Badania modelowe wypływu wody z podziemnego rurociągu podczas awarii

• Autorzy: Iwanek M. , Kowalski D. , Kwietniewski M.

Warianty tytułu

EN

Model studies of a water outflow from an underground pipeline upon its failure

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Awarie i nieszczelności przewodów wodociągowych powodują nie tylko straty wody i związane nimi straty ekonomiczne, ale również stwarzają zagrożenie bezpieczeństwa ludzi i mienia ze względu na możliwość spowodowania zjawisk sufozyjnych w gruncie. W związku z tym przedsiębiorstwa wodociągowe są zainteresowane wyznaczaniem stref ochronnych wokół przewodów. Obecnie nie ma żadnych wytycznych określających zasięg tych stref. W pracy przedstawiono wyniki analizy wpływu wybranych parametrów (ciśnienie hydrauliczne w wodociągu, położenie zwierciadła wody gruntowej, przepuszczalność gruntu) na czas i miejsce wypływu wody na powierzchnię terenu podczas awarii podziemnego rurociągu. Badania symulacji numerycznej czternastu wariantów awarii wodociągu przeprowadzone w programie FEFLOW v. 5.3 wykazały wpływ wszystkich rozpatrywanych parametrów, przy czym wpływ ten był bardziej wyraźny w odniesieniu do czasu wypływu wody na powierzchnię niż do jego miejsca, które we wszystkich rozpatrywanych wariantach znajdowało się w obrębie wykopu. Wyniki symulacji zostały zweryfikowane doświadczalnie na podstawie pomiaru czasu wypływu wody na powierzchnię terenu po przeprowadzeniu kontrolowanej awarii wodociągu w warunkach rzeczywistych. Należy podkreślić, że uzyskane wyniki symulacji numerycznej stanowią pewne przybliżenie i nie odzwierciedlają dokładnie warunków rzeczywistych ze względu na konieczność wprowadzenia założeń upraszczających.

EN

Water pipe failures and leakages result not only in water and financial losses but also cause danger to personal and property safety due to possible soil suffusion. Thus, water corporations attempt to establish protection zones in vicinity of the pipes. At present, there are no standards that would determine the size of such zones. An analysis of the influence of selected parameters (hydraulic pressure in a water pipe, water table and soil hydraulic conductivity) on water outflow time and location during an underground water pipe failure was presented. Numerical simulation analysis of the 14 variants of a pipe failure, conducted using the FEFLOW v. 5.3 software, indicated influence of all the considered parameters. That influence was more pronounced with reference to the time of water outflow than to its place (within the trench in all the variants considered). The simulation results were empirically verified on the basis of the water outflow time in the controlled water pipe failure scenario under the actual conditions. It should be emphasized that obtained numerical simulation results are an approximation only and do not reflect the actual conditions due to some simplifying assumptions.

Słowa kluczowe

PL

sieć wodociągowa; parametry hydrauliczne; modelowanie; bezpieczeństwo

EN

water supply system; hydraulic parameters; pipe failure; modeling; safety

• Wydawca: Polskie Zrzeszenie Inżynierów i Techników Sanitarnych, Oddział Dolnośląski
• Czasopismo: Ochrona Środowiska
• Rocznik: 2015
• Tom: Vol. 37, nr 4
• Strony: 13--17
• Opis fizyczny: Bibliogr. 24 poz., rys., tab., wykr.

Twórcy

autor

Iwanek M.

• Politechnika Lubelska, Wydział Inżynierii Środowiska, ul. Nadbystrzycka 40b, 20-618 Lublin

autor

Kowalski D.

• Politechnika Lubelska, Wydział Inżynierii Środowiska, ul. Nadbystrzycka 40b, 20-618 Lublin

autor

Kwietniewski M.

• Politechnika Warszawska, Wydział Inżynierii Środowiska, ul. Nowowiejska 20, 00-653 Warszawa e-mail: [e-mail]

Bibliografia

• 1. R. PUUST, Z. KAPELAN, D.A. SAVIC, T. KOPPEL: A review of methods for leakage management in pipe networks. Urban Water Journal 2010, Vol. 7, No. 1, pp. 25–45.
• 2. M. KWIETNIEWSKI: Awaryjność infrastruktury wodociągowej i kanalizacyjnej w Polsce w świetle badań eksploatacyjnych. Mat. konf. „Awarie Budowlane”, Zachodniopomorski Uniwersytet Technologiczny, Szczecin 2011, t.I, ss. 127–140.
• 3. M.S. ISLAM, R. SADIQ, M.J. RODRIGUEZ, A. FRANCISQUE, H. NAJJARAN, B. NASER, M. HOORFAR: Evaluating leakage potential in water distribution systems: A fuzzy-based methodology. Journal of Water Supply: Research and Technology-AQUA 2012, Vol. 61, No. 4, pp. 240–252.
• 4. D. KOWALSKI, B. KOWALSKA, M. KWIETNIEWSKI, A. WDOWIAK: Analiza uszkodzeń sieci wodociągowej Lublina w latach 2008–2010. W: W. SAWINIAK, I. ZIMOCH [red.]: Aktualne zagadnienia w uzdatnianiu i dystrybucji wody, Politechnika Śląska, Gliwice 2013, vol. 3, ss. 401–412.
• 5. D. KOWALSKI, K. MISZTA-KRUK: Failure of water supply networks in selected Polish towns based on the field reliability tests. Engineering Failure Analysis 2013, Vol. 35, pp. 736–742.
• 6. M. IWANEK, B. KOWALSKA, D. KOWALSKI, M. KWIETNIEWSKI, K. MISZTA-KRUK, P. MIKOŁAJUK: Wpływ różnych czynników na awaryjność sieci wodociągowej w układzie przestrzennym – studium przypadku. Czasopismo Inżynierii Lądowej, Środowiska i Architektury 2015, vol. 32, z. 62, ss. 167–183.
• 7. M. KUTYŁOWSKA, H. HOTLOŚ: Failure analysis of water supply system in the Polish city of Głogów. Engineering Failure Analysis 2014, Vol. 41, pp. 23–29.
• 8. T. ŻABA, A. LANGER: Monitoring strat wody elementem ograniczenia kosztów działalności przedsiębiorstwa. Napędy i sterowanie 2012, nr 4, ss.100–103
• 9. H. HOTLOŚ: Analiza uszkodzeń i kosztów naprawy przewodów wodociągowych w okresie zimowym. Ochrona Środowiska 2009, vol. 31, nr 2, ss. 41–48.
• 10. V.P. KHOMENKO: Suffosion hazard: today’s and tomorrow’s problem for cities. In: M.G. CULSHAW, H.J. REEVES, I. JEFFERSON, T.W. SPINK [Eds.]: Engineering Geology for Tomorrow’s Cities. Geological Society, Engineering Geology Special Publication, London 2009.
• 11. D. KOWALSKI, K. JAROMIN: Metoda wyznaczania zasięgu strefy ochrony wodociągowych przewodów tranzytowych. Proceedings of ECOpole 2010, vol. 4, nr 2, ss. 419–424.
• 12. M. IWANEK, D. KOWALSKI, B. KOWALSKA, E. HAWRYLUK, K. KONDRACIUK: Experimental investigations of zones of leakage from damaged water network pipes. In: C.A. BREBBIA, S. MAMBRETTI [Eds.]: Urban Water II, WIT Press Southampton, Boston 2014, pp. 257–268.
• 13. M. IWANEK: Zjawisko sufozji jako skutek awarii infrastruktury wodociągowej lub kanalizacyjnej. Przegląd literatury. W: K. KUŚ, F. PIECHURSKI [red.]: Nowe Technologie w Sieciach i Instalacjach Wodociągowych i Kanalizacyjnych, Politechnika Śląska, Gliwice 2014, ss. 57–78.
• 14. F.G. PIECHURSKI: Urządzenia do wyszukiwania wycieków. Wodociągi–Kanalizacja 2013, nr 4, ss. 40; 42–45.
• 15. M. ROMANO, Z. KAPELAN: Geostatistical techniques for approximate location of pipe burst events in water distribution systems. Journal of Hydroinformatics 2013, No. 15, No. 3, pp. 634–635.
• 16. M. FARLEY, S. TROW: Losses in water distribution networks: A Practitioner’s Guide to Assessment, Monitoring and Control. IWA Publishing, London 2003.
• 17. S. SPERUDA: Aktywna kontrola wycieków a szybkość napraw. Wodociągi–Kanalizacja 2005, nr 7–8, pp. 16–17.
• 18. X. DELGADO-GALVÁN, R. PÉREZ-GARCÍA, J. IZQUIERDO, J. MORA-RODRÍGUEZ: An analytic hierarchy process for assessing externalities in water leakage management. Mathematical and Computer Modelling 2010, Vol. 52, No 7, pp.1194–1202.
• 19. F.G. PIECHURSKI: Wykorzystanie monitoringu sieci wodociągowej do obniżenia poziomu strat wody. Napędy i Sterowanie 2013, vol. 15, nr 2, ss. 66–71.
• 20. F.G. PIECHURSKI: Efekty wdrożenia monitoringu i zarządzania ciśnieniem w sieci dystrybucji wody. Instal 2015, nr 10, ss. 65–71.
• 21. PN-B-04481:1988 – Grunty budowlane. Badanie próbek gruntu.
• 22. K. TWARDOWSKI, R. DROŻDŻAK: Pośrednie metody oceny właściwości filtracyjnych gruntów. Wiertnictwo Nafta Gaz 2006, t. 23, z. 1, ss. 477–486.
• 23. M.T. van GENUCHTEN: A closed-form equation for predicting the hydraulic conductivity of unsaturated soils. Soil Science Society of America Journal 1980, Vol. 44, pp. 892–898.
• 24. M.R. KIRKLAND, R.G. HILLS, P.J. WIERENGA: Algorithms for solving Richards’ equation for variably saturated soils. Water Resources Research 1992, Vol. 28, No. 8, pp. 2049–2058.