Application of factoring and time-space simulation methods for assessment of the reliability of water-pipe networks

• Autorzy: Pilch R. , Szybka J. , Tuszyńska A.

Warianty tytułu

PL

Zastosowanie metod faktoryzacji oraz symulacji czasowo-przestrzennej do oceny niezawodności sieci wodociągowych

• Języki publikacji: EN PL

Abstrakty

EN

This article presents a method for determining the reliability of water-pipe networks through the application of factoring algorithms. This is a method based on graph theory and graph reduction, making it possible to calculate the reliability of a system with a specific structure of connections between its elements without determining its reliability structure. The impact of damage to individual pipeline segments on a network’s overall reliability was also determined. In water-pipe networks, it is also particularly important to ensure that the appropriate parameters of water are maintained. Values of the water supply conditions index (WSCI) in the entire analysed network and changes resulting from damage to selected pipeline segments were determined by means of time-space simulation. The presented factoring and time-space simulation methods for determining WSCI index values are mutually complementary in the assessment of reliability. They make it possible to improve the credibility of reliability assessment and may be used to conduct rational usage of water-pipe networks.

PL

W artykule przedstawiono sposób wyznaczenia niezawodności sieci wodociągowych przy wykorzystaniu algorytmu faktoryzacji. Jest to metoda oparta na teorii grafów i ich redukcji, umożliwiająca obliczenie niezawodności układu o określonej strukturze połączeń między elementami ale bez wyznaczania jego struktury niezawodnościowej. Dla wybranej sieci wyznaczono wpływ uszkodzenia poszczególnych odcinków rurociągów na jej niezawodność. W sieciach wodociągowych szczególnie ważne jest zapewnienie odpowiednich parametrów dostarczanej wody. Za pomocą symulacji czasowo-przestrzennej określono wartości wskaźnika warunków poboru wody WWPW w całej analizowanej sieci oraz jego zmiany, w efekcie uszkodzenia wytypowanych odcinków rurociągów. Przedstawione metody faktoryzacji i symulacja czasowo-przestrzenna, do wyznaczenia wartości wskaźnika WWPW, wzajemnie się uzupełniają w ocenie niezawodności. Pozwalają zwiększyć wiarygodność oceny niezawodności i mogą być wykorzystywane w prowadzeniu racjonalnej eksploatacji sieci wodociągowych.

Słowa kluczowe

EN

reliability of network systems; water-pipe network; factoring algorithm; time-space simulation

PL

niezawodność układów sieciowych; sieć wodociągowa; algorytm faktoryzacji; symulacja czasowo-przestrzenna

• Wydawca: Polskie Naukowo-Techniczne Towarzystwo Eksploatacyjne
• Czasopismo: Eksploatacja i Niezawodność
• Rocznik: 2014
• Tom: Vol. 16, no. 2
• Strony: 253--258
• Opis fizyczny: Bibliogr. 18 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Pilch R.

• AGH University of Science and Technology Faculty of Mechanical Engineering and Robotics Department of Machinę Design and Technology AL A. Mickiewicza 30, 30-059 Kraków, Poland

autor

Szybka J.

• AGH University of Science and Technology Faculty of Mechanical Engineering and Robotics Department of Machinę Design and Technology AL A. Mickiewicza 30, 30-059 Kraków, Poland

autor

Tuszyńska A.

• Politechnika Krakowska Wydział Inżynierii Środowiska Instytut Zaopatrzenia w Wodę i Ochrony Środowiska Ul. Warszawska 24, 31-155 Kraków

Bibliografia

• 1. Agrawal ML, Gupta R, Bhave PR. Reliability – based strenghting and expansion of water distribution networks. Journal of Water Resources Planning and Management 2007; 133(6): 531–541.
• 2. Knapik K. Czasowo-przestrzenna symulacja działania systemu dystrybucji wody. Monografia. Kraków: Wydawnictwo Politechniki Krakowskiej, 1989.
• 3. Knapik K. Dynamiczne modele w badaniach sieci wodociągowych. Monografia. Kraków: Wydawnictwo Politechniki Krakowskiej, 2000.
• 4. Koide T, Shinmori S, Ishii H. Efficient computation of network reliability importance on K-terminal reliability. International Journal of Reliability, Quality and Safety Engineering 2005; 12(3): 213–226.
• 5. Kwietniewski M, Roman M, Kłoss-Trębaczkiewicz H. Niezawodność wodociągów i kanalizacji. Warszawa: Arkady, 1993.
• 6. Levallois P, Grondin J, Gingras S. Evaluation of consumer attitudes on taste and tap water alternatives in Quebec. Water Science and Technology 1999; 40: 135–139.
• 7. Lukas A, Mayr E, Ruhri M, Katmair H. Failure Experience Improvement System (FEIS) for water supply systems. Journal of Hydroinformatics 2012; 14.3: 646–658.
• 8. Madeyski L, Mazur Z. Pesymistyczna złożoność obliczeniowa algorytmu faktoryzacji Fact. ZEM 1998; 33(3): 391–404.
• 9. Page LB, Perry JE. A practical implementation of the factoring theorem for network reliability. IEEE Trans. Reliability 1988; 37: 259–267.
• 10. Pilch R. Factorisation algorithm-based on method used for the calculation of network system’s reliability. Scientific Problems of Machines Operation and Maintenance 2011; 4(168): 45–57.
• 11. Pilch R, Szybka J, Broniec Z. Determining of hot water-pipe exploitation time on the basis of limiting states. Eksploatacja i Niezawodnosc – Maintenance and Reliability 2012; 14(3): 203–207.
• 12. Sułek P. Ocena niezawodności układów sieciowych metodą faktoryzacji. Praca dyplomowa. Kraków: WIMiR, AGH, 2011.
• 13. Suribabu CR, Neelakantan TR. Balancing reservoir based approach for solution to pressure deficient water distribution networks. International Journal of Civil and Structural Engineering 2011; 2(2): 639–647.
• 14. Torii AJ, Lopez RH. Reliability analysis of water distribution networks using the adaptive response surface approach. Journal of Hydraulic Engineering 2012; 138(3): 227–236.
• 15. Wieczysty A. Niezawodność miejskich systemów zaopatrzenia w wodę. Monografia. Kraków: Wydawnictwo Politechniki Krakowskiej, 1993.
• 16. Won J-M, Karray F. A greedy algorithm for faster feasibility evaluation of all-terminal-reliable networks. IEEE Transactions on Systems, Man & Cybernetics 2011; 41(6): 1600–1611.
• 17. Wood RK. Factoring algorithms for computing K–terminal network reliability. IEEE Trans. Reliability 1986; (R-35): 269–278.
• 18. Yazdani A, Jeffrey P. Applying network theory to quantify the redundancy and structural robustness of water distribution systems. Journal of Water Resources Planning and Management 2012: 138(2): 153–161.