Sektorizacija vodovodne mreže na osnovne zone bilansiranja sa poređenjem indikatora performansi

Abstract

Sektorizacija odnosno podela vodovodne mreže na osnovne zone bilansiranja (eng. District Meter Areas – DMAs) predstavlja najisplativiju i opšte prihvaćenu strategiju za kontrolu vodnog bilansa, pritisaka i smanjenje gubitaka u mreži. Izbor zona bilansiranja nije jednoznačan zbog čega je identifikacija njihovog optimalnog rasporeda u mreži izuzetno zahtevan zadatak, naročito u slučaju postojećih distributivnih sistema. Pored osnovnih kriterijuma (npr. veličina zona i dužina mreže) postupak sektorizacije treba da obuhvati i dodatne „lokalne“ kriterijume specifične za mrežu koja se razmatra kao što su minimalni broj dovoda, zadovoljenje protivpožarnog opterećenja itd. Metodologija za sektorizaciju primenjena u ovom radu zasnovana je na primeni indeksa uniformnosti mreže (eng. Uniformity Index) čime se omogućava identifikacija zona u mreži ujednačenih po potrošnji. Efikasnost, upotrebljivost i primena razvijene metodologije obezbeđena je kroz implementaciju sledećih celina u jedinstveni hidroinformacioni alat: 1) algoritm za automatsku sektorizaciju mreže na klastere, 2) efikasni model za hidrauličke simulacije i 3) višekriterijumska optimizacija. Osnovni kriterijumi za vrednovanje i izbor optimalnog rešenja su minimalna ulaganja u neophodne intervencije u mreži i očuvanje pouzdanosti sistema. Za poređenje stanja sistema pre i nakon sektorizacije usvojeni su sledeći indikatori performasi: 1) indeks sposobnosti adaptacije sistema (eng. Resilience Index), 2) pokazatelj zadržavanja vode u mreži (eng. Water Age) i 3) prosečan pritisak u zonama. Rezultati testiranja metodologije na realnom primeru distributivne mreže naseljenog mesta u Holandiji, sa primenom lokalnih kriterijuma, potvrđuju da metodologija može biti od značajne koristi u inženjerskoj praksi u procesu sektorizacije.

Sectorization of Water Distribution Network (WDN) into District Meter Areas (DMAs) is a proven measure for proactive leakage and pressure control. Sectorization of WDN into an optimal system of DMAs is a hard task to achieve, especially for the existing and continuously operating WDN. Beside general criteria (e.g. DMA size, network length), sectorisation process should be driven by the case-specific criteria such as required number of feeds, fire flow regulations etc. This paper presents sectorization algorithm that utilizes newly developed uniformity index which drives the sectorization process and identifies clusters in the network with uniform demand. The efficiency, usability and succesufull application of the developed methodology is ensured through its’ implementation in comperhensive hydroinformatics tool encompasing: 1) algorithm for automatic sectorization of the network into clusters, 2) efficient model for hydraulic simulations and 3) multicriteria optimization. Least investment for field implementation and maintaining the same level of WDN’s operational efficiency are adopted as main criteria for solution evaluation and selection of preferable solution. To compare the state of the system before and after sectorization, the following performance indices were adopted: 1) Resilience Index, 2) Water Age and 3) average pressure in zones. Testing algorithm on a real-life WDN in Netherlands, subjected to the specific local design criteria, proved it can be a valuable decision support tool for sectorization process.