Wiadomości bez granic

Systemy wykrywania zanieczyszczeń (ang. contaminationwarning systems – CWS) to bardzo obiecujące narzędzia, minimalizujące ryzyko wystąpienia niebezpieczeństwa skażenia systemów dystrybucji wody pitnej. Jeden z najważniejszych aspektów związanych z projektowaniem systemów wykrywania zanieczyszczeń to strategia rozmieszczenia czujników pracujących w trybie online, których zadaniem jest natychmiastowe wykrycie obecności kontaminantu. Zmieszczone tu zostały opisy i recenzje szerokiej gamy proponowanych obecnie strategii optymalizacyjnych rozmieszczenia czujników.

 

W pracy zajęto się metodami ustalania skutecznych i efektywnych systemów wykrywania przypadków losowego i/lub celowego wprowadzenia czynnika zanieczyszczającego do systemu dystrybucji wody. Celem jest zaprezentowanie metody o nazwie sensors local optimal transformation system (SLOTS – sensoryczny system lokalny optymalnej transformacji), mający służyć rozwiązywaniu problemów jedno i wielokryterialnych projektu rozmieszczenia czujników w systemach dystrybucji wody. SLOTS został przetestowany na dwóch przykładowych systemach dystrybucji wody w ramach zawodów „Battleof the Water Sensors Networks challenge” (BWSN), które były częścią Sympozjum Analitycznego Systemów Dystrybucji Wody w Cincinnati w2006 r. Celem jest ustalenie prawdopodobieństwa wykrycia i skali rozprzestrzeniania się czynnika zanieczyszczającego. Wyniki wskazują na fakt, że system rozmieszczania czujników SLOTS jest często optymalny. Zarówno w przypadku jedno, jak i wielokryterialnych problemów SLOTS udowodnił swoją przydatność w identyfikowaniu optymalnych lokalizacji dla czujników, które regularnie okazują się bardziej efektywne niż wskazywane za pomocą metodologii BWSN, tj. algorytmu zachłannego.

 

Podstawowym celem projektu sieci wodociągowej jest zapewnienie odpowiedniego działania w czasie normalnego i szczytowego obciążenia oraz zminimalizowanie uszkodzeń własności prywatnej i zagrożenia dla ludzi w czasie pożarów. Zniszczenia spowodowane ogniem są jedynie sporadycznie uwzględniane w trakcie projektowania sieci dystrybucji. W niniejszej pracy zaprezentowany został jednokryterialny program optymalizacji stadnej cząsteczek, uwzględniający nową ocenę spodziewanych uszkodzeń spowodowanych pożarem w celu uszeregowania lokalnych magistrali wodnych w zależności od ilości wody potrzebnej do walki z ogniem na terenach zamieszkałych przez ludność. Metoda optymalizacji generuje pewną ilość informacji wymiennych, pozwalających na ustalenie efektywności kosztowej zwiększenia wydajności rur w celu zmniejszenia ryzyka uszkodzenia przez ogień. Wyniki optymalizacji w sieci 34-rurowej wskazują na zasadność stosowanej praktyki wykorzystywania głównych magistrali wodnych o przekroju minimum 150 mm w celu zapewnienia odpowiedniego przepływu dla ochrony przed ogniem.

 

Zaprezentowano audyt energetyczny sieci wodociągowej, który stworzono poprzez zastosowanie równania energii w formie całkowej/integralnej z odpowiednio rozciągniętym okresem działania (dzień, miesiąc, rok). Analiza pozwala rozliczyć całą energię w systemie, pokazując, że bilans energii został zachowany. Bilans może być też wykorzystany do otrzymania wskaźników wydajności w celu oceny systemu z punktu widzenia wykorzystania energii. Z uzyskanych wskaźników można wyprowadzić informacje na temat działań usprawniających działanie systemu w celu podniesienia jego wydajności. Taki audyt energetyczny wymaga uprzednio przeprowadzonego bilansu wodnego oraz matematycznego modelu sieci, przy czym oba warunki są konieczne, by poznać ilości energii wewnątrz systemu.

Systematyczna analiza przejściowa w systemach dystrybucji wody ma na celu ustalenie niezawodności dostaw wody oraz trwałości infrastruktury hydraulicznej w warunkach chwilowych zdarzeń hydraulicznych (np. uderzenia hydraulicznego). W analizie tej brane są pod uwagę takie parametry jak prędkość propagacji fali, średnica rur, tarcie itp., zazwyczaj przyjmowane jako znane dane w tradycyjnych modelach uderzeń hydraulicznych, lecz uzależnionych od różnych czynników wynikających z przyczyn naturalnych lub działań ludzi. Niniejsza praca zajmuje się tymi czynnikami i analizuje ich wpływ na niezawodność systemów transportu wody oraz sieci dystrybucyjnych (wyposażonych oraz pozbawionych urządzeń zabezpieczających) w warunkach występowania stanów przejściowych. Dodatkowo przeprowadzona została analiza probabilistyczna ocenyoptymalizacji urządzeń chroniących przed występowaniem przejściowych zdarzeń hydraulicznych. Wyniki wskazują na fakt, iż metoda analizy probabilistycznej może pomóc zbadać wpływ różnych danych początkowych na zachowanie systemu w warunkach przejściowych zdarzeń hydraulicznych oraz zapewnić szczegółowe informacje odnośnie projektu systemu dystrybucji wody i urządzeń ochronnych.

 

OD REDAKCJI

Amerykańskie stowarzyszenie ASCE jest wydawcą książek oraz magazynów naukowo-technicznych, takich jak „Journal of Hydraulic Engineering”, „Journal of Water Resources Planning and Management”, „Journal of Environmental Engineering”, „Journal of Infrastructure Systems”, „Journal of Management in Engineering” oraz Journal e-AWWA (www.awwa.org). Aby przybliżyć istotne dla branży problemy naukowe, publikowane na łamach książek oraz pism ASCE, prezentujemy ich streszczenia. Opracowania pochodzą z internetowej bazy danych: www.ascelibrary.org (red.).

 

Opracowanie: redakcja