Distance and time of water effluence on soil surface after failure of buried water pipe. Laboratory investigations and statistical analysis

• Autorzy: Iwanek M. , Kowalska B. , Hawryluk M. , Kondraciuk K.

Identyfikatory

DOI

10.17531/ein.2016.2.16

Warianty tytułu

PL

Odległość i czas wypływu wody na powierzchnię terenu po awarii podziemnego wodociągu. Badania laboratoryjne i analizy statystyczne

• Języki publikacji: EN PL

Abstrakty

EN

One solution to limit the inconvenience caused by suffosion processes following pipe breakages is retaining so-called protection zones near the pipes, the utilization of which would be handled by the system operator. Due to the fact that to determine the size of such zones is a challenging task, the analysis should be performed gradually, based on successive field studies, laboratory and numerical research. The present article is the outcome of the first stage of the laboratory research eventually aiming at the determination of the protection zone around a potential leakage in a water supply pipe. The first stage of the investigations was devoted to (1) the assessment of an average distance between the place of water effluence on the soil surface and the place of the water failure for 4 different areas of leak and 11 values of hydraulic pressure head in the pipe, (2) the initiatory assessment of the protection zone dimensions for analysed soil conditions, (3) the analysis of dependence between the time of water effluence on the soil surface after a failure of a buried water pipe and the leak area as well as the hydraulic pressure head in the pipe. The scope of the works comprises laboratory study and statistical analysis. The research was carried out preserving geometrical and kinematic similarity. The obtained results should be considered initial, oriented towards further stages of laboratory research comprising dynamic similarity.

PL

Jedną z propozycji ograniczenia uciążliwości spowodowanych zjawiskami sufozyjnymi po awarii wodociągu jest zachowanie w pobliżu przewodów tzw. stref ochronnych, o zagospodarowaniu których decydowałby eksploatator sieci. Określenie wymiarów takich stref jest bardzo trudnym zadaniem, dlatego stosowne analizy powinny odbywać się stopniowo, na bazie kolejnych etapów badań terenowych, laboratoryjnych i numerycznych. W ramach niniejszej pracy przedstawiono wyniki pierwszego etapu badań laboratoryjnych, których ostatecznym celem jest wyznaczenie strefy ochronnej wokół ewentualnej nieszczelności rury wodociągowej. Pierwszy etap badań objął określenie przeciętnej odległości wypływu wody na powierzchnię terenu od miejsca awarii podziemnego wodociągu dla 4 różnych powierzchni nieszczelności przewodu oraz 11 wysokości ciśnień w przewodzie, wstępne oszacowanie wielkości strefy ochronnej dla analizowanych warunków gruntowych oraz analizę zależności między czasem wypływu wody na powierzchnię terenu po awarii podziemnego wodociągu a powierzchnią nieszczelności i wysokością ciśnienia w przewodzie. Zakres pracy obejmował badania laboratoryjne i analizy statystyczne. Badania przeprowadzono z zachowaniem podobieństwa geometrycznego i kinematycznego. Uzyskane wyniki należy więc traktować jako wstępne, ukierunkowujące dalsze etapy badań laboratoryjnych, uwzględniające również podobieństwo dynamiczne.

Słowa kluczowe

EN

water supply; breakage; maintenance; water effluence

PL

wodociąg; awaria; eksploatacja; wypływ wody

• Wydawca: Polskie Naukowo-Techniczne Towarzystwo Eksploatacyjne
• Czasopismo: Eksploatacja i Niezawodność
• Rocznik: 2016
• Tom: Vol. 18, no. 2
• Strony: 278--284
• Opis fizyczny: Bibliogr. 28 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Iwanek M.

• Department of Water Supply and Wastewater Disposal Faculty of Environmental Engineering Lublin University of Technology ul. Nadbystrzycka 40 B, 20-816 Lublin, Poland

autor

Kowalska B.

• Department of Water Supply and Wastewater Disposal Faculty of Environmental Engineering Lublin University of Technology ul. Nadbystrzycka 40 B, 20-816 Lublin, Poland

autor

Hawryluk M.

• Lublin University of Technology, Lublin, Poland

autor

Kondraciuk K.

• Lublin University of Technology, Lublin, Poland

Bibliografia

• 1. Bendahmane F., Marot D., Rosquoët F., Alexis A. Experimental parametric study of suffusion and backward erosion. International Journal of Geotechnical and Geoenvironmental Engineering 2008; 134 : 57-67, http://dx.doi.org/10.1061/(ASCE)1090-0241(2008)134:1(57).
• 2. Bernatek A. Rola sufozji w rozwoju rzeźby – stan i perspektywy badań. Przegląd Geograficzny 2014; 86: 53–76, http://dx.doi.org/10.7163/PrzG.2014.1.4.
• 3. Błażejewski R., Maćkowski S. Eksfiltracja, infiltracja i sufozja przez szczeliny uszkodzonych kanałów ściekowych. In: J. Dziopak, D.Słyś, A. Stec (eds.): Materiały II Ogólnopolskiej Konferencji Naukowo-Technicznej Infrastruktura Komunalna a Rozwój Zrównoważony Terenów Zurbanizowanych. INFRAEKO 2009: 19-31.
• 4. Bonelli S., Marot D. On the modelling of internal soil erosion. The 12th International Conference of International Association for Computer Methods and Advances in Geomechanics (IACMAG) 1–6 October, Goa, India 2008.
• 5. Denczew S. The reliability, safety and risks of water supply system operation versus critical infrastructure. Eksploatacja i Niezawodnosc – Maintenance and Reliability 2007; 2: 15-21.
• 6. Dobosz M. Wspomagana komputerowa analiza statystyczna wyników badań. Warszawa: Akademicka Oficyna Wydawnicza EXIT, 2001.
• 7. Hotloś H. Analiza uszkodzeń i kosztów naprawy przewodów wodociągowych w okresie zimowym. Ochrona Środowiska 2009; 31: 41-48.
• 8. Hotloś H. Metodyka i przykłady prognozowania kosztów naprawy przewodów wodociągowych. Ochrona Środowiska 2006; 28: 49-54.
• 9. Indraratna B., Nguyen V. T., Rujikiatkamjorn C. Assessing the Potential of Internal Erosion and Suffusion of Granular Soils. Journal of Geotechnical and Geoenvironmental Engineering 2011; 137: 550-554, http://dx.doi.org/10.1061/(ASCE)GT.1943-5606.0000447.
• 10. Iwanek M. Zjawisko sufozji jako skutek awarii infrastruktury wodociągowej lub kanalizacyjnej. Przegląd literatury. In: K. Kuś, F. Piechurski F. (eds.): Nowe Technologie w Sieciach i Instalacjach Wodociągowych i Kanalizacyjnych. Gliwice 2014, 57-78.
• 11. Iwanek M., D. Kowalski D., Kowalska B., Hawryluk E., Kondraciuk K. Experimental investigations of zones of leakage from damaged water network pipes. In: C. A. Brebbia, S. Mambretti (eds.): Urban Water II. WIT Transactions on the Built Environment 2014; 139; Southampton, Boston, UK: WIT Press: 257-268, http://dx.doi.org/10.2495/uw140221.
• 12. Iwanek M., Malesińska A. Zastosowanie teorii podobieństwa w modelowaniu awarii sieci wodociągowych. Gaz, Woda i Technika Sanitarna 2015; 3: 82-86.
• 13. Khomenko V. P. Suffosion hazard: today's and tomorrow's problem for cities. In: Culshaw, M. G., Reeves, H. J., Jefferson, I. & Spink, T. W. (eds.) Engineering geology for tomorrow's cities, Geological Society, London: Engineering Geology Special Publication, 2009.
• 14. Kowalski D., Jaromin K. Metoda wyznaczania zasięgu strefy ochrony wodociągowych przewodów tranzytowych. Proceedings of EC Opole 2011; 4: 419-424.
• 15. Kowalski D., Kowalska B., Kwietniewski M., Sygacz – Adamska J. Analiza bilansu wody oraz awaryjności wybranego systemu dystrybucji wody. In: Z. Dymaczewski, J. Jeż – Walkowiak (eds.): Zaopatrzenie w wodę, jakość i ochrona wód, tom 2, Polskie Zrzeszenie Inżynierów i Techników Sanitarnych, Oddział Wielkopolski, Poznań 2012: 77-92.
• 16. Kowalski D., Miszta-Kruk K. Failure of water supply networks in selected Polish towns based on the field reliability tests. Engineering Failure Analysis 2013; 35: 736-742, http://dx.doi.org/10.1016/j.engfailanal.2013.07.017.
• 17. Krysicki W., Bartos J., Dyczka W., Królikowska K., Wasilewski M. Rachunek prawdopodobieństwa i statystyka matematyczna w zadaniach, cz. II Statystyka matematyczna. Warszawa: Wydawnictwo Naukowe PWN, 2011
• 18. Kutyłowska M., Hotloś H. Failure analysis of water supply system in the Polish city of Głogów. Engineering Failure Analysis 2014; 41: 23-29, http://dx.doi.org/10.1016/j.engfailanal.2013.07.019.
• 19. Kwietniewski M. Awaryjność infrastruktury wodociągowej i kanalizacyjnej w Polsce w świetle badań eksploatacyjnych. XXV Konferencja Naukowo-Techniczna Awarie Budowlane, 24-27 maja 2011: 127-140.
• 20. Myślińska E. Laboratoryjne Badania Gruntów. Warszawa: Wydawnictwo Naukowe PWN, 1998.
• 21. PN-88/B-04481 Grunty budowlane. Badania próbek gruntu – Building soils. Laboratory tests.
• 22. Ragozin A. L. Basic principles of natural hazard risk assessment and management. In: R. Oliveira, L. F. Rodrigues, A. G. Coehlo, A. P. Cunha (eds.): Proceedings of the 7th International Congress of the International Association of Engineering Geology 3, Lisbon, Portugal, A. A. Balkema, Rotterdam 1994: 1277-1286.
• 23. Richards L.A. Capillary conduction of liquids through porous mediums. Physics 1931; 1: 318-333, http://dx.doi.org/10.1063/1.1745010.
• 24. Romano M., Kapelan Z. Geostatistical techniques for approximate location of pipe burst events in water distribution systems. Journal of Hydroinformatics 2013; 15.3: 634-635, http://dx.doi.org/10.2166/hydro.2013.094.
• 25. Siwoń Z., Cieżak W., Cieżak J. Praktyczne aspekty badań strat wody w sieciach wodociągowych. Ochrona Środowiska 2004; 26/4: 25-30.
• 26. Sobczyk M. Statystyka. Warszawa: Wydawnictwo Naukowe PWN, 2014.
• 27. Vlahovič M. Dispersion of results during determination of possibilities of internal erosion phenomenon using the empirical methods. Proceedings of 5th International Congress International Association of Engineering Geology 2, Buenos Aires 1986: 1037-1040.
• 28. Żaba T., Langer A. Monitoring strat wody elementem ograniczenia kosztów działalności przedsiębiorstwa. Napędy i sterowanie 2012; 4:100-103.