Budownictwo
Drogi
Energetyka
Geoinżynieria
Hydrotechnika
Inż. Bezwykopowa
Kolej
Mosty
Motoryzacja
Tunele
Wod-Kan
Straty wody w sieci wodociągowej – przyczyny i kierunki działań
Z punktu widzenia eksploatacyjnego straty wody dzielą się na dwie główne kategorie: straty rzeczywiste (fizyczne) oraz straty pozorne (administracyjne). Pierwsza grupa obejmuje ubytki wynikające z wycieków w przewodach magistralnych, rozdzielczych, przyłączach oraz armaturze, najczęściej spowodowanych korozją, zmęczeniem materiałowym, uszkodzeniami mechanicznymi lub wadliwym montażem. Druga grupa wiąże się z nieprawidłowościami w pomiarach (niedoszacowanie zużycia), błędami odczytu, nielegalnym poborem wody oraz deficytami ewidencyjnymi. Szczególne zagrożenie dla stabilności systemu stanowią wycieki ukryte – niewidoczne na powierzchni, często długo niezauważane, a jednocześnie prowadzące do znacznych ubytków i degradacji infrastruktury towarzyszącej.
Współczesne podejście do ograniczania strat wody opiera się na wykorzystaniu inteligentnych technologii diagnostycznych oraz wdrażaniu modelu proaktywnego zarządzania siecią. Tradycyjne narzędzia, takie jak korelatory akustyczne czy rejestratory ciśnienia, pozostają w użyciu, jednak coraz częściej uzupełniane są przez systemy automatycznej analizy danych oraz urządzenia pracujące w trybie ciągłego monitoringu. Przykładem są korelujące loggery akustyczne, wyposażone w moduły komunikacji radiowej lub GSM, które umożliwiają bieżące przesyłanie danych do centralnych platform zarządzania. Urządzenia te lokalizują miejsca potencjalnych wycieków z dużą dokładnością nawet w złożonych warunkach urbanistycznych.
Równolegle rozwija się koncepcja stref opomiarowania (district metered areas – DMA), w ramach której sieć dzielona jest na mniejsze, kontrolowane hydraulicznie obszary. Porównanie danych z przepływomierzy głównych oraz lokalnych powoduje szybkie wykrywanie nieprawidłowości w bilansie wodnym. Szczególnie cennych informacji dostarcza analiza przepływu nocnego, gdy zapotrzebowanie na wodę jest minimalne – wszelkie odchylenia mogą świadczyć o obecności ukrytych wycieków. Coraz częściej systemy te integrowane są z rozwiązaniami SCADA oraz platformami GIS, co umożliwia prowadzenie precyzyjnych analiz przestrzennych i czasowych.
W ostatnich latach widoczny jest również wzrost zainteresowania wykorzystaniem danych satelitarnych w diagnostyce infrastruktury podziemnej. Technologia interferometrycznego radarowego zobrazowania satelitarnego (InSAR) służy do detekcji niewielkich przemieszczeń gruntu, które mogą być pośrednim wskaźnikiem nieszczelności sieci. Zintegrowanie takich danych z lokalnymi systemami monitoringu umożliwia bardziej zaawansowane planowanie działań prewencyjnych oraz optymalizację kosztów eksploatacyjnych.
Wdrażanie nowoczesnych technologii musi iść w parze z odpowiednią strategią zarządzania zasobami technicznymi oraz kompetencjami personelu. Kluczowe znaczenie ma analiza danych historycznych, mapowanie awarii, priorytetyzacja działań remontowych oraz inwestycje w modernizację najstarszych odcinków sieci. Zintegrowane podejście do ograniczania strat wody przynosi wymierne korzyści nie tylko w postaci zmniejszenia kosztów operacyjnych, ale również poprawy niezawodności systemu, zmniejszenia ryzyka awarii i podniesienia jakości usług świadczonych odbiorcom.
Działania Wodociągów Miasta Krakowa w zakresie ograniczania strat wody
Wodociągi Miasta Krakowa od wielu lat konsekwentnie realizują strategię ograniczania strat wody, opartą na integracji najnowszych rozwiązań technologicznych z dobrymi praktykami zarządzania eksploatacją. Efektem tych działań jest utrzymanie strat na poziomie wyraźnie poniżej średniej krajowej, co plasuje spółkę w czołówce krajowych przedsiębiorstw branży wodociągowo-kanalizacyjnej.
Tworzenie wydzielonych stref opomiarowania w ramach inteligentnego zarządzania siecią wodociągową
Jednym z filarów działań jest rozwinięty system podziału sieci wodociągowej na mniejsze, wydzielone strefy opomiarowania DMA. Obecnie sieć miasta podzielona jest na ponad 50 takich obszarów, z których każdy wyposażony jest w wysokiej klasy przepływomierze elektromagnetyczne oraz rejestratory ciśnienia. Dane z tych urządzeń przesyłane są w trybie online do centralnego systemu SCADA, a w wyniku analizy bilansów wodnych wykrywane są wszelkie anomalie wskazujące na nieszczelności lub nielegalny pobór. Docelowo – optymalnie dla sieci – zostanie utworzonych ok. 100 stref DMA.
Wydzielenie stref DMA umożliwiło dokładniejsze monitorowanie zużycia wody w poszczególnych obszarach miasta. Taka segmentacja ułatwia identyfikowanie miejsc o podwyższonych stratach i podejmowanie działań naprawczych. Tworzenie stref DMA oraz prowadzenie monitoringu pracy sieci na podstawie danych z urządzeń pomiarowych realizowane jest za pomocą oprogramowania SmartFlow. Jest to narzędzie do zarządzania siecią, które zbiera dane z urządzeń pomiarowych rozmieszczonych na sieci wodociągowej, przetwarza i zgodnie z algorytmami obliczeniowymi wskazuje obszary, w których następuje odchylenie od standardowych stanów pracy. Wykorzystując podział i opomiarowanie obszaru sieci, SmartFlow pozwala na monitorowanie strat wody, ale także bilansowanie wybranych obszarów. W ramach optymalizacji pracy oprogramowania sieć wodociągowa jest stale dzielona na mniejsze strefy DMA z wykorzystaniem przepływomierzy lub wodomierzy ultradźwiękowych.
Dzięki wdrożeniu SmartFlow czas reakcji na nieprawidłowości w sieci uległ znacznemu skróceniu. System, analizując dane w czasie rzeczywistym, automatycznie generuje alerty w przypadku wykrycia nagłych wzrostów zużycia lub spadków przepływów wody, które mogą świadczyć o awarii lub wycieku. Dodatkowo współdziałanie SmartFlow z innymi systemami monitorowania, tj. modelem hydraulicznym i Platformą Wspierania Decyzji, umożliwia automatyczne sterowanie pracą sieci wodociągowej, przyczyniając się do efektywniejszego zarządzania pracą sieci i przepływem wody w zależności od aktualnego zapotrzebowania. W efekcie system wspiera optymalizację kosztów operacyjnych, redukuje straty wody oraz zwiększa niezawodność dostaw dla mieszkańców. Wprowadzenie tej technologii wpisuje się w ideę inteligentnego zarządzania siecią wodociągową, gdzie analiza danych i automatyzacja procesów odgrywają kluczową rolę w podnoszeniu efektywności całego systemu.
Wdrożenie systemu loggerów korelujących
Wprowadzenie loggerów korelujących umożliwiło precyzyjne lokalizowanie wycieków z sieci wodociągowej. Te zaawansowane urządzenia rejestrują i analizują dane akustyczne, które wykorzystywane są do szybkiego wykrywania nieszczelności i minimalizowania strat wody. Od 2019 r. budowany jest system zdalnej detekcji wycieków z wykorzystaniem logerów korelujących wraz z analizą wyników online. Stwarza on możliwość lokalizacji wycieków ukrytych, czyli takich, które nie skutkują wypływem wody na powierzchnię terenu. Dzięki temu możliwa jest szybka lokalizacja miejsc wymagających interwencji
zespołów terenowych. Dane z posiadanych urządzeń detekcyjnych są agregowane w postaci wizualnej oraz alarmowej. Obecnie Wodociągi Miasta Krakowa posiadają 984 takie urządzenia, a w planach jest rozbudowa systemu do ok. 1500.
Loggery korelujące montowane są na hydrantach, zasuwach oraz innych elementach infrastruktury wodociągowej. Ich działanie opiera się na detekcji fal akustycznych generowanych przez przepływ wody przez nieszczelności w rurach. W momencie wystąpienia wycieku powstają specyficzne drgania i szumy, które rozchodzą się wzdłuż przewodów wodociągowych. Loggery rejestrują te sygnały, a następnie przesyłają zebrane dane do systemu centralnego, gdzie są one analizowane w czasie rzeczywistym.
Komunikacja między loggerami odbywa się przy użyciu technologii radiowej bądź sieci komórkowej, umożliwiając przesyłanie danych do chmury lub przeznaczonego do tego serwera. Zaawansowane algorytmy korelacyjne analizują różnice w czasie dotarcia sygnału do różnych punktów pomiarowych i na tej podstawie z dużą precyzją określa się lokalizację wycieku. W przypadku wykrycia anomalii system generuje alarm, który jest wizualizowany na interaktywnych mapach w centrum zarządzania siecią wodociągową.
Dzięki zastosowaniu loggerów korelujących proces wykrywania i usuwania awarii uległ znacznemu przyspieszeniu. W przeciwieństwie do tradycyjnych metod, które często wymagały fizycznej inspekcji i nasłuchiwania sieci przez techników, nowoczesne podejście oznacza szybsze reagowanie, a tym samym redukcję strat wody i kosztów eksploatacyjnych. Rozbudowa systemu i wdrożenie dodatkowych urządzeń jeszcze bardziej zwiększy skuteczność monitorowania i przyczyni się do dalszej optymalizacji zarządzania siecią wodociągową w Krakowie.
Monitoring przepływów nocnych
Analiza przepływów nocnych stała się kluczowym elementem w wykrywaniu ukrytych wycieków. Nocne zużycie wody jest zazwyczaj niższe, co sprawia, że wszelkie anomalie są bardziej widoczne. Regularny monitoring w tych godzinach pozwala na szybkie reagowanie na nieprawidłowości.
Polityka remontowa
Wdrażanie przemyślanej polityki remontowej, opartej na analizie stanu technicznego infrastruktury oraz priorytetach wynikających z monitoringu strat wody, przynosi efekty w postaci efektywnego zarządzania zasobami i planowania inwestycji. Systematyczne modernizacje i remonty przyczyniają się do zmniejszenia awaryjności sieci i ograniczenia strat. Spółka realizuje remonty sieci wodociągowej polegające na wymianie przewodów wraz z uzbrojeniem i przyłączami. Przez typowanie do remontów odcinków o największej awaryjności redukuje się liczbę awarii i zmniejsza poziom strat. Remonty realizowane są z wykorzystaniem technologii bezwykopowych CIPP, Close-Fit, krakingu, metody natrysku polimocznikiem lub tradycyjnych metod rozkopowych.
Na podstawie analizy danych o liczbie awarii, wieku przewodu, miejsca ułożenia, materiału, z jakiego jest zbudowany, oraz innych uwarunkowań (remonty dróg oraz remonty uzbrojenia podziemnego) tworzony jest program wymiany i modernizacji sieci wodociągowej na terenie Krakowa.
Satelitarny system detekcji awarii
Kolejnym istotnym elementem jest rozwój narzędzi GIS i ich integracja z systemami zarządzania awariami, przeglądami i historią eksploatacyjną infrastruktury. W ramach programu modernizacji Wodociągi Miasta Krakowa prowadzą ciągłą aktualizację cyfrowej mapy sieci, co ułatwia nie tylko precyzyjne planowanie działań serwisowych, ale również analizę ryzyka awarii i optymalizację harmonogramu prac inwestycyjno-remontowych.
W ramach dalszego doskonalenia systemu zarządzania siecią wodociągową spółka planuje wdrożenie satelitarnej detekcji lokalizacji awarii. Ta innowacyjna metoda polega na analizie stanu infrastruktury wodociągowej z wykorzystaniem zaawansowanych technologii satelitarnych, umożliwiając szybkie i precyzyjne wykrywanie ukrytych wycieków na dużych obszarach.
Integracja satelitarnej detekcji z istniejącymi systemami monitoringu spowoduje jeszcze bardziej efektywne zarządzanie siecią wodociągową w Krakowie. Wykorzystanie danych satelitarnych w połączeniu z lokalnymi analizami umożliwi szybsze reagowanie na potencjalne awarie, minimalizując straty wody i koszty napraw. Wdrożenie tej technologii wpisuje się w strategię Wodociągów Miasta Krakowa, zakładającą ciągłe doskonalenie usług i ochrony cennych zasobów wodnych miasta.
Budowanie zespołu diagnostycznego
Utworzenie specjalistycznego zespołu diagnostycznego było niezbędne dla skutecznego monitorowania i analizowania stanu sieci wodociągowej. Dzięki regularnym kontrolom i wykorzystaniu nowoczesnych narzędzi diagnostycznych zespół może szybko identyfikować problemy i wdrażać odpowiednie rozwiązania. Sieć wodociągowa poddawana jest ciągłemu procesowi kontroli szczelności przewodów wodociągowych (ok. 2000 km rocznie). Niezależnie od badania szczelności oraz lokalizacji awarii zespoły diagnostyczne Zakładu Sieci Wodociągowej prowadzą przy użyciu przepływomierzy lub przenośnych urządzeń ultradźwiękowych pomiary przepływu, ciśnienia, lokalizacji sieci wodociągowych w terenie.
Nie bez znaczenia pozostaje także aktywność w zakresie szkoleń personelu i rozwijania kompetencji zespołów terenowych. Operatorzy są regularnie szkoleni z wykorzystania najnowszych urządzeń pomiarowych i metod lokalizacji wycieków, a także z zasad pracy w warunkach ograniczonego dostępu do infrastruktury. To właśnie połączenie technologii i wiedzy operacyjnej stanowi o skuteczności podejmowanych działań.
Wymierne korzyści
Opisane działania są przykładem systemowego podejścia do ograniczania strat wody zarówno przez wykorzystanie zaawansowanych narzędzi diagnostycznych, jak i konsekwentną politykę inwestycyjną oraz wysokie standardy organizacyjne. W ciągu trwania programu udało się zlokalizować łącznie 562 awarie ukryte (2021 r. – 64, 2022 r. – 219, 2023 r. – 143, 2024 r. – 136), co odpowiada wolumenowi 3,465 mln m3 wody, którą udało się zyskać w ramach likwidacji wycieków. Nakłady inwestycyjne na budowę inteligentnego systemu w latach 2020–2024 wyniosły 4,121 mln zł. Wymiernym efektem jest ochrona zasobów wodnych, a także ograniczenie strat finansowych oraz poprawa efektywności systemu dystrybucji wody, a więc zwiększenie niezawodności dostaw dla mieszkańców.
