Sposoby zmniejszania strat wody (cz. 1)

Straty wody w sieci wodociągowej

Różnica między objętością wody wyprodukowanej – zakupionej (wtłoczonej do sieci) – a wody sprzedanej odbiorcom nazywana jest stratami wody, rzeczywistymi i pozornymi. Straty pozorne są obecnie określane jako spowodowane błędami w pomiarach wodomierzy, błędnym szacowaniem – czyli brakiem pomiaru objętości wody potrzebnej do płukania sieci lub celów przeciwpożarowych.

Straty rzeczywiste są wynikiem złego stanu technicznego materiału przewodów oraz złączy i armatury. Za najczęstszą przyczynę nieszczelności rur, armatury i złączy uważa się korozję. Na wysokość strat wody wpływają głównie nieszczelności i awarie sieci oraz przyłączy wodociągowych. Ważnymi czynnikami są również:

• rodzaj materiału sieci i armatury,
• liczba przyłączy wodociągowych,
• pomiary objętości sprzedaży wody,
• sprzedaż wody na podstawie przeciętnych norm zużycia (nieoszczędzanie wody przez odbiorców),
• różnice w dokładności pomiarów wodomierzy,
• kradzież i nielegalny pobór wody (uszkadzanie wodomierzy, nielegalne podłączenia do sieci wodociągowej).

Nie istnieją jak na razie żadne normy określające dopuszczalne wielkości straty wody.

W celu obniżenia strat pozornych należy podjąć następujące działania:

• likwidacja ryczałtowego rozliczania zużycia wody,
• terminowe legalizowanie wodomierzy,
• zastosowanie wodomierzy odpornych na działanie pola magnetycznego,
• sprawdzenie poprawności doboru wodomierzy przy ich wymianie,
• kontrola nieuczciwych odbiorców wody,
• montaż przepływomierzy w ujęciach wody i strefach dystrybucji,
• pomiar objętości wody zużywanej na potrzeby własne przed wtłoczeniem i po nim,
• pomiar i rozliczenia dotyczące wody pobranej, a nie fakturowanej.

Straty wody są często błędnie traktowane jak nieopomiarowane pobory wody. Woda ta może być zarówno rozliczana, jak i nie. Do takich poborów wody zaliczamy:

• kradzieże wody,
• pobory rozliczane ryczałtowo,
• udostępnianie wody z hydrantów na cele gospodarcze i budowlane,
• wodę nierejestrowaną ze względu na przewymiarowane wodomierze,
• płukanie sieci.

Ograniczenie wielkości strat wody oraz jej racjonalne zużycie powinno być jednym z głównych celów działalności przedsiębiorstw wodociągowych. Do działań zmierzających do ograniczenia strat wody można zaliczyć:

• ciągły monitoring strat wody,
• poprawne prowadzenie bilansu wody,
• analizę zużycia wody przez odbiorców,
• opracowanie grupy wskaźników opisujących straty wody.

Ważna jest precyzja i jednoczesność w pomiarze poszczególnych składników bilansu, gdyż to głównie od tych czynników zależy dokładność i poprawność bilansu. Błędy mogą być tu bardzo duże, gdyż straty wody są niestety w naszym kraju najczęściej jedynie wielkościami szacowanymi. 

Analiza zużycia wody przez odbiorców polegająca na porównaniu stanu obecnego z poprzednimi okresami rozliczeniowymi pozwala wykryć pewne anomalie świadczące o nieprawidłowych pomiarach lub kradzieżach wody. Należy zatem opracować wskaźniki opisujące straty wody,  które pomagają porównywać i monitorować straty, pozwalają też uzyskać pewne informacje o prawidłowości i celowości podjętych działań. 

Do wskaźników takich należą:

• objętość wody wtłoczonej do sieci,
• objętość wody sprzedanej,
• objętość wody sprzedanej odbiorcom domowym,
• objętość wody dostarczonej i zużytej przez przedsiębiorstwo wodociągowe,
• objętość strat wody,
• liczba mieszkańców na 1 km sieci,
• gęstość przyłączy,
• jednostkowa objętość wody dostarczonej,
• wskaźnik intensywności uszkodzeń,
• jednostkowa sprzedaż wody ogółem,
• jednostkowa sprzedaż wody w gospodarstwach domowych,
• objętość wody niesprzedanej,
• jednostkowy wskaźnik strat wody w sieci wodociągowej,
• jednostkowy wskaźnik strat wody na jednego mieszkańca i jedno przyłącze.

Wszystkie powyższe wskaźniki dotyczą doby, jednego mieszkańca albo jednostki długości sieci. Dzięki ich porównaniu można określać wielkość strat wody w sieci wodociągowej. Bardzo przydatny do oceny strat wody w sieci jest też wskaźnik infrastrukturalnego indeksu wycieków ILI.

Przykład wykonania bilansu i oceny strat wody

Całkowite straty wody określa się tradycyjnie na podstawie rocznego bilansu (stanowią one różnice między objętością wody wtłoczonej do sieci wodociągowej i zużyciem wody przez odbiorców), natomiast rzeczywiste straty wody można określić na podstawie:

• rocznego bilansu wody, wynikającego z różnicy całkowitych strat i zużycia wody na potrzeby własne systemu,
• badań terenowych, m.in. przez pomiar i analizę przepływów oraz poboru wody w godzinach nocnych (1.00–4.00) w wydzielonych obszarach sieci wodociągowej.

Straty wody można wyrazić w postaci: 

• procentowego udziału w objętości wody wtłoczonej do sieci wodociągowej,
• objętości odniesionej do jednego mieszkańca zaopatrywanego z wodociągu w jednostce czasu (dm3/M×d),
• objętości przypadającej na jednostkę długości sieci wodociągowej (bez przyłączy domowych) w jednostce czasu (m3/h×km, m3/d×km).

Straty dochodzą często do 100 dm3/M×d, co odpowiada w przybliżeniu średniemu jednostkowemu zużyciu wody w gospodarstwach domowych.

Procentowy wskaźnik strat (PWS)
Procentowy wskaźnik strat wody jest szeroko stosowany w wielu krajach, jest on jednak mało dokładny. Określa poziom strat wody w systemie wodociągowym poprzez porównanie objętości wody wtłoczonej i straconej:

gdzie:
V_STR – objętość wody straconej,
V_WTŁ – objętość wody wtłoczonej.
Podstawiając do powyższego wzoru prezentowane w tab. 1 objętości,otrzymamy procentowy wskaźnik strat PWS (rys. 2).

W badanym okresie straty wody wahały się od 10,6 do 17,7%, a średnia wyniosła 14%. W latach 2004–2007 można zaobserwować tendencję wzrostową strat (wzrost o ok. 7%), natomiast w latach 2008–2009 wielkość strat maleje (spadek o ok. 4,8% w stosunku do wartości szczytowej, czyli 17,7% w 2007 r.).

Obliczanie wskaźników strat wody wg IWA
W międzynarodowym raporcie Allana Lamberta dotyczącym strat wody porównano różne systemy dystrybucji z uwzględnieniem następujących wskaźników [1]:

• RLB – wskaźnik jednostkowy strat rzeczywistych (Real Loss Basic),
• ILI – infrastrukturalny indeks wycieków (Infrastructure Leakage Index),
• NRWB – wskaźnik objętości wody niedochodowej (Non-Revenue Water Basic).

Wskaźnik jednostkowy strat rzeczywistych (RLB)
W literaturze występują dwie zalecane alternatywne wersje tego wskaźnika. Wybór wersji zależy od gęstości przyłączy przypadających na 1 km przewodów sieci. Jeżeli gęstość przyłączy DC (Density of Service Connection) wynosi [1]:

• < 20 przył./km, stosujemy jednostkowy wskaźnik strat rzeczywistych odniesiony do długości przewodów sieci (bez przyłączy), wyrażony w m3/km×d;
• ≥ 20 przył./km, stosujemy jednostkowy wskaźnik strat rzeczywistych przypadających na 1 przyłącze, wyrażony w dm3/przył.

W przypadku jednego z przedsiębiorstw wodociągów i kanalizacji, nazwijmy je „D”, gęstość przyłączy w 2009 r. wyniosła 34,3 przył./km, czyli DC ≥ 20 przył./km, a więc jednostkowy wskaźnik strat wyrażony zostanie w dm3/przył. Dla 2009 r. wskaźnik ten wyniósł: 

gdzie:
V_STR – objętość strat wody [m3/rok],
L_p – liczba przyłączy [szt].

Infrastrukturalny indeks przecieków (ILI) Indeks ILI został wyznaczony za pomocą wzoru:

gdzie:
V_STR – objętość rocznych rzeczywistych strat wody [m3/rok], 
UARL – objętość rocznych nieuniknionych strat rzeczywistych (Unavoidable Annual Real Losses) [m3/rok].

Objętość rocznych rzeczywistych strat wody wynika z bilansu wodnego, natomiast objętość strat nieuniknionych UARL jest sumą, na którą składają się trzy składniki:

1. przecieki nieuniknione na przewodach sieci (magistralne i rozdzielcze, bez przyłączy) – przyjęte jako 18 dm3/km/dobę/metr ciśnienia wody,
2. przecieki nieuniknione na przyłączach (do granicy nieruchomości) – 0,8 dm3/przyłącze/dobę/metr ciśnienia wody,
3. przecieki nieuniknione na przyłączach (od granicy nieruchomości do wodomierza głównego) – 25 dm3/km/dobę/metr ciśnienia wody.

Straty nieuniknione to takie, których usuwanie w systemie wodociągowym nie ma większego uzasadnienia ekonomicznego ze względu na ich niski poziom.

Wynik obliczeń objętości rocznych strat nieuniknionych UARL jest technicznie możliwy do osiągnięcia w systemie: 

• z infrastrukturą w dobrym stanie (niska częstotliwość uszkodzeń i wysoki poziom usług),
• z efektywnym programem aktywnej kontroli przecieków,
• z szybkim i dobrym jakościowo wykonywaniem napraw wszystkich wykrywanych przecieków i uszkodzeń.

Stosowanie indeksu ILI pozwala na porównanie i ocenę podejmowanych działań w celu obniżenia strat wody w sieci wodociągowej, a także na ocenę stanu technicznego sieci. W zależności od wartości indeksu ILI stan sieci określa się następująco [1]: 

• bardzo dobry, gdy ILI < 1,5,
• dobry, gdy 1,5 < ILI < 2,0,
• średni, gdy 2,0 < ILI < 2,5,
• słaby, gdy 2,5 < ILI < 3,0,
• bardzo słaby, gdy 3,0 < ILI < 3,5,
• niedopuszczalny, gdy ILI > 3,5.

Obliczanie strat nieuniknionych

gdzie:
UARL – nieuniknione straty sieci wodociągowej [dm3/d],
A – długość sieci rozdzielczej i przesyłowej [km],
B – liczba przyłączy [szt.],
C – długość przyłączy od granicy ulicy do wodomierza [km],
P – średnie ciśnienie w obszarze pomiarowym lub w strefie [m H2O].

Dla 2009 r.:

Wartość indeksu ILI dla badanej sieci w 2009 r. wynosiła 2,54, czyli system dystrybucji wody PWiK „D” można zakwalifikować do czwartej grupy (stan sieci – słaby). W tym systemie sieci wodociągowej powinny być prowadzone dalsze działania polegające na poprawie jakości napraw, pojedynczej detekcji wycieków oraz aktywnej kontroli wycieków równolegle z ekonomicznym zarządzaniem ciśnieniem. 

Wskaźnik objętości wody niedochodowej (NRWB)

Wskaźnik objętości wody niedochodowej odpowiada stosowanemu w Polsce wskaźnikowi wody niesprzedanej i wyrażany jest w procentach. Oblicza się go według wzoru:

gdzie:

V_NSP – wskaźnik objętości wody niedochodowej [%],
V_WTŁ – objętość wody dostarczonej do sieci [m3/rok],
V_Sp – objętość wody sprzedanej odbiorcom [m3/rok].  

Dla 2009 r.:

W latach 2004–2007 można zaobserwować tendencję wzrostową związaną z objętością wody niedochodowej (w roku 2007 wzrost o 5,2% w stosunku do 2004). Natomiast w latach 2008 i 2009 występuje spadek wartości wskaźnika NRWB. Z maksymalnej wartości 18,9% w 2007 r. wskaźnik zmniejsza się o 4,5% i w roku 2009 przyjmuje wartość 14,4%. Wskaźniki NRWB są wyższe średnio o 1,5% od wskaźników PWS. 

Dokończenie w RI nr 12/2011

Literatura

1. Lambert A., Hibner W., Losses from Water Supply Systems: Standard Terminiology and Recommended Performance Measures, The Blue Pages, IWA No. 10/2000.

Chcesz być na bieżąco? Zapisz się do naszego newslettera!