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

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

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

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) Schémata zatížení silniční sítě dopravou (za roky 1998, 1999, 2000) Tabulka zkratek a termínů používaných v OVaKu, tab. ZIS Archiv OVaKu a.s. Izolinie poklesů (přibližné období poklesů r. 1985 - 1995)

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

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

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

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

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)

Vodovodní síť (hlavní a zásobovací řady)

Poklesová pásma na území Ostravy

Oblasti evidované silniční zátěže

Lineární model: Y = 0 + 1 X1+ 2 X2+ 3 X3+ … + k Xk +  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)

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

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 ...

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

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

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

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

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 sledované ocelové potrubí nebylo v období r.1998 – 2000 poroucháno vůbec.

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.

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.

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).

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.

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

Děkuji za pozornost