Studie vlivu více faktorů na poruchovost vodovodní sítě na území Ostravy

1. Studie vlivu více faktorů na poruchovost vodovodní sítě na území Ostravy Název DP: Vedoucí diplomové práce: Ing. Jan Růžička Javorek Michal

2. Cíle projektu : • Zhodnocení vlivu více faktorů na poruchovost vodovodní sítě (hlavních a zásobovacích řadů OVaKu a.s.) • Sledované faktory: • stáří vodovodního potrubí • materiál vodovodního potrubí • poklesy způsobené poddolováním • zátěž způsobená silniční dopravou

3. Postup projektu : • úprava a zpracování dat • (úprava dat pro účely multivariačních analýz) • analýza vlivu faktorů na poruchovost vodovodní sítě • (regresní analýza a analýza rozptylu)

4. Zdroje dat: • Vrstva vodovodní sítě 1. řadu (červen 2001) • Vrstva poruch vodovodní sítě (za období 1998 - 2000) • Vrstva uliční sítě města Ostravy (stav ke konci roku 1999) • Schématazatížení silniční sítě dopravou (zaroky 1998, 1999, 2000) • Tabulka zkratek a termínů používaných v OVaKu, tab. ZIS • Archiv OVaKua.s. • Izolinie poklesů (přibližné období poklesů r. 1985 - 1995)

5. Postup práce(úpravy dat): • Přiřazení roku uvedení potrubí do provozu • - uveden u 1 970 úseků potrubí o délce 93,1 km (8,75 %) • - vyhledán v archivu (přiřazeno 4979 úsekům (34,9 %) délky 385,9 km) • Rozšíření vrstvy zátěže silnic dopravou • - úprava a přidání hodnot zátěže za r.1998 a 2000 • - výpočet průměrného zatížení dopravou za období (1998 - 2000) • Přiřazení hodnot průměrné zátěže silnic vrstvě vod. sítě • - vytvoření obalových zón kolem silnic (30 m pásmo) • - vyřešení jejich překrytu (v průnicích) • - následné přiřazení hodnot zátěže vrstvě vod. sítě

6. Postup práce(úpravy dat): Obalové zóny dopravní zátěže kolem silničních úseků

7. Postup práce(úpravy dat): • Přiřazení hodnot silniční zátěže vrstvě vod. sítě • - po konzultaci s Ing.Datinským použit následující postup

8. Postup práce(úpravy dat): • Přiřazení hodnot velikostí poklesů vrstvě vod. sítě • - přibližné období poklesů r. 1985 – 1995 • Výpočet délkových poruchovostí pro jednotlivé části potrubí • - počet poruch (vybraných typů) na kilometr délky potrubí

9. Postup práce(úpravy dat): • Výběr vzorku potrubí pro analýzu • - z důvodu neúplnosti atributů stáří potrubí a druhu materiálu byl • vzorek pro analýzu omezen na 402.3 km potrubí (37.7%) • - pro analýzu použito potrubí starší roku 1997 včetně • - vzorek potrubí pro analýzu představuje 361,5 km potrubí • (34 % z celkové délky sítě)

10. Vodovodní síť (hlavní a zásobovací řady)

11. Poklesová pásma na území Ostravy

12. Oblasti evidované silniční zátěže

13. Popis analýz: • Regresní analýza • - nalezení závislosti mezi studovanou vysvětlovanou veličinou Y (poruchovostí potrubí) a deterministicky určenými vysvětlujícími veličinami (sledovanými faktory) • Lineární model: Y = 0 + 1 X1+2 X2+3 X3+ … +k Xk +  • Analýza rozptylu • rozdělení vzorku do tříd (dle sledovaných faktorů) a posouzení meziskupinové a vnitroskupinové variability hodnot poruchovosti potrubí. • posouzení homogenity tříd (H0: μ1= μ2= μ3 ... = μ0)

14. Výsledky regresní analýzy • Lineární regresní model: • Poruchovost = 101,07 + • + 0,498*M_LT + 0,353*M_OC - 0,025*M_PE + 0,227*M_PVC +2,236*M_SKL + • + 0,115*M_TLIT + 0,227*M_TLITC + • + 0,488*pokl_mimo + 0,391*pokl_0_5_cm + 1,033*pokl_5_10_cm + • + 1,845*pokl_10_20_cm + 0,279*pokl_20_30_cm + 0,132*pokl_30_70_cm – • - 0,000035*SILNIČNÍ_ZATĚŽ - 0,051* Rok_uvedení_do_provozu • Index determinace = 1,62 %(1,28% popisuje faktor stáří potrubí) • - Model vystihuje 1,62 % poruchovosti potrubí (nelineární modely nejsou rovněž vhodné – velké rozptyly hodnot poruchovosti u potrubí se stejnými hodnotami faktorů) • - Nelze určit rizikovost potrubí vzhledem ke sledovaným faktorům (nevěrohodné), rizikovost dána přímo poruchovostí potrubí

15. Další faktory mající vliv na poruchovost potrubí: - vliv prostředí, ve kterém je potrubí uloženo - pH vody a koncentrace kyslíku v ní (vnitřní koroze, inkrustace potrubí) - tlak v potrubí, resp. změny tlaku - bludné proudy - kvalita kladečských prací - typy a kvalita spojů potrubí - hloubka uložení potrubí - železniční doprava ...

16. Postup práce(výsledky analýzy): • Analýza rozptylu: provedena v programu STATGRAPHICS • prokázán statisticky významný vliv faktoru stáří a také poklesů na poruchovost potrubí. • Dále byly jednotlivé faktory rozdělené do třídy posuzovány v programu MS Access • - rozdělení potrubí do tříd dle roku uvedení potrubí do provozu

17. Postup práce(výsledky analýzy): - rozdělení potrubí do tříd dle druhu materiálu potrubí

18. Postup práce(výsledky analýzy): - rozdělení potrubí do tříd dle velikosti poklesových pásem

19. Postup práce(výsledky analýzy): - rozdělení potrubí do tříd dle evidované silniční zátěže

20. Výsledky poruchovosti potrubí: • U poruchovosti potrubí rozdělených dle druhu materiálu je patrna přímá závislost na stáří potrubí, nejlépe je tato tendence pozorovatelná u litiny a PVC. • Sklolaminátové potrubí má poměrně velkou poruchovost vzhledem ke svému stáří (tato poruchovost je však způsobena pouze jedinou poruchou). • Nejporuchovější ocelové potrubí pochází z období r. 1951 - 1970. Nejstarší a nejnovější sledovanéocelové potrubí nebylo v období r.1998 – 2000 poroucháno vůbec.

21. Výsledky poruchovosti potrubí: • V okrajových oblastech poklesových kotlin je patrný výrazný nárůst poruchovosti potrubí u všech základních materiálů. • Největší nárůst poruchovosti je patrný u ocelového potrubí, které je vzhledem ke svařovaným spojům i přes svou pružnost náchylnější na deformace terénu.

22. Teorie poklesových kotlin: • Okrajové oblasti poklesových kotlin - nejhorší vývoj poklesů z hlediska namáhání potrubí uložených pod povrchem. • Vnitřní (uklidněné) části poklesových kotlin –zhruba stejná hloubka poklesů, kde nedochází k výrazným deformacím a namáhání potrubí.

23. Výsledky poruchovosti potrubí: • Viditelný nárůst poruchovosti byl zjištěn pouze u litinového a ocelového potrubí a to u středně frekventovaných silničních úseků. • Tento nárůst je nejspíše způsoben kvalitou těchto komunikací (jejich špatnou údržbou), způsobem uložení potrubí (překop), zimní údržbou (solením silnic - ocel).

24. Závěr: • Výrazný vliv na poruchovost potrubí mají kromě faktoru druhu materiálu také faktory poklesů a stáří. • Vliv silniční zátěže byl prokázán ve dvojrozměrné analýze, kde tento faktor nepříznivě působí pouze na litinová a ocelová potrubí. • Vliv poklesů se projevil zvláště v okrajových částech poklesových kotlin u všech starších potrubí, které prošly nejhorším vývojem poklesů. • Relativně největší účinek poklesů se projevil u ocelového potrubí. • U nového a perspektivního materiálu - sklolaminátu byla zjištěna poměrně velká poruchovost oproti ostatním materiálům ze stejné doby (více než dvojnásobná). Tato poruchovost je vzhledem k malé délce sklolaminátového potrubí způsobena pouze jedinou poruchou.

25. Použitá literatura: • Dvořák P.: Vliv poruch rozváděcích řadů na spolehlivost vodovodních sítí, disertační práce, VUT Brno – Strojní fakulta, 2000, 118 str. • Hebák P. - Hustopecký J.: Vícerozměrné statistické metody s aplikacemi, SNTL a n.p. Alfa, 1987, 452 str. • Hebák P.: Úvod do regrese. SPN Praha, 1971, 91 str. • Schejbal C.: Úvod do geostatistiky, 1. vydání, VŠB – TU Ostrava, 52 str., ISBN 80-7078-325-7. • Neset K.: Vlivy poddolování (Důlní měřičství IV), 1. vydání, Praha: Nakladatelství technické literatury, n.p., 1984, 344 str., ISBN 04-406-84 • Bradáč J.: Účinky poddolování a ochrana objektu I a II díl,1. vydání, Ostrava: Dům techniky Ostrava, 1996, 303 str., ISBN 80-02-01276-3 • Vitásek K - Neset K.: Vlivy poddolování (nauka o důlních škodách), 1. vydání, Ostrava: Ediční středisko VŠB, 1963, 230 str. • Pěkník J.: Kontinuální sledování deformací a namáhání podzemních potrubních sítí jako opatření ke zvýšení bezpečnosti jejich provozu na poddolovaném území, zpráva č.200, Ostrava-Radvanice:Vědeckovýzkumný uhelný ústav, 1982, 28 str. • Intergraph Corporation: Working with GeoMedia Professional, Kanada: Intergraph Corporation, 1998, 354 str. • Neuwirth A.: Úvod do vodního hospodářství, VŠB – TU Ostrava, 1996, 173 str., ISBN 80-7078-317-6 • Hradil F.: Potrubní systémy, 1. vydání, VŠB – TU Ostrava, 1994, 197 str., ISBN 80-7078-253-6

26. Děkuji za pozornost