Modelowanie komputerowe przepływów i jego wykorzystanie do poprawy pracy przykładowego wodociągu

• Autorzy: Orłowska-Szostak M.

Identyfikatory

DOI

10.2429/proc.2017.11(2)064

Warianty tytułu

EN

The use of the computer modeling of flows for the work improvement of exemplary water supply system

• Konferencja: ECOpole’16 Conference (5-8.10.2016 ; Zakopane, Poland)
• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Zaprezentowano proces powstawania i niestandardowego wykorzystania modelu komputerowego przepływów w grupowym systemie transportu i dystrybucji wody wodociągowej (STDW) zaopatrującym cztery miejscowości gminy Wejherowo. Dane opisujące stan aktualny sieci obejmują m.in. topologię sieci, średnice, materiał oraz wiek przewodów, obiekty współpracujące z układem wodociągowym, występujące rozbiory wody i obecny charakter zapotrzebowania miasta na wodę wodociągową, a także parametry charakteryzujące jakość wody dostarczanej odbiorcom. W procesie gromadzenia tych danych, pozyskiwanych od przedsiębiorstwa wodociągowego, występowały ograniczenia odnośnie do ich asortymentu i dokładności. W tych warunkach starano się maksymalnie wykorzystać posiadane informacje z punktu widzenia niezbędnej wiarygodności powstającego modelu. Podobne podejście zaprezentowano podczas przeprowadzania kalibracji modelu, mając na uwadze, że obie czynności (gromadzenie danych i kalibracja) stanowią czynności komplementarne. Dane pomiarowe dotyczyły produkcji wody na ujęciach oraz ciśnień w wybranych węzłach sieci. W procesie kalibracji modelu wykorzystano zalety symulacji czasowo-przestrzennej, co pozwoliło na optymalne wykorzystanie posiadanych danych pomiarowych. W rezultacie osiągnięty został wysoki stopień korelacji wyników pomiarów w układzie wodociągowym z wartościami zasymulowanymi. Skalibrowany model posłużył do przeprowadzenia kompleksowej analizy pracy systemu. Analiza ta obejmowała m.in. czas przebywania wody w sieci wodociągowej, w poszczególnych jej częściach (tzw. wiek wody), mający istotny bezpośredni wpływ na jakość wody dostarczanej odbiorcom. Zaproponowano również pewne koncepcje modernizacji zmierzające do usprawnienia pracy nieoptymalnie działającego układu wodociągowego miasta. Wspomniane usprawnienie systemu obejmowało przede wszystkim korektę podziału systemu na strefy ciśnienia i sterowanie przepływami w sieci.

EN

In the paper a process of coming into existence and a nonstandard use of the computer model of water transport and distribution system (STDW) for middle size (of about 50,000 inhabitants) city located in Pomorskie region was presented. Collecting the data describing current state of the system the authors concentrated their attention on the network of pipes (the network topology, diameters, material and the age of pipes), objects cooperating with the waterworks system, network fittings, appearing consumptions of water and current character of the water demand in the city and also some parameters being characteristic of a quality of water delivered to the consumers. All these data constituting the base for creating the model STDW were collected in the essential scope and with the essential accuracy. There appeared here some restrictions in the form of the assortment and accuracies of the data which the water authority had at their disposal. In these conditions the authors were trying to exploit to the maximum the gathered data from a point of view of the essential credibility of the model coming into existence. The similar approach was presented while making the calibration of the model bearing in mind that both activities (the completing of the data and the calibration) constitute activities of complementary character. The measuring data concerned water production at the water intakes and pressures occurring in chosen nodes of the water supply network. In the process of the calibration of the model advantages of the extended period simulation were exploited what allowed for the optimal use of the measuring data being for the author disposal. As a result a satisfactory correlation of results of measurements and simulated values has been achieved. The calibrated model was used for conducting the comprehensive work analysis of the system. This analysis included the residence time of water in the water supply network (so-called "age of water") having essential direct impact on the quality of water delivered to consumers. Also some concepts of modernization of the system were offered. They are aiming at streamlining the work of the non-optimal waterworks in the city. The mentioned streamlining the system included correction of the division of the system into zones of pressure and the control of flows.

Słowa kluczowe

PL

system transportu; system dystrybucji wody; model komputerowy przepływów; kalibracja modelu; wiek wody; strefowanie ciśnienia; sterowanie przepływem

EN

water transport systems; water distribution system; computer model of flows; model calibration; retention time of water in the network; zoning of pressure; flow control

• Wydawca: Towarzystwo Chemii i Inżynierii Ekologicznej
• Czasopismo: Proceedings of ECOpole
• Rocznik: 2017
• Tom: Vol. 11, No. 2
• Strony: 561--569
• Opis fizyczny: Bibliogr. 15 poz., rys., wykr., tab.

Twórcy

autor

Orłowska-Szostak M.

• Wydział Inżynierii Lądowej i Środowiska, Politechnika Gdańska, ul. G. Narutowicza 11/12, 80-952 Gdańsk, tel. [phone], tel. kom. 692 534 462

Bibliografia

• [1] Strategia rozwoju społeczno-gospodarczego Gminy Wejherowo na lata 2014-2021. http://ugwejherowo.pl/wp-content/uploads/2017/09/strategia.pdf.
• [2] Epanet 2.0 United States Environmental Protection Agency. https://www.epa.gov/water-research/epanet.
• [3] Jinesh Babu K, Mohan, S. Extended period simulation for pressure-deficient water distribution network. J Comput Civil Eng. 2012;26 (4): 498-505. DOI: 10.1061/(ASCE)CP.1943-5487.0000160.
• [4] Mapy geodezyjne terenu, z wyszczególnioną infrastrukturą wodociągową, pozyskane z Wydziału Geodezji Urzędu Miasta oraz Przedsiębiorstwa Wodociągów i Kanalizacji w Wejherowie, szczegółowe dane dotyczące sieci, otrzymane z Przedsiębiorstwa Wodociągów i Kanalizacji w Wejherowie, dane dotyczące rozbiorów wody w wybranych dobach, otrzymane z Przedsiębiorstwa Wodociągów i Kanalizacji w Wejherowie. (The materials used and the source documentation 2016: geodesic map of the area with the specified water supply infrastructure acquired from the Municipal Department of Geodesy; details of the water supply network, data on water consumption in selected time periods and pressure measurements data acquired from the water company.)
• [5] Soltanjalili M, Bozorg Haddad O, Seifollahi Aghmiuni S, Mariño MA. Water distribution network simulation by optimization approaches. Water Sci Technol: Water Supply. 2013;13(4): 1063-1079. DOI: 10.2166/ws.2013.086.
• [6] Gupta R, Nair A, Ormsbee L. J Water Resour Planning Manage. 2016;142(6). DOI: 10.1061/(ASCE)WR.1943-5452.0000629.
• [7] Lee HM, Yoo DG, Kang D, Jun H, Kim JH. Water Sci Technol: Water Supply. 2016;16(3):599-610. DOI: 10.2166/ws.2015.168.
• [8] Operat wodnoprawny na pobór wód podziemnych z utworów czwartorzędowych w Sopieszynie sporządzony w grudniu 2009 r.
• [9] Operat wodnoprawny na pobór wody podziemnej z utworów czwartorzędowych z ujęcia w Pętkowicach na potrzeby wodociągu miejskiego sporządzony w lipcu 2015 r.
• [10] De Marchis M, Fontanazza CM, Freni G, La Loggia G, Notaro V, Puleo V. Water Sci Technol: Water Supply. 2013;13(4):914-923. DOI: 10.2166/ws.2013.076.
• [11] Kwietniewski M, Tłoczek M, Wysocki L. Zasady doboru rozwiązań materiałowo-konstrukcyjnych do budowy przewodów wodociągowych. (Rules for selection of materials and design solutions for the construction of water pipes). Bydgoszcz: Izba Gospodarcza Wodociągi Polskie; 2011. ISBN: 9878390651.
• [12] Takahashi S, Saldarriaga J G, Vega M C, Hernández F. Water Sci Technol: Water Supply. 2010;10(1):31-38. DOI: 10.2166/ws.2010.906.
• [13] Grabarczyk C. Przepływ cieczy w przewodach: metody obliczeniowe (Liquid flow in pipes: calculation methods). Poznań: Envirotech; 1997. ISBN: 8390170140.
• [14] Knapik K, Bajer J. Wodociągi (Water supply systems). Kraków: Wydawnictwo Politechniki Krakowskiej; 2011. ISBN: 9788372425201.
• [15] Rozporządzenie Ministra Zdrowia z dnia 13 listopada 2015 r. w sprawie jakości wody przeznaczonej do spożycia przez ludzi (Dz.U., poz. 1989, załącznik nr 3). https://www.dziennikustaw.gov.pl/du/2015/1989.

Uwagi

PL

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