Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Simulation and assessment of water supply network for Al-Nasir network at Al-Najaf Governorate

Al-Mousawey Hassan, Abed Basim Sh.

Przegląd Naukowy Inżynieria i Kształtowanie Środowiska

|

2022

|

Vol. 31, No. 3

175--189

EN

This study simulates and assesses the hydraulic features and residual chlorine in Al-Najaf city’s water supply network using WaterGEMS. Field and laboratory work was done to determine pressure heads, velocities, and chlorine residual. Constructed model was validated using field data. Values of RMSE were between 0.08 and 0.1, and 0.05 and 0.06 for pressure and residual chlorine, respectively. The examination of water distribution system (WDS) during peak demand hours indicated that the pump unit’s capacity could not meet the high-water demand, resulting pressure loss with values between 0.1 and 2 bar. Simulated residual chlorine levels ranged between 0.45 and 0.8 ppm.

2

Efekty kondycjonowania wody preparatem SeaQuest na przykładzie wybranych przedsiębiorstw wod-kan w Gilowicach (woj. śląskie) i Łobzie (woj. zachodniopomorskie

Imperowicz-Pawlaczyk Anna, Luranc Ewelina

Technologia Wody

|

2021

|

Nr 3 (77)

18--21

PL

Wtórne zanieczyszczenie wody podczas jej dystrybucji do odbiorców stanowi problem dla zdecydowanej większości przedsiębiorstw wodociągowych [1]. Źródłem wtórnego zanieczyszczenia są zdeponowane w rurociągach osady i złogi korozyjne, które pod wpływem zmiennych warunków hydraulicznych w systemie dystrybucji lub zbyt długiego czasu transportu wody są wypłukiwane i przechodzą do wody wodociągowej [2]. Intensywność procesu uzależniona jest od wielu czynników, z których najistotniejsze to jakość wody wtłaczanej do sieci, materiał, z którego sieć jest wykonana oraz wiek sieci [1]. W wielu miastach Polski ponad 50% długości sieci wodociągowej stanowią przewody funkcjonujące dłużej niż 50 lat, a 45% − przewody w wieku 25–50 lat. W strukturze materiałowej sieci ciągle znaczny udział mają stare rurociągi z żeliwa szarego (ok. 35%), stali (ok. 10%), które ulegają procesom korozji [3].

3

Fractal Geometry in Designing and Operating Water Networks

Iwanek Małgorzata, Kowalski Dariusz, Kowalska Beata, Suchorab Paweł

Journal of Ecological Engineering

|

2020

|

Vol. 21, nr 6

229--236

EN

Fractals are self-similar sets that cannot be easily described by classical geometry. Fractal sets have been implemented in almost all areas of human activity since they were introduced to science by Mandelbrot in 1982. For the last 10 years, the interest in fractal geometry has increased by the issues connected with water distribution networks (WDNs). The aim of this paper was to review the application of fractal geometry in designing and operating WDNs. Treating a WDN as a fractal pattern enables its description and classification, simplifies the assessment of a network reliability, helps to solve the problems of routing and dimensioning WDN, as well as enables to select the places to locate measurement points in a network to control water quality, pressure in pipes and water flow rate. Moreover, the application of tree-shaped fractal patterns to reflect WDNs helps to solve the problems of their optimization. Fractal geometry can be also applied to investigate the results of WDNs failures connected with leakage of water to the ground. Using fractal dimension of a pattern created by points reflecting places of water outflow on the soil surface after a prospective pipe breakage enables to determine the zone near a pipe, where the outflow of water on the soil surface is possible. It is an important approach for the security of humans and existing infrastructure. Usage of fractal geometry in description, optimisation and operation analysis of WDNs still continues, which confirms the efficiency of fractal geometry as a research tool. On the other hand, it can be supposed that fractal geometry possibilities have still not been fully used.

4

Bezwykopowe metody wymiany sieci wodociągowych w tym rur azbestocementowych na wybranym przykładzie

Piechurski Florian G.

Instal

|

2020

|

nr 2

50--54

PL

Analizowane Przedsiębiorstwo Wodociągów i Kanalizacji w ostatnich latach coraz więcej korzysta z bezwykopowych metod odnowy przewodów wodociągowych. Niekorzystna struktura wiekowa sieci wodociągowej (ponad 64% rurociągów jest starszych niż 25 lat) oraz niekorzystna struktura materiałowa (prawie 20 km rurociągów zostało wykonanych z azbestocementu) wymuszają na przedsiębiorstwie opracowanie długofalowej strategii odnowy sieci wodociągowej bez ograniczania się do planowania na okres dwu lub trzyletni, a taki funkcjonuje dotychczas w przedsiębiorstwie. Dodatkowym wyzwaniem dla przedsiębiorstwa jest konieczność realizacji programu usuwania azbestu i wyrobów zawierających azbest stosowanych na terytorium Polski. Oznacza to, że rocznie do 2032 roku PWiK musi wymienić około 1,3 km/rok sieci wodociągowej z rur azbestocementowych. Możliwość wymiany azbestocementowych przewodów wodociągowych technologiami bezwykopowymi powinna zostać wykorzystana przez PWiK w maksymalnie możliwym zakresie. Należy dodać do tego konieczność remontów starych rurociągów na terenach silnie zurbanizowanych oraz niewątpliwe korzyści finansowe nie mówiąc o pozostałych zaletach przy wykonaniu tych robót metodami bezwykopowymi. Tak więc wzrost wykorzystania tych metod odnowy przewodów wodociągowych w przedsiębiorstwie jest nieunikniony. W tym kierunku powinny się koncentrować działania przedsiębiorstwa. Duże znaczenie przy stosowaniu metod bezwykopowych ma zadowolenie właścicieli terenów, na których są prowadzone roboty, zarówno instytucjonalnych jak i prywatnych. Mały zakres robót ziemnych i szybkość wykonywania remontów ma duży wpływ na zmianę wizerunku firmy.

EN

In recent years, the analyzed Water Supply and Sewerage Company has been using trenchless methods of water pipes renewal. Unfavorable age structure of the water supply network (over 64% of pipelines are older than 25 years) and unfavorable material structure (almost 20 km of pipelines are made of asbestos-cement). This forces the company to develop a long-term strategy for water network renewal without being limited to planning for a period of two or three years, and such has been functioning in the enterprise so far. An additional challenge for the company is the program of removing asbestos and products containing asbestos used on the territory of Poland. This means that PWIK, by 2032, has to replace about 1.3 km of the water supply network from asbestos-cement pipes every year. The possibility of replacing asbestos-cement water pipes with trenchless technologies should be used by PWiK to the maximal possible extent. Adding to this the need to renovate old pipelines in heavily urbanized areas and undoubted financial benefits, not to mention the remaining advantages of trenchless methods for performing these works. The increase in the use of these methods of renewal of water supply pipelines in the company is inevitable. The company’s activities should focus in this direction. The satisfaction of owners of areas where works are carried out, both institutional and private, is of great importance when using trenchless methods. The small scope of earthworks and the speed of repairs have a big impact on changing the company’s image outside.

5

Selected problems of ambiguity of the dual price of water in the post-optimization analysis of the water supply system

Wawrzosek Jacek, Ignaciuk Szymon, Bochniak Andrzej

Eksploatacja i Niezawodność

|

2019

|

Vol. 21, no. 2

329--340

EN

In literature it is believed that the dual price of water is an objective premise for shaping the market price of water. However, the authors note that a single vector of dual prices in the distribution of water, when ambiguous, should not become the basis for making decisions both regulating the price of water and affecting the procedures for modernizing the water supply network. This work cautions water management engineers not to duplicate common software errors and indicates how, despite the complete lack of literature tips, the technical problems encountered could be practically solved. The linear dependence of the row vectors of the left-hand parameters of binding constraints in the linear programming model for water consumption is identified here as the reason for the ambiguity of dual price vectors. This ambiguity in the issues of water distribution requires shaping alternative technical scenarios allowing for a variant selection of the method for modifying the water abstraction system. Therefore, the principles for determining the proportionality of simultaneous changes in certain parameters of the right-hand conditions of constraint conditions are described. These principles for the optimal selection of the most productive vectors for the parametric linear programming method were formulated and indicated on a simplified model of water distribution. The methodology developed in the work enables, among others, generating alternative technical scenarios for saving varying amounts of water, resulting in various financial savings.

PL

W literaturze uważa się, że cena dualna wody jest obiektywną przesłanką do kształtowania rynkowej ceny wody. Jednak autorzy zauważają, że pojedynczy wektor cen dualnych w dystrybucji wody, gdy jest niejednoznaczny, nie powinien stać się podstawą do podejmowania decyzji zarówno normującej cenę wody jak i wpływającej na procedury modernizujące sieć wodociągową. Praca uczula inżynierów gospodarki wodnej by nie powielali powszechnych błędów oprogramowania oraz wskazuje jak, pomimo kompletnego braku literaturowych wskazówek, praktycznie rozwiązywać napotykane problemy techniczne. Liniowa zależność wektorów wierszowych parametrów lewych stron wiążących warunków ograniczających w modelu programowania liniowego dla zużycia wody identyfikowana jest tu jako przyczyna niejednoznaczności wektorów cen dualnych. Ta niejednoznaczność w zagadnieniach dystrybucji wody wymaga kształtowania alternatywnych scenariuszy technicznych pozwalających na wariantowy wybór sposobu modyfikacji systemu poboru wody. Dlatego opisano zasady wyznaczania proporcjonalności jednoczesnych zmian niektórych parametrów prawych stron warunków ograniczających. Na uproszczonym modelu dystrybucji wody sformułowano i wskazano te zasady optymalnego doboru najbardziej produktywnych wektorów dla metody parametrycznego programowania liniowego. Opracowana w pracy metodyka umożliwia m.in. wygenerowanie alternatywnych scenariuszy technicznych oszczędzania różnej ilości wody, skutkującej różnymi oszczędnościami finansowymi.

6

The concept of an improved acoustic wireless sensor node for leak detection and location in a water distribution network

Kosior Mateusz

Diagnostyka

|

2019

|

Vol. 20, No. 4

49--55

EN

The paper presents the concept of a node of an acoustic-based system for leak detection and location. The system monitors hydraulic parameters and condition of a water distribution network (WDN) using a wireless sensor network (WSN). The WSN’s nodes communicate with each other using acoustic waves propagating through water in the pipeline. Alternatively, a WSN uses a combination of acoustic-based and radiowavebased communication. The preliminary research positively verified communication capabilities of the WSN in laboratory conditions. The paper discusses the improvements of an idea presented in [12, 14] and its possible application to leak detection and location. The paper continues the long-term research on diagnostics of water distribution networks conducted by the Institute of Fundamentals of Machinery Design.

PL

Niniejsza praca przedstawia koncepcję węzła akustycznego systemu detekcji i lokalizacji wycieków. System monitoruje parametry hydrauliczne i stan sieci wodociągowej wykorzystując bezprzewodową sieć sensoryczną. Węzły sieci komunikują się ze sobą za pomocą fal akustycznych rozchodzących się wewnątrz wypełnionego wodą rurociągu. Rozwiązaniem alternatywnym jest wykorzystanie zarówno fal akustycznych, jak i radiowych. Wstępne badania pozytywnie zweryfikowały możliwości komunikacyjne sieci w warunkach laboratoryjnych. Praca omawia szereg ulepszeń pomysłu przedstawionego w [12, 14] oraz potencjalne zastosowanie do detekcji i lokalizacji wycieków. Praca kontynuuje wieloletnie badania nad diagnozowaniem sieci wodociągowych prowadzone przez Instytut Podstaw Konstrukcji Maszyn.

7

An unsupervised approach to leak detection and location in water distribution networks

Quiñones-Grueiro M., Verde C., Prieto-Moreno A., Llanes-Santiago O.

International Journal of Applied Mathematics and Computer Science

|

2018

|

Vol. 28, no. 2

283--295

EN

The water loss detection and location problem has received great attention in recent years. In particular, data-driven methods have shown very promising results mainly because they can deal with uncertain data and the variability of models better than model-based methods. The main contribution of this work is an unsupervised approach to leak detection and location in water distribution networks. This approach is based on a zone division of the network, and it only requires data from a normal operation scenario of the pipe network. The proposition combines a periodic transformation and a data vector extension together with principal component analysis of leak detection. A reconstruction-based contribution index is used for determining the leak zone location. The Hanoi distribution network is employed as the case study for illustrating the feasibility of the proposal. Single leaks are emulated with varying outflow magnitudes at all nodes that represent less than 2.5% of the total demand of the network and between 3% and 25% of the node’s demand. All leaks can be detected within the time interval of a day, and the average classification rate obtained is 85.28% by using only data from three pressure sensors.

8

Efekty modernizacji i wdrożenia monitoringu sieci wodociągowej

Piechurski F. G.

Instal

|

2018

|

nr 11

52--56

PL

Wymiana, modernizacja awaryjnych elementów, wdrożenie monitorowania przepływu oraz regulacji ciśnienia w wydzielonych strefach systemu dystrybucji wody to działania kosztowne, ale niezbędne do poprawy ekonomicznych warunków jej eksploatacji. W ciągu 10 lat wdrażania strategii w przedsiębiorstwie wod-kan w mieście R, uzyskano efekty obniżenia awaryjności z 1,86 do 0,3 awarii/km · rok i spadku objętości traconej wody w sieci z 21,6 do 7,5 %. Niezbędne są również działania związane ze zmianami organizacyjnymi w strukturze przedsiębiorstwa.

EN

Replacement, modernization of failing elements, flow monitoring and pressure regulation in separated areas of water distribution system are expensive but necessary activities required for economical exploitation conditions improvement. Over 10 years of implementation of described strategy resulted with reduction of failure factor from 1,86 down to 0,3 failures/km per year and redution of lost water fram 21,6 down to 7,5%. To achieve success changes in organization structure are required as well.

9

Reliability based rehabilitation of water distribution networks by means of Bayesian networks

Lakehal A., Laouacheria F.

Journal of Water and Land Development

|

2017

|

no. 34

163--172

EN

Water plays an essential role in the everyday lives of the people. To supply subscribers with good quality of water and to ensure continuity of service, the operators use water distribution networks (WDN). The main elements of water distribution network (WDN) are: pipes and valves. The work developed in this paper focuses on a water distribution network rehabilitation in the short and long term. Priorities for rehabilitation actions were defined and the information system consolidated, as well as decision-making. The reliability data were conjugated in decision making tools on water distribution network rehabilitation in a forecasting context. As the pipes are static elements and the valves are dynamic elements, a Bayesian network (static-dynamic) has been developed, which can help to predict the failure scenario regarding water distribution. A relationship between reliability and prioritization of rehabilitation actions has been investigated. Modelling based on a Static Bayesian Network (SBN) is implemented to analyse qualitatively and quantitatively the availability of water in the different segments of the network. Dynamic Bayesian networks (DBN) are then used to assess the valves reliability as function of time, which allows management of water distribution based on water availability assessment in different segments. Before finishing the paper by giving some conclusions, a case study of a network supplying a city was presented. The results show the importance and effectiveness of the proposed Bayesian approach in the anticipatory management and for prioritizing rehabilitation of water distribution networks.

PL

Woda odgrywa istotną rolę w codziennym życiu ludzi. Aby zapewnić klientom stałe dostarczanie wody dobrej jakości, operatorzy wykorzystują sieci wodociągowe, ich głównymi elementami są rury i zawory. W pracy opisano odnawianie sieci wodociągowych w krótkim i długim przedziale czasowym. Zdefiniowano priorytety działań renowacyjnych i skonsolidowano system informacyjny oraz system podejmowania decyzji. Dane o wiarygodności zostały sprzężone z narzędziami podejmowania decyzji co do odnowy sieci w kontekście możliwości prognozowania. Ponieważ rury są elementem statycznym, a zawory dynamicznym, zbudowano statyczno- -dynamiczną sieć Bayesowską, która pozwala przewidywać niepowodzenia w dostawie wody. Badano zależności między wiarygodnością a ustaleniem priorytetów działań renowacyjnych. Wdrożono modelowanie ilościowej i jakościowej analizy dostępności wody w różnych segmentach sieci wodociągowej oparte na statycznej sieci Bayesowskiej. Następnie użyto dynamicznych sieci Bayesowskich do oceny wiarygodności zaworów w funkcji czasu, co umożliwiło zarządzanie dystrybucją wody bazującą na ocenie jej dostępności w różnych segmentach sieci. Przed wyciągnięciem wniosków przedstawiono przykład sieci zasilającej miasto. Wyniki dowodzą znaczenia i efektywności proponowanego podejścia Bayesowskiego w planowaniu gospodarki wodnej i ustalaniu priorytetów renowacji sieci wodociągowych.

10

Efekty wdrożenia monitoringu w wybranej sieci wodociągowej - studium przypadku

Piechurski F.

Gaz, Woda i Technika Sanitarna

|

2017

|

Nr 10

395--398

PL

Wdrożenie monitoringu umożliwiło analizę i zmniejszenie awaryjności, a w konsekwencji straty wody w sieci wodociągowej. W analizowanym okresie (2005-2015) liczba awarii wykrywanych z roku na rok zmniejszała się, choć nadal pozostawała na wysokim poziomie. Ma to związek z lokalizacją przewodów na terenach wpływu szkód górniczych oraz z tym, iż w strukturze materiałowej duży udział (47%) mają przewody wykonane z materiałów tradycyjnych tj. ze stali i żeliwa szarego. W ciągu 10 lat, intensywność uszkodzeń zmniejszyła się z λ = 2,0 do 1,19 uszk/(km*rok), a straty wody z 30% do 8%. Obniżenie strat wody jest dużym osiągnięciem, mimo utrzymującej się w dalszym ciągu wysokiej awaryjności. Prowadzona od 2008 roku szczegółowa analiza przepływów nocnych umożliwiła efektywne wykrywanie wycieków oraz pozwoliła na szybsze reagowanie służb eksploatacyjnych na pojawiające się w sieci wodociągowej awarie.

EN

Introducing water monitoring system allows failure states analysis. In analyzed time period 2005–2015 amount of detected failures was varying however it is high amount. Main reasons of high failure coefficient are location in mining area and material (49% steel and iron). In 10 years time failure coefficients from λ = 2,0 failures/km year was decreased to λ = 1,19 failures/km year. Water loses were round 8% in 2015 comparing to 30% in 2005 which is good result though relatively high failure coefficient. Introduced in 2008 minimal night flow analysis allows more effective failures detection and faster maintenance crew reaction which leads to minimization of water loses.

11

Wykorzystanie krótkotrwałych stanów przejściowych w sieciach wodociągowych do wykrywania wycieków wody

Miszta-Kruk K.

Ochrona Środowiska

|

2016

|

Vol. 38, nr 1

39--43

PL

Wycieki wody z sieci dystrybucyjnej są znaczącym problem przedsiębiorstw wodociągowych. Analiza tego zjawiska jest trudna, ponieważ wycieki wody są najczęściej skutkiem losowo występujących uszkodzeń przewodów. W pracy przedstawiono metody wykrywania wycieków w przewodach na podstawie analizy krótkotrwałych stanów przejściowych występujących w sieciach wodociągowych. Analiza ta należy do rodziny metod ITA (inverse transient analysis) i wymaga wygenerowania krótkotrwałych stanów – zazwyczaj ciśnienia i/lub przepływu – o dopuszczalnej wartości i ich opomiarowania w odpowiednich miejscach sieci wodociągowej. Istotną cechą metod krótkotrwałych zdarzeń jest to, że wywołują one duże zmiany w pomiarach ciśnienia w krótkim czasie. Podstawowym czynnikiem wykrywania nieszczelności jest dokładna kalibracja nieustalonych zdarzeń i określenie odpowiednich warunków brzegowych. Na podstawie zebranych danych dotyczących ciśnienia w sieci można obserwować występowanie przemijających zdarzeń i minimalizować różnice między parametrami obserwowanymi i obliczonymi. Metody ITA zostały przetestowane i sprawdzone głównie w warunkach laboratoryjnych. Na podstawie przedstawionej w pracy analizy podano praktyczne możliwości i trudności w stosowaniu tych metod w rzeczywistych systemach wodociągowych.

EN

Leakage from water pipe networks is a significant problem for water distribution companies. An analysis of those events is quite difficult because leakages result mostly from randomly occurring damages. In this paper, methods of leakage detection in water pipes are presented on the basis of analysis of short-lived transient states in water pipe networks. This analysis belongs to the family of Inverse Transient Analysis (ITA) methods and requires generation of short-lived states of acceptable values, mainly of pressure and/or flow, and their measurement at suitable points of the network. An important feature of methods aimed at short-lived events is provocation of significant changes in pressure measurements within a short period of time. A key factor in leak detection is precise calibration of transient events and determination of adequate boundary conditions. By using the collected pressure data it is possible to observe the occurrences of transient events and to minimize the difference between the observed and the calculated parameters. The ITA methods were tested and verified mainly in laboratory conditions. Major practical issues and difficulties in applying those methods in the actual water supply systems are discussed on the basis of the presented analysis.

12

Assessment of metal concentrations in tap-water – from source to the tap: a case study from Szczecin, Poland

Górski J., Siepak M.

Geologos

|

2014

|

Vol. 20, No. 1

25--33

EN

The concentrations of Al, As, Cd, Cu, Pb, Zn, Ni, Fe and Mn were determined in June 2010 for 100 tap-water samples, collected directly at consumers in the older part of the city of Szczecin (Poland). Increased concentrations of metals were thus detected. This concerns mainly Fe (19% of samples showed concentrations above drinking-water quality standards) and Pb (5%). In some samples, the maximum admissible concentration levels for Mn, Cu and Ni were also exceeded. This was not the case for Al, despite the use of aluminium compounds during water treatment; the Al concentrations in treated water were, however, significantly higher than in raw water. It was also found that (1) the corrosive properties of water (low alkalinity and increased concentration of sulphates), (2) the water-treatment processes causing a decrease of the pH and an increase of the CO2, and (3) transport of the treated water over long distances (30 km) provide favourable conditions for the leaching of metals from water-pipe networks. The type of material used in domestic plumbing and the content of Ce, Fe, Mn, Ni and Cd in the tap-water at consumers show a correlation. The high content of Pb is mainly a result of lead pipes connecting the network to the buildings.

13

Zmiana składu wody przeznaczonej do spożycia po jej stagnacji w sieci w warunkach modelowych i rzeczywistych

Laskowski T., Świetlik J., Raczyk-Stanisławiak U., Sroka M., Olejnik A., Nawrocki J.

Ochrona Środowiska

|

2013

|

Vol. 35, nr 3

59--62

EN

Corrosion modeling method using cast iron filings was proposed for water distribution system under typical flow and stagnant conditions. Use of iron filings (0.8–1.0 mm) of large specific surface area allowed water quality variations monitoring using relatively small amounts of material. Comparison of results obtained under model and actual pipe flow conditions confirmed that the process of corrosion can be reliably approximated by experiments with iron filings. Following period of stagnation, both under model and actual flow conditions, significant water quality deterioration was observed over time. Additionally, relatively small water volume to large cast iron surface area allowed monitoring in the model system the corrosion-induced phenomena, impossible to observe in standard studies on the actual pipe sections. The increase in pH as well as decrease in conductivity, alkalinity and in calcium and magnesium content were observed in the model system with the increasing stagnation time. Under actual flow conditions these parameters have not changed or changed only to a small extent following long stagnation periods.

PL

Przedstawiono sposób modelowania korozji sieci wodociągowej z wykorzystaniem opiłków żeliwnych w warunkach przepływu wody i jej stagnacji w rurociągach. Rozdrobnienie żeliwa do postaci opiłków (0,8÷1,0 mm) o dużej powierzchni właściwej pozwoliło na obserwację zmian jakości wody przy zastosowaniu niewielkiej ilości materiału. Porównanie wyników uzyskanych w warunkach modelowych z otrzymanymi na rzeczywistym odcinku rurociągu potwierdziło, że opiłki mogą służyć jako materiał symulujący proces korozji w sieciach wodociągowych. Po czasie stagnacji wody zarówno w układzie modelowym, jak i w sieci rzeczywistej stwierdzono znaczące pogorszenie jakości wody w czasie. Mała objętość wody w stosunku do dużej powierzchni żeliwa w układzie modelowym pozwoliła dodatkowo na śledzenie zjawisk wywołanych procesem korozji, niemożliwych do zaobserwowania przy standardowych badaniach na odcinkach rzeczywistych. W układzie modelowym wraz ze wzrostem czasu stagnacji wody stwierdzono wzrost pH oraz zmniejszenie przewodności właściwej, zasadowości oraz zawartości wapnia i magnezu w wodzie. W warunkach rzeczywistych wskaźniki te nie ulegały zmianom lub zmieniały się w niewielkim stopniu po długim czasie stagnacji.

14

Propozycja struktury algorytmu ewolucyjnego do optymalizacji kosztów pompowania w wodnych sieciach przesyłowych

Malinowski P.

Ochrona Środowiska

|

2011

|

Vol. 33, nr 2

59-63

PL

Przedstawiono metodę optymalizacji kosztów pompowania w wodnych sieciach przesyłowych (sieć wodociągowa, cieplna itp.), która umożliwia osiągnięcie efektów ekonomicznych przy jednoczesnym zapewnieniu wymaganych warunków eksploatacyjnych. Do rozwiązania tego problemu zaproponowano metodę algorytmu ewolucyjnego, ze względu na małą wydajność obliczeniową tradycyjnych metod optymalizacyjnych. W wyniku działania takiego algorytmu otrzymuje się model sieci zmodyfikowany w stosunku do wyjściowego poprzez umieszczenie w nim zadanej liczby pomp wraz z ich wymaganą charakterystyką techniczną. Wyznaczone miejsca instalacji pomp oraz ich charakterystyki prowadzą do obniżenia niezbędnego ciśnienia zasilania, nie powodując przekroczenia granicznych wartości (minimalnego i maksymalnego) ciśnienia wody w sieci. Analiza została przedstawiona na przykładzie systemu ciepłowniczego wybranego miasta. Opisano strukturę algorytmu ewolucyjnego, umożliwiającego wyznaczenie optymalnej lokalizacji pomp w systemie. Wyniki obliczeń wykazały możliwość zmniejszenia kosztów pompowania wody w systemie ciepłowniczym.

EN

A method is described, which enables the costs of pumping in water distribution networks (water-pipe network, heat distribution network) to be optimized effectively in economic terms under the operating conditions required. Considering the complexity of traditional optimization methods and the time-consuming computations involved, an evolutionary algorithm has been proposed to cope with this problem. With this algorithm a modified network model can be obtained, which differs from the input model in that it incorporates a given number of pumps and their technical characteristics. The defined pump installation points, as well as the technical characterization of the pumps, make it possible to reduce the feeding pressure required, without exceeding the limit values (minimal and maximal) of water pressure in the network. The analysis is presented taking a municipal heat supply system of choice as an example. The structure proposed for the evolutionary algorithm permits the optimal location of the pumps in the heating system to be determined. The calculated results substantiate the possibility of reducing the water pumping costs in a heat supply system.

15

Przepływy zwrotne w rozgałęzieniowej sieci wodociągowej

Kowalski D., Kowalska B., Kwietniewski M., Musz A.

Ochrona Środowiska

|

2010

|

Vol. 32, nr 4

31-36

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.

16

Optimisation of water distribution networks design by minimizing the total length

Lahiouel Y., Chaoui K., Khezzar L., Haddad A., Azari Z.

Engineering Transactions

|

2005

|

Vol. 53, iss. 2

165-183

EN

The aim of the present work is to establish a new algorithm for the optimization of the design of water distribution networks. The proposed algorithm makes it possible to connect the nodes and the sources using the shortest path to obtain a final looped configuration. A novel method, the "minimal length algorithm", is proposed. It uses the advantages of existing methods and exceeds their limitations. Some of the well-known existing methods are the shortest path algorithm, the minimum spanning tree algorithm and a novel method published previously. The developed algorithm is implemented into a user-friendly interactive computer program which allows the design of looped systems with minimal length ensuring least cost, reliability of the network and hence the availability of water.

17

Influence of mechanical dispersion on pollutant propagation in water distribution network

Knapik K., Kubala M.

Zeszyty Naukowe Politechniki Rzeszowskiej. Budownictwo i Inżynieria Środowiska

|

2000

|

z. 32[180], cz.2

179-186

EN

All the models of pollutant propagation in water distribution networks have to assume many simplifications. It is so, because of hydro-mechanical complexity of water distribution networks. Also the same phenomenon of the propagation of waterborne substances in pipeline has many aspects, which result in complexity of describing such propagation equations. One of these aspects is dispersion. In the most cases its influence on propagation is neglected and, what more, not discussed. In authors' opinion such discuss should be done for several reasons. In pipelines of water distribution networks water flow has mainly turbulent character, what results in dispersion in advection. The case of turbulent flow is the linear resistance of flow. This resistance has result in one of the most important parameters of water distribution network. This parameter is the head loss. So, if the models of propagation base on parameters of water distribution network models, dispersion in models of propagation should be discussed at least. Authors have calculated influence of dispersion in broadening of shapes of pollutant distribution, for two simple shapes. Results convince authors, that dispersion should be taken into account in modelling of propagation. Finally, results should be checked yet by comparison of predictions of two models: with dispersion and without this, calculated from the same input values.