W PŁYW SPADK U ZUŻYCIA W O DY W M IASTACH TRANSPO RTU I G O SPODARKĘ W O DOM IERZO W Ą

(1)

ZESZYTY NAUKOW E POLLITECHNIKI ŚLĄSKIEJ 2003 Seria: IN Ż Y N IE R IA ŚR O D O W ISK A z. 48 N r kol. 1591

Karol KUŚ, Wojciech KORAL, Rita ROŻAŁOWSKA, Grzegorz ŚCIERANKA

Instytut Inżynierii Wody i Ścieków P olitechnika Śląska

ul. K on arskiego 18, 44-10 0 G liw ice zw ik @ w a te r.ise .p o lsl.g liw ic e .p l

W P Ł Y W SP A D K U Z U Ż Y C IA W O D Y W M IA ST A C H

G Ó R N E G O ŚL Ą SK A N A P A R A M E T R Y H Y D R A U L IC Z N E JE J T R A N S P O R T U I G O S P O D A R K Ę W O D O M IE R Z O W Ą

Streszczenie. Największym systemem zaopatrzenia w wodę w Polsce je s t wodociąg grupowy Górnośląskiego Przedsiębiorstwa Wodociągów w Katowicach, który dostarcza j ą głównie dla ludności i przemysłu Górnego Śląska. Sieci magistralne i rozdzielcze przebiegają w większości na terenach eksploatacji górniczej. Ponad 2-krotny spadek zużycia wody p o 1989 roku wpłynął w sposób istotny na pogarszanie parametrów hydraulicznych je j transportu, stwarzając podatne warunki do wtórnego zanieczyszczenia wody w systemie dystrybucji oraz zdecydowane pogorszenie zdolności pomiarowych wielu wodomierzy. Artykuł przybliża problem kształtowania się zużycia wody w 36 miastach zaopatrywanych z tego wodociągu w latach 1950+2000. Omawia przyczyny je g o wzrostu i spadku oraz ich wpływ na transport wody w systemie i gospodarkę wodomierzową.

DECREASE OF WATER CONSUMPTION IN UPPER SILESIA AND ITS INFLUENCE ON HYDRAULIC CONDITIONS AND MANAGEMENT OF WATER METERS

Sum m ary. Group water network o f Upper-Silesian Water Utility in Katowice, the largest water network in Poland, supplies both population and industry o f Upper Silesia. Common mains and distribution network are situated mainly in mining area.

Over 50% decrease in water consumption after 1989 had significant influence on hydraulics o f water network. It caused repeated pollution in distribution system and problem s with reliability o f water meters indications. This paper shows water consumption trends fo r 36 supplied towns between 1950 and 2000, reasons fo r increase and decrease o f water usage and their influence on hydraulic conditions and water-meters management.

1. Rola wodociągu grupowego i sieci lokalnych w zaopatrzeniu w wodę Górnego Śląska

Podstaw ę zaopatrzenia G órnego Śląska w w odę stanow i w odociąg grupow y G órnośląskiego Przedsiębiorstw a W odociągów w K atow icach. Jest to najw iększy tego typu w odociąg w Polsce, dostarczający w odę do 66 gmin w ojew ództw a śląskiego i 3 gm in

(2)

156 Karol KUŚ, Wojciech KORAL, Rita ROŻAŁOWSKA, Grzegorz ŚCIERANKA

w ojew ództw a m ałopolskiego, z którego korzysta około 3 m in m ieszkańców . Jego początki sięgają 1924 roku, zaś o obecnym kształcie zadecydow ały ciągle rosnące potrzeby w odne ze strony przem ysłu i ludności tego regionu oraz w ym agania zw iązane z niezaw odnością dostaw y w ody [1, 2, 3, 4],

U dział ujęć w łasnych w zaopatryw aniu w w odę niektórych gm in nie przekracza 15% je g o m ożliw ości produkcyjnych. Z pracujących w 1988 roku 21 zakładów uzdatniania i produkcji w ody w 2000 r. czynnych było tylko 11 (7 w ód pow ierzchniow ych i 4 w ód podziem nych). O prócz ujęć w ód pow ierzchniow ych i podziem nych oraz zakładów uzdatniania w ody w skład system u w chodzi 9 zespołów zbiorników w yrów naw czych, 5 pom pow ni oraz około 1100 km rurociągów m agistralnych (tranzytow ych) w ody surowej i uzdatnionej o średnicach od 400 do 1800 mm.

Z ogólnej sprzedaży w ody z system u 86% k u p u ją R PW iK , zaś pozostałe 14%

bezpośredni indyw idualni odbiorcy w ody. Sprzedaż w ody następuje w ponad 900 oddzielnych punktach.

W strukturze m ateriałow ej rurociągów dom inuje stal (82% ), żeliw o szare (7% ), żeliw o sferoidalne (4,3% ) i żelbet (3,8% ). Inne to PE (2,9% ) i PVC (0,1% ). W iększość tych rurociągów przebiega przez tereny górnicze i posiada zabezpieczenia w form ie nasuw ek kom pensacyjnych przed ujem nym i w pływ am i deform acji terenu. W iek przew odów w ykazuje znaczne zróżnicow anie - od żeliw a szarego pochodzącego z 1884 roku po żeliw o sferoidalne z 2001 roku. Sieć licząca mniej niż 30 lat stanow i około 6 8% jej długości.

W m iarę upływ u lat eksploatacji sieć ta traci sw o ją zdolność transportow ą, szczególnie kiedy w ykonana je s t z rur stalow ych bez dodatkow ego zabezpieczenia. Do 2000 roku renow acji i zabezpieczeniu izolacją cem entow ą poddano około 7% długości tych rurociągów w zakresie średnic od 600 do 1600 mm. Straty w ody w system ie dystrybucji w y n o szą około 5,3% , zaś w skaźnik aw aryjności ciągle obniża się i nie przekraczał 0,46 aw arii na 1 km rok w 2000 r.

System w odociągu grupow ego G PW um ożliw ia optym alne w ykorzystanie zasobów w odnych, istniejących ujęć, stacji uzdatniania i produkcji wody, sieci rurociągów tranzytow ych i m agistralnych, zbiorników sieciow ych i pom pow ni w w arunkach norm alnych, aw aryjnych, prow adzenia prac rem ontow ych itp. S praw dził się rów nież w okresach suszy i pow odzi.

O obecnym kształcie i w ielkości tego w odociągu zadecydow ały ciągle rosnące po II w ojnie św iatow ej potrzeby w odne ze strony ludności i przem ysłu oraz w ym agania zw iązane z n iezaw odnością dostaw y w ody. Średnie zużycie w ody w 1950 roku w ynosiło 223 tys. m3/d i w zrosło m aksym alnie w 1988 roku do 1636 tys. m3/d. M iało to bezpośredni zw iązek z rozw ojem przem ysłu i budow nictw a m ieszkalnego, zw iększeniem liczby ludności korzystającej z w odociągu, n isk ą cen ą w ody, dużym i stratam i w sieciach rozdzielczych i je j ogólnym m arnotraw stw em . W zrastała też liczba m ieszkań w yposażonych w urządzenia w odociągow e i ich standard. N astąpiła też dostaw a centralna ciepłej w ody do części m ieszkań, co przy złej jak o ści instalacji i jej dużej bezw ładności

(3)

WPŁYW SPADKU ZUŻYCIA WODY W MIASTACH GÓRNEGO ŚLĄSKA 157

3 0 0 0

Rys. 1. Z użycie w ody na G órnym Śląsku w latach 1950 - 2000 Fig. 1. W ater consum ption in U pper Silesia 1950 - 2000

przyczyniło się do ogólnego w zrostu zużycia wody. O d 1988 roku nastąpił znaczny spadek zużycia w ody przez ludność i przem ysł (rys. 1).

T abela 1 Z użycie w ody w m iastach zaopatryw anych w w odę z w odociągu grupow ego

G PW w latach 1969-2000 [1]

Lp. Wyszczególnienie Zużycie wody

1969 1981 1988 1991 1994 2000

1. Liczba mieszkańców korzystających z sieci

wodociągowej [min] 2,08 2,85 2,96 2,97 2,96 2,91

5 gospodarstwa domowe 357 50% 821 60% 966 66% 717 68% 557 67% 323 65%

2 . Z E usługi i cele komunalne 57 8% 128 10% 140 10% 74 7% 50 10%

przemysł 298 42% 400 30% 359 24 262 25% 279 33% 128 25%

3. RAZEM 712 100%

1,349 100%

1465 100%

1,052 100% 100%

501 100%

93% 91% 90% 79% 836

72% 71%

4. Woda niesprzedana 54 7% 140 9% 171 10% 286 21% 328 28% 205 29%

5. OGÓŁEM 776 100% 1,489 100% 1636 100% 1,339 100% 1,164 100% 706 100%

■o gospodarstwa domowe 172 288 326 241 188 111

usługi i cele komunalne 27 45 47 25 - 17

2 . przemysł 143 140 121 88 94 44

c Razem 342 473 494 354 282 172

ra

woda niesprzedana 26 49 57 96 111 71

U Ogółem 368 522 551 450 393 243

(4)

N a oszczędzanie w ody w gospodarstw ach dom ow ych zaczęła w pływ ać cena w ody i jej pow szechne opom iarow anie. D ostaw cy w ody podjęli też skuteczne działania w kierunku ograniczenia ilości w ody niesprzedanej, m.in. obniżając ciśnienia w sieciach lokalnych, w ym ieniając przew ym iarow ane w odom ierze i stosując m ateriały now ej generacji przy przebudow ie istniejących sieci w odociągow ych. W przypadku przem ysłu o spadku poboru w ody zdecydow ały regres gospodarczy i je g o restrukturyzacja. T ak w ięc w okresie lat 1988-2000 nastąpił ponad 2-krotny ogólny spadek zużycia w ody przez ludność i przem ysł, co w sposób istotny w pływ a na pogorszenie param etrów hydraulicznych jej transportu i jakości. O gólny m alejący trend zużycia w ody w m iastach zaopatryw anych w w odę z w odociągu grupow ego w 2000 roku osiągnął średnią w artość 706 tyś. m 7 d i utrzym uje się nadal.

A nalizując przebieg krzyw ych na w ykresie (ry s .l) należy uw zględnić fakt, że do 1990 roku zużycie w ody przez gospodarstw a dom ow e w w iększości przypadków nie było m ierzone. W odom ierze były instalow ane tylko w dom ach jednorodzinnych i częściow o w blokach m ieszkalnych ja k o w odom ierze dom owe. D la pozostałych m ieszkańców rozliczanie zużycia w ody było ryczałtow e w zależności od pow ierzchni m ieszkania lub liczby m ieszkańców . M ierzona natom iast była ilość w ody wtłoczonej do sieci w odociągow ej oraz pobory przez zakłady przem ysłow e i usługow e. W ielkość w ody niesprzedanej, nazyw anej w ów czas stratam i, ustalana była ja k o norm atyw na, zaś resztą w ody obciążano gospodarstw a dom ow e. W zrost ceny w ody w 1990 roku spow odow ał pow szechny m ontaż w odom ierzy m ieszkaniow ych, co ju ż w 1994 roku ujaw niło ilość w ody niesprzedanej rzędu 328 tyś. m3/d (28% ). Zjaw isko utrzym yw ania się na zbliżonym poziom ie ilości w ody niesprzedanej zanotow ano rów nież w 2 0 0 0 roku (29% ). D la poszczególnych m iast poddanych analizie ilość ta je s t różna i w aha się od 17 do 60% . Podobnie w skaźnik zużycia w ody w gospodarstw ach dom ow ych 111 dm 3/M d w 2000 roku, kształtuje się w grupie 36 analizow anych m iast G órnego Śląska w przedziale od 74 do 150 dm3/M d. W całym 50-letnim okresie (195CH-2000) poddanym analizie zużycie w ody przez gospodarstw a dom ow e kształtow ało się w przedziale 326-M 11 dm3/M d, w którym w artość najniższa dotyczy 2000 roku i oznacza spadek 2,93-krotny w stosunku do 1988 roku. W przypadku przem ysłu i celów kom unalnych krotność zm ian w tym okresie w ynosi 2,8 [1, 3],

W strukturze m ateriałow ej rurociągów poszczególnych m iast dom inuje stal (około 65% ) i żeliw o szare (około 18%). W śród tw orzyw term oplastycznych PEH D stanow i około 8,2% i PVC około 7,7% [2], Sporadycznie spotyka się jeszcze azbestocem ent i niewielką, aczkolw iek w zrastającą ilość żeliw a sferoidalnego. Sieć rurociągów rozdzielczych przebiega w w iększości na terenach eksploatacji górniczej, a początek je j użytkow ania przekracza w skrajnych przypadkach okres sprzed I i II w ojny św iatow ej. E ksploatacja tej sieci odbyw a się w w yjątkow o trudnych w arunkach ze w zględu na działalność górniczą, koncentrację przem ysłu ciężkiego, nasilenie transportu, korozję w yw ołaną skażeniem gruntu, agresyw nością korozyjną transportow anej wody, w ystępow aniem prądów błądzących itp. Proces korozji przebiega w w yjątkow o dużym tem pie, do czego w znacznym stopniu przyczynia się m. in. eksploatacja górnicza w filarach ochronnych.

Pow szechnie w ystępujące przew ym iarow anie tych sieci często w pływ a na w zrost stężenia w transportow anej w odzie ilości żelaza, m anganu i m ętności. W ystępujące awarie w zdecydow anej w iększości dotyczą rurociągów stalow ych (86,5% ), dla których w skaźnik aw aryjności w przypadku terenów objętych działalnością górniczą w ynosi 2,58 awarii na lkm i rok [2]. W szczególnym centrum uw agi kadry zarządzającej wielu

(5)

przedsiębiorstw am i w odociągow ym i pozostaje w oda niesprzedana liczona ja k o różnica pom iędzy ilością w ody w tłoczonej do system u, a ilością w ody sprzedanej. Pom im o nadprodukcji w ody problem atyka ta ze w zględów ekonom icznych w pływ a na ich działalność finansow ą. Z m niejszający się pobór w ody przyczynia się do pogarszania jej jak o ści w przew ym iarow anych system ach dystrybucji i w zrost ilości w ody zużyw anej na cele w łasne w odociągów (płukanie sieci i zbiorników ). W iele ju ż pow iedziano i napisano na tem at strat w ody, je d n ak now e rozw iązania techniczne i m etodyczne w tym w zględzie o d sła n ia ją kolejne m ożliw ości, a cena w ody w ym usza zainteresow anie tym problem em . K luczem do popraw y bilansu ekonom icznego w ielu przedsiębiorstw w odociągow ych G órnego Śląska je st ograniczenie ilości w ody niesprzedanej poprzez analizę krzyw ych rozbiorów godzinow ych w ody i przebiegu ciśnień w okresie doby w w ydzielonych obszarach z rejestracją ciąg łą przepływ ów i ciśnień. O cena przebiegu krzyw ej rozbiorów w ody um ożliw ia nie tylko określenie szczelności danego system u dystrybucji, lecz rów nież praw idłow ości doboru w odom ierza poprzez jej nałożenie na charakterystykę m etrologiczną w odom ierza. Z astosow anie w odom ierza o zw iększonej czułości i w ąskim obszarze pracy z błędem 5% na korzyść obszaru pracy z błędem 2%

um ożliw ia szybkie zw iększenie zysku przedsiębiorstw a. P raktyka w ielokrotnie potw ierdziła, że to się opłaca, a zw rot kosztów następuje w okresie kilku do kilkunastu m iesięcy.

Podjęte działania w zakresie ograniczenia ilości w ody niesprzedanej dotyczą głów nie:

* redukcji i stabilizacji ciśnień w system ach dystrybucji,

■ w ym iany przew ym iarow anych w odom ierzy w m iejscach zakupu w ody z system u w odociągu grupow ego i sprzedaży,

■ system atycznej w ym iany stalow ych skorodow anych, podatnych na uszkodzenia i zanieczyszczenia w ody odcinków sieci na m ateriały now ej generacji z uw zględnieniem zm niejszonych rozbiorów wody,

■ m onitoringu przepływ ów i ciśnień w charakterystycznych punktach obszaru zaopatryw anego,

■ poszukiw ania przecieków w ody i likw idacji nielegalnych przyłączy.

2. Kształtowanie się parametrów hydraulicznych transportu wody w systemie

Pod w zględem hydraulicznym sieć w odociągow a G PW stanow i w yjątkow o złożony układ, o czym św iadczy m .in. pow iązanie przepływ ów graw itacyjnych i pom pow ych, obecność zbiorników w yrów naw czych, w ielopunktow ość zasilania i je j rozległość. Sieć ta w m iarę upływ u lat eksploatacji traci sw oją zdolność transportow ą, szczególnie kiedy w ykonana je s t z rur stalow ych bez dodatkow ego zabezpieczenia, a przepływ ająca w oda odznacza się zw ięk szo n ą agresyw nością korozyjną. Z achodzące w ów czas we w nętrzu rurociągów procesy fizykochem iczne p o w o d u ją spadek przepływ ności i w zrost oporności w łaściw ej rurociągu. T em po odkładania osadów ja k o produktów korozji nasila się ze w zględu na m alejące zużycie w ody i spadek prędkości przepływ ającej w ody w rurociągach.

Sieć tę m ożna um ow nie podzielić na część p ółnocną i południow ą. G ranicę podziału stanow ią zbiorniki sieciow e w M ikołow ie i M urckach (rys. 2). C zęść północna zaopatruje obszar głów nej aglom eracji G órnego Śląska, której zapotrzebow anie przekracza 65% w ody

(6)

sprzedaw anej z system u GPW . P aradoksalnie, blisko 70% w ody w tłaczanej do sieci produkow ana je s t w ujęciach południow ych (Stacje U zdatniania W ody w G oczałkow icach, Strum ieniu, K obiem icach i D ziećkow icach). N adw yżkę w ody z tej strefy transportuje się w łaśnie poprzez zbiorniki w M ikołow ie i M urckach oraz niew ielk ą część (ze w zględu na m a łą średnicę - w najw ęższym odcinku w ynoszącą 350 m m ) rurociągiem biegnącym od SUW D ziećkow ice w kierunku SU W M aczki. W zw iązku z takim system em pracy sieć w odociągow a w części południow ej oraz bezpośrednio w rejonie w spom nianych zbiorników zbudow ana je s t z rurociągów tranzytow ych o dużych średnicach (1200^-1600), z kolei w części północnej m ożna zaobserw ow ać je j znaczne zagęszczenie w ynikające z silnego zurbanizow ana tego regionu.

Rys. 2. U proszczony schem at sieci m agistralnej w odociągu grupow ego G PW Fig. 2. Sym bolic diagram o f com m on m ains o f U pper-Silesian W ater U tility (G PW )

(7)

S padek zużycia w ody na przestrzeni ostatnich lat nie m oże pozostać bez w pływ u na w arunki hydrauliczne panujące w tak złożonym system ie dystrybucji w ody, ja k i stanow i sieć w odociągow a G PW . O bjaw ia się to bezpośrednio zm niejszeniem prędkości przepływ u w ody w rurociągach i tym sam ym w ydłużeniem czasów zatrzym ania. Średni czas zatrzym ania w ody w ynosi ok. 35 godzin. D uży w pływ na ten czas m a retencja wody w zbiornikach sieciow ych, których całkow ita pojem ność je st rów na 340,5 tys. m 3, co stanow i blisko połow ę średniodobow ego zapotrzebow ania na w odę. Ze w zględu na spadek zużycia w ody w w iększości przypadków prow adzi się eksploatację zbiorników sieciow ych bez w ykorzystania ich pełnej zdolności retencyjnej. P rzykładow y w iek w ody w sieci m agistralnej położonej na terenie K atow ic m ieści się w granicach od 20 do 40 godzin.

W pobliskim C horzow ie w ahania w ieku w ody są jeszc ze w iększe ze w zględu na zasilanie tego obszaru z kilku stacji uzdatniania i w y n o szą od 15 do ok. 80 godzin. Prędkości przepływ u na w iększości odcinków sieci m ożna określić ja k o bardzo m ałe. Jak w ynika z rys. 3 przy średnich przepływ ach w ody aż w 33 % długości przew odów prędkość przepływ u nie p rzekracza 0,1 m /s, a w tylko 3 % prędkość je s t w iększa niż 1,0 m /s.

O bniżenie prędkości pociąga za so b ą spadek oporów przepływ u, z tego w zględu w celu zapew nienia odpow iedniego ciśnienia w sieci w odociągow ej i nieprzepełnienia zbiorników sieciow ych konieczne je s t w w ielu przypadkach dław ienie przed zbiornikam i nadm iaru ciśnienia.

70%

6 0%

50%

4 0 % 30%

20

^%

1 0%

0

%

0,0-0,1 [m/s] 0,1 -0 ,5 [m/s] 0 ,5 -1 ,0 [m/s] >1,0 [m/s]

prędkość przepływu

■ M aksym alny przepływ wody O Średni przepływ wody

□ M inim alny przepływ w ody

Rys. 3. Procentow y udział zakresów prędkości przepływ u w ody w przew odach sieci m agistralnej G PW przy m inim alnym , średnim i m aksym alnym tranzycie w ody Fig. 3. V elocity in com m on m ains o f U pper-S ilesian W ater U tility during m inim al, average

and m axim al flow s

(8)

3. Znaczenie gospodarki wodomierzowej w ocenie i zarządzaniu systemem

Do 1989 roku gospodarka w odom ierzow a przedsiębiorstw w odociągow ych była bardzo zaniedbyw ana przy jednocześnie stałym , rosnącym trendzie zużycia w ody (rys. 1).

Pow ody takiej sytuacji to: stosow anie zasad gospodarki nakazow o-rozdzielczej, problem y z dostępem do urządzeń pom iarow ych (naw et w ieloletni czas oczekiw ania na dostaw ę w odom ierza), bardzo niska cena w ody i stosow anie ryczałtów rozliczeń jej zużycia, P ow odow ało to podkreślane ju ż bardzo duże, trudne do rzeczyw istego oszacow ania m arnotraw stw o w ody i w ynikające stąd problem y z dostarczeniem jej w odpow iedniej ilości.

Przem iany polityczne i zastosow anie zasad gospodarki rynkowej od 1989 roku spow odow ały radykalne zm iany w przedsiębiorstw ach w odociągow ych. D ostęp do now ych technologii, spadek zużycia w ody oraz w ym agania rynku stw orzyły now e m ożliw ości rozw oju, ale rów nież now e w yzw ania i problem y eksploatacyjne. Przejście do gospodarki rynkow ej spow odow ało, że głów nym źródłem dochodów przedsiębiorstw w odociągow ych stały się opłaty za sprzedaną w odę, gdyż poziom jej sprzedaży i ilość w ykazyw anej w ody niesprzedanej bardzo silnie w pływ ają na bilans ekonom iczny przedsiębiorstw a w odociągow ego. D latego kluczow ym zagadnieniem w bilansie ekonom icznym przedsiębiorstw stała się w łaściw a gospodarka w odom ierzow a.

3.1. W pływ spadku zużycia wody na optym alny dobór wodomierza

Z aznaczony w cześniej drastyczny spadek zużycia w ody pow oduje nie tylko problem y natury hydraulicznej i technologicznej w system ie dystrybucji wody, ale rów nież trudności z praw idłow ym doborem w odom ierzy o optym alnych param etrach m etrologicznych. D odatkow o norm a PN -92/B -01706, na podstaw ie której dobierana je st średnica w odom ierzy, pow oduje stosow anie przew ym iarow anych urządzeń pom iarow ych podw yższając straty pozorne w ody i zw iększenie w ykazyw anej ilości w ody niesprzedanej w system ie.

P raw idłow o dobrany w odom ierz pow inien sw oim zakresem pom iarow ym obejm ow ać cały zakres przepływ ów w ystępujących w opom iarow anym obiekcie, ze szczególnym uw zględnieniem specyfiki je g o pracy, uw zględniając trzy podstaw ow e charakterystyki w arunków pracy w odom ierza:

- w odom ierz dystrybucyjny, pracujący przy stałym , zm ieniającym się w niew ielkim zakresie przepływ ie; stosow any je s t w m iejscach produkcji (studnie, ujęcia, ZUW ) i dystrybucji w ody (np. m iejsca sprzedaży w ody z rurociągu m agistralnego GPW ), w odom ierz przem ysłow y, pracujący czasow o przy w ysokim chw ilow ym obciążeniu (zaopatrzenie zbiorników w ody zakładów przem ysłow ych),

- w odom ierz dom ow y, pracujący w w arunkach dynam icznego poboru wody, którego spektrum zm ienia się w bardzo szerokim zakresie.

Szczególnie silnie spadek zużycia w ody w płynął na popraw ność w skazań w odom ierzy dom ow ych. P oniew aż jedno cześn ie zużycie w ody w m ieszkalnictw ie to ponad 70% sum arycznego zużycia wody, praw idłow e opom iarow anie stało się kluczow ym zagadnieniem gospodarki w odom ierzow ej przedsiębiorstw w odociągow ych.

(9)

WPŁYW SPADKU ZUŻYCIA WODY W MIASTACH GÓRNEGO ŚLĄSKA . 163

N aprzeciw oczekiw aniom tych przedsiębiorstw w yszli producenci proponując coraz now sze, dokładniejsze w odom ierze, szczególny nacisk kładąc na w odom ierze klasy m etrologicznej „C ” , które p o siad ają zaw ężony przedział pom iarow y (poniżej przepływ u pośredniego q t) o obniżonej dokładności pom iarow ej. Jednak badania porów naw cze w odom ierzy różnych klas m etrologicznych przeprow adzone dla w odom ierzy wielu producentów [6, 7] w skazują, że w ażniejszym problem em je s t dobór w łaściw ej średnicy w odom ierza niż zastosow anie w yższej klasy m etrologicznej (tab. 2).

T abela 2 P orów nanie w skazań w odom ierzy klasy C z w odom ierzem sprzężonym

W odom ierz nr Ś rednia różnica w skazań w stosunku do w odom ierza sprzężonego

m 3/d m /rok

r%i

I

3,92 1431 -14,0

11 3,21 1171 -12,7

III

3,95 1442 -13,0

IV

5,55 2025 -20,3

D odatkow ą inform acją, której dostarczyły badania, je s t fakt, że stosow anie przew ym iarow anych w odom ierzy m oże odpow iadać za 30-50% w ykazyw anych przez przedsiębiorstw a strat w ody, w rzeczyw istości będąc tylko stratam i pozornym i, spow odow anym i błędam i pom iarow ym i urządzeń.

3.2. K rzy w e rzeczyw istych rozbiorów wody

R ozbieżności w skazań w odom ierzy (tab. 1) stały się p o d staw ą dokładnych badań rozbiorów chw ilow ych w ody. B adania te w ykazały istnienie dw óch w artości m odalnych krzywej gęstości rozbiorów chw ilow ych wody: w zakresie przepływ ów niskich (odpow iadających za przecieki w instalacjach zasilanych budynków i/lub straty w ody w zasilanej sieci w odociągow ej) oraz przepływ ów średnich (zbliżoną do w artości przepływ u uśrednionego). U zyskane w yniki obrazuje rys. 4.

K rzyw a sum ow a rozbiorów pokazuje, że sum aryczny czas pracy w odom ierza, odpow iadający przepływ om niskim (poniżej w artości przepływ u pośredniego badanego w odom ierza) w ynosi ponad 50% , co oznacza, że w odom ierz ten przez ponad połow ę czasu pracuje z błędem pom iarow ym w iększym niż 5% m ierzonej objętości.

(10)

P r z e p ł y w | m 3/ h |

Rys. 4. K rzyw a gęstości rozbiorów chw ilow ych dla budynku w ielorodzinnego Fig. 4. D ensity curve o f flows for block o f flats

P r z e p ł y w [ m3/ h ]

Rys. 5. K rzyw a gęstości rozbiorów chw ilow ych z w ielolecia dla przepom pow ni lokalnej Fig. 5. D ensity curve o f flow s (1998-2002), local pum ping station, G liw ice

Podobne badania dla w ielolecia (1998-2002) w ykonano dla przepom pow ni lokalnych, zasilających w w odę osiedla m ieszkaniow e na terenie G liw ic, których wyniki dla w ybranej przepom pow ni obrazuje rys. 5.

W yniki badań potw ierdzają w nioski przedstaw ione dla budynku w ielorodzinnego.

(11)

3.3. K o rekta średnic instalow anych wodomierzy

P rzedstaw ione w yniki badań w sk azu ją na m ożliw ość i zasadność korekty zakresów pom iarow ych w odom ierzy stosow anych do opom iarow ania budynków w ielorodzinnych.

K onieczne je s t je d n a k w cześniejsze spraw dzenie podstaw ow ych param etrów pracy dla budynku, w którym w odom ierz przeznaczony je s t do w ym iany:

- średnich w ielkości rozbiorów z ostatniego roku pom iarów , - średnich w ycieków w instalacji w ew nętrznej budynku, - liczby zasilanych m ieszkań,

- rodzaju zasilania w ciep łą w odę u żytkow ą (centralne / lokalne).

Średnia dobow a rozbiorów z ostatniego roku pom iarów pozw ala na oszacow anie m aksym alnych rozbiorów chw ilow ych, które m o g ą w ystąpić w czasie pracy w odom ierza.

B adania w skazały, że przyjęcie m aksym alnej w artości w spółczynnika nierów nom ierności na poziom ie 2+3-krotnej w artości średniego godzinow ego zużycia w ody pozw ala na optym alne w ykorzystanie zakresu pom iarow ego w odom ierza. S ytuacje, w których rozbiory chw ilow e p rze k ro c zą tak obliczone przepływ y, w ystęp u ją sporadycznie, a w spółcześnie produkow ane w odom ierze p o sia d ają znacznie podw yższoną odporność m echaniczną, po zw a lając ą n a przepływ y w yższe od przepływ ów nom inalnych.

3.4. Aspekty komputerowego wspomagania gospodarki wodomierzowej przedsiębiorstw

R ew olucja inform atyczna spow odow ała, że dziś trudno sobie w yobrazić planow e zarządzanie w odom ierzam i i rozliczenia z odbiorcam i bez użycia kom putera. Jednocześnie w iększość pracow ników przedsiębiorstw w odociągow ych nie posiada w ykształcenia inform atycznego, dlatego w arto zw rócić uw agę, b y w ykorzystyw ane program y kom puterow e m aksym alnie ułatw iały pracę, będąc jednocześnie odpornym i na błędy popełniane przez użytkow nika.

R ekord tabeli bazy danych w odom ierzy pow inien zaw ierać oprócz wpisów: num eru w odom ierza, je g o lokalizacji, daty m ontażu i ew entualnego dem ontażu rów nież inform acje dotyczące rodzaju zainstalow anego w odom ierza (łącznie z producentem ), liczby zasilanych m ieszkań i rodzaju zasilania w ciep łą w odę użytkow ą. S zczególnie w ażna je st jedno zn aczn a inform acja dotycząca m iejsca m ontażu w odom ierza, w ykluczająca różne w pisy dla tego sam ego adresu m ontażu. Błąd takiego w pisu bardzo utrudnia (czy w ręcz uniem ożliw ia) praw idłow e form ułow anie zapytania do bazy danych i stw orzenia np.

podsum ow ania poboru w ody przez danego odbiorcę.

Inform acja o typie w odom ierza i je g o producencie um ożliw ia szybki dostęp do danych zaw artych w karcie katalogow ej w odom ierza, um ożliw iając spraw dzenie inform acji o je g o w łaściw ym bąd ź w adliw ym doborze. Podobnych inform acji dostarcza w pis o rodzaju zasilania w ciep łą w odę użytkową.

R ekord tabeli odczytów pow inien autom atycznie generow ać na podstaw ie dat pom iarów oraz w artości odczytów zużycie w ody zarów no w m 3, ja k i podanych ja k o przepływ średni w m 3/d czy m3/h. A utom atyzacja takiego obliczenia pozw ala n a uniknięcie

(12)

błędów zw iązanych z błędnym podaniem w artości odczytu oraz pokazuje natychm iast szacunkow e w artości rozbiorów średnich, które p o zw alają na oszacow anie zm ian w zużyciu w ody przez danego odbiorcę ja k i popraw ności doboru w ielkości zainstalow anego w odom ierza.

D zięki tak zorganizow anym danym w tabelach w odom ierzy i odczytów m ożliw e je s t w ykonanie różnego rodzaju podsum ow ań, ja k np. stw orzenie historii poboru w ody przez danego odbiorcę, porów nyw anie różnych odbiorców o identycznej liczbie m ieszkań i sposobie zasilania czy szybkie w ygenerow anie listy w odom ierzy przeznaczonych do planow ej w ym iany.

W chwili obecnej coraz w iększe uznanie zdobyw a m etoda odczytu zdalnego w odom ierzy. O dczyt taki pozw ala na uniknięcie błędów zw iązanych z podaniem niepraw idłow ej w artości w skazań w odom ierza oraz um ożliw ia stw orzenie realnego bilansu w ody z zasilanego obszaru, z w ykluczeniem błędu niejednoczesności odczytu w szystkich w odom ierzy. D odatkow ym atutem takiego sposobu odczytu je s t m ożliw ość jego autom atycznego połączenia z kom puterow ą b az ą danych przedsiębiorstw a w odociągow ego.

System inform acji geograficznej w przedsiębiorstw ach w odociągow ych krajów w ysoko rozw iniętych je s t standardem w yposażenia. W Polsce program y typu M aplnfo czy A rcN et dopiero pow oli są w drażane do użycia. P rogram y te je d n ak są jed n y m z najbardziej użytecznych narzędzi zaw ierających inform acje o eksploatow anej sieci.

M ożliw e (i w drażane) je s t połączenie program ów typu G IS z b azą danych w odom ierzy. Połączenie takie ow ocuje dokładną inform acją na m apie o m iejscu zainstalow ania w odom ierza. D odatkow o m ożna rów nież dodać inform acje o np. osobie posiadającej klucze do pom ieszczenia, w którym znajduje się w odom ierz, czy o jej num erze telefonu. D zięki takim zapisom znacznie skraca się czas potrzebny na zlokalizow anie i dostęp do w odom ierza.

4. Wnioski

1. Intensyw ny rozw ój przem ysłu ciężkiego, budow nictw a m ieszkaniow ego przy w zroście liczby m ieszkań w yposażonych w urządzenia w odociągow e, rozw oju ciepłow nictw a, dużych stratach w ody w system ie dystrybucji i jej ogólnym m arnotraw stw ie, niskiej cenie w ody oraz je j dotow aniu przez państw o, spow odow ał ciągły w zrost zużycia w ody przez w szystkie m iasta zaopatryw ane z w odociągu grupow ego G PW w K atow icach w latach 1950 h- 1988. W skaźnik zużycia ogólnego w ody osiągnął m aksim um w 1988 roku, tj. 552 dm 3/M d (w tym 326 dm 3/M d stanow iły gospodarstw a dom ow e).

2. N otow any od 1989 roku znaczny spadek zużycia w ody p rzez ludność i przem ysł ma zw iązek m. in. z ceną w ody i jej opom iarow aniem oraz regresem gospodarczym , restrukturyzacją przem ysłu i zm niejszeniem ilości w ody niesprzedanej w system ie dystrybucji poszczególnych miast. W skaźnik zużycia ogólnego w ody osiągnął m inim um w 2000 roku, tj. 243 dm 3/M d (w tym 111 dm 3/M d stanow iły gospodarstw a dom ow e). O znacza to ogólny 2,29-krotny spadek w stosunku do 1988 roku i 2,90- krotny dla gospodarstw dom ow ych w odniesieniu do 35 m iast poddanych analizie.

Z użycie w ody przez gospodarstw a dom ow e w 2000 roku w ahało się od 74 do 150 dm3/M d.

(13)

W PŁYW SPADKU ZUŻYCIA WODY W MIASTACH GÓRNEGO ŚLĄSKA 167

3. W oda niesprzedana, początkow o ustalana ja k o w ielkość norm atyw na - stała, stanow iła w 2000 roku 29% całkow itego zużycia i dla poszczególnych m iast w ahała się od 15%

do 60%.

4. W 33% długości rurociągów m agistralnych prędkość przepływ u w ody w 2000 roku nie przekraczała 0,1 m/s, zaś w 47% zaw ierała się w przedziale 0,1^0,5 m/s. Pow oduje to przy zw iększonej agresyw ności korozyjnej nasilenie tem pa odkładania osadów, spadek przepływ ów i w zrost oporności w łaściw ej oraz sporadyczne przekroczenia m ętności, barw y, żelaza i m anganu w w odzie dostarczanej do lokalnych sieci w odociągow ych.

5. D ziałalność finansow a przedsiębiorstw w odociągow ych m a bezpośredni zw iązek z ilo ścią w ody niesprzedanej, która system atycznie ulega zm niejszeniu m .in. przez redukcję i stabilizację ciśnienia w system ach dystrybucji, w ym ianę przew ym iarow anych w odom ierzy, stosow anie m ateriałów nowej generacji, m onitorow anie przepływ ów i ciśnień, likw idacje nielegalnych przyłączy itp.

6. P rzeprow adzone badania w ykazały, że stosow anie przew ym iarow anych w odom ierzy dobranych w g zaleceń norm y PN -92/B -01706 sprzyja pow staw aniu strat pozornych w ody dochodzących do około 10% zużycia w ody w danym obiekcie. Stąd też dobierając średnicę now ego lub w ym ienionego w odom ierza należy opierać się na w ynikach rzeczyw istych rozbiorów w ody, co sprzyja optym alizacji zarządzania przedsiębiorstw em w odociągow ym .

7. W spółcześnie trudno sobie w yobrazić zarządzanie w odom ierzam i i rozliczanie z odbiorcam i bez pom ocy kom putera. C oraz w iększym uznaniem cieszy się też m etoda zdalnego odczytu w odom ierzy, um ożliw iająca autom atyczne połączenie z k o m puterow ą b az ą danych przedsiębiorstw a w odociągow ego.

Bibliografia

1. P raca naukow o-badaw cza N B -31/R IE-4/2001 pt.: „A naliza pracy w odociągu grupow ego G PW w K atow icach w obec aktualnego i perspektyw icznego poboru w ody w latach 2 0 00-2020” . P olitechnika Śląska, G liw ice 2002

2. Kuś K.,: ’’P roblem y eksploatacji sieci w odociągow ej na G órnym Śląsku” Zeszyty N aukow e P olitechniki Św iętokrzyskiej nr 42 pt.: „N ow e m ateriały i urządzenia w w odociągach i k analizacji” , K ielce 2003

3. K uś K., R ożałow ska R.,: „Z użycie w ody w m iastach zaopatryw anych z w odociągu grupow ego G órnośląskiego P rzedsiębiorstw a W odociągów w K atow icach” M ateriały II O gólnopolskiej K onferencji N aukow o-Technicznej nt.: „A ktualne zagadnienia w uzdatnianiu i dystrybucji w ody” , Szczyrk 2003

4. K uś K., G rajp er P., Ś cieranka G., W yczarska-K okot J., Z akrzew ska A.,: „W pływ spadku zużycia w ody w m iastach zaopatryw anych z w odociągu grupow ego G PW w K atow icach na ja k o ść w ody w system ie dystrybucji” O chrona Ś rodow iska (w druku).

5. C ora B., K oral W .: „W pływ dokładności opom iarow ania na w ielkość rozbiorów i strat w ody w sieciach w odociągow ych” H ydroprezentacje IV, U stroń 2001

6. K oral W .: „W pływ m alejącego poboru w ody na dokładność w skazań w odom ierzy” , Inform acja C O B R TI „Instal” , nr 7-8 2002

(14)

168 Karol KUŚ, Wojciech KORAL, Rita ROŻAŁOWSKA, Grzegorz ŚC1ERANKA

7. Koral W.: “A re apparent losses caused by w ater m eters a real problem ? Practical experiences” II International C onference on E fficient Use and M anagem ent o f W ater for U rban Supply, T enerife A pril 2003, Spain