Charakterystyka zużycia wody w Nowogrodzie Bobrzańskim

Systemy zaopatrzenia w wodę wymiarowane są na podstawie bilansu, który opiera się na „Wytycznych do programowania zapotrzebowania wody i ilości ścieków w miejskich jednostkach osadniczych” [14]. Ustalone w ten sposób wartości są weryfikowane podczas eksploatacji systemów. Od wielu lat zauważalne jest w Polsce ograniczenie zużycia wody [1, 5, 6, 7, 8, 11], a wśród czynników, które wywierają taki skutek, wskazuje się zmiany sposobu rozliczeń poboru wody, instalację wodomierzy czy wzrost cen wody [2, 10].

Istotnym aspektem jest także nierównomierność zużycia wody, którą można analizować w różnych przedziałach czasowych – roku, miesiąca, tygodnia czy doby. Czynniki decydujące o zróżnicowaniu to na przykład tryb życia, przyzwyczajenia albo organizacja czasu pracy odbiorców wody, a także czynniki meteorologiczne [3, 9, 10].

Zużycie wody i jego nierównomierność rzutują na niezawodność zarówno systemu dystrybucji wody, jak i odprowadzenia ścieków. Wartości te mają wpływ na czas przepływu, a w konsekwencji na jakość wody dostarczanej odbiorcom [13].

Informacje zgromadzone w ciągu 12 lat były podstawą do obliczenia wartości charakteryzujących zużycie wody w systemie wodociągowym w Nowogrodzie Bobrzańskim. Analizie poddano zarówno wielkość i zmienność zużycia wody w różnych przedziałach czasowych, jak i ich zależność od cen wody.

Charakterystyka systemu wodociągowego w Nowogrodzie Bobrzańskim

Nowogród Bobrzański jest siedzibą gminy miejsko-wiejskiej położonej w województwie lubuskim, w południowo-zachodniej części powiatu zielonogórskiego. System wodociągowy zaopatruje mieszkańców miasta Nowogród Bobrzański oraz okolicznych wsi: Klępina, Białowice, Dobroszów Mały i Cieszów, gdzie woda wykorzystywana jest na potrzeby gospodarstw domowych.

W tab. 1 przedstawiono wartości charakteryzujące analizowany system zaopatrzenia w wodę w latach 2002–2013: liczbę mieszkańców, wielkość zużycia rocznego i cenę jednostkową wody (dane z 31 grudnia każdego roku).

Metodyka badań

Analizę sporządzono na podstawie ok. 4 tysięcy pomiarów dokonanych w okresie od 1.01.2002 r. do 31.12.2013 r. Obliczono parametry charakteryzujące zużycie wody i podstawowe wskaźniki statystyczne.

Do obliczeń zastosowano następujące formuły:

• jednostkowy wskaźnik zużycia wody:

(1)

• współczynnik nierównomierności dobowej:

(2)

gdzie:

q_j – jednostkowy wskaźnik zapotrzebowania na wodę, dm³·M^–1·d^–1;

M – liczba mieszkańców;

Q_{d śr} – średnie dobowe zapotrzebowanie na wodę, m³·d^–1;

Q_{d max} – maksymalne dobowe zapotrzebowanie na wodę, m³·d^–1;

N_d – współczynnik nierównomierności dobowej.

Wskaźniki statystyczne obliczono przy użyciu następujących wzorów [4]:

• wariancja:

(3)

• odchylenie standardowe:

(4)

• błąd standardowy średniej arytmetycznej:

(5)

• współczynnik zmienności:

(6)

gdzie:

s² – wariancja,

s – odchylenie standardowe,

s_x’ – błąd standardowy średniej arytmetycznej,

x_i – wartości analizowanych obserwacji,

x^’ – średnia arytmetyczna,

n – liczba obserwacji.

Przeanalizowano także zależność zmian współczynnika jednostkowego zużycia od ceny jednostkowej wody. Wykonano w tym celu obliczenia współczynnika korelacji [4]:

   (7)

a ustalenie istotności współczynnika korelacji przeprowadzono przy wykorzystaniu tablicy t-Studenta i formuły:

  (8)

gdzie:

r – współczynnik korelacji,

X – wartości zmiennej niezależnej,

Y – wartości zmiennej zależnej,

N – liczba par zmiennych.

Analiza wyników badań

Na podstawie danych dotyczących wielkości dobowego zużycia wody i liczby odbiorców obliczono ze wzoru (1) wartości wskaźników jednostkowego zużycia wody, a współczynniki nierównomierności dobowej określono na podstawie średniego i maksymalnego zużycia oraz wzoru (2). Wyniki przedstawiono na rys. 1.

W analizowanym okresie jednostkowe zużycie wody zmniejszyło się ze 174,29 m3·M–1·d–1 w 2002 r. do 109,55 m3·M–1·d–1 w roku 2013 – spadek wyniósł prawie 40%, a od 2011 r. nastąpiła jego stabilizacja. Wartość średnia wskaźnika w analizowanym okresie to 132,9 dm3·M–1·d–1, co stanowi wartość porównywalną z podawanymi w „Rozporządzeniu w sprawie określenia przeciętnych norm zużycia wody” [12].

Wartości współczynnika nierównomierności dobowej były zróżnicowane, od 1,06 do 2,92, a średnia dla analizowanego okresu wyniosła Nd = 1,3 – jest więc niższa od podawanych w Wytycznych [14].

linię armatury marki Oras wyróżniono za wysoką jakość i...

Następnie analizie poddano zmienność zużycia wody w różnych przedziałach czasu. Wielkość zużycia wody w poszczególnych miesiącach roku przedstawiono na rys. 2.

Najwięcej wody zużywano w okresie wiosenno-letnim – od maja do sierpnia, a najniższe wartości zaobserwowano w miesiącach jesiennych i zimowych. Wahania te mogą wynikać z wpływu czynników meteorologicznych.

Przeprowadzono także analizę nierównomierności tygodniowej, a jej wyniki przedstawia rys. 3.

Zestawienie potwierdziło występowanie cyklu tygodniowego zużycia wody – największe zużycie wody w Nowogrodzie Bobrzańskim zaobserwowano w soboty, a najniższe w czwartki. Może być to związane z trybem życia mieszkańców – przebywaniem w ciągu tygodnia poza domem, a podczas weekendu wykonywaniem prac domowych czy wizytami gości.

Wyniki pomiarów poddano analizie statystycznej, a podstawowe wskaźniki obliczone przy pomocy wzorów (3) – (6) zestawiono w tab. 2.

Wartości odchylenia standardowego potwierdzają znaczącą nierównomierność dobowego zużycia wody, niższe zaś od nich wartości mediany wskazują na asymetrię rozkładu.

Dalsze obliczenia miały na celu sprawdzenie, czy istnieje zależność pomiędzy wielkością zużycia a wzrostem cen wody. Analizowane wartości w poszczególnych latach zestawiono w tab. 1 i na rys. 1.

Obliczenia wykonano za pomocą wzorów (7) i (8) dla liczby par zmiennych N = 12, przyjmując jako zmienną niezależną cenę jednostkową wody, a zmienną zależną wskaźnik jednostkowego zużycia wody. Współczynnik korelacji wynosi r = – 0,869, a wartość tobl = 17,83.

Wartości odczytane z tablicy t-Studenta [4] to: t0,05 = 2,228 i t0,01 = 3,169, więc

Dane te potwierdzają zatem wysoką zależność między ceną wody a średnim jednostkowym jej zużyciem.

Wnioski

Analizie poddano wyniki zgromadzone w okresie dwunastoletniej (2002–2013) eksploatacji systemu wodociągowego w Nowogrodzie Bobrzańskim. Średnie jednostkowe zużycie wody zmalało o ok. 40%, ale od 3 lat wartość tego wskaźnika wykazuje stabilizację na poziomie ok. 109 dm3· M–1·d–1. Po uwzględnieniu strat w systemie oszacowanych w roku 2012 na ok. 15,8% zużycie wody przez odbiorców wynosi ok. 91,8 dm3 ·M–1·d–1.

Tendencja spadkowa zużycia wody obserwowana jest w całej Polsce, ale obliczone dla Nowogrodu Bobrzańskiego zużycie jest większe od wartości podawanych dla innych systemów [2] i odpowiada podawanym w rozporządzeniu Ministra Infrastruktury [12].

Wyniki analizy potwierdziły, że zmienność zużycia wody zależy od różnych czynników. Wykazano wpływ takich czynników, jak tryb życia mieszkańców i realizacja obowiązków związanych z prowadzeniem gospodarstw domowych, poprzez czynniki meteorologiczne, po względy ekonomiczne.

Wnioski sformułowane na podstawie analizy zużycia wody mogą zostać wykorzystane przy podejmowaniu decyzji dotyczących eksploatacji i modernizacji istniejącego wodociągu czy racjonalizacji kosztów.

Literatura

1. Bajer J., Iwanejko R., Dynamika zmian jednostkowego zużycia wody w wybranych miastach Polski południowej, „Instal” nr 4/2014, s. 64–68.
2. Bergel T., Zużycie wody w wiejskich i miejsko-wiejskich wodociągach w Polsce, „Gaz, Woda i Technika Sanitarna” nr 2/2013, s. 99–101.
3. Bugajski P., Kaczor G., Struktura zużycia wody przez użytkowników wodociągu w gminie Drwinia, „Infrastruktura i Ekologia Terenów Wiejskich” nr 2/2007, s. 81–88.
4. Drab M., Wybrane zagadnienia statystyki matematycznej i doświadczalnictwa w Inżynierii Środowiska, Uniwersytet Zielonogórski, 2007.
5. Heidrich Z., Jędrzejkiewicz J., Analiza zużycia wody w miastach polskich w latach 1995–2005, „Ochrona Środowiska” nr 4/2007, s. 29–34.
6. Kłoss-Trębaczkiewicz H., Osuch-Pajdzińska E., Analiza tendencji zmian zużycia wody w miastach polskich, „Ochrona Środowiska” nr 4/2006, s. 63–67.
7. Mikołajczyk M., Analiza jednostkowych wskaźników zużycia wody w gospodarstwach domowych w warunkach miejskich i wiejskich, „Instal” nr 2/2012, s. 47–49.
8. Ogiołda E., Kozaczek M., Charakterystyka zużycia wody w systemach wodociągowych „Wilków” i „Borek” w gminie Głogów, Zeszyty Naukowe Uniwersytetu Zielonogórskiego, seria: Inżynieria Środowiska nr 32/2013 s. 69–77.
9. Pasela R., Gorączko M., Analiza wybranych czynników kształtujących zużycie wody w budynkach wielorodzinnych, Rocznik Ochrona Środowiska, Tom 15, 2013, s. 1658–1672.
10. Pasela R., Klugiewicz J., Struktura zużycia wody w największych miastach woj. kujawsko-pomorskiego, „Instal” nr 1/2006, s. 49–52.
11. Żuchowicki A., Kuczyński W., Analiza porównawcza zmian w rozbiorach wody z uwzględnieniem sposobu jej dostarczania do odbiorców, Środkowo-Pomorskie Towarzystwo Naukowe Ochrony Środowiska, Tom 11, 2009, s. 781–786.
12. Rozporządzenie Ministra Infrastruktury z dnia 14 stycznia 2002 r. w sprawie określenia przeciętnych norm zużycia wody (DzU nr 8/2002, poz. 70).
13. U.S. Environmental Protection Agency, Effects of Water Age on Distribution System Water Quality, 2002.14. Wytyczne do programowania zapotrzebowania wody i ilości ścieków w miejskich jednostkach osadniczych, Instytut Gospodarki Przestrzennej i Komunalnej, Warszawa 1991.