Metoda wyboru miejsc pomiarów zmian jakości wody w systemie monitoringu sieci wodociągowej

• Autorzy: Sudoł M.

Warianty tytułu

EN

Selection method of measurement points for changes in water quality in the water supply network monitoring system

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Problematyka wyboru lokalizacji punktów pomiarowych w systemie monitoringu jakości wody przesyłanej siecią wodociągową jest przedmiotem wielu badań. Prace prowadzone w tej dziedzinie dążą do opracowania metod, które pozwoliłyby na wskazanie takich miejsc w sieci wodociągowej, w których wykonane analizy wody reprezentowałyby jakość jak największej ilości wody przepływającej przez dany fragment sieci. Wielu badaczy do tego celu wykorzystuje węzły sieci, co jest związane z miejscem wprowadzania zanieczyszczenia w aplikacjach do modelowania jakości wody w sieciach wodociągowych. Trzeba mieć także na uwadze fakt, że pomiarami ciągłymi można objąć obecnie niewielką część wskaźników jakości wody – w punkcie pomiarowym możliwe jest oznaczenie jedynie tych substancji, które jest w stanie wykryć zainstalowany tam czujnik. Mając na uwadze te ograniczenia, w niniejszym artykule przedstawiono metodę wyboru lokalizacji punktów pomiarowych, wykorzystującą podstawowy element sieci wodociągowej, jakim jest odcinek. Opracowany model uwzględnia zarówno możliwość, jak i szybkość wykrycia zanieczyszczenia danego typu w rozpatrywanym odcinku pomiarowym. Metoda uwzględnia możliwość wykrywania różnych rodzajów zanieczyszczeń mogących pojawić się w wodzie w systemie dystrybucji. Uzupełnieniem odcinków pomiarowych na sieci powinny być punkty obiektowe, takie jak pompownie czy zbiorniki sieciowe. Opracowana metoda wyboru miejsc pomiaru jakości wody w systemie dystrybucji różni się od znanych dotychczas metod lokalizacji punktów monitorowania jakości wody tym, że punkty pomiaru są lokalizowane na odcinkach sieci wodociągowej, a nie w jej węzłach, jak również tym, że wprowadza dodatkowe kryterium określające podatność odcinków sieci na awarie.

EN

Location of measurement points in the water quality monitoring system for water supply networks has been subject to extensive research. The aim was to develop methods for such a selection of points within the water distribution system, for which the conducted water analyses would represent quality of possibly the largest amount of water fl owing through the selected network part. Many researchers select the network nodes to serve this purpose, associated with the pollutant entry in applications for water quality modelling. It should also be noted that continuous online measurements are limited to part of the water quality parameters. Only substances detectable with the installed detector are determined at a measurement point. Considering these limitations, the paper presents the method for selection of measurement points based on links as basic elements of the water supply network. The model takes account of feasibility as well as detection rate of certain pollutant types in the measurement links. Besides, it allows for detection of various pollutant types in the distribution system. Apart from the measurement links within the network, object points such as pumps or network reservoirs should also be acknowledged. The method developed differs from other conventional methods for localization of water quality measurement points in the distribution system in that the points are located on the network links and not in the network nodes. Also, the method provides an additional determination criterion for failure susceptibility of the network sections.

Słowa kluczowe

PL

sieć wodociągowa; jakość wody; zanieczyszczenie wody; punkty pomiarowe; modelowanie; zarządzanie siecią wodociągową

EN

water supply network; water quality; water pollution; measurement points; modelling; water supply network management

• Wydawca: Polskie Zrzeszenie Inżynierów i Techników Sanitarnych, Oddział Dolnośląski
• Czasopismo: Ochrona Środowiska
• Rocznik: 2018
• Tom: Vol. 40, nr 3
• Strony: 41--46
• Opis fizyczny: Bibliogr. 18 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Sudoł M.

• Politechnika Warszawska, Wydział Instalacji Budowlanych, Hydrotechniki i Inżynierii Środowiska, Zakład Zaopatrzenia w Wodę i Odprowadzania Ścieków, ul. Nowowiejska 20, 00-653 Warszawa

Bibliografia

• 1. B. H. LEE, R. A. DEININGER: Optimal locations of monitoring stations in water distribution systems. Journal of Environmental Engineering 1992, Vol. 118, No. 1, pp. 5–16.
• 2. P. HARMANT, A. NACE, L. KIENE: An algorithm to optimize booster chlorination in water distribution network. In: Joint Conference on Water Resource Engineering and Water Resources Planning and Management 2000, pp. 1–10.
• 3. H.-M. WOO, J.-E. YOON, D.-Y. CHOI: Optimal monitoring sites based on water quality and quantity in water distribution systems. In: World Water and Environmental Resources Congress, Reston 2001, pp. 1–9.
• 4. A. OSTFELD, E. SALOMONS: Optimal layout of early warning detection stations for water distribution systems security. Journal of Water Resources Planning and Management 2004, Vol. 130, No. 5, pp. 377–385.
• 5. A. OSTFELD, J. G. UBER, E. SALOMONS, J. W. BERRY, W. E. HART, C. A. PHILLIPS, J.-P. WATSON, G. DORINI, P. JONKERGOUW, Z. KAPELAN, F. di PIERRO, S.-T. KHU, D. SAVIC, D. ELIADES, M. POLYCARPOU, S. R. GHIMIRE, B. D. BARKDOLL, R. GUELI, J. J. HUANG, E. A. McBEAN, W. JAMES, A. KRAUSE, J. LESKOVEC, S. ISOVITSCH, J. XU, C. GUESTRIN, J. VANBRIESEN, M. SMALL, P. FISCHBECK, A. PREIS, M. PROPATO, O. PILLER, G. B. TRACHTMAN, Z. Y. WU, T. WALSKI: The battle of the water sensor networks (BWSN): A design challenge for engineers and algorithms. Journal of Water Resources Planning and Management 2008, Vol. 134, pp. 556–568.
• 6. W. E. HART, R. MURRAY: Review of sensor placement strategies for contamination warning systems in drinking water distribution systems. Journal of Water Resources Planning and Management 2010, Vol. 136, pp. 611–619.
• 7. G. DORINI, P. JONKERGOUW, Z. KAPELAN, D. SAVIC: SLOTS: Effective algorithm for sensor placement in water distribution systems. Journal of Water Resources Planning and Management 2010, Vol. 136, pp. 620–628.
• 8. S. RATHI, R. GUPTA: Sensor placement methods for contamination detection in water distribution networks: A review. Procedia Engineering 2014, Vol. 89, pp. 181–188.
• 9. D. ELIADES, T. LAMBROU, C. PANAYIOTOU, M. POLYCARPOU: Contamination event detection in water distribution systems using a model-based approach. Procedia Engineering 2014, Vol. 89, pp. 1089–1096.
• 10. D. ELIADES, M. KYRIAKOU, M. POLYCARPOU: Sensor placement in water distribution systems using the S-PLACE Toolkit. Procedia Engineering 2014, Vol. 70, pp. 602–611.
• 11. A. AGRESTA, G. FATTORUSO, B. LANZA, M. FABBRICINO, M. TRIFUOGGI, S. de VITO, G. di FRANCIA: Applying numerical models and optimized sensor networks for drinking water quality control. Procedia Engineering 2015, Vol. 119, pp. 918–926.
• 12. D. KOWALSKI, B. KOWALSKA, M. KWIETNIEWSKI: Metoda lokalizacji punktów pomiaru jakości wody w systemie monitoringu sieci wodociągowej (Localization method for water quality measuring points in water network monitoring system). Ochrona Środowiska 2013, vol. 35, nr 3, ss. 45–48.
• 13. R. MURRAY, T. HAXTON, R. JANKE, W. E. HART, J. W. BERRY, C.A. PHILLIPS: Sensor Network Design for Contamination Warning Systems: A Compendium of Research Results and Case Studies Using the TEVA-SPOT Software. U. S. Environmental Protection Agency, Cincinnati 2010, EPA/600/R-09/141.
• 14. D. KOWALSKI, B. KOWALSKA, M. KWIETNIEWSKI: Monitoring of water distribution system effectiveness using fractal geometry. Bulletin of the Polish Academy of Sciences, Technical Sciences 2015, Vol. 63, No. 1, pp. 155–161.
• 15. D. KOWALSKI, B. KOWALSKA, M. KWIETNIEWSKI: Propozycja metodyki oceny prawidłowości lokalizacji punktów monitorowania jakości wody w sieciach wodociągowych. Gaz, Woda i Technika Sanitarna 2012, nr 5, ss. 212–217.
• 16. J. HALL, J. SZABO, S. PANGULURI, G. MEINERS: Distribution System Water Quality Monitoring: Sensor Technology Evaluation Methodology and Results. A Guide for Sensor Manufacturers and Water Utilities. U. S. Environmental Protection Agency, Cincinnati 2009, EPA/600/R-09/076.
• 17. M. SUDOŁ: Monitoring sieci wodociągowej dla potrzeb oceny niezawodności dostawy wody o wymaganej jakości. Rozprawa doktorska, Politechnika Warszawska, Warszawa 2005.
• 18. L. A. ROSSMAN: Epanet 2 Users Manual. U.S. Environmental Protection Agency, Cincinnati 2000, EPA/600/R-00/057.

Uwagi

Opracowanie rekordu w ramach umowy 509/P-DUN/2018 ze środków MNiSW przeznaczonych na działalność upowszechniającą naukę (2018).