Lapadatu Daniela Florina - Rezumat

−−−−2014−−−−

MINISTERUL EDUCATIEI NATIONALE

UNIVERSITATEA TEHNICĂ DE CONSTRUCŢII

BUCUREŞTI

Facultatea Hidrotehnică

Departamentul de Inginerie Hidrotehnică

TEZĂ DE DOCTORAT

REZUMAT

CONTRIBUȚII PRIVIND ȊMBUNĂTĂȚIREA REȚELELOR DE

ALIMENTARE CU APĂ

CONDUCĂTOR ŞTIINȚIFIC DOCTORAT

Prof. univ. dr. ing. Alexandru MĂNESCU

Doctorand:

Ing. Florina Daniela LĂPĂDATU

BUCURESTI

−−−−2014−−−−

Rezumat teză de doctorat: Contribuţii privind îmbunătăţirea reţelelor de alimentare

cu apă, Lăpădatu Daniela

Pagina 1

CONTRIBUȚII PRIVIND ȊMBUNĂTĂȚIREA REȚELELOR DE

ALIMENTARE CU APĂ

CUPRINS

1.INTRODUCERE ................................................................................................................... 3

2.REȚEAUA DE DISTRIBUȚIE ............................................................................................. 3

2.1 SCURT ISTORIC AL REȚELELOR DE ALIMENTARE CU APĂ ................................. 3

2.2 ROLUL REȚELEI DE DISTRIBUȚIE .............................................................................. 3

2.3 PROBLEME PRIVIND MATERIALELE CONDUCTELOR DE ALIMENTARE CU APĂ .......................................................................................................................................... 3

2.4 CONDIȚIILE GENERALE DE FUNCȚIONARE ALE REȚELEI DE DISTRIBUȚIE ..... 4

3.DIMENSIONAREA ŞI VERIFICAREA REȚELEI DE ALIMENTARE CU APĂ ............. 5

3.1 ECUAȚIILE DE BAZĂ FOLOSITE LA DIMENSIONAREA REȚELEI ......................... 5

3.2 PROBLEME GENERALE ALE REȚELEI DE DISTRIBUȚIE ........................................ 7

4.PROGRAMUL EPANET PENTRU MODELAREA REȚELELOR DE ALIMENTARE CU APĂ .......................................................................................................................................... 8

4.1 PROGRAMUL DE TRANSFORMARE EpaCAD............................................................ 8

5.STAREA CONSTRUCȚIILOR REȚELELOR DE DISTRIBUȚIE DIN ȚARĂ .................. 9

6.STUDIU DE CAZ-REŢEAUA DE ALIMENTARE CU APĂ POTABILĂ A ORAŞULUI C. .............................................................................................................................................11

6.1 SOLUŢII PENTRU REABILITAREA REŢELEI DE ALIMENTARE CU APĂ ...........15

6.2. COMPARAŢIA COSTURILOR PENTRU SOLUŢIILE STABILITE ............................19

7.EXPLOATAREA REŢELEI FOLOSIND SISTEMUL SCADA (SUPERVISORY CONTROL AND DATA ACQUISITION) .............................................................................20

7.1 AVANTAJELE ŞI DEZAVANTAJELE SISTEMULUI SCADA ....................................20

7.2. STUDIU DE CAZ: REŢEAUA DE ALIMENTARE A ORAŞULUI F. ..........................20

8. CONCLUZII GENERALE, CONTRIBUŢII, RECOMANDĂRI .......................................25

9.BIBLIOGRAFIE SELECTIVĂ ............................................................................................29



Pagina 2

Conţinutul lucrării

Teza de doctorat este prezentată pe 170 de pagini având ataşată o bibliografie ce cuprinde 93 de titluri. Capitolul 1-Introducere- este cel care face cunoscute obiectivele cercetării din cadrul lucrării. Capitolul 2-Reţeaua de distribuţie- prezintă un scurt istoric al reţelelor de alimentare cu apă, rolul, clasificarea şi condiţiile generale de funcţionare ale reţelelor de distribuţie. Capitolul 3-Dimensionarea şi verificarea reţelei de alimentare cu apă- cuprinde o trecere în revistă din literatura de specialitate a ecuaţiilor de bază folosite la dimensionarea reţelei şi prezentarea problemelor generale actuale ale reţelelor de distribuţie din ţară. Capitolul 4-Programul EPANET pentru modelarea reţelelor de alimentare cu apă - se face descrierea programului de modelare utilizat precum şi a programului de convertire a reţelelor trasate (EpaCad). Capitolul 5-Situaţia pe plan naţional a reţelelor de distribuţie-prezintă stadiul actual al reţelelor de alimetare din tara noastră, starea construcţiilor, legătura dintre presiuni şi pierderile de apă prin conducte precum şi analiza debitului actual la care funcţionează reţelele. Capitolul 6-Studiu de caz-reţeaua de alimentare cu apă potabilă a oraşului C. - cuprinde detalii despre datele analizate pentru realizarea modelului referitoare la relieful terenului, tipul si amplasamentul sursei și date hidraulice despre rețeaua de alimentarea cu apă din istoricul acesteia. Deasemenea capitolul cuprinde și studierea debitelor actuale la care funcţionează reţeaua, verificarea siguranţei în funcţionare, analiza prin modelare a comportării reţelei, a zonelor problematice din rețea în diferite ipoteze raţionale de funcţionare precum şi realizarea analizei economice pentru fiecare soluţie testată. Capitolul 7- Exploatarea reţelei folosind sistemul SCADA (Supervisory Control and Data Acquisition) cuprinde date despre funcţionarea unei reţele dotate cu sistem SCADA, cu ajutorul cărora se realizează calarea modelului reţelei în urma căruia este analizată reţeaua privind mobilitatea redării funcţionării cât mai reale în timp. Capitolul 8-Concluzii, contribuții personale și direcții viitoare de cercetare -prezintă concluziile și contribuțiile personale ale autoarei, precum și direcțiile viitoare de cercetare din acest domeniu.

Cuvinte cheie: Control presiune, modelare, consum specific energie,

reducere debit, cost investiţie, SCADA, senzori presiune



Pagina 3

1.INTRODUCERE Problema cunoaşterii comportării reţelei de distribuţie, cel mai dezvoltat obiect al sistemului de alimentare cu apă potabilă, este complexă şi dinamică; complexă deoarece fiecare reţea este diferită şi trebuie tratată în mod special depinzând de marimea localităţii, relieful terenului, tipul şi amplasamentul sursei de apă, variaţia necesarului de apă în localitate, condiţii economice; dinamică deoarece localitatea se modifică în timp (creşte/scade, se modifică regimul construcţiilor), contrucţiile reţelei îmbătrânesc şi ca atare numărul avariilor creşte (creşte pierderea de apă, creşte riscul de deteriorare a calităţii apei etc.), creşte exigenţa asupra calităţii apei la robinetul consumatorului, se modifică indicatorii de performanţă pentru exploatare etc. Lucrarea de faţă are ca obiectiv analiza problemelor actuale legate de starea reţelei de alimentare cu apă, de modul de control al presiunilor în reţeaua de distribuţie a apei, de nivelul pierderilor de apă din reţeaua de distribuţie, de combaterea incendiilor etc., în vederea retehnologizării, prin găsirea şi testarea de soluţii pentru îmbunătăţirea funcţionării eficiente a sistemelor de alimentare cu apă. 2.REȚEAUA DE DISTRIBUȚIE

2.1 SCURT ISTORIC AL REȚELELOR DE ALIMENTARE CU APĂ

Pe teritoriul ţării noastre s-au descoperit numeroase lucrări de alimentare cu apă pe teritoriul fostelor cetăţi dacice (Grădiştea Muncelului, Blidaru, Costeşti) care aveau sisteme de alimentare cu apă captată din izvoare sau râuri de munte. Alimentarea cu apă a centrelor populate s-a dezvoltat rapid în perioada 1880-1915, proiectele de alimentare cu apă fiind realizate de specialişti străini precum W.H.Lindley la Bucureşti Arcuda, Iaşi, Ploieşti, Craiova şi G.Thiem la Suceava (Alimentări cu apă E. Bârsan, 2008). 2.2 ROLUL REȚELEI DE DISTRIBUȚIE Prin intermediul reţelei de distribuţie, apa potabilă ajunge mai uşor la consumatori şi oferă siguranţa unei calităţi controlate. În organizarea infrastructurii unei localităţi, alimentarea cu apă potabilă reprezintă un serviciu public esenţial şi impune exigente ridicate în realizarea reţelelor de conducte, care trebuie să dovedească fiabilitate în timp, să asigure reducerea la maximum a pierderilor de apă şi să nu dauneze mediului înconjurator, toate acestea contribuind la creşterea calităţii vieţii. 2.3 PROBLEME PRIVIND MATERIALELE CONDUCTELOR DE

ALIMENTARE CU APĂ Pentru alegerea materialului conductelor trebuie să se ţină seama de: � compoziţia chimică a apei destinate să fie transportată prin conductă;



Pagina 4

� mediul în care conductele vor fi instalate (natura terenului de pozare, igienă, posibilitatea apariţiei unor şocuri mecanice etc.); � adâncimea de pozare ca fiind minimum adâncimea de îngheţ din zonă. Apa tratată îşi modifică compoziţia în reţeaua de distribuţie datorită unor parametri care variază în timp şi care pot fi grupaţi în 2 categorii:

• parametrii daţi de substanţele existente în apă şi care în sistemul de distribuţie datorită curgerii sau staţionării apei aceştia participă la diferite reacţii chimice (aluminiul, clorul, subproduşi de dezinfecţie, carbon organic asimilabil).

• parametrii daţi de substanţele produse de elementele sistemului de distribuţie al apei: fier, mangan, plumb etc. (Teză de doctorat, Eduard Dineţ)

Formarea biofilmului pe pereţii conductelor de distribuţie sau la rezervor poate fi influențată de factori cum ar fi mărimea reziduală a concentrației de agent dezinfectant,de cantitatea de substanţe nutritive anorganice dizolvate în apă, de condițiile hidraulice, de tipul de material al conductei, de viteza de curgere a apei, pH-ul, temperatura apei etc. (Norton și LeChevallier, 2000; Van der Kooij și Veenendaal, 2001). Coroziunea şi procesele de depozitare care se instalează pe conductă în timp, fac dificilă determinarea diametrului actual al conductei. În absenţa unor valori în general se folosesc diametrele nominale în dezvoltarea modelului computerizat, iar coeficientul de rugozitate este ajustat pentru a compensa schimbările diametrelor în cazul instalării proceselor de coroziune şi depozitare. 2.4 CONDIȚIILE GENERALE DE FUNCȚIONARE ALE REȚELEI DE

DISTRIBUȚIE Condiţiile unei bune funcţionări ale reţelei de distribuţie:

• să asigure debitul de apă proiectat în secţiunea respectivă; • conductele să fie etanşe, pentru eficienţa funcţionării, economia de energie şi protecţia spaţiului învecinat; • să păstreze calitatea apei distribuite; • să asigure presiunea în reţea pentru condiţiile reale de funcţionare etc. • să asigure viteza de curgere a apei. La reţeaua alimentată gravitaţional dar din rezervor alimentat prin pompare viteza în reţea nu va fi mai mică de 0,3 m/s şi nici mai mare de 3 m/s în caz de incendiu. În cazul reţelei funcţionând prin pompare viteza se stabileşte prin calcul de optimizare, valorile fiind cuprinse în limita 0,6-1,2 m/s (viteze mai mari pentru conducte cu diametrul mai mare).



Pagina 5

3.DIMENSIONAREA ŞI VERIFICAREA REȚELEI DE ALIMENTARE

CU APĂ - În faza de dimensionare se urmăreşte determinarea diametrelor conductelor (tronsoanelor) reţelei în funcţie de cerinţa de apă, astfel încât la fiecare branşament să se asigure presiunea cerută sau raţională (consumatorii speciali cu clădiri foarte înalte îşi vor asigura singuri presiunea prin instalaţii speciale). Debitul de dimensionare este debitul orar maxim la care se adaugă debitul incendiilor stinse din interior (ΣQ ii), incendii teoretic simultane. - În faza de verificare, obligatoriu în toate secţiunile cu hidranţi pentru stins incendiul din exterior (Qie) să fie asigurat debitul normat şi presiunea de minim 7 mCA. Dimensionarea reţelei se consideră încheiată atunci când asigurând parametrii tehnologici (debitul şi presiunea la consumatori) se obţine reţeaua care are cel mai mic consum de energie sau oferă cel mai redus cost al apei. Dacă reţeaua se va executa în etape, vor fi verificate aceleaşi elemente şi pentru aceste etape în scopul evaluării corecte a reţelei pe durata de viaţă a acesteia. 3.1 ECUAȚIILE DE BAZĂ FOLOSITE LA DIMENSIONAREA

REȚELEI Ecuaţia de continuitate scrisă pentru fiecare nod. În fiecare nod suma debitelor care intră este egală cu suma debitelor care ies; cum în reţea sunt “n” noduri vor rezulta “n-1” ecuaţii de calcul şi o ecuaţie finală de verificare.

��

� 0

Ecuaţia energiei rezultată din aplicarea legii lui Bernoulli pe inel. Într-un inel suma pierderii de sarcină este egală cu zero (debitele care parcurg inelul în sens orar au semnul plus (+) şi semnul minus (-) debitele care parcurg barele inelului în sens trigonometric).

� � 0��

��

� 0Dacă distribuţia de debit nu este corectă: ��

� 0 →�� Se introduce o corecţie de debit �� pe fiecare inel (Q”=� � �� )

�� 0



Pagina 6

Corecţia de debit pe fiecare inel se calculează cu formula:

�� ∑��

2∑��

2∑��,[ !/�] Pentru calculul pierderii de sarcină (hr) se foloseşte una din formulele acceptate (ex: Darcy, Hazzen –Williams), ţinând seama numai de pierderile liniare de sarcină:

�$�1& � ��

2'(�,

în care: λ = coeficient specific de pierdere în funcţie de rugozitatea materialului, [-] l = lungimea tronsonului pentru care se calculează pierderea de sarcină [m] D = diametrul secţiunii conductei, [m] Q = debitul pe tronsonul de calcul, [mc/s] g = acceleraţia gravitaţională, [m/s2] A = aria secţiunii conductei, [m2] Ecuaţia energiei aplicată pe o bară între nodurile de capãt ij (în sensul de curgere al apei de la i către j) se poate scrie:

)*� − �� )*�[ ], Ecuaţia de calcul a presiunilor disponibile în noduri:

)*� − ),� � -�,[ ] ./ ≥ 12, ./ ≤ 45[678

în care: )*� cota piezometrică în nodul i, [m] )*� cota piezometrică în nodul j, [m] ),� = cota terenului în nodul i, [m] -� = presiunea în nodul i, [m] �9 = presiunea la branşament, [m] ��= pierderea de sarcină pe tronsonul “ij”, [m]

� ��, [m]



Pagina 7

3.2 PROBLEME GENERALE ALE REȚELEI DE DISTRIBUȚIE În ţara noastră există 4 tipuri de reţele de distribuţie, pentru apa potabilă:

-reţele construite începând de acum 120 de ani care s-au depreciat succesiv -reţele vechi total reabilitate (având conductele înlocuite, de exemplu localitatea Mioveni şi localitatea Sighişoara), -reţele noi, în special în zonele rurale, -reţele în curs de execuţie, sau care vor fi executate, pentru circa 40% din populaţie şi care vor trebui să respecte prevederile Normativului NP 133/2013.

Problemele ale reţelelor: • materiale neadecvate: oţel neprotejat (produce apa roşie), azbociment (declarat cancerigen), plumb, îmbinări depăşite tehnic şi moral, vane de fontă de presiune cu etanşare dificilă, hidranţi vechi, etc; avarii multe şi greu de rezolvat, • alcătuirea dezvoltată în timp a conductelor cu diametru mare pe arterele principale de circulaţie sau pe terenuri private; complicaţii mari la intervenţii pentru reparaţii, • creşterea exigenţei privind calitatea apei: doza de clor remanent în apa potabilă; conform legii apei potabile doza de clor trebuie să fie între 0,1-0,5 mg/l; apa limpede să aibă turbiditatea < 1º NTU; apa fără culoare (rugină); apa stabilă; această calitate se obţine în etapa de tratare şi ea trebuie păstrată dealungul sutelor de kilometrii de conducte ale reţelei de distribuţie, • creşterea siguranţei în funcţionare a reţelei prin asigurarea presiunii de serviciu, • aducerea parametrilor de funcţionare (viteză, presiune, consum de energie, pierdere de apă) la noii indicatori de performanţă în condiţiile reducerii debitului transportat de aproximativ 2-3 ori faţă de etapele de realizare; • necesitatea de relocare a conductelor, ca urmare a realizării construcţiilor de importanţă majoră (exemplu: pasaje subterane de circulaţie, intersecţii vitale); este dificilă şi sunt necesare calcule de specialitate în noile condiţii de funcţionare.

Deoarece cunoştiinţele pentru reţele noi au evoluat mult şi deoarece reţelele

oraşelor existente, au cele mai mari probleme, analiza detaliată va fi dirijată

în direcţia analizării problemelor legate de reabilitare şi chiar

retehnologizare.



Pagina 8

4.PROGRAMUL EPANET PENTRU MODELAREA REȚELELOR DE

ALIMENTARE CU APĂ EPANET-ul este un program de modelare prin care se realizează simulari ale condiţiilor hidraulice şi de calitate a apei în reţele sub presiune, pe perioade de timp ce pot fi stabilite de către utilizator. Prin modelarea reţelei programul afisează debitul pe fiecare tronson al reţelei, presiunea în fiecare nod şi nivelul apei din rezervoarele de stocare; programul poate de asemenea să urmărească concentraţia unei substanţe în reţea dacă se ştie legea de degradare a acesteia. Cu ajutorul programului EPANET se poate simula:

o reabilitarea şi/sau extinderea reţelei existente; o optimizarea diametrelor conductelor ; o optimizarea poziţiei rezervorului, vanelor de control presiune,

funcţionarea pompelor cu turaţie constantă sau variabilă; o modelarea dependenţei debitului în funcţie de presiune; o calculul piederilor de sarcină utilizând relaţiile Hazen-Williams,

Darcy-Weisbach sau Chezy-Manning; o cerinţele diferitelor categorii de consumatori, fiecare cu modul propriu

de variaţie în timp a consumului; o concentraţia unei substanţe în reţea (cunoscând legea de variaţie de tip

exponenţial a concentraţiei de clor). Prin programul EPANET nu se poate simula:

o avariile pe conducte, se poate simula comportarea reţelei prin introducerea unei bare fictive (conducta avariată şi închisă pentru reparaţie va avea un diametru foarte mic);

o evaluarea consecinţelor în cazul prezenţei aerului în reţea; o lovitura de berbec.

4.1 PROGRAMUL DE TRANSFORMARE EpaCAD Dezvoltat de Universitatea Politehnica din Valencia programul EpaCAD converteşte fişiere tip Autocad, ce conţin trasate reţele de conducte, în fişiere ce se deschid cu programul EPANET. Acest program reduce timpul de modelare în programul Epanet prin exportul direct al traseului conductelor reţelei de distribuţie studiate. Programul EpaCAD este capabil sa citească coordonatele X şi Y din fişierul de Autocad precum şi cota terenului din fiecare nod având ca baza ridicările topografice.EpaCAD-ul nu poate recunoaşte date legate de diametrele conductelor, localizarea rezervoarele sau debite din Autocad, acestea fiind ulterior introduse manual în programul EPANET.



Pagina 9

5.STAREA CONSTRUCȚIILOR REȚELELOR DE DISTRIBUȚIE DIN

ȚARĂ Stadiul actual al reţelelor din ţara noastră este dat în principal de vechimea în funcţionare şi de modul de gestionare al acestora. Conform Directivei Europeane 98/83/CE :

� a fost interzis folosirea plumbului în instalaţiile de apă, datorită pericolului pe care îl prezintă asupra sănătăţii. Pb face parte din categoria metalelor grele care provoacă în timp otrăvirea organismului. (http://instalatiisanitare.wordpress.com/page/2/)

� fost interzisă utilizarea în continuare a conductelor din azbociment în reţelele de alimentare cu apă. Atât legislaţia românească, respectiv HG nr. 124/2003 privind prevenirea, reducerea şi controlul poluării mediului cu azbest, actualizată, cât şi Directiva europeană nr. 87/217/EEC privind prevenirea şi reducerea poluării mediului cauzată de azbociment, prevăd ca azbocimentul să nu mai poată fi produs, comercializat şi nici manipulat

Uzura conductelor este o problemă semnificativă în funcţionarea reţelelor de distribuţie deoarece duce la pierderi de apă cu valori cuprinse între 20-50%, uneori chiar mai mari, datorită erorilor de măsurare a volumelor de apă de multe ori acestea fiind obţinute prin estimare. Procesul de coroziunea în interiorul conductei începe prin apariţia unor noduli pe pereţii conductelor ce duc la încrustări, ulterior transformându-se în fisuri circumferenţiale, longitudinale sau transversale în conductă. Coroziunea exterioară apare din diverse cauze, printre care diferenţele de aerare în sol, variaţii ale concentraţiei de săruri dizolvate în sol, activitatea microbiologică şi pământul contaminat şi agresiv datorită poluării. Spargerile conductelor pot duce la contaminarea apei potabile distribuite consumatorilor prin intrarea apei din sol ca urmare a presiunii scăzute din conducte. Legătura dintre presiuni şi pierderile de apă în reţeaua de distribuţie Reţeaua de distribuţie este supusă în timp la diferite variaţii de presiune ca urmare a variaţiei orare a debitului, variaţiei numărului de locuitori, producerea de incendii/avarii, fie de consumul de apă mai mare sau mai mic din anumite perioade pe anumite tronsoane de reţea. Creşterile de presiune de doar câţiva metri pot duce la creşteri semnificative ale pierderilor în sistem şi la creşterea frecvenţei avariilor. Debitul real de consum în sistemele de alimentare cu apă Funcţionarea alimentarii cu apă a localităţilor rurale nu este cu totul rezolvată deoarece chiar dacă localităţile au alimentare cu apă locuitorii acestora nu au acces la apa din sistemul centralizat (circa 60% sunt conectaţi la sistem)



Pagina 10

datorită fie gospodăriilor ce au deja implementat un sistem propriu de alimentare cu apă, fie din cauze financiare. Mai există situaţia în care unii din locuitorii conectaţi în zonele rurale utilizează apa pentru agricultură însă câtă cantitate şi când, nimeni nu poate şti nefiind un sistem de control bine pus la punct. Astfel variaţia debitului în reţea este haotică pe de-o parte datorită neconectării întregii populaţii la reţeaua stradală şi pe de altă parte datorită consumului în activităţii agricole a apei destinate consumului casnic. Conform statisticilor realizate în perioada 1990-2012 cerinţa de apă pentru populaţie a scăzut cu 1,15 mld. mc de apă, de la 2,25 mld. mc de apă cât se înregistra în anul 1990 la 1,10 mld mc în anul 2012. Cerinţa de apă din industrie s-a redus şi ea la jumătate faţă de anul 1990. (Apele Române, Cerinţa totală de apă în România a scăzut la jumătate faţă de anul 1990, http://www.hotnews.ro/stiri-mediu).

Fig.5 Evoluţia cerinţelor de apă în România în perioada 1990-2012

(fotografie Apele Române) Introducerea şi dezvoltarea contorizării branşamentelor la blocurile de locuinţe şi la gospodăriile individuale precum şi restructurarea şi adaptarea industriei la noile condiţii impuse de economia de piaţă (prin modernizarea proceselor de producţie), a condus la o reducere semnificativă a consumului de apă potabilă. Este important astfel a fi studiată evoluţia pierderilor de apă prin determinarea presiunilor actuale din reţea precum şi modalitatea de îmbunătăţire în funcţionarea sistemelor de alimentare cu apă, în acest caz.



Pagina 11

6.STUDIU DE CAZ-REŢEAUA DE ALIMENTARE CU APĂ POTABILĂ

A ORAŞULUI C. Reţeaua de alimentare a oraşului C. a fost proiectată conform normativelor şi legilor în vigoare la aceea vreme (1917), între timp acestea au fost modificate pentru a ne conforma Directivelor (normelor) Europene cât si modificărilor demografice şi climatice (pentru protecţia mediului) .

Fig.6.1:Schema generală de alimentare cu apă a oraşului C.

Reţeaua de alimentare cu apă a orasului C. a fost proiectată şi realizată să funcţioneze la un debit de 2 ori mai mare decât cel actual, deoarece:

localitatea avea industrie dezvoltată; odată cu încetarea activităţii industriale, a unor mari consumatori industriali din localitate, cerinţa de apă s-a redus cu mult faţă de capacitatea proiectată.

s-a redus consumul de apă ca urmare a contorizării branşamentelor la blocurile de locuinţe şi la gospodăriile individuale. Consumul specific era de aproximativ 210 l/om zi (SR 1343/1995), faţă de 120 l/om zi (1343/2006).

pierderile de apă în reţeaua de alimentare cu apă au crescut datorită duratei depăşite de viaţă a conductelor şi datorită modului de funcţionare al reţelei (presiuni mai mari în sistem), pierderile înseamnând în prezent un procent de 54% din debitul intrat în sistem. Creşterea presiunii în reţea are ca efect mărirea suprafeţei fisurilor existente în conducte şi creşterea debitului de apă pierdută prin acestea (A. Cassa şi Je Van Jyl, 2009).

după aproximativ 60 de ani de funcţionare randamentul reţelei a început să scadă. După anul 2010 gradul de performanţă al conductelor a ajuns la circa 25%. La o durată mare de viaţă a conductelor trebuie asigurate exigenţe mai mari privind stoparea pierderilor de apă.

ca urmare a conductelor vechi (azbociment, oţel neprotejat), calitatea apei la robinetul consumatorului este necorespunzătoare (cazuri de coroziune la



Pagina 12

conductele din oţel, apa având o culoare roşiatică la robinetul consumatorului -“Apa roşie la robinetele consumatorilor, articol din Timişoara Expres, 2013”).

centralele termice de apartament au început sa capete o dezvoltare destul de mare. Funcţionarea lor poate fi afectată însă de modul de funcţionarea reţelei de apă rece din localitate.

poziţia rezervorului nu mai este favorabilă funcţionării reţelei; scăzând debitul pe bare scade pierderea de sarcină şi deci creşte presiunea în reţea; schimbarea poziţiei rezervorului este complicată din punct de vedere constructiv (un amplasament favorabil nu există).

conductele din azbociment, circa 16% din reţea, sunt distribuite în toată reteaua şi conform Directivei Europene acestea trebuie înlocuite deoarece materialul are elemente cancerigene;

reţeaua nu are un sistem modern de supraveghere continuuă (tip SCADA); contribuţia redusă a consumatorilor la plata serviciilor de apă fac ca

activitatea economică să fie dificilă; pierderea mare de apă pune probleme în funcţionarea staţiei de epurare

prin diluţie mare a apei uzate; nu sunt date complete despre volumul reparaţiilor din reţea dar numărul

acestora trebuie sa fie destul de mare ţinând cont de anul de realizare al reţelei (1917).

Funcţionarea reţelei de alimentare cu apă la debitul de calcul(2Q) şi la

debitul actual (Q) de funcţionare Restructurarea şi adaptarea industriei la noile condiţii impuse de economia de piaţă, (prin retehnologizarea proceselor de producţie şi noi structuri organizatorice) un debit de circa 48 l/s nu a mai fost prelevat din reţea.

Fig. 6.2:Total apă intrată în sistem la 2Q şi Q

Qpierderi de apa =192 l/s



Pagina 13

-Presiunile în reţea, în situaţia actuală sunt cu circa 10 mCA mai mari decât erau iniţial la debitul vechi (2Q) când cerinţa de apă a sistemului era mai mare. Aceste presiuni afectează în timp reţeaua prin potenţialul de creştere al suprafeţei fisurilor existente în conducte. -Se constată că presiunile au crescut semnificativ, în medie cu circa 10 mCA, iar vitezele s-au redus în medie cu 0,1-0,2 m/s, la consumul actual Q.

Fig.6.3: Presiunea în reţeaua de apă la debitul 2Q comparativ cu valoarea presiunii la debitul Q Studiile realizate de AM Cassa şi JE van Zyl (Predicting tha pressure-area slopes and leakage of cracks in pipes, AM Cassa, JE van Zyl, 2011) relevă faptul că presiunea din reţeaua de distribuţie a apei are un efect diferit asupra celor trei tipuri de fisuri din conducte (longitudinale, circulare şi spiralate) ducând la spărturi prin care se pierde o cantitate semnificativă de apă tratată.

Fig.6.4:Tipuri de fisuri în conducte În cazul reţelei studiate la o creştere a presiunii medii în reţea cu circa 10 mCA volumul de pierderi de apă prin conducte, în acest caz, creşte cu (fig. 6.5):

• 34% în cazul fisurii circumferenţiale • 50% în cazul fisurii tip spirală şi longitudinală

2Q Q



Pagina 14

Fig.6.5:Variaţia tipului de spărtură în funcţie de presiune la 2Q şi Q

Creșterea debitului de apă pierdută prin conducte duce în timp la reducerea duratei de viată a conductelor de alimentare cu apă dacă nu se iau măsurile adecvate. În graficul de mai jos este reprezentată, prin estimare, durata de viată pentru o conductă de alimentare cu apă din anul 1920, în cazul micșorării consumului de apă din rețea după circa 75 de ani de funcționare, implicit creșterea presiunii cu circa 10 mCA.

Fig. 6.6: Iufluența presiunii în timp asupra unei conducte de alimentare cu apă din anul 1920



Pagina 15

6.1 SOLUŢII PENTRU REABILITAREA REŢELEI DE ALIMENTARE

CU APĂ

♣ Pierderile de apă prin conducte raportate la cerinţa actuală de apă a

localităţii, datorită conductelor învechite din sistem şi datorită presiunilor

necontrolate, însumează cca. 54% din debitul intrat în sistem. Calitatea

apei este, periodic, neconformă din cauza materialului conductelor reţelei

sau calităţii apei la sursă. Valoarea indicelui ILI, de peste 18, clasează reţeaua în grupa D conform cerinţelor IWA şi Băncii Mondiale. Concluzia

este una singură: reţeaua trebuie supusă procesului de reabilitare,

problema este cum şi în ce ritm. Soluţii care pot fi analizate:

• Înlocuirea conductelor pe trasee alese convenabil (cele mai influenţabile în funcţionarea reţelei, de obicei la reţeaua gravitatională sunt cele din interiorul reţelei);Inlocuirea conductelor trebuie facută după o analiză pentru prioritizarea acelor tronsoane în urma cărora se îmbunătăţeşte cel mai bine randamentul reţelei.

Fig.6.1.1: Linii piezometrice comparative pe traseul dintre nodurile n185-n80 şi n121-n129

Fig.6.1.2:Presiunea în reţea, după redimensionarea conductelor pe cele 2 trasee alese, la debitul Q1



Pagina 16

• Controlul presiunii în reţea prin introducerea vanelor de reglare automată, pe conducta de legătură la rezervor sau pe barele retelei;

Fig.6.1.3:Poziţionare vane de reducere presiune pe cele 2 trasee alese

Tabel 6.1.1:Procentului pierderilor de apă din reţea

• Pomparea directă a apei în reţea cu păstrarea rezervorului de înmagazinare cu apă (5000 mc) pentru cazuri de avarie, incendii etc; primenirea apei în rezervor în afara orelor de vârf când energia este mai ieftină. Retehnologizarea reţelei cu staţie de pompare directă şi păstrarea rezervorului ca sursă de avarie şi incendiu sau /şi de compensare, este necesară, deoarece:

� conform legii 98/94 republicată în 2008, rezervorul trebuie să asigure consumul minim o jumatate de zi. Reţeaua de alimentare cu apă C. dispune de un singur rezervor funcţional, fapt ce poate pune în pericol siguranţa reţelei (suprapresiuni, siguranţa rezervei de apă etc.);

� rezervorul existent este amplasat la o cotă prea mare iar în rezervor apa este pompată, deci se foloseşte energie înglobată în toată apa, inclusiv în apa pierdută;

� abandonarea rezervorului trebuie compensată printr-un rezervor nou, constructiv greu de amplasat. Se propune o soluţie mixtă : -pomparea apei direct în reţea, cu o SP amplasată în staţia de tratare; pomparea se va face cu debit variabil;



Pagina 17

-păstrarea rezervorului de 5000 mc existent şi primirea apei din el prin pompare intermitentă, în afara orelor de vârf energetic (când energia este mai ieftină);

� în caz de avarie pe una din conducte, va funcţiona sistemul alternativ; � creşte siguranţa în funcţionare şi se reduce consumul de energie,

pompele functionând la presiune mai mică.

Fig.6.1.4 :Propunerea unui Figura 6.1.5:Schemă de rezervor ca sursă în caz de avarie funcţionare cu pompare directă sau incendiu. • Retehnologizarea reţelei prin redimensionarea sistemului la cerinţa actuală. Durata de viaţă a unei asemenea reţele trebuie să fie preferabil 50-100 ani. Decizia de a reabilita reţeaua este dictată de mai multe considerente:

Reţeaua a transportat în trecut un debit foarte mare din cele două cauze: -apa nu era contorizată şi costa relativ puţin şi atunci grija faţă de o

utilizare corectă era mică ; -industria din oraş se alimenta din aceeaşi sursă şi prin aceleaşi conducte

iar acum dacă cea mai mare parte din aceste unităţi industriale au dispărut sa redus şi debitul.

În conductele vechi au rămas fisurile şi cum presiunea a crescut, aceleaşi valori ale pierderilor de apă sunt mult mai mari, proporţionale cu mărirea suprafeţei fisurii (a se vedea punctul 6.6 );

Calitatea apei în reţea este afectată datorită fisurilor existente; Tariful apei creşte iar consumul de apă se reduce; După considerente economice; dacă cheltuielile cu pierderea de apă sunt mai mari decât costul reparaţilor atunci trebuie făcută reabilitarea.

♣ Deoarece legătura la sistem se face printr-o singură conductă de

alimentare, există posibilitatea ca populaţia să ramână fără apă potabilă când este nevoie de intervenţie pe aceasta. Soluţii care pot fi analizate:



Pagina 18

-Creşterea siguranţei legăturii (dublarea conductei de legatură la rezervor) între reţeaua propriu zisă şi rezervorul de înmagazinare (în prezent în reţea oraşului C. există o singură conductă de alimentare).

Fig. 6.1.6:Traseu propus pentru conducta nouă Producerea unei avarii pe conducta de alimentare de la rezervor până la nodul cel mai apropiat duce la întreruperea totală a funcţionării întregii reţele de alimentare cu apă. Pentru siguranţa funcţionării sistemului de alimentare cu apă sunt necesare verificari privind comportarea reţelei, pagubele produse şi soluţiile necesare eliminării acestui risc.

Fig.6.1.7:Presiunea în reţea în caz de avarie a conductei de alimentare şi producerea incendiilor teoretic simultane. Avantajele soluţiei: � o mai mare uniformizare a presiunii în reţea, care are ca efect şi reducerea pierderii de apă; � o mai mare siguranţă în funcţionare, printr-o reţea de bază mai sigură; astfel se poate simplifica şi dimensionarea reţelei; � mai uşoară supraveghere a reţelei prin contorizare; � mai uşoară extindere în viitor a reţelei de alimentare cu apă;



Pagina 19

� creşte siguranţa în funcţionare deoarece efectul de blocare a unor tronsoane, în caz de intervenţie în reţea, este mai redus; � se evită înlocuirea conductelor cu diametru mic, multe şi de lungime mare, şi care produc pierderi mari de sarcină. 6.2. COMPARAŢIA COSTURILOR PENTRU SOLUŢIILE STABILITE Investitia “reabilitare prin schimbarea diametrelor”, pe cele 2 trasee alese, se va amortiza în aproximativ 4 ani prin păstrarea aceluiaşi tarif al apei ca în varianta fară investiţie. Prin reabilitare se reduce costul de operare şi mentenanţă al reţelei de distribuţie şi costul de operare şi mentenanţă pentru staţia de tratare (inclusiv pompe), costul cu apa brută captată din râu, implicit un consum redus de electricitate datorită unui procent de pierderi mai mic. Varianta “cu vane de reducerea presiunii” poate fi o soluţie fiabilă în cazul reţelelor de distribuţie care conţin conducte mai noi (<70 ani), deoarece efectul vanelor în acest caz este semnificativ în reducerea presiunilor şi pierderilor de apă prin conducte dacă sunt poziţionate analitic.

Fig.6.2.1:Costul lunar de operare şi mentenanţă reţea în cele 3 cazuri analizate.

Fig.6.2.2:Amotizarea investiţiei de reabilitare a reţelei de alimentare cu apă a oraşului C.(valori estimative) Retehnologizarea totală a reţelei de alimentare cu apă C. prin redimensionarea sistemului la cerinţa actuală este o soluţie fiabilă deoarece materialele



Pagina 20

conductelor sunt din oţel şi azbociment. Investiţia se amortizează, în acest caz, în circa 9 ani. 7.EXPLOATAREA REŢELEI FOLOSIND SISTEMUL SCADA

(SUPERVISORY CONTROL AND DATA ACQUISITION)

7.1 AVANTAJELE ŞI DEZAVANTAJELE SISTEMULUI SCADA

De ce este nevoie de sistemul SCADA? - Pentru mai uşoară exploatare a sistemului de alimentare cu apă: controlul presiunilor, debitelor, pierderilor de apă în reţea, informaţii despre avarii, deoarece acestea se înregistrează automat, - Pentru o mai bună cunoaştere a rezervelor de apă în cazul în care: este nevoie de o presiune mai mare într-o anumită zona din reţea (P>>Hb); se doreşte extindere a consumului pe verticală (ansamble imobiliare) sau pe orizontală (extinderi limitrofe), - Pentru realizarea unei analize a funcţionării în timp a sistemului datorită posibilităţii de arhivare a datelor înregistrate, - Pentru o mai bună siguranţă şi precizie a operatorilor sistemului de alimentare cu apă, - Pentru o mai mare încredere acordată consumatorilor prin îmbunătătirea modului de funcţionare şi control al reţelei operate. Modul de exploatere a reţelei de distribuţie pentru oraşul C.(din capitolul 6)se va putea îmbunătăţii cu dezvoltarea unui sistem tip SCADA adecvat. Se poate alege un sistem SCADA fără mare dificultate deoarece există suficientă experienţă problema este însă alegerea nodurilor şi secţiunilor de control din reţea de la care informaţiile culese să asigure cunoaşterea reală a funcţionării reţelei. Foarte multe noduri “măsurate” complică sistemul şi creşte costul iar prea puţine noduri pot conduce la “goluri” în cunoaşterea adevărată a comportării reţelei. Pentru evidenţierea acestor aspecte a fost aleasă o reţea care are sistemul SCADA operativ şi la care se cunosc parametrii tehnologici dar şi răspunsul reţelei la funcţionarea în anumite situaţii. 7.2. STUDIU DE CAZ: REŢEAUA DE ALIMENTARE A ORAŞULUI F. Beneficiind de bunăvoinţa operatorului sistemului din oraşului F. a fost analizată, pe un eşantion scurt din măsurătorile existente, problema răspunsului sistemului tip SCADA la comportarea reţelei de alimentare cu apă.



Pagina 21

Fig.7.2.1:Senzori de presiune amplasaţi în reţeaua de distribuţie apă potabilă a oraşului F.

În cadrul modernizării au fost introduşi în reţeaua de distribuţie a apei din localitate 11 senzori de presiune. În timpul monitorizării reţelei pierderile de apă nu puteau fi detectate deoarece acestea figurau ca nişte consumatori, însă pe baza experienţei şi analizei operatorului acestea au putut fi localizate pentru remediere.

Fig. 7.2.2: Raport grafic, în programul SCADA, privind debitele de plecare din staţia de pompare, în orele de vârf

Fig: 7.2.3: Raport grafic, în programul SCADA, privind presiunile la orele de vârf, în 5 puncte de monitorizare din reţea



Pagina 22

În urma modelării reţelei cu programul Epanet 2w s-a constatat că valorile presiunilor obţinute în nodurile (zonele) de amplasare a senzorilor de presiune coerspund cu situaţia din teren (la Q or max).

• Deci o prima folosinţă a sistemului SCADA este asigurarea posibilităţii de calare a modelului reţelei, model care poate fi variabil în timp ca alcătuire sau parametrii tehnologici.

Fig.7.2.4: Presiunile în reţea la debitul orar maxim(Qor max)

Fig.7.2.5: Presiunea minimă în punctele de măsurare din reţea.(6.10.2004)

• O altă folosinţă a sistemului SCADA este posibilitatea de a estima coeficienţii de variaţie zilnică şi orară. Prin înregistrarea continuuă a debitului şi presiunilor se pot afla coeficienţii de variaţie orară; se poate afla debitul minim de noapte cu o informaţie clară a pierderilor de apă; prin comparaţie succesivă se poate vedea evoluţia funcţionării reţelei etc; • O altă folosinţă a sistemului SCADA este optimizarea funcţionării staţiilor de pompare prin monitorizarea presiuniilor din reţea.



Pagina 23

Prin automatizarea funcţionării staţiilor de pompare din reţea se poate economisii energie şi se poate evalua consumul specific de energie. Prin comparaţia valorilor presiunilor la debite similare în reţea se poate vedea pierderea de apă în anumite zone sau anomalii de consum. Se constată ca la debitul orar maxim, ∆P(diferenţa de cotă piezometrică) nu depăseşte valoarea de maxim 14 în zona 5 (fig 7.2.6). Aceasta poate fi ca o verificare în vederea justificarii consumului de apă şi de energie suplimentar (posibil avarii, consumuri de apă nejustificate sau extinderi în sistem).

Fig.7.2.6: Variaţia orară ∆P pentru fiecare traductor de presiune din reţeaua oraşului F.

Fig.7.2.7:Localizarea a 16 noduri de control în reţea In situaţia de avarie au fost studiate 16 noduri din reţea pentru a observa modul de comportare al acestora. Pentru a observa nodurile sensibile din reţea, au fost alese într-o primă fază nodurile n296, n337 şi n12 (figura 7.2.8) şi în a 2 a fază nodurile n187, n123 şi



Pagina 24

n10 (figura 7.2.9) în care s-a presupus a se produce modificări de debit datorită presupuselor avarii sau anumitor consumuri clandestine. A fost modelat sistemul la debite de avarie cuprinse între 30-60 l/s.

Fig.7.6.8:Simulare (S1) Fig.7.6.9:Simulare (S2)

avarii în reţea avarii în reţea Se observă ca în situaţia S1 la debitul de avarie 60 l/s, în nodurile n353 şi n1, se constată un ∆P (diferenţă de cotă piezometrică) de aproximativ 1,8 mCA iar în situaţia S2 de circa 3,5 mCA. În situaţia S2 în nodul n1 se constată că nu poate fi asigurată presiunea minimă pentru stingerea incendiilor. Un ∆P mare semnifică faptul că producerea avariilor sau a consumului nejustificat este mai aproape de raza de influenţă a senzorului de presiune din nodurile n1 şi n353. Se argumentează faptul că în perioada de garanţie a sistemului SCADA este necesară o dotare mixtă în care unele noduri cele sensibil observabile (∆P>) să rămână cu dotarea iar altele să fie schimbate (dotare parţială), astfel încât să fie redată cât mai bine comportarea reţelei. Datele înregistrate în nodurile cu dotarea parţială trebuie stocate şi arhivate acestea fiind o sursă de informaţie foarte utilă pentru analiza comportării întregului sistem de alimentare cu apă. Este important ca în perioada de garanţie a sistemului SCADA toate datele înregistrate să fie analizate şi bine înţelese de către operatorii de sistem, care prin simţul practic pot pune cap la cap toate informaţiile obţinute, încât orice modificare semnificativă în sistemul de alimentare cu apă să poată fi detectată.



Pagina 25

8. CONCLUZII GENERALE, CONTRIBUŢII, RECOMANDĂRI

Concluzii generale a).Problema cunoaşterii comportării reţelei de distribuţie, cel mai dezvoltat obiect al sistemului de alimentare cu apă potabilă, este complexă şi dinamică; complexă deoarece fiecare reţea este diferită şi trebuie tratată în mod special depinzând de marimea localităţii, relieful terenului, tipul şi amplasamentul sursei de apă, variaţia necesarului de apă în localitate, condiţiile economice (variabile şi ele în timp); dinamică deoarece localitatea se modifică în timp (creşte/scade, se modifică regimul construcţiilor), construcţiile reţelei îmbătrânesc şi ca atare numărul avariilor creşte (creşte pierderea de apă, creşte riscul de deteriorare a calităţii apei etc.), creşte exigenţa asupra calităţii apei la robinetul consumatorului, se modifică indicatorii de performanţă pentru exploatare etc. b).Analiza comportarii reţelei se poate face astăzi graţie mijloacelor de calcul existente. Principala problemă o constituie realizarea unui model adecvat pentru reţea şi alegerea raţională a ipotezelor de lucru. În realizarea modelului reţelei existente, pentru analiza comportării acestuia, cea mai complicată etapă este cea de cunoaştere a reţelei: amplasarea conductelor, starea vanelor, tipul de material, rugozitatea reală a conductelor în funcţiune (uneori de zeci de ani), pierderea reală de apă din conducte/branşamente (de obicei se presupune uniformă pe lungimea reţelelor), gradul de obturare al secţiunilor (la vane: parţial deschise sau blocate etc.) c).Din analiza făcută pe un model de reţea, în care trama stradală şi relieful terenului sunt reale, a rezultat că nu este suficient să se recurgă doar la cele două două etape normate de calcul: -dimensionarea reţelei de alimentare cu apă la debitul orar maxim, cu asigurarea presiunii de serviciu în toate nodurile (inclusiv pentru incendiile stinse din interior); -verificarea la debitul orar maxim, cu adaugarea debitului de incendiu combătut din exterior, asigurând presiunea de 7mCA în toate nodurile cu hidranţi (reţea de joasă presiune). Este bine să se verifice siguranţa funcţionării reţelei în cazul unor avarii pe bare şi mărimea riscului în cazul unor avarii importante (nr. de locuitori afectaţi, efecte colaterale etc.). Verificarea asigurării apei la consumator trebui făcută şi pentru ipoteza că alimentarea cu apă va fi absentă în viitor în cazul unor reabilitării de tronsoane de reţea, operaţiune ce poate dura câteva zile. În cazul reţelelor noi ar trebui gandită bine dotarea cu mijloace de spălare şi aerisire adecvate a conductelor, prevederea de materiale cu durată mare de viaţă



Pagina 26

pentru reducerea intervenţiilor ulterioare, echiparea cu aparatură de măsurat precum şi eventuala posibilitate de extindere şi realizare etapizată. d).Organizarea reţelei sub formă de districte favorizează o bună funcţionare şi un control mai simplu asupra parametrilor tehnologici. Această operaţiune se poate face în etapa de reabilitare. e).În cazul reabilitării reţelelor şi eventual retehnologizarea lor, problemele sunt mai complicate deoarece: -reducerea drastică, uneori de 2-3 ori, a debitului de apă transportată necesită reabilitarea întregii reţele pentru optimizarea funcţionării în noile condiţii; acest lucru este deosebit de dificil şi presupune analiza funcţionării reţelei în etape intermediare. Nereabilitarea lor duce la creşterea pierderii de apă din cauza creşterii presiunii şi totodată la reducerea duratei de viaţă a conductelor, -analiza funcţionării intermediare a reţelei reprezintă un proces complicat, cu multe variante şi trebuie găsită cel puţin o soluţie care să fie şi raţională din punct de vedere economic, -problema legării reţelei la rezervor este importantă şi trebuie să capete o soluţionare mai bună decât până în prezent, -folosirea vanelor speciale pentru controlul presiunii (presiunea crescută ca urmare a reducerii debitului de apă transportată) trebuie utilizată cu grijă în cazul reţelelor cu pompare totală sau parţială (rezervoare alimentate prin pompare); se reduce presiunea, deci se reduce pierderea de apă, dar se pierde energie (nerecuperabilă), -creşterea presiunii în reţea duce la creşterea pierderii de apă dar şi la accelerarea îmbătrânirii conductelor; estimările făcute arată creşteri de pierderi de apă cu peste 30% la o creştere a presiunii cu 10mCA, -pierderea de apă creşte procentual şi din cauză ca se raportează la un volum mai mic de apă furnizată, -folosirea indicatorilor de performanţă, ILI sau asemănători, trebuie facută cu grijă deoarece nu sunt suficiente date, măsurate, pentru determinarea acestora, -controlul calităţii apei tratate trebuie bine urmărit deoarece acesta este stâns legat de necesitatea reabilitării reţelei, f).Alegerea nodurilor pentru montarea echipamentelor de măsurat presiunea (sau şi debit pe conductă) în vederea exploatării sistemului cu SCADA este o operaţiune complicată şi particulară fiecărei reţele; o soluţie raţională ar fi prevederea de noduri cu dotare mixtă: unele noduri vor rămâne cu dotarea data, altele vor fi schimbate pentru a cunoaşte mai bine comportarea retelei; acest lucru este important în dotarea tehnologică viitoare; testarea se va face în etapa de funcţionare de probă;



Pagina 27

g).Din analiza funcţionării unei reţele dotate cu sistem SCADA (existând măsurători continuue, făcute cu traductorii de presiune) rezultă că pot fi detectate nodurile “sensibile” la variaţia presiunii din zonă. Urmărirea informaţiei permite o exploatare mult mai bună a reţelei. Detectarea pierderilor de apă folosind sistemul SCADA este complicată deoarece necesită o analiză a variaţiei în timp al consumului de apă şi al modului de consum (comportamentul) al consumatorilor. Pentru acesta este nevoie de înregistrări de durată, înregistrări care nu au fost disponibile în cazul de faţă. Pentru detectarea avariilor cu sistemul SCADA trebuie ca numărul de noduri măsurate să fie mare (funcţie de alcătuirea şi funcţionarea fiecărei reţele). Contribuţii personale -Realizarea unei sinteze privind istoricul reţelelor de alimentare cu apă, rolul reţelei de distribuţie, probleme privind materialele conductelor de alimentare cu apă, condiţiile generale de funcţionare, starea construcţiilor reţelelor de distribuţie din ţară; -Din analiza detaliată a două reţele reale de distribuţie a apei potabile a rezultat că:

� Prin alegerea unui model hidraulic adecvat se poate realiza analiza comportării reţelei cu ajutorul programului Epanet deoarece rezultatele obţinute sunt similare cu măsurătorile din teren,

� O creştere a presiunii în reţea cu circa 10 mCA duce la reducerea duratei de viaţă a conductelor cu circa 5 ani,

� Creşterea presiunii în reţea cu circa 10 mCA are ca efect creşterea pierderii de apă printr-o fisură existentă cu circa 8%. Analiza reabilitării parţiale a reţelei, ca etapa din reabilitarea totală, este un mod de creştere a eficienţei investiţiei realizate (se reduc: pierderile de apă, costul energiei, costurile de investiţie),

� Analiza funcţionării reţelei prin determinarea mărimii influenţei unor avarii asupra anumitor consumatori din reţea, duce la creşterea siguranţei în funcţionare şi la reducerea consumului specific de energie,

� Legarea reţelei (la rezervor şi la staţia de pompare) cu două conducte de alimentare cu apă, în noduri favorabile, oferă o mai bună siguranţă în funcţionarea reţelei şi reduce consumul specific de energie,

� Soluţia cu reţea organizată pe districte poate căpăta soluţii particulare la creşterea siguranţei alimentării cu apă a unor consumatori vitali (spitalul etc).



Pagina 28

Direcţii noi de lucru pentru viitor (recomandări) Din cunoaşterea obţinută până în prezent rezultă că vor trebui continuate analize pentru o mai bună înţelegere a comportării reţelelor de distribuţie a apei potabile, astfel:

• exploatarea datelor, înregistrate în sistemele SCADA existente (cu volum mare de date acumulate), pentru mai bună cunoaştere a modului de alcătuire, dotare şi exploatare a reţelelor viitoare (determinarea variaţiei reale a consumul de apă, determinarea ritmului de creştere a procentului pierderilor de apă, distribuţia incendiilor în reţea şi durata acestora, variaţia consumului specific de apă, simultaneitatea consumului etc.),

• stabilirea tendinţei de modificare a consumului specific de apă tinând cont de modificările climatice, restrângerea resurselor de apă, creşterea tarifului, reducerea consumului specific de energie etc.,

• stabilirea unor nivele raţionale pentru pierderea de apă în reţelele reabilitate,

• pentru folosirea indicatorilor de performanţă vor trebui făcute studii aprofundate pentru cazul reţelelor noastre; dotările existente permiţând acest lucru.



Pagina 29

9.BIBLIOGRAFIE SELECTIVĂ 1.AM Cassa, JE van Zyl (2008), A Numerical Investigation into the Behaviour of Cracks in uPVC Pipes under Pressure, University of Johannesburg, Auckland Park, 2006, South Africa, UniversityofCapeTown 2.AM Cassa, JE van Zyl (2011) Predicting the head-area slopes and leakage exponents of cracks in pipes, University of Johannesburg PO Box 524, Auckland Park, 2006, South Africa, University of Cape Town 3.Alina Neagu, (14 martie 2012) , Apele Romane: Cerinţa totală de apă în Romania a scăzut la jumătate faţă de anul 1990. Cea mai dramatică scădere se înregistrează în sectorul agricol, HotNews.ro ştiri 4.Ambrose MD, Burn S, DeSilva D, Rahilly M. (2008), Life cycle analysis of water networks. in plastics pipe XIV. Budapest, Hungary: Plastics Pipes Conferences Association, September 22. 5.B Greyvenstein, JE van Zyl,(2007) An experimental investigation into the pressure leakage relationship of some failed water pipes, Department of Civil Engineering Science1 University of Johannesburg Journal of Water Supply: Research and Technology—AQUA Vol 56 No 2 pp 117–124 © IWA Publishing 2007 6.Bârsan Emanoil, (2005), Alimentări cu apă, Editura Performantica Iaşi. 7.C. Lenzi, C. Bragalli, A. Bolognesi, M. Fortini (2013), Infrastructure leakage index assessment in large water systems, 12 th International Conference on Computing and Control the Water Industry, CCWI2013 8.Calvin G. Abernathy, Anne K. Camper, (1998), Interactions between pipe materials, organics, corrosion inhibitors and desinfectants on distribution biofilms,volume 1: Bench and Pilot-scale Studies, National Water Reserch Institute,Fountain Valley,CA. 9.De Silva, D., Mashford, J. and Burn, S. (2011). Computer Aided Leak Location and Sizing In Pipe Networks, Urban Water Security Research Alliance Technical Publication No. 17 (2nd Edition). 10.Denver, CO: American Water Works Association (1987), Leaks in water distribution systems-A Technical/Economic.(Translation of a 1980 report published by the Association quebecoise des techniques de l eau, Montreal, Quebec) 11.Directiva consiliului 87/217/CEE (19 martie 1987) privind prevenirea şi reducerea poluării mediului cu azbest (87/217/CEE) 12.Emergency Water Supply Planning Guide for Hospitals and Health Care Facilities, 2012, American Water Works Association and Centers for Disease Control and Prevention



Pagina 30

13.Farley, M.; Trow, S., (2003), Losses in Water Distribution Networks. A Practitioners Guide to Assessment, Monitoring and Control. London: IWA Publishing. 14.Farley, M.(2005). Technology and Equipment for Water Loss Management-What's New?, Leakage 2005 - Conference proceedings, Canada 15.Joerg Koelbl, Heimo Theuretzbacher-Fritz, Stephan Schrotter, Daniela Fuchs-Hanusch, (2012), Detailed analyses of water loss management processes in support of network asset management, Water Loss Europe 2012, Ferrara, Italy. 16.Mark Mathis, George Kunkel, Andrew Chastain Howley, (2008), Water Loss Audit Manual for Texas Utilities, Texas Water Development Board. 17.Mănescu Al., (2011) Alimentări cu apă, 200 întrebări şi răspunsuri, Editura Conspress 18.Michael D. Boh (April 2008), Performance Indicators of Water Losses in Distribution System, Saroj Sharma April 2008 water loss and index leakege 19.Ministerul Mediului şi Dezvoltării Durabile, (2008), Manualul Naţional al Operatorului de apă şi canal, BDO CONTI AUDIT. 20.Planul de Implementare pentru Directiva 98/83/CE privind calitatea apei destinate consumului uman 21.Pilcher, R. (2003). Leak detection practices and techniques: a practical approach, Water 21 Series, IWA Water Loss Task Force. 22.Rolf Baur,(2006), Integrated Urban Water Resources Management, pag. 101-110, Ageing and renewal of urban water infrastructure, Springer Netherlands. 23.Rudolf Fraundorfer,Roland Liemberger,(2010), The Issues and Challenges of Reducing Non Revenue Water, Asian Development Bank, Philippines. 24.S.M. Kayaga1 şi I.K.,(2008), Smout Water Loss Management for Utilities in Low Income Countries:Case studies from Four African Water Utilities, revista ScienceDirect. 25.Santiago Analich (2011), Epanet and Development How to calculate water networks by computer, Arnalich - water and habitat (http://www.arnalich.com/en/books.html) 26.Saroj Sharma, (2008), Performance Indicators of Water Losses in Distribution System, UNESCO –IHE Institute for Water Education 27.Shalini Sunil Kumar J. , Birtukan Teshome, Samrawit Bitewlgn Muluneh, Bitseat Tadesse Aragaw, (2013), Working phases of scada system for power distribution networks,International Journal of advanced research in electrical, electronics and instrumentation engineering



Pagina 31

28.T. Koppel, A. Vassilyv, (2009), Calibration of a model of an operational water distribution system containing pipes of different age”, revista online ScienceDirect. 29.Zong Woo Geem, (2009), Optimal cost design of water distribution networks using harmony search, LAP Lambert Academic Publishing. 30.WISE, (2008), Economia în cadrul politicii din domeniul apei:Valoarea apelor Europei, Note privind apa nr. 5 ,http://ec.europa.eu//environment/water/index_en.htm

Listă de lucrări și publicații proprii

A. Lucrari elaborate: A1.Raport de cercetare nr. 1: Sinteză privind stadiul studierii reţelelor de distribuţie. A2.Raport de cercetare nr. 2: Modelarea reţelei în vederea oprimizării aleatorii. A3.Raport de cercetare nr. 3: Urmărirea prin SCADA a exploatării reţelei. B. Lucrări publicate B1.Lăpădatu Daniela, Mănescu Alexandru ”Remarcabila performanţă privind controlul pierderilor de apă din localiatatea Manila, Philippine”, revista RomAqua nr.6/2011. B2.Lăpădatu Daniela, Stoica Maria, Purcea Sandu Florin ”Influența presiunii și efecte în timp asupra tipurilor de spărturi din conductele de alimentare cu apă” , revista Detectivii apei pierdute Aquatim Timişoara, nr 6/2013. C. Lucrări comunicate şi acceptate spre publicare C1.Lăpădatu Daniela ”Efectul controlului presiunii în reţea şi efectele asupra costurilor de exploatare” Buletinul Stiintific UTCB nr.4/2014.

Date post:	27-Dec-2016
Category:	Documents
Upload:	doannga
View:	264 times
Download:	5 times

Lapadatu Daniela Florina - Rezumat

Documents