Możliwość zastosowania krigingu zwyczajnego w planowaniu przebiegu sieci wodociągowej – studium przypadku

• Autorzy: Potyralla M. , Zawadzki J.

Warianty tytułu

EN

Possibility of ordinary kriging application for route planning of water supply network – a case study

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Analiza działania sieci wodociągowej z zastosowaniem modelowania komputerowego wykorzystującego systemy geoinformacyjne (GIS) umożliwia oszacowanie skuteczności różnych wariantów inwestycyjnych. Dane wprowadzane do modelu dotyczyły fragmentu sieci wodociągowej w Warszawie, przy czym różne warianty jej rozbudowy odniesiono do obecnych danych eksploatacyjnych oraz danych o zapotrzebowaniu na wodę w perspektywie lat 2018–2025. Wykazano, że metoda krigingu zwyczajnego pozwala na uzyskanie obrazu, który dobrze oddaje zmienność rozkładu wartości ciśnienia wody w sieci, a wiarygodność uzyskanych wyników estymacji wzrasta w miarę zwiększania liczby punktów kontrolnych. Metoda krigingu pozwala również wyznaczyć obszary, w których następuje obniżenie ciśnienia wody w sieci. W związku z tym jest przydatna zarówno w ustalaniu przyczyn spadku wartości ciśnienia w sieci, jak i w rozbudowie i eksploatacji systemów wodociągowych. Zaprezentowane modele mogą znaleźć zastosowanie we wstępnym etapie projektowania sieci wodociągowej, a ich wykorzystanie może znacząco ułatwić proces projektowania, przyczyniając się tym samym do ograniczenia występowania stanów zagrożenia normalnej pracy systemu wodociągowego oraz zapewnienia poprawy sprawności jego funkcjonowania.

EN

Operational analysis of water supply network using geographic information system (GIS) modeling enables estimation of effectiveness of various investment variants. Water supply network in Warsaw served as a source of data for the model, while different variants of the network expansion were compared to current operating data and water demand forecasts for the period of 2018–2025. It was demonstrated that the ordinary kriging method allowed for generation of a picture well illustrating variability in the network pressure distribution and credibility of the estimates was enhanced with an increase in the number of control points. Also, the kriging method enables location of regions of pressure drop in the network. Thus, not only is the method suitable for pressure decreases root cause identification but also for expansion and operation of water supply systems. The models presented may be applied in the initial stage of network design, substantially facilitating it and in the same time limiting the number of emergencies and ensuring improvement in the overall performance.

Słowa kluczowe

PL

systemy geoinformacyjne; kriging zwyczajny; wariogram; modelowanie; sieć wodociągowa

EN

geographic information system ordinary kriging; variogram; modeling; water network

• Wydawca: Polskie Zrzeszenie Inżynierów i Techników Sanitarnych, Oddział Dolnośląski
• Czasopismo: Ochrona Środowiska
• Rocznik: 2016
• Tom: Vol. 38, nr 2
• Strony: 37--43
• Opis fizyczny: Bibliogr. 23 poz., rys., wykr.

Twórcy

autor

Potyralla M.

• Politechnika Warszawska, Wydział Instalacji Budowlanych, Hydrotechniki i Inżynierii Środowiska, ul. Nowowiejska 20, 00-653 Warszawa

autor

Zawadzki J.

• Politechnika Warszawska, Wydział Instalacji Budowlanych, Hydrotechniki i Inżynierii Środowiska, ul. Nowowiejska 20, 00-653 Warszawa

Bibliografia

• 1. State of the World Population 2007: Unleashing the Potential of Urban Growth. United Nations Population Fund, New York 2007.
• 2. L.A. HOUSE-PETERS, H. CHANG: Urban water demand modeling: Review of concepts, methods, and organizing principles. Water Resources Research 2011, Vol. 47, W05401, pp. 1–15.
• 3. S.-J. LEE, R.A. WENTZ: Applying Bayesian Maximum Entropy to extrapolating local-scale water consumption in Maricopa County, Arizona. Water Resources Research 2008, Vol. 44, W01401.
• 4. M. GRZENDA: Pozyskanie i przetwarzanie danych na potrzeby modelowania pracy sieci. Gaz, Woda i Technika Sanitarna 2009, nr 6, ss.16–19.
• 5. K. MISZTA-KRUK, M. KWIETNIEWSKI: Zakres wdrożenia GIS w przedsiębiorstwach wodociągów i kanalizacji w Polsce. Mat. konf. „GIS, modelowanie i monitoring w zarządzaniu systemami wodociągowymi i kanalizacyjnymi”, PZITS, Warszawa 2007.
• 6. V. SHANDAS G.H. PARANDVASH: Integrating urban form and demographics in water-demand management: An empirical case study of Portland, Oregon. Environment and Planning B 2010, Vol. 37, pp. 112–128.
• 7. J. FRANCZYK, H. CHANG: Spatial analysis of water use in Oregon, USA, 1985–2005. Water Resources Management 2009, Vol. 23, pp. 755–774.
• 8. B. NAMYSŁOWSKA-WILCZYŃSKA: Geostatistical studies of space-temporal variation in selected quality parameters in Klodzko water supply system (SW part of Poland). Journal of Geological Resource and Engineering 2015, Vol. 3, No. 2, pp. 57–81.
• 9. H. WACKERNAGLEL: Principal Component Analysis for Autocorrelated Data: A Geostatistical Perspective. Technical Report N-22/98/G, Centre de Geostatistique – Ecole de Mines de Paris, Paris1998.
• 10. E. SAVELIEVA: Using ordinary kriging to model radioactive contamination data. Applied GIS 2005, Vol. 1, No. 2, pp. 10-01–10-10.
• 11. P. GOOVAERTS: Geostatistics for Natural Resources Evaluation. Oxford University Press, New York 1997.
• 12. E.H. ISAAKS, R.M. SRIVASTAVA: An Introduction to Applied Geostatistics. Oxford University Press, New York 1989.
• 13. H.M. CORBELLA, D.S. PUJOL: What lies behind domestic water use? A review essay on the drivers of domestic water consumption. Boletin De La Asociacion De Geografos Espanoles 2009, Vol. 50, pp. 297–314.
• 14. E.G. IRWIN, C. JAYAPRAKASH, D.K. MUNROE: Towards a comprehensive framework for modeling urban spatial dynamics. Landscape Ecology 2009, Vol. 24, pp. 1223–1236.
• 15. S.L. ZHOU, T.A. McMAHON, A. WALTON, J. LEWIS: Forecasting daily urban water demand: A case study of Melbourne. Journal of Hydrology 2000, Vol. 236, pp. 153–164.
• 16. M.W. JENKINS, J.R. LUND: Integrating yield and shortage management under multiple uncertainties. Journal Water Resources Planning Management 2000, Vol. 126, No. 5, pp. 288–297.
• 17. T.S. NARANY, M.F. RAMLI, A.Z. ARIS, W.N.A. SULAIMAN, K. FAKHARIAN: Spatial assessment of groundwater quality monitoring wells using indicator kriging and risk mapping, Amol-Babol Plain, Iran. Water 2014, Vol. 6, pp. 68–85.
• 18. J. DAVIS: Statistics and Data Analysis in Geology. John Wiley & Sons, New York, Chichester, Brisbane, Toronto, Singapore 2002.
• 19. B. NAMYSŁOWSKA-WILCZYŃSKA, A. WILCZYŃSKI: Application of geostatistical methods to spatial analysis of electrical load variation over area of Poland. Annals of Geomatics 2005, Vol. 3, No. 2, pp. 125–138.
• 20. B. NAMYSŁOWSKA-WILCZYŃSKA: Geostatystyka. Teoria i zastosowania. Oficyna Wydawnicza Politechniki Wrocławskiej, Wrocław 2006.
• 21. H. WACKERNAGEL: Multivariate Geostatistics. An Introduction with Applications. Third, completely revised edition, Springer-Verlag, Heidelberg 2003.
• 22. J. ZAWADZKI: Metody geostatystyczne dla kierunków przyrodniczych i technicznych. Oficyna Wydawnicza Politechniki Warszawskiej, Warszawa 2011.
• 23. R. ZARYCHTA, A. ZARYCHTA: Application of ordinary kriging to reconstruct and visualise the relief in the location of an open pit sand mine. Archives of Photogrammetry, Cartography and Remote Sensing, Special Issue: Measurement Technologies in Surveying 2013, pp. 133–146.