Analysis and Evaluation of Water Losses in the Collective Water Supply System

• Autorzy: Ociepa Ewa

Warianty tytułu

PL

Analiza i ocena strat wody w wybranym wodociągu grupowym

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The paper presents the analysis and evaluation of water losses in the distribution system used by the Water and Sewage Company in Końskie, Poland. The analysis of water losses was conducted based on the use of numerous indices that provide objective information on the condition of the water supply system. The method of the percentage water loss index was extended by the methods of determination of water losses according to the International Water Association (IWA). The data needed for the calculation of water losses, such as the amount of water supplied to the network, the water sold, water used for the company's own needs, the length of the network, the number and length of water supply connections, number of customers, mean pressure in the network, and number of failures was derived from Water and Sewage Company in Końskie, Poland. These data were used to calculate the amount of water losses in individual years, percentage water loss index (PWS), and the indices recommended by the International Water Association (IWA): Real Leakage Balance (RLB), Non-Revenue Water Basic (NRWB), Unavoidable Annual Real Losses (UARL), Infrastructure Leakage Index (ILI) and unit indices of loss per capita and per kilometre of network. Due to the likely relationships of the load and failure rate of the network with water losses, the failure intensity index and index of hydraulic load to the network. The results of the analysis showed that with its comprehensive activities, the company has significantly reduced its water losses in recent years. Currently, most of the water loss indices have reached a level considered good compared to the national data and average according to the standards used in Western European countries. In 2012, most of the analysed loss indices were at a high or even very high level and showed higher than the national average loss of network water. The decrease of the NRWB index from 29% in 2012 to ca. 18% in 2018, and the decrease of the ILI value in the respective years from 3.1 to 1.5-1.6 indicate the effective countermeasures used to limit water losses. Currently, the value of IMI according to strict IWA criteria suggests a very good condition of the network. RLB2 is another indicator that fell sharply over the period analysed. In 2012, its value was more than twice as high as at present. On the other hand, the average condition of the network is indicated by the unit water loss index per capita, which amounted to 52.80 in 2012 and currently is about 23.07 dm³/(inhabitant day). Very low values of the failure intensity index of the water supply system indicate that the impact of failures on water losses is insignificant, assuming that the company responds quickly to remove identified leaks and there are no undetected failures. The several years of analysis and evaluation of numerous indices of water loss presented in the paper reveals the effectiveness of the adopted strategies of reducing leakages in the distribution system. It should be noted that the company has been involved in comprehensive activities aimed at limitation of water losses for several years.

PL

W artykule przedstawiono analizę i ocenę strat wody w systemie dystrybucji eksploatowanym przez Przedsiębiorstwo Wodociągów i Kanalizacji w Końskich. Analizę strat wody przeprowadzono w oparciu o liczne wskaźniki pozwalające na obiektywną informację o stanie sieci wodociągowej. Metoda procentowego wskaźnika strat wody rozszerzona została o metody określania strat według International Water Association(IWA). Niezbędne dane do obliczeń strat wody jak: ilość wody dostarczanej do sieci, wody sprzedanej, zużytej na potrzeby własne zakładu, długość sieci, ilość i długość połączeń wodociągowych, liczbę odbiorców, średnie ciśnienie w sieci, liczba awarii otrzymano z Przedsiębiorstwa Wodociągów i Kanalizacji w Końskich. Na ich podstawie wyznaczono: ilość strat wody w poszczególnych latach, procentowy wskaźnik strat wody (PWS), a także zalecane przez International Water Association (IWA) wskaźniki: Real Leakage Balance (RLB), Non-Revenue Water Basic (NRWB), Unavoidable Annual Real Losses (UARL), Infrastructure Leakage Index (ILI) oraz wskaźniki jednostkowe strat na mieszkańca i kilometr sieci. Z uwagi na możliwy związek obciążenia i awaryjności sieci ze stratami wody wyznaczono wskaźnik intensywności uszkodzeń i wskaźnik hydraulicznego obciążenia sieci. Wyniki przeprowadzonej analizy pozwalają stwierdzić, że dzięki wszechstronnym działaniom przedsiębiorstwo w ostatnich latach zdecydowanie obniżyło straty wody. Obecnie większość wskaźników strat wody osiągnęło poziom uznany za dobry na tle danych krajowych a średni w odniesieniu do standardów krajów Europy zachodniej. W 2012 roku większość analizowanych wskaźników strat była na wysokim a nawet bardzo wysokim poziomie i świadczyła o wyższych niż średnie krajowe ubytkach wody z sieci. Spadek wskaźnika strat NRWB z 29% w 2012 roku do ok. 18% w 2018, spadek wartości wskaźnika ILI w tym okresie z 3,1 do 1,5-1,6 świadczy o skutecznym przeciwdziałaniu stratom wody. Obecnie wartość ILI według rygorystycznych kryteriów IWA świadczy o bardzo dobrym stanie sieci. Kolejnym wskaźnikiem, który uległ w analizowanym okresie poważnemu obniżeniu jest RLB₂. W 2012 wartość jego była ponad dwukrotnie wyższa niż obecnie. Natomiast na średni stan sieci wskazuje jednostkowy wskaźnik strat wody na mieszkańca, który wynosił 52,80 w 2012 roku a obecnie ok. 23,07 dm³/(mieszkańca/dobę). Bardzo niskie wartości wskaźnika intensywności uszkodzeń sieci wodociągowej wskazują na mało znaczący wpływ awarii na straty wody przy założeniu, że Zakład szybko reaguje i usuwa stwierdzone wycieki i nie występują awarie nieujawnione. Analiza i ocena na przestrzeni lat licznych wskaźników strat wody przedstawiona w artykule świadczy o skuteczności przyjętych strategii ograniczania wycieków w systemie dystrybucji. Należy podkreślić, że przedsiębiorstwo od kilku lat prowadzi wszechstronne, kompleksowe działania zmierzające do ograniczania strat wody.

Słowa kluczowe

EN

water losses; percentage water loss index; infrastructure leakage index; unit water start index; failure intensity index

PL

straty wody; procentowy wskaźnik wody; infrastrukturalny indeks wycieków; jednostkowe wskaźniki start wody; wskaźnik intensywności uszkodzeń sieci wodociągowej

• Wydawca: Politechnika Koszalińska
• Czasopismo: Rocznik Ochrona Środowiska
• Rocznik: 2019
• Tom: Tom 21, cz. 2
• Strony: 1021--1039
• Opis fizyczny: Bibliogr. 33 poz., tab., rys.

Twórcy

autor

Ociepa Ewa

• Czestochowa University of Technology, Poland

Bibliografia

• 1. Arregui, F.J., Cobacho, R., Soriano, J., Jimenez-Redal, R. (2018). Calculation Proposal for the Economic Level of Apparent Losses (ELAL) in a Water Supply System. Water, 10(12), 1809, 1-32, doi:10.3390/w10121809
• 2. Ashton, C. H., & Hope, V.S. (2001). Environmental valuation and the economic level of leakage. Urban Water, 3, 261-270.
• 3. Bergel, T. (2012). Ratio analysis of tap water losses in rural and urban-rural communes in Poland (part 2). Gas, Water & Sanitary Engineering, 10, 413–415 (In Polish).
• 4. Bergel, T.(2012). Ratio analysis of tap water losses in rural and urban-rural communes in Poland (part 1). Gas, Water & Sanitary Engineering, 8, 322-325 (In Polish). Clarke, M., Boden, P., McDonald, A.T. (2012). DEBTOR: debt evaluation, bench-marking and tracking – a water debt management tool to address UK water debt. Water
• 5. Environ. J., 26, 292–300, doi:10.1111/j.1747-6593.2011.00288.x. Dohnalik, P., & Jędrzejewski, Z. (2004). Efficient water supply system operation. Reduction of water losses, LEMTECH Konsulting: Kraków, (In Polish).
• 6. European Environment Agency (2012). Towards efficient use of water resources in Europe. EEA Report. 2012, 1. doi:10.2800/95096.
• 7. Fujimura, K. (2007). Pipeline management in Tokyo – measures for leakage prevention. J. Water Res. Plan. Man., 56(6-7), 453–462, doi:10.2166/aqua.2007.021.
• 8. Garcia, S., Thomas, A., Stanić, M. (2001). The Structure of Municipal Water Supply Costs: Application to a Panel of French Local Communities. J. Product. Anal., 16(1), 5–29, doi:10.1023/A:1011142901799.
• 9. Hotloś, H. (2003). Analiza strat wody w systemach wodociągowych. Ochrona Środowiska1,17-24.
• 10. Hotloś, H. (2007). Quantitative assessment of the effect of some factors on the parameters and operating costs of water-pipe networks. Scientific Papers of the Institute of Environment Protection Engineering of the Wrocław University of Technology. Monographs.
• 11. Monograph no. 49; Wrocław University of Technology Publishing House: Wrocław, Poland, 84(49), 3-206 (In Polish).
• 12. Hug, O., Rödiger, A., Schaffert, R., Tippmann, S. (2002). Prozess-Benchmarking „Rohrnetz betreiben“ und Kundenorientierung: Modernisierungspotenziale aufdecken und erschließen. DVGW Energie | Wasser – Praxis, 7/8, 2-7 (In German).
• 13. Jin, H., & Piratla, K.R. (2016). A resilience-based prioritization scheme for water main rehabilitation. J. Water Supply Res. T., 65(4), 307-321, doi:10.2166/aqua. 2016.053.
• 14. Kuczyński, W., & Żuchowicki, W. (2010). Water Supply in Poland in Relation to the Global Situation. Rocznik Ochrona Środowiska, 12, 419-465.
• 15. Kwietniewski, M. (2013). Application of Water Loss Indicators as a Measure of its Distribution Effectiveness in Water Supply Systems. Environ. Prot., 35(4), 9-16 (In Polish).
• 16. Lambert, A., & Hirner, W. (2000). Losses from Water Supply Systems: Standard terminology and recommended performance measures. The Blue Pages. Copyright by IWA, 10, 320-338.
• 17. Lee, C.K.M., & Lam, J.S.L. (2012). Managing reverse logistics to enhance sustainability of industrial marketing. Ind. Market. Manag., 41(4), 589–598, doi:10.1016/j.indmarman.2012.04.006.
• 18. McKenzie, R., & Lambert, A. (2003). Water Loss Group: IWA Task Force. Best Practice Performance Indicators for Non – Revenue Water and Water Loss Components: A Practical Approach. Water 21, IWA Water Loss Task Force.
• 19. Michalik, P., & Rak, J. (2017). Analysis of the water losses in the Biecz city. Journal of Civil Engineering, Environment and Architecture, JCEEA, XXXIV, 64(4/II/17), 211- 222 (In Polish), doi:10.7862/rb.2017.241
• 20. Mutikanga, H.E. (2012). Water Loss Management: Tools and Methods for Developing Countries. PhD Thesis, Delft University of Technology, Delft, The Netherlands, 4 June 2012. CRC Press/Balkema.
• 21. Mutikanga, H.E., Sharma, S.K., Vairavamoorthy, K. (2013). Methods and Tools for Managing Losses in Water Distribution Systems. J. Water Res. Plan. Man., 139(2), 166- 174, doi:10.1061/(ASCE)WR.1943-5452.0000245.
• 22. Nasirian, A., Maghrebi, M.F., Yazdani, S. (2013). Leakage Detection in Water Distribution Network Based on a New Heuristic Genetic Algorithm Model. J. Water Resource Prot., 5, 294-303, doi:10.4236/jwarp.2013.53030.
• 23. Ociepa, E., Molik, R., Lach, J. (2018). Assessment of Water Loss Level on the Example of Selected Distribution Systems. E3S Web Conf. 2018, 44, 8p., doi:10.1051/e3sconf/20184400131.
• 24. Ociepa, E., Mrowiec, M., Deska, I. (2019). Analysis of water losses and assessment of initiatives aimed at their reduction in selected water supply systems. Water, 11(5), 1037 doi:org/10.3390/w11051037.
• 25. Ociepa-Kubicka, A., & Wilczak, K. (2017). Water Loss Reduction as the Basis of Good Water Supply Companies' Management. E3S Web Conf. 2017, 19, 02015, 5p., doi:10.1051/e3sconf/20171902015.
• 26. Piechurski, F. (2014). Minimizing water loses actions in water distribution systems. Napędy i Sterowanie,1, 68-79.
• 27. Pietrucha-Urbanik, K., & Studziński, A. (2019). Qualitative analysis of the failure risk of water pipes in terms of water supply safety. Eng. Fail. Anal., 95, 371-378. doi:10.1016/j.engfailanal.2018.09.008.
• 28. Rak, J.R.,Tchórzewska-Cieślak, B., Pietrucha-Urbanik, K. (2019). A Hazard Assessment Method for Waterworks Systems Operating in Self-Government Units. Int. J. Environ. Res. Public Health, 16(5), 767, doi: 10.3390/ ijerph16050767.
• 29. Rak, J.R., & Sypień, Ł. (2013). Analysis of the water losses in the Jasło city. Journal of Civil Engineering, Environment and Architecture, JCEEA. XXX, 60(3/13), 5-18 (In Polish), doi:10.7862/rb.2013.33.
• 30. Rak, J., & Misztal, A. (2017). Analysis of the water losses in the Jarosław city. Journal of Civil Engineering, Environment and Architecture, JCEEA. XXXIV, 64(4/I/17), 123-136 (in Polish), doi:10.7862/rb.2017.198.
• 31. Saez-Fernandez, F.J., González-Gómez, F., Picazo-Tadeo, A. J. (2011). Opportunity Costs of Ensuring Sustainability in Urban Water Services. Int. J. Water Resour. D., 27(4), 693-708, doi:10.1080/07900627.2010.548316.
• 32. Water Use and Loss Report. Water Take Resource Consent. Nelson City Council. Document Number: 14000-278-02. Date: 4/11/2014.
• 33. Venkatesh, G. (2012). Cost-benefit analysis – leakage reduction by rehabilitating old water pipelines: Case study of Oslo (Norway). Urban Water Journal, 9(4), 277-286.

Uwagi

Opracowanie rekordu ze środków MNiSW, umowa Nr 461252 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki" - moduł: Popularyzacja nauki i promocja sportu (2020).