Przepływy zwrotne w rozgałęzieniowej sieci wodociągowej

• Autorzy: Kowalski D. , Kowalska B. , Kwietniewski M. , Musz A.

Warianty tytułu

EN

Reverse flow in branched water distribution network

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Zmiana kierunku przepływu wody w sieci wodociągowej może prowadzić do zrywania osadów zalegających w przewodach, co powoduje nasilenie zjawiska wtórnego zanieczyszczenia wody dostarczanej do odbiorców. Dotychczas występowanie zmian kierunku przepływu wody kojarzone było z pierścieniowymi sieciami wodociągowymi. Przeprowadzone przez autorów badania terenowe i symulacyjne wykazały, że także w rozgałęzieniowej sieci wodociągowej obserwuje się krótko trwające przepływy zwrotne. Wykazano, że przepływy te pojawiają się nie tylko na skutek awarii, jak dotychczas opisywano w literaturze, ale także podczas krótkotrwałych zmian ciśnienia wody, wywołanych np. uderzeniem hydraulicznym czy też zmiennością poboru wody z sieci. Wyniki badań symulacyjnych wykazały, że w badanym układzie przewodów wodociągowych zjawisko przepływu zwrotnego miało charakter krótkotrwały. Okres fali przepływu zwrotnego i powrotnego do sieci wynosił ok. 4,5 s i nie zależał do wartości spadku ciśnienia wymuszającego przepływ zwrotny. Można sądzić, że mógł być on uzależniony od geometrii rozpatrywanego układu. Podjęto również próbę opisu tego zjawiska przy zastosowaniu specjalistycznego oprogramowania FLUENT, wykorzystywanego do modelowania dynamiki przepływów cieczy.

EN

Changes in the flow direction in water distribution networks may cause the pipe incrustation to tear off, thus inducing self-contamination and deteriorating the quality of the water supplied to the user. So far, the occurrence of changes in the flow direction has been regarded as inherent in looped water distribution networks. However, in-situ measurements and simulations performed by the authors of this paper have revealed short periods of reverse flow also in branched water distribution networks. Furthermore, the results obtained have demonstrated that reverse flow occurs not only after a failure (as can be inferred from the investigations reported in the literature), but also during short-term pressure head variations induced (for example) by water hammer or by the change in water demand. The results of simulations indicate that the occurrence of reverse flow in the branched water distribution network is of a short duration. The observed period of the wave of reverse and return flow averaged 4.5 s and did not depend on the drop in the pressure which forces reverse flow. It may well be assumed that this period fails to depend on the geometry of the system being studied. The paper also presents the attempt to describe the phenomenon with the specialized FLUENT software, which is used when modeling the dynamics of fluids.

Słowa kluczowe

PL

przepływ zwrotny; sieć wodociągowa; sieć rozgałęzieniowa; wtórne zanieczyszczenie wody

EN

reverse flow; water distribution network; branched network; water quality deterioration

• Wydawca: Polskie Zrzeszenie Inżynierów i Techników Sanitarnych, Oddział Dolnośląski
• Czasopismo: Ochrona Środowiska
• Rocznik: 2010
• Tom: Vol. 32, nr 4
• Strony: 31--36
• Opis fizyczny: Bibliogr. 20 poz., rys., tab., wykr.

Twórcy

autor

Kowalski D.

autor

Kowalska B.

autor

Kwietniewski M.

autor

Musz A.

• Politechnika Lubelska, Wydział Inżynierii Środowiska, Zakład Wodociągów i Kanalizacji, ul. Nadbystrzycka 40B, 20-618 Lublin,

Bibliografia

• 1. H. KŁOSS-TRĘBACZKIEWICZ, E. OSUCH-PAJDZIŃSKA, M. ROMAN: Decrease of water consumption in Polish towns: Its causes and effects. Journal of Water SRT – Aqua 2000, Vol. 49, pp. 149–157.
• 2. Z. HEIDRICH, J. JĘDRZEJKIEWICZ: Analiza zużycia wody w miastach polskich w latach 1995–2005. Ochrona Środowiska 2007, vol. 29, nr 4, ss. 29–34.
• 3. A. KOTOWSKI: Analiza hydrauliczna zjawisk wywołujących zmniejszenie przepływności rurociągów. Ochrona Środowiska 2010, vol. 32, nr 1, ss. 27–32.
• 4. M. KWIETNIEWSKI: Water quality in distribution system operation, storage, cross-connections. National Report Poland. Water Science and Technology: Water Supply 2000, Vol. 18, pp. 229–231.
• 5. A. SETH, R. BACHMANN, J. BOXALL, A. SAUL, R. EDY-VEAN: Characterisation of materials causing discolouration in potable water systems. Water Science and Technology 2004, Vol. 49, No. 2, pp. 27–32.
• 6. M. KULBIK: Ocena skuteczności płukania przewymiarowanych sieci wodociągowych metodą ukierunkowanego przepływu na podstawie jakości popłuczyn. Ochrona Środowiska 2008, vol. 30, nr 1, ss. 31–38.
• 7. I. ZIMOCH: Zastosowanie modelowania komputerowego do wspomagania procesu eksploatacji systemu wodociągowego. Ochrona Środowiska 2008, vol. 30, nr 3, ss. 31–35.
• 8. M. LEHTOLA, T.K. NISSINEN, I.T. MIETTINEN: Removal of soft deposits from the distribution system improves the drinking water quality. Water Research 2004, Vol. 38. pp. 601–610.
• 9. D. KOWALSKI, M. KWIETNIEWSKI, A. MUSZ. M. WIDOMSKI: Charakterystyka wybranych metod płukania i czyszczenia przewodów wodociągowych. Ochrona Środowiska 2008, vol. 30, nr 1, ss. 27–30.
• 10. H. HOTLOŚ: Quantitative assessment of the influence of water pressure on the reliability of waterpipe networks in service. Environment Protection Engineering 2010, Vol. 36, No. 3, pp. 103–112.
• 11. U. OLSIŃSKA, K. SKIBIŃSKA: Modelowanie zmian jakości wody w systemie dystrybucji. Ochrona Środowiska 2007, vol. 29, nr 2, ss. 33–40.
• 12. R. PRINCE, I. GOULTER, G. RYAN: What causes customer complaints about discoloured water. Water Research 2003, Vol. 30, pp. 62–67.
• 13. E. MIELCARZEWICZ: Obliczanie systemów zaopatrzenia w wodę. Arkady, Warszawa 2000.
• 14. C. GRABARCZYK: Przepływy cieczy w przewodach. Metody obliczeniowe. Envirotech, Poznań 1997.
• 15. M. MITOSEK: Mechanika płynów w inżynierii środowiska. Oficyna Wydawnicza Politechniki Warszawskiej, Warszawa 1997.
• 16. Z. ORZECHOWSKI, J. PRYWER, R. ZARZYCKI: Mechanika płynów w inżynierii środowiska. Wydawnictwo Naukowo-Techniczne, Warszawa 2001.
• 17. R. PUZYREWSKI, J. SAWICKI: Podstawy mechaniki płynów i hydrauliki. Wydawnictwo Naukowe PWN SA, Warszawa 1998.
• 18. O.C. ZIENKIEWICZ, R.L. TAYLOR, P. NITHIARASU: The Finite Element Method for Fluid Dynamics. Elsevier Butterworth-Heinemann, Oxford 2005.
• 19. GAMBIT 2.1. Command Reference Guide, Modeling Guide, Tutorial Guide, Vol. 1, 2. CD documentation. Fluent Inc., 2003.
• 20. FLUENT 6.1. Tutorial and Users Guide, Vol. 1, 2. CD documentation. Fluent Inc., 2003.