Model hydrauliczny sieci wodociągowej miasta Opola został opracowany przez jego pracowników za pomocą stworzonych w tym celu narzędzi w systemie GIS (QGIS), gdzie przetrzymywany jest zarówno szkielet sieci wodociągowej, jak i wszelkie niezbędne do obliczeń hydraulicznych parametry:

• wysokości infrastruktury sieciowej,
• położenie i zużycia wody klientów,
• ujęcia, zbiorniki, zawory,
• pompy (moce, krzywe charakterystyk, sterowanie),
• wzorce rozbiorów, scenariusze.

Obliczenia hydrauliczne wykonywane są za pomocą oprogramowania Epanet, do którego eksportowane są ww. dane z systemu GIS oraz dane o zaksięgowanej sprzedaży wody, za wybrany okres. Dane z  systemu monitoringu sieci wodociągowej wykorzystywane są natomiast do kalibracji modelu (ciśnienia, przepływy) oraz do wyznaczania profili nierównomierności dobowego zużycia wody dla wydzielonych stref DMA (District Metered Area). Dzięki integracji modelu hydraulicznego z systemem GIS, bazą sprzedaży wody oraz monitoringiem sieci wodociągowej, ułatwione jest jego zarządzanie oraz aktualizacja o  nowe parametry, dotyczące zarówno sieci, produkcji wody, jak i jej sprzedaży. Kalibracja w oparciu o dane z monitoringu pozwala określić stopień korelacji pomiędzy obliczeniami hydraulicznymi, a rzeczywistymi pomiarami na sieci.

Kalibracja modelu hydraulicznego

Kalibracja modelu hydraulicznego sieci wodociągowej miasta Opola została wykonana na podstawie pomiarów ciśnień i przepływów (ponad 30 punktów) w wyznaczonych miejscach pomiarowych. Pozwoliło to określić stopień korelacji obliczeń hydraulicznych z  rzeczywistymi danymi pochodzącymi z  urządzeń pomiarowych. Do kalibracji zastosowano również dane o składzie chemicznym wody – w tym celu wykorzystano różnice w parametrach wody (twardość), pochodzącej dwóch różnych ujęć Opola. Obserwacje twardości wody pokryły się z obliczeniami hydraulicznymi, wykazując jednocześnie, że strefa wpływów każdego ze źródeł nie jest stała i zależy w dużej mierze od pory dnia. Różnice te wynikają z charakterystyki pracy każdej ze Stacji Uzdatniania Wody, które naprzemiennie wiodą prym w dostawie wody do miasta, zależnie od pory dnia.

Współczynnik korelacji okazał się na tyle wysoki, że kilkukrotnie wskazania modelu okazywały się bliższe prawdy niż dane z nowych punktów pomiarowych, które (jak się później okazało) zostały błędnie zamontowane, skonfigurowane, czy też nawet były uszkodzone. Model niejednokrotnie udowodnił, iż w niektórych miejscach na sieci mają miejsce znacznie większe przepływy (i ciśnienia) niż wynikało to z  początkowych pomiarów. Stanowiło to podstawę do roszczeń gwarancyjnych i naprawy urządzeń pomiarowych

10 lat z modelem hydraulicznym

Dzięki zastosowanym narzędziom i stworzonym rozwiązaniom informatycznym, model hydrauliczny sieci wodociągowej w mieście Opole jest wykorzystywany od blisko 10 lat w celach predykcji zachowania wody w sieci, stosownie do założonych scenariuszy. Możliwość szybkiego pozyskania danych o ciśnieniu i przepływach z monitoringu sieci wodociągowej (za wybrany czasookres) pozwala cyklicznie sprawdzać stopień poprawności obliczeń hydraulicznych z rzeczywistymi pomiarami. Integracja modelu z  mapą numeryczną systemu GIS umożliwia aktualizację szkieletu sieci wodociągowej (geometria i topologia), a połączenie z bazą klientów – uzyskanie informacji o sprzedaży wody i przypisanie węzłom sieci średnich rozbiorów.

Cały artykuł został opublikowany w nr 3/2020 magazynu Kierunek Wod-Kan