Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Assessing the Corrosion and Scaling Potential of Drinking Water in Morocco Using Water Stability Indices

El Baroudi Hind, Ouazzani Chadia, Moustaghfir Abdellah, Er-Ramly Azzeddine, El Baroudi Youssef, Dami Abdallah, Balouch Lhousaine

Ecological Engineering & Environmental Technology

|

2024

|

Vol. 25, iss. 2

130--139

EN

Corrosion and scaling occur in water distribution systems. However, not much data is available concerning this issue in Morocco. This study aimed to evaluate the corrosive and scaling potential of drinking water in the water distribution systems of several cities in Morocco using water stability indices and other physicochemical parameters. For this purpose, 100 samples were collected, mainly from the cities in the Rabat-Salé-Kenitra region of Morocco. The results of the physicochemical analysis of 100 collected samples show that the means of the pH, total alkalinity, calcium hardness, chloride, temperature, and total dissolved solids are 7.577 ± 0.23, 173.6± 52.04 mg/l as CaCO3, 212.57 ± 98.18 mg/l as CaCO3, 418.7 ± 407.75 mg/l, 25.16 ± 1.58 °C, 597.5 ± 435.74 mg/l, respectively. The mean values of the water stability indices are 0.1158 ± 0.38, 7.345 ± 0.68, 7.132 ± 0.86, and 12.41 ± 0.35 for the Langelier saturation index (LSI), the Ryznar stability index (RSI), the Puckorius scaling index (PSI), and the aggressive index (AI), respectively. The water samples show corrosive tendencies of 41%, 75%, 97%, and 13% based on the LSI, RSI, PSI, and AI, respectively, and are considered supersaturated and likely to scale, corrosive, and non-aggressive. The water samples in Rabat, Salé, Bouknadel, and Kenitra were mostly supersaturated with a tendency to scale, with the highest percentage of stable water while the water in Khemisset and Tiflet was mostly corrosive, with Tiflet recording the highest chloride content of 3220.1 mg/l. The scaling and corrosive potential of water varied depending on the source of water in each city. Therefore, it is essential to continuously supervise the stability of water at different points of water distribution systems, create an adapted approach for each city, and instill strict national standards for the physicochemical parameters that affect corrosion and scaling to ensure safe drinking water.

2

Water distribution and risk governance: data issues in view of development of risk-informed decision-making approach

Pietrucha-Urbanik Katarzyna, Tchórzewska-Cieślak Barbara, Eid Mohamed

Safety and Reliability of Systems and Processes

|

2022

|

Summer Safety and Reliability Seminar 2022

173--184

EN

The issues of failure risk assessment in water distribution systems are presented. Water supply network failure constitute a crucial issue in water distribution sector. Attention has been paid to the problem of risk assessment considering risk acceptance criteria. Besides, the water network failure indicators were assessed. The presented methods can be used to describe the general characteristics and the technical conditions of the water distribution system. The chapter is intended to draw the attention to the need for further technical and organisational improvement and for the standardization of the failure risk assessment in the water distribution systems.

3

The Concept of Calculating the Water Distribution System as a Repeatable Process with Elements of Diagnostics Using Neural Modeling

Dawidowicz Jacek

Rocznik Ochrona Środowiska

|

2022

|

Tom 24

493--504

EN

Calculations of water distribution systems are most often performed many times because the correct solution from a technical point of view is rarely obtained after the first calculation run; hence, we can talk about a multistage calculation process. In connection with this, the calculation process of computer water distribution systems can be additionally supplemented with elements of process diagnostics. Diagnostic activities should be carried out using numerical algorithms, which can be a complement to classical hydraulic calculations of water distribution systems. The condition for reliable functioning of the diagnostic system formulated in this way is the efficient detection of computational irregularities. For this purpose, diagnostic problems were defined for the water pipes and the connection nodes in the water distribution system. The proposed diagnostic tests analyze the calculation results and indicate whether the solution is correct or, if irregularities are detected, suggest a way to solve the problem. Diagnostic tests are carried out using artificial neural networks.

4

Comparison of MLP and RBF Neural Networks in the Task of Classifying the Diameters of Water Pipes

Gvishiani Zurab, Dawidowicz Jacek

Rocznik Ochrona Środowiska

|

2022

|

Tom 24

505--519

EN

Hydraulic calculations of water distribution systems are currently performed using computer programs. In addition to the basic calculation procedure, modules responsible for evaluating the obtained calculation results are introduced more and more often into the programs. This article presents the results of research on artificial neural networks with a radial base function (RBF) and a multilayer perceptron (MLP), aimed at determining whether they can be used to model the relationship between the variables describing the computational section of the water distribution system and the diameter of the water pipe. The classification capabilities of the RBF and MLP networks were analyzed according to the number of neurons in the hidden layer of the network. A comparative analysis of RBF networks with multilayer perceptron (MLP) networks was performed. The results showed that the MLP networks have much better classification properties and are better suited for the task of assessing the selected diameters of the water pipes.

5

Time-Spatial Analysis of the Functioning of the Water Distribution System in the Mathematical Modeling Process

Trębicka Agnieszka

Journal of Ecological Engineering

|

2022

|

Vol. 23, nr 6

90--99

EN

This paper presents the process of the temporal and spatial functioning of the water distribution system in the mathematical modeling process. The research was carried out on the Bialystok water network model with particular emphasis on the efficiency and energy efficiency of the pumping units located on the analyzed water distribution system (SDW). The calculations and calibration of the model were performed using the ISYDYW software, with particular emphasis on time and spatial distribution. Particular situations were analyzed, especially when the system operated in exceptional conditions, which most often resulted in failure, leading to a shortage of water supply, and thus energy losses of the pumping units. The obtained results allowed demonstrating the auxiliary role of the simulation method in determining and predicting the effects on the existing emergency states. Possible scenarios were prepared for the observed changes, both in the entire network and at the selected points of the pump systems. Assuming the duration of the failure, its consequences were determined and presented in the form of the indicators discussed.

6

Analysis of Water Age and Flushing of the Water Supply Network of the Pressure Reduction Zone

Świętochowska Martyna, Bartkowska Izabela

Journal of Ecological Engineering

|

2022

|

Vol. 23, nr 10

229--238

EN

The water of appropriate quality introduced in the water system changes its chemical properties. Depending on the chemical properties of water and pipe materials, various phenomena may occur, e.g. corrosion, and biofilm structure. The decreasing water demand in existing water systems leads to a reduction in the water flow velocity in the pipes. Accordingly, the age of the water in the system increases. It is especially visible at connections and long sections of the network. The deteriorating water quality along with the elapsing time of its stay in the pipes makes it necessary to perform appropriate measures, e.g. flushing the network. Water supply services usually perform them intuitively. The choice of flushing sites, times, or flow rates is not measured and verified. The age of the water and the efficiency of flushing can be simulated in computer programs. EPANET provides tools for such simulations. The research aimed to check the effects of flushing the network and the age of water in the pressure reduction zone. This is a case that is particularly prone to the increasing age of water. The research has shown that the network flushing sites used so far contribute to the exchange of water in the main water pipes. The simulations showed the need for the additional flush in new places, and in the tested case, the age of the water in the pipes is as much as the intervals between subsequent rinses.

7

A Model-Based Approach to Risk Evaluation and the Assessment of Protection Provided by Water Intake and Treatment Systems

Wysowska Ewa, Kicińska Alicja

Journal of Ecological Engineering

|

2022

|

Vol. 23, nr 7

284--298

EN

This study presents an assessment of the protection provided by water intake and treatment systems against potential health risk to water consumers. To perform the assessment a case study was conducted involving modelling and risk assessment based on scenarios of decreasing water quality at the intakes (i.e. emergency situations). The study sites were two continuously operating water treatment plants in Southern Poland (CEE). The study material were the results of tests conducted in the years 2012–2019 on samples of water taken directly at the intakes and samples of treated water. The samples were used to determine the concentration of selected metals (Cd, Cr, Mn, Ni, Pb and Zn), organic pollutants (benzo(a)pyrene, benzene, acrylamide, epichlorohydrin, vinyl chloride and 1,2-dichloroethane) and bacteriological pollutants (Coliform bacteria, Escherichia coli, Enterococcus faecali and Clostridium perfringens). The non-carcinogenic (HI) and carcinogenic (CR) hazard indexes were estimated based on the quality of water at the intake using linear regression models. The risk values obtained were compared with permissible values specified in the US EPA methodology. It was demonstrated that the concentrations of the xenobiotics analysed in treated water would have to increase 11 times in the case of adults and 29 times in the case of children before the risk level related to drinking water exceeded permissible values. In the least favourable exposure scenario modelled, assuming the presence of organic xenobiotics in potable water, the total HI amounts to only 10% of the permissible value in adults and 1.5% in children. The total CR calculated for the 3-times lower water quality did not exceed permissible values, which proves that the water treatment systems are safe.

8

Modeling of water age changes in water distribution systems in time and space

Trębicka Agnieszka

Ekonomia i Środowisko

|

2022

|

nr 4

91--102

EN

The paper presents a particularly important research variant in the process of modelling water distribution systems (WDS), which is the age of water. The age of the water in the pipes is a parameter that determines the freshness of the water. The main goal of the presented research was to analyse changes in water age by observing the basic parameters: pressure and water flow. As a result of the assumed simulations, potential places of secondary contamination were distinguished. The result of solving the situation was the introduction of all works aimed at eliminating and improving the negative changes by much more frequent monitoring of water in this area for physicochemical and bacteriological properties and regular flushing of pipelines. The research is carried out based on the mathematical model of the water supply network. The Epanet software is used as a research tool, which allows modelling changes in the age of water in the entire water distribution system over time. The basis of the conducted research became the time factor, which plays a particularly important role in the process of managing the water distribution system. Taking into account the time, it was observed how much water remains on a given section from the moment it flows from the inlet and is mixed with water already present throughout the network. A number of simulation options were analysed in terms of the operation of the water distribution system, where the key problem was water stagnation. It should be noted that stagnation of water is particularly dangerous in the case of WDS, the obtained results showed visible places on the tested model. Simulations lasting more than 8, 10 days showed a clear deterioration in its quality. The above studies are of particular importance from the point of view of managing the efficiency of the water supply network. The analysis of water in water supply systems, stagnating and thus ageing, shows that the efficiency of the system significantly decreases. The variability of conditions in the water distribution system also makes the performance of WDS, and especially of pumping units, variable.

PL

W artykule przedstawiono szczególnie ważny wariant badawczy w procesie modelowania systemów dystrybucji wody (SDW), jakim jest wiek wody. Wiek wody w rurach jest parametrem, który określa świeżość wody. Głównym celem przedstawionych badań była analiza zmian wieku wody poprzez obserwację podstawowych parametrów: ciśnienia i przepływu wody. W rezultacie założonych symulacji wyodrębnione zostały potencjalne miejsca wtórnego zanieczyszczenia. Wynikiem rozwiązania zaistniałej sytuacji było wprowadzenie wszelkich prac, mających na celu wyeliminowanie i ulepszanie zaistniałych negatywnych zmian poprzez: znacznie częstsze monitorowanie wody na tym obszarze pod kątem właściwości fizykochemicznych i bakteriologicznych oraz regularne płukanie rurociągów. Badania prowadzono w oparciu o model matematyczny sieci wodociągowej. Jako narzędzie badawcze wykorzystano Program EPANET, które umożliwia modelowanie zmian wieku wody w całym systemie dystrybucji wody w czasie. Podstawą przeprowadzonych badań stał się czynnik czasu, który pełni szczególnie ważną funkcję w procesie zarzadzania systemem dystrybucji wody. Biorąc pod uwagę czas, zaobserwowano, ile wody pozostaje na danym odcinku od momentu, w którym spływa ona z ujęcia i jest mieszana z wodą już obecną w całej sieci. Analizowano szereg wariantów symulacyjnych pod kątem działania systemu dystrybucji wody, gdzie kluczowym problemem była stagnacja wody. Należy zaznaczyć, że stagnacja wody jest szczególnie niebezpieczna w przypadku SDW, a uzyskane wyniki wykazały widoczne jej miejsca na badanym modelu. Przy symulacjach trwających więcej niż 8, 10 dni zauważono, wyraźne pogorszenie jej jakości. Wyodrębniono potencjalne miejsca wtórnego zanieczyszczenia. Powyższe badania mają szczególne znaczenie z punktu widzenia zarządzania efektywnością działania sieci wodociągowej. Przeprowadzona analiza wody w systemach wodociągach, ulegającej stagnacji, a tym samym starzejąca się, pokazuje że efektywność pracy systemu znacznie spada. Zmienność warunków w systemie dystrybucji wody sprawia również, że wydajność pracy SDW, a zwłaszcza jednostek pompujących staje się zmienna.

9

Optimization of the process of restoring the continuity of the WDS based on the matrix and genetic algorithm approach

Antonowicz Ariel, Urbaniak Andrzej

Bulletin of the Polish Academy of Sciences. Technical Sciences

|

2022

|

Vol. 70, nr 4

art. no. e141594

EN

The article discusses an example of the use of graph search algorithms with trace of water analysis and aggregation of failures in the occurrence of a large number of failures in the Water Supply System (WSS). In the event of a catastrophic situation, based on the Water Distribution System (WDS) network model, information about detected failures, the condition and location of valves, the number of repair teams, criticality analysis, the coefficient of prioritization of individual network elements, and selected objective function, the algorithm proposes the order of repairing the failures should be analyzed. The approach proposed by the authors of the article assumes the selection of the following objective function: minimizing the time of lack of access to drinking water (with or without prioritization) and minimizing failure repair time (with or without failure aggregation). The algorithm was tested on three different water networks (small, medium, and large numbers of nodes) and three different scenarios (different numbers of failures and valves in the water network) for each selected water network. The results were compared to a valve designation approach for closure using an adjacency matrix and a Strategic Valve Management Model (SVMM).

10

Kohonen Artificial Networks for the Verification of the Diameters of Water-pipes

Dawidowicz Jacek, Czapczuk Andrzej, Kruszyński Wojciech

Rocznik Ochrona Środowiska

|

2021

|

Tom 23

835--844

EN

The design of the water distribution system is inherently linked to the execution of calculations, which aim, among other things, to determine the flow rate through individual pipes and the selection of diameters at the appropriate speed. Each step in the calculations is followed by an evaluation of the results and, if necessary, a correction of the data and further calculations. It is up to the designer to analyse the accuracy of the calculation results and is time-consuming for large systems. In this article, a diagnostic method for the results of hydraulic calculations, based on Kohonen Network, which classifies nominal diameters [DN] on the basis of data, in the form of flows, has been proposed. After calculating the new variant of the water distribution system, the individual calculation sections are assigned to the neurons of the topological map of Kohonen Network drawn up for nominal diameters. By comparing the diameter used for the calculation, with the diameter obtained on the topological map, the accuracy of the chosen diameter can be assessed. The topological map, created as a result of labelling the neurons of the output layer of the Kohonen Network, graphically shows the position of the classified diameter, relative to those diameters with similar input values. The position of a given diameter, relative to other diameters, may suggest the need to change the diameter of the pipe.

11

Estimation of maintenance costs of a pipeline for a U-shaped hazard rate function in the imprecise setting

Romaniuk Maciej, Hryniewicz Olgierd

Eksploatacja i Niezawodność

|

2020

|

Vol. 22, no. 2

352--362

EN

In this paper, we discuss imprecise settings for an evaluation of the maintenance costs of a water distribution system (WDS). Moments of failures of pipes are modelled using a newly proposed three-piece convex hazard rate function (HRF) for which number of previous failures is taken into account, too. Both fuzzy sets and shadowed sets are used to model the impreciseness of important parameters of this HRF and the costs of maintenance services. Contrary to more classical and widely-used approaches to cost analysis (i.e. a constant yield or nominal value of money), a strictly stochastic process (i.e. the one-factor Vasicek model) of an interest rate is assumed in the analysis of maintenance costs. This approach models future behaviour of the interest rate (i.e. the future value of money) in a more realistic way. Respective algorithms together with exemplary results of numerical simulations for two setups, which are related to fuzzy and shadowed sets, are also provided.

PL

W niniejszym artykule omawiamy nieprecyzyjne podejścia do problemu obliczenia kosztów eksploatacji systemu dystrybucji wody (WDS). Czasy uszkodzeń rur modelowane są z wykorzystaniem nowo zaproponowanej trzyczęściowej wypukłej funkcji intensywności uszkodzeń (hazard rate function, HRF) dla której brana jest pod uwagę również liczba wcześniejszych uszkodzeń. Do modelowania nieprecyzyjności istotnych parametrów tej HRF oraz kosztów działań serwisowych są wykorzystywane zarówno zbiory rozmyte jak i zbiory cieniowane. W przeciwieństwie do bardziej klasycznych i szeroko wykorzystywanych podejść do analizy kosztów eksploatacji (tzn. stałej stopy procentowej lub wartości nominalnej pieniądza), założono ściśle stochastyczny proces (tzn. jednoczynnikowy model Vasicka) dla stopy procentowej. Podejście to modeluje przyszłe zachowanie stopy procentowej (czyli przyszłej wartości pieniądza) w bardziej realistyczny sposób. Zaprezentowano również odpowiednie algorytmy wraz z przykładowymi wynikami symulacji numerycznych dla dwóch zestawów parametrów, związanych ze zbiorami rozmytymi i cieniowanymi.

12

Determination of the Effect of Environmental Factors on the Corrosion of Water Distribution System Based on Analysis of On-line Corrosion Monitoring Results

Jażdżewska A., Gruszka M., Mazur R., Orlikowski J., Banaś J.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2020

|

Vol. 65, iss. 1

109--116

EN

Corrosion of water distribution system is a significant issue causing problems with quality, safety and continuity of distribution. The changes of corrosion rates of the water distribution systems in Cracow made of carbon steel were investigated by analysis of online corrosion monitoring system results. Corrosion rates were determined using the linear polarization method. The impactof rain, temperatures, conductivity, dissolved oxygen content on corrosion rate were characterized. The corrosivity of different water sources like mountain water, underground water or river water were indicated. The possible actions for reducing corrosion losses were characterized. Results show that pollution of the environment in the form of acid rain and runoff from agriculture as well as the type of the source water has significant influence on corrosion of water distribution system. Corrosion monitoring system gives possibility of controlling corrosion rate by mixing waters from different sources in the way to obtain less corrosive mixture. (see Fig 8).

13

Microplastics in the drinking water of the Riobamba city, Ecuador

Paredes Marcel, Castillo Tito, Viteri Rafaela, Fuentes Gabriela, Bodero Elba

Przegląd Naukowy Inżynieria i Kształtowanie Środowiska

|

2019

|

Vol. 28, No. 4

653--663

EN

The city of Riobamba captures for human consumption groundwater from melting glaciers, from seven wells in the foothills of the Chimborazo volcano. The objective is determine the percentage of existing microplastics in drinking water distribution system. Sixty two samples were collected, analysed with a cellulose filter and Nile red dye. Then observed in a stereoscope, obtaining presence in 12 samples of the 62 analysed. The results of the analysis show that there is a 19% presence of microplastics.

14

Changes to water quality in the water supply network of Zielona Góra

Jakubaszek Anita, Mossetty Justyna

Civil and Environmental Engineering Reports

|

2019

|

Vol. 29, no. 1

92--101

EN

The article presents physiochemical parameter changes in water supply network of Zielona Góra. On the basis of the obtained test results, the impact of prolonged retention of water in the network on its quality was determined, at the measuring points located on the territory of Zielona Góra. It was shown that together with an increase in distance of measuring points from Water Treatment Plant, content of mainly iron, turbidity and colour increased too. In the results analysis, it was determined that retention time and water distribution are the most significant factors in the network contributing to deterioration of water quality at measuring points.

PL

W artykule przedstawiono zmiany parametrów fizyko-chemicznych w sieci wodociągowej w Zielonej Górze. Na podstawie uzyskanych wyników badań określono wpływ przetrzymania wody w sieci wodociągowej na jej jakość w punktach pomiarowych zlokalizowanych na terenie Zielonej Góry. Wykazano, że wraz ze wzrostem odległości punktów pomiarowych od Stacji Uzdatniania Wody wzrastały wartości stężeń, głównie żelaza, mętności i barwy. Analizując wyniki stwierdzono, że czas przetrzymania oraz rozbiory wody w sieci są najistotniejszymi czynnikami powodującymi pogorszenie jakości wody w punktach pomiarowych.

15

The application of the ‘K-nearest neighbour’ method to evaluate pressure loss in water supply lines

Biedugnis S., Czapczuk A.

Technical Transactions

|

2018

|

Vol. 115, iss. 1

141--149

EN

Water supply systems are complex engineering structures; certainly, the most important part is the water distribution network. The design of this element requires calculations and many analyses to arrive at the best solution. The main task of the calculation is to determine the flow rates through pipes, to determine pressure losses, height of tanks, pressure required in the supply pumping station, pressure levels in the individual nodes of the network. Correct execution of the calculations requires careful evaluation of the results obtained and accuracy in the solutions applied. The issue of controlling the results of calculations is difficult to present in algorithmic form as these are mainly based on the experience and knowledge of the designer. Classes of decisions describing the problems of pressure loss in the pipework were established in order to evaluate the results of calculations. Numerical experiments were carried out in this paper to show how the ‘K-nearest neighbour’ method can be used to evaluate pressure loss in water pipes.

PL

Systemy zaopatrzenia w wodę są skomplikowanymi układami obiektów inżynierskich, które pełnią różnorodną rolę w funkcjonowaniu całości. Najważniejszym elementem jest z pewnością system dystrybucji wody. W zawiązku z powyższym projektowanie systemów dystrybucji wymaga przeprowadzenia obliczeń oraz wielu analiz mających na celu doprowadzenie do najlepszego rozwiązania. Podstawowym celem obliczeń jest wyznaczenie natężeń przepływów przez przewody, określenie strat ciśnienia, wysokości zbiorników, wymaganego ciśnienia na zasilaniu oraz ciśnienia w poszczególnych węzłach sieci. Poprawne zrealizowanie obliczeń wymaga wnikliwej oceny uzyskanych wyników oraz poprawności zastosowanych rozwiązań. Zagadnienia kontroli rezultatów obliczeń trudno jest ująć w postaci algorytmicznej, gdyż oparte są głównie na doświadczeniu i wiedzy projektanta. Do oceny wyników obliczeń zdefiniowano klasy decyzyjne opisujące problemy związane ze stratami ciśnienia w przewodach. W pracy przeprowadzono eksperymenty numeryczne pokazujące, w jaki sposób może być zastosowana metoda K-najbliższych sąsiadów do oceny strat ciśnienia w przewodach wodociągowych.

16

The Application of Artificial Neural Networks in the Assessment of Pressure Losses in Water Pipes in the Design of Water Distribution Systems

Dawidowicz J., Czapczuk A., Piekarski J.

Rocznik Ochrona Środowiska

|

2018

|

Tom 20, cz. 1

292--308

EN

The water distribution system is one of the most important elements of the water supply system, the construction of which accounts for the largest part of the costs involved, while at the same time, being the determining factor in the supply of water. Pipelines should be equipped to continue fulfilling their role for many years. In connection with the above, a very important task is the correct design and execution of hydraulic calculations. During the implementation of calculations, it is often necessary to correct data frequently, in order to obtain the correct solution. Numerous parameters are evaluated in the calculation process, including flow velocity through water supply pipelines, flow rate, pressure loss and pressure in individual, network nodes. An important parameter, often underestimated, is the level of pressure loss in the calculation sections of water pipes. This paper proposes a method for the assessment of pressure loss and for the use of artificial neural networks. For this purpose, one DH1 class, describing the correct conditions and four DH2-DH5 classes, characterising problems related to the amount of pressure losses in the water pipes, have been determined. Based on the parameters characterising the operation of the water pipe, the artificial neural network, selects one of the classes and thus indicates the occurrence of a specific problem, or gives the ‘all clear’.

PL

System dystrybucji wody stanowi jeden z najważniejszych elementów wodociągu, którego budowa pochłania największą część kosztów, a jednocześnie w głównej mierze decyduje o możliwościach dostawy wody. Rurociągi wodociągowe powinny spełniać swoją rolę przez wiele lat. W związku z powyższym bardzo ważnym zadaniem jest poprawne zaprojektowanie i wykonanie obliczeń hydraulicznych. Podczas realizacji obliczeń najczęściej konieczne jest wielokrotne korygowanie danych w celu uzyskania poprawnego rozwiązania. W procesie obliczeń ocenie podlega wiele parametrów, w tym prędkość przepływu przez rurociągi wodociągowe, natężenie przepływu, wysokość strat ciśnienia oraz ciśnienie w poszczególnych węzłach sieci. Istotnym parametrem, często niedocenianym, jest wysokość strat ciśnienia na odcinkach obliczeniowych przewodów wodociągowych. W niniejszej pracy zaproponowano metodę oceny strat ciśnienia a pomocą sztucznych sieci neuronowych. W tym celu zdefiniowano jedną klasę DH1 opisującą poprawne warunki oraz cztery DH2-DH5, charakteryzujące problemy związane z wysokością strat ciśnienia w przewodach wodociągowych. Sztuczna sieć neuronowa na podstawie parametrów charakteryzujących pracę przewodu wodociągowego dokonuje wyboru jednej z klas, wskazując w ten sposób na występowanie określonego problemu lub jego brak.

17

Assessing the Diameters of Water Pipes Using the k-Nearest Neighbours Method in the Calculations of Water Distribution Systems

Dawidowicz J., Kruszyński W., Andraka D., Czapczuk A.

Rocznik Ochrona Środowiska

|

2018

|

Tom 20, cz. 1

528--537

EN

Water distribution systems provide water in cities and in rural areas. The basic element through which water reaches the consumer are the water pipes, hence their correct design is extremely important. The choice of pipe diameter requires hydraulic calculations. Computer programmes may choose diameters, but usually, it is the designer's task. This paper proposes a classifier, based on the k-Nearest Neighbours method, which, on the basis of a reliable flow, will assess the appropriateness of the diameter chosen. In the work 11961 training examples were obtained containing the input variable in the form of a nominal flow, through water supply line Qm, corresponding to the output variable DN. On the basis of the set of training examples, a model was constructed and the diameters of the water pipes were classified using the k-Nearest Neighbours method, using various neighbourhood values. The k-NN method obtained, shows a high accuracy index in the classification of the diameters of the pipes in the k = 5 neighbourhood.

PL

Systemy dystrybucji wody dostarczają wodę w miastach i na terenach wiejskich. Podstawowym elementem, przez który woda dociera do odbiorców są przewody wodociągowe, stąd niezwykle istotne jest ich poprawne zaprojektowanie. Dobór średnic rurociągów wymaga przeprowadzenia obliczeń hydraulicznych. Programy komputerowe mogą automatycznie dobierać średnice, ale najczęściej zadanie to należy do projektanta. Obecnie opracowuje się metody, które wspomagałyby projektantów w realizacji powyższych zadań. W niniejszej pracy zaproponowano klasyfikator oparty na metodzie k-Najbliższych Sąsiadów (k-NN), który na podstawie przepływu miarodajnego Qm będzie oceniał poprawność dobranej średnicy. W tym celu sporządzono 11961 przykładów uczących zawierających zmienną wejściową w postaci przepływu miarodajnego Qm oraz odpowiadającą mu zmienną wyjściową zdefiniowaną jako średnica nominalna DN. Na podstawie zestawu przykładów uczących skonstruowano klasyfikator za pomocą metody k-Najbliższych Sąsiadów, stosując różne wartości sąsiedztwa. Uzyskana metoda k-NN pokazuje wskaźnik wysokiej dokładności w klasyfikacji średnic rur dla wartości sąsiedztwa k = 5.

18

Wykorzystanie programu WaterGEMS do symulacji zmian stężenia chloru w rzeczywistej sieci wodociągowej

Hołota E., Kowalska B., Kowalski D.

Instal

|

2018

|

nr 12

55--58

PL

Zmniejszanie stężenia chloru w systemie dystrybucji wody jest widoczne już od momentu opuszczenia wody ze stacji uzdatniania. W rozległych systemach w końcowych fragmentach sieci wodociągowej może wystąpić całkowity zanik chloru wolnego. Jego brak może spowodować namnażanie się bakterii i, co za tym idzie, spadek jakości wody przeznaczonej do picia. Coraz liczniejsze modele jakości wody umożliwiają symulację zmian stężenia związków w systemie wodociągowym oraz pozwalają na śledzenie rozprzestrzeniania się środka dezynfekcyjnego w systemach dystrybucji wody w różnych warunkach pracy sieci. W pracy przedstawiono model jakości wody zbudowany z wykorzystaniem programu WaterGEMS firmy Bentley oraz przeprowadzono badania symulacyjne rozkładu stężenia chloru we fragmencie rzeczywistej sieci wodociągowej. Do symulacji wykorzystano skalibrowany model hydrauliczny sieci składający się z 1092 węzłów oraz z 1332 połączeń, odwzorowujący układ zasilania w wodę ok. 86 000 mieszkańców.

EN

Chlorine concentration decay in water distribution system is visible from the moment when water leaves water treatment station. In large systems total chlorine decay at the ends of the water network may occur. Lack of chlorine may cause bacteria to multiply and, consequently, decrease the quality of drinking water. Increasing number of water quality models allow simulating constituent concentration changes in the water distribution system as well as tracking the decay of disinfectant in various network conditions. In this paper the water quality model using the Bentley WaterGEMS software was shown and simulation of chlorine concentration decay in a selected part of the real water distribution system was conducted. For the simulation the calibrated hydraulic model of the network, consisting of 1092 nodes and 1332 links was used.

19

The influence of selected factors on the failure rate of the water pipelines located on t he area of the impact of mining tremors

Kilian-Błażejewska E.

Eksploatacja i Niezawodność

|

2018

|

Vol. 20, no. 2

308--317

EN

The article presents the influence of the selected factors, including mining tremors, described by the parameter PGVHmax on the failure rate of the water distribution pipelines. In created multiple regression models, the following independent variables were used: diameter and material from which the pipes were made, operation time without failure, the age of pipes, the value of pressure and PGVHmax. The values of PGVHmax in places with damaged water pipelines were determined by constructed the seismic wave propagation models. The analysis was carried out for a random sample of all water pipelines and extracted from this sample new groups: steel and gray cast iron pipes, their diameters, diameters and materials, and their construction time.

PL

W artykule przedstawiono badania wpływu wybranych czynników, w tym wstrząsów pochodzenia górniczego, opisanych za pomocą parametru PGVHmax na intensywność uszkodzeń przewodów podsystemu dystrybucji wody. Jako zmienne niezależne w utworzonych modelach regresji wielorakiej przyjęto: średnicę i materiał z którego wykonane są przewody, czas pracy bezuszkodzeniowej, wiek przewodów, wysokość ciśnienia i PGVHmax. Wartości PGVHmax w miejscach występowania awarii przewodów wodociągowych, wyznaczone zostały na podstawie zbudowanych modeli propagacji fali drgań w ośrodku gruntowym. Analiza przeprowadzona została dla próby losowej obejmującej sumarycznie wszystkie przewody sieci wodociągowej magistralnej, rozdzielczej i przyłącza oraz dla wyodrębnionych z tej grupy prób losowych obejmujących: przewody zbudowane ze stali i z żeliwa szarego, przewody z uwzględnieniem ich średnicy, średnicy i materiału oraz z uwzględnieniem czasu ich budowy.

20

Optimization of maintenance costs of a pipeline for a V-shaped hazard rate of malfunction intensities

Romaniuk M.

Eksploatacja i Niezawodność

|

2018

|

Vol. 20, no. 1

46--56

EN

In this paper I focus on an evaluation of maintenance costs of a water distribution system (WDS), if a concept of a value of money in time is taken into account. Contrary to more classical approaches, instead of a constant yield, a strictly stochastic process (i.e., the one-factor Vasicek model) of an interest rate is assumed. Such an assumption presents uncertain, future behaviour of the yield in a more correct, realistic way. Moments of failures of connections in a WDS are generated using the Monte Carlo simulations via a new kind of a convex hazard rate function (HRF), which is proposed in this paper. Moreover, quality of a pipeline and a number of previous failures have direct influence on statistical properties of this introduced HRF. Apart from an analysis of the simulated output (like the maintenance costs), the Kiefer-Wolfowitz method is used for a better adjustment of one of parameters of a WDS – deterministic and unconditional replacement (i.e., planned replacement) time of each pipe. Algorithms, for both the simulations of the failure moments for the introduced HRF and the optimization step, are also provided. Additionally, some examples of a WDS for a crisp and a fuzzified settings are statistically analysed.

PL

W niniejszej publikacji skupiam się na obliczeniu kosztów eksploatacji wodociągu (water distribution system – WDS), jeśli pod uwagę zostanie wzięta wartość pieniądza w czasie. W przeciwieństwie do klasycznego podejścia, zamiast stałej wartości stopy procentowej, zakładam stochastyczny proces stopy procentowej (w postaci jednoczynnikowego modelu Vasicka). Założenie to przedstawia niepewne, przyszłe zachowanie stopy procentowej w bardziej dokładny i realistyczny sposób. Momenty awarii połączeń w WDS generowane są z wykorzystaniem metody Monte Carlo poprzez zastosowanie nowego typu funkcji intensywności uszkodzeń (hazard rate function – HRF), który zaproponowany został w niniejszej publikacji. Ponadto, jakość połączenia oraz ilość wcześniejszych uszkodzeń ma bezpośredni wpływ na statystyczne właściwości wprowadzonej HRF. Oprócz analizy wygenerowanych za pomocą symulacji wyników (takich jak koszty eksploatacji), użyta została metoda Kiefera-Wolfowitza w celu lepszego dopasowania jednego z parametrów WDS – deterministycznego i bezwarunkowego momentu wymiany każdego z połączeń (czyli wymiany planowanej). Zaprezentowane zostały również algorytmy zarówno dla symulowania momentów uszkodzeń przy użyciu zaproponowanej HRF, jak i dla kroku optymalizacyjnego. Ponadto, wykonana została analiza statystyczna kilku przykładów WDS dla dokładnych („crisp”) i rozmytych („fuzzy”) wartości parametrów.