taberei (graficul di fig. 3); artera A3 stańia de pompare a apei Drumul Taberei (graficul di fig. 4); coducta de la stańia de pompare a apei Precizia (graficul di fig. 5); artera D 1 mm Romacierilor (graficul di fig. 6); artera D 4 mm Lujerului (graficul di fig. 7); artera D 8 mm Timişoara Bujorei (graficul di fig.8). [l/s] P-95 - Base Sceario - Flow (l/s) P-95 - Pierderi ora 2 - sol 1 - Flow (l/s) Artera 1 Statia Drumul Taberei debit observat [l/s] Fig [l/s] P-96 - Base Sceario - Flow (l/s) P-96 - Pierderi apa ora Flow (l/s) Artera 2 Statia Drumul Taberei debit observat [l/s] Fig. 3

7 [l/s] P-94 - Base Sceario - Flow (L/s) P-94 - Pierderi apa ora Flow (L/s) Artera 3 Statia Drumul Taberei debit observat [l/s] Fig [l/s] P Base Sceario - Flow (L/s) P Pierderi ora 2 - sol 1 - Flow (L/s) Statia Precizia debit observat [l/s] Fig. 5 [l/s] P-81 - Base Sceario - Flow (L/s) P-81 - Pierderi ora 2 - sol 1 - Flow (L/s) Artera Romacierilor [l/s] Fig. 6

8 [l/s] P-18 - Base Sceario - Flow (L/s) P-18 - Pierderi ora 2 - sol 1 - Flow (L/s) Artera Bujorei [l/s] Fig [l/s] P-66 - Base Sceario - Flow (L/s) P-66 - Pierderi ora 2 - sol 1 - Flow (L/s) Artera Lujeru debit observat [l/s] Fig. 8 4 CONCLUZII Î urma calibrării valorilor debitelor observate şi calculate, Ńiâd seama de pierderile de apă (debite calibrate) se face observańia privitoare la posibilele pierderi de apă care sut grupate î câteva microzoe, cuoscute ca avâd coducte de distribuńie a apei di material deficitar, respectiv ońel eprotejat iterior şi exterior, şi aume: zoa 1 Compozitorilor LăŃea Gheorghe Ghecea; zoa 2 Uverturii Virtutii; zoa 3 Iuliu Maiu Precizia. SoluŃii adoptabile: după realizarea uor măsuri specifice de depistare pri prelocalizare, pri corelare şi localizare cu geofoae, ulterior remedierea locală a defecńiuilor depistate; tipul de material este susceptibil la recidivă fapt petru care o aaliză [7] a ratei de defect exprimată pri λ = umăr de avarii/km/a, [8], devie maiera corectă de a elimia defiitiv pierderile de apă, pri îlocuirea totală sau parńială a trosoaelor cu rată mare (probabilitate) de defect. Trierea se realizează pri aaliza tabelară a uui export zoal di baza de date structurată tip GIS şi sortarea trosoaelor, î acest caz discutâd de diametre omiale mai mici de 25 mm şi materialul ońel eprotejat iterior şi exterior [9].

9 Îlocuirea coductelor di ońel cu coducte di polietileă este soluńia optimă avâd î vedere că reparańiile puctuale u pot opri degradarea cotiuă a materialului tubular. Se defieşte rata miimă de defect λ mi [1] sub care u este ecoomic să ivestim î îlocuirea trosoului aalizat: l(1+ i) λ mi = (9) Ck l + 1 I Date fiid valorile de reparańie şi îlocuire di tabelul r. 2. î Fig. 9, observăm valorile ratei de defect miime obtiute petru o rată de actualizare de 7 %. Tabelul 2 D Valoare ivestińie îlocuire [euro] Valoare reparańie [euro] Raport costuri reparańie/ivestińie Rata defect miimă [av/km/a] [avarii/km/a] Cost reparatie/ivestitie Rata de defectare [av/km/a] Fig. 9

10 Devie evidet că dacă costul de reparańie este mult mai mare decât costul uei îlocuiri (programate) şi rata de defect miimă, de la care se poate declaşa procedura de realizare a ivestińiei petru îlocuire, scade corespuzător. 5 BIBLIOGRAFIE [1] Ioescu Gheorghe Optimizarea FiabilităŃii IstalaŃiilor Hidraulice di cadrul Sistemelor de Alimetare cu Apă, Ed. Matrix Rom 24, Bucureşti; [2] Zheg Yi Wu, Paul Sage Water Loss Detectio via Geetic Algoritm Optimizatio Based Model Calibratio, Ciciati Ohio, 26; [3] Kalyamoy Deb, Samir Agrawal, Amrit Pratap A Fast Elitist No-Domiated Sortig Geetic, Algorithm for multi-objective Optiizatio : NSGA II, Kapur, Idia, 26 ; [4] Ghiea A., Podai C., Depistarea pierderilor de apă şi iflueńa cotorizării. Studii de caz Bucureşti, CoferiŃa IteraŃioală Calitatea Apei Potabile î ReŃelele de DistribuŃie EXPO APA 2; [5] Kleier V., Adams B.J., Rogers J.S. Water Network Reewal Plaig, Joural of Computig i Civil Egieerig, 21, Caada; [6] Magus Moglia, Stewart Bur, Stephe Meddigs Decisio Support for Water Pipelie Reewal, 25, New Zeelad, Australia; [7] Lambert A., Thorto J. Progress i practical predictio of pressure: leakage, pressure: burst frequecy ad pressure: cosumtio relatioships, IWA Coferece Procedigs Leakage 25; [8] A. Nafi, C. Werey, P. Llerea La Programmtio Budgetaire du Reouvellemet des Reseaux D Eau e Utilisat u Algorithme Geetique Simple, Rabat, Maroc, 26 ; [9] Larry W. Mays, Mc Graw Hill Urba Water Supply Maagemet Tools, New York, 24; [1] Park S., Logaatha G.V. A Optimal Replacemet Schedulig Model for Water Distributio Systems, Seul 2;

VISUAL FOX PRO VIDEOFORMATE ŞI RAPOARTE. Se deschide proiectul Documents->Forms->Form Wizard->One-to-many Form Wizard

VISUAL FOX PRO VIDEOFORMATE ŞI RAPOARTE Fie tabele: create table emitenti(; simbol char(10),; denumire char(32) not null,; cf char(8) not null,; data_l date,; activ logical,; piata char(12),; cap_soc number(10),;