Infotag WASSER 10 - Präsentation: "Technische Maßnahmen im Rohrnetz"

T h i h M ß h i R h tTechnische Maßnahmen im Rohrnetz Wie alt werden Trinkwasserleitungen?Wann ist eine Leitung zu erneuern?

Di l I D t h D i l F h H hDipl.-Ing. Dr.techn. Daniela Fuchs-HanuschDDipl.-Ing. Franz Friedl

Institut für Siedlungswasserwirtschaft und Landschaftswasserbau

Technische Universität Graz

Fuchs-Hanusch/Friedl Infotag TrinkwasserFolie 1 18.11.2010


Einleitung• 70% Anlagevermögen im unterirdischen Rohrnetz• Langfristige Werterhalt des WV Netzes angestrebt!

Einleitung

• Langfristige Werterhalt des WV-Netzes angestrebt! • rechtzeitig „zustandsorientierte“ Instandhaltung

• Wann und wo sind Leitungen zu reparieren?

• Wie hoch ist die Anzahl der jährlichen Schäden imWie hoch ist die Anzahl der jährlichen Schäden im Versorgungsnetz – welcher Trend ist feststellbar?

• Wo sind meine Schwachstellen im Netz?• Wo sind meine Schwachstellen im Netz?

• Wie hoch sind meine Wasserverluste?

• Welche Messzoneneinteilung liegt vor?

• Welche Vorgehensweise betr Wasserverluste ist die

Fuchs-Hanusch / Friedl Infotag TrinkwasserFolie 2 18.11.2010

• Welche Vorgehensweise betr. Wasserverluste ist die optimale bzw. wird davon abgeleitet?


Einleitung• rechtzeitig „zustandsorientierte“ Instandhaltung

• Statische und dynamische Einflüsse auf die Leitung

Einleitung

• Statische und dynamische Einflüsse auf die Leitung– Material, Verlegejahr, Durchmesser, Verbindungen, Boden (Bodenart, pH-

Wert, Kalkgehalt, Grundwassereinfluss), Verkehrsbelastung, Baustellenbelastung, jahreszeitliche Klimaschwankungen, usw.Baustellenbelastung, jahreszeitliche Klimaschwankungen, usw.

• Wann und Wo sind Leitungen zu tauschen/erneuern?

• Was sind die geeigneten Bauverfahren?

• Ziele unter Berücksichtigung finanzieller Mittel• Ziel z.B.: möglichst konst. jährlicher Finanzierungs-

b B d t f dbzw. Budgetaufwand

• Ziel durch Koordinierung der Erneuerung K t ti i ö li h


Kostenoptimierung möglich


Instandhaltung (ÖVGW W 100 2007)Instandhaltung (ÖVGW W 100, 2007)Wasserverlustmanagement

ReparaturReparatur

Wartung

Quelle: www..avt.at

Wartung und Inspektion

Quelle: Baubezirksleitung Liezen

RehabilitationDokumentation

Rehabilitations-planung

Rehabilitation (Erneuerung

d S i )Fuchs-Hanusch / Friedl Infotag TrinkwasserFolie 4 18.11.2010

und Sanierung)


Lebensdauer und Ausfallverhalten -„Badewannenkurve“



Kategorien realer WasserverlusteKategorien realer Wasserverluste Background and Bursts Estimates (BABE), Lambert 1993

Abhä i B d t b L kAbhängig von Bodenart, ob Leckagen an Geländeoberfläche erkennbar sindKies und klüftiger Fels => Erkennbarkeit erschwertKies und klüftiger Fels => Erkennbarkeit erschwertOptimierung des Leckortungsturnus zur Verringerung der Laufzeiten nicht gemeldeter detektierbarer LeckagenLaufzeiten nicht gemeldeter, detektierbarer Leckagen

Hintergrundverluste(nicht detektierbar)

nicht gemeldete, detektierbare Leckagen

gemeldete, detektierbare Leckagen


(nicht detektierbar) detektierbare Leckagen detektierbare Leckagen


Wasserbilanz (ÖVGW W 63)Wasserbilanz (ÖVGW W 63)gemessener entgeltlicher Verbrauch In Rechnung

Wasser-abgabe

entgeltliche Abgabe

gemessener, entgeltlicher Verbrauch

nicht gemessener, entgeltlicher Verbrauch

ggestellte Wasser-menge

System-

abgabeun-

entgeltlicheAbgabe

gemessener unentgeltlicher Verbrauch

nicht gemessener, unentgeltlicher Verbrauch

Systemein-

speisung

Q

scheinbare Verluste

Zählerabweichungen und Fehler bei derRechnungslegung

Schleichverluste

Nicht in Rechnung gestellte WQSYS

Wasser-verluste Reale

W

Zubringerleitungen

Unzulässige WasserentnahmenWasser-menge

QNRWWasser-verluste

QVR

Behälter

Versorgungsleitungen

Anschlussleitungen bis zum Wasserzähler


VR Anschlussleitungen bis zum Wasserzähler


Berechnung des Anstieges unbekannter

12 0

Berechnung des Anstieges unbekannter Wasserverluste

10,0

12,0

gelegentliches Auftreten gemeldeter Leckagen

Anstieg der Einspeisemenge durch Zunahme nicht

gemeldeter detektierbarerhe [ m

³ / h

]

6,0

8,0gemeldeter Leckagen

beeinflussen die RR nichtgemeldeter, detektierbarerLeckagen (Rate of Rise)

chsc

hnitt

lich

eise

men

ge

2,0

4,0durc

Nac

htei

nspe

0,0

2,0

Zeit

N

geringste Einspeisemenge nach erfolgter aktiver

Leckortung und Reparatur

Ermittlung RR mittels 1. Wasserbilanzen 2. Nachteinspeisemengen


aller gefundenen Leckagenp g


Schwerpunkt aktuelle Richtlinien -

ÖVGW W 63 W l t (2009)

pRichtlinien zur Unterstützung

• ÖVGW W 63 – Wasserverluste (2009)• ÖVGW W 100 –

Betrieb und Instandhaltung Verteilnetz (2007)• B 2539 (= ÖVGW W 59) – Technische ÜberwachungB 2539 ( ÖVGW W 59) Technische Überwachung

WV Anlagen (2005)ÖVGW W 85 Betriebs und Wartungshandbuch• ÖVGW W 85 – Betriebs und Wartungshandbuch (2008)

Ö Ö• Leitungskataster (ÖWAV und ÖVGW) (2010) • ÖVGW Mitteilung W 105 Schadenstatistik


ÖVGW Mitteilung W 105 Schadenstatistik (Stellungnahmeverfahren)


Bsp.: Schadenserfassungsblatt p g

ÖÖVGW W 105 -Schadensstatistik

dzt. Stellungnahmeverfahren


Entwurf ÖVGW, W 105


F l > D t i D t b k d GISFormular => Datei, Datenbank oder GIS

Wo sind Schwachstellen im Netz?Wann ist die Leitung zu erneuern?Wann ist die Leitung zu erneuern?Wieviele Leitungen sind jährlich zu erneuern?



Wie alt werden Leitungen?Wie alt werden Leitungen?Datenbasis: Wien, Linz, Graz, Salzburg, VillachS h d d t t b 1974Leitungsgruppen Alter 100% Alter 50% Alter 10%AZ < 100 22 72 107

Schadensdaten tw. ab 1974

AZ < 100 22 72 107AZ >= 100 50 90 140GG < 250 bis 1920 40 120 180GG < 250 vom 1921 bis 1940 40 110 160GG < 250 vom 1921 bis 1940 40 110 160GG < 250 nach 1940 15 70 110GG >= 250 45 110 150PVC < 150 15 70 95

c

PVC >= 150 12 50 80PE 50 100 150GGG alt 30 60 90GGG 50 100 150GGG neu 50 100 150ST alt 40 62 70ST neu 20 47 75



Verteilung der Lebensdauer von Rohren gunterschiedlicher Leitungsgruppen

Lebensdauerverteilung

2,5

Unterstützung

1 5

2 Unterstützung in der Budgetplanung

bei Kenntnis des Bestandes1

1,5

P(%

) GG<250 bis 1920GG < 250 nach 1940GGGalt

bei Kenntnis des Bestandes

0,5 Empirische Werte

0

0 15 30 45 60 75 90 105

120

135

150

165

180

195

210

225

240


Alter(a)


Bsp.: Rehabilitationsbedarf Leitungsgruppep g g pp1) jährlicher Rehabedarf (m) je Leitungsgruppe LG1:Summe (Ausfallrate LG1 je Alter * Länge LG1 je Alter) ( j g j )2) Rehabedarf Netz:Summe Rehabedarf LG1 bis LGn

z B :(%)

ge (m

)

z.B.: 350m (2,7%) der 70 jährigen RohreGG < 250 2. Generationerreichen 2010 Lebensdauer

Aus

fallr

ate

(

Läng

Alter (a)


MW Ausfallrate BandbreitenSchäden Erneuerungen

Verlegejahre (2a)


Bsp.: Rehabilitationsbedarf Gesamtnetz (%)p ( )(Summe aller LG Rehab Längen / Gesamtnetzlänge)

⇒Budgetbereitstellung⇒Budgetbereitstellung⇒ 0,9 % 2010⇒ 1 0 % 2020

Erneuerungsraten seit 1997

1,40%

⇒ 1,0 % 2020

1,00%

1,20%

0,40%

0,60%

0,80%

e (%

)

0,00%

0,20%

1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008


Jahr (a)

e (%) (incl. Verstärkung und lfd. Erhaltung) e (%)


Lebensdauerverteilung

1,2

1,4

1,6

0,6

0,8

1

P(%

) GG<250 bis 1920GG < 250 nach 1940

0

0,2

0,4

0 15 30 45 60 75 90105 12

013

515

016

518

019

5210 22

5240

Alter(a)

Welche Leitungen sind nun abersind nun aber

Wann zu tauschen?




Quelle: MA 31 Wiener Wasserwerke



Hohe Instandsetzungskosten incl. Fremd- und Imageschäden

Ziel: Risikominimierung




RisikoRisikoSchadenshäufigkeitSchadensausmaß ×

Ausfallraten h(t) GG DN < 100 (Länge 150m)

0,9

× 0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

0,8

Ausf

allra

te (#

/Bes

tand

)

h0(t)h(t,150m;1Vorschaden)h(t,150m;2Vorschaden)× 0

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

Zeit zwischen Schäden (a)



LebenszykluskostenLebenszykluskostenSchadenshäufigkeit (#/Leitung)Kosten-

barwert

• Kosten alte Leitung (€):Schadenshäufigkeitbarwert Schadenshäufigkeit(#/Leitung) * Schadensausmaß(€/#)

Gesamtkosten alte Leitung und

(€/#) = Schadensrisiko (€)

(Wartung Inspektion undalte Leitung und Erneuerung

minKosten alte

(Wartung, Inspektion undWasserverluste)

• Kosten Rehabilitation (€):min Leitung( )

Abhängig von DN, Material, Koordinierung, ..

Rehabilitationszeitpunkt

t*Erneuerungs-kosten


Rehabilitationszeitpunkt


Bsp.: Einfluss SchadensausmaßBsp.: Einfluss Schadensausmaß

6 000

Schadenskosten je Verlegebereich WLV NBL[€/Schaden] Leitung mit gleicherSchadenshäufigkeit

Berücksichtigung von•Material

5.291

4 4215.000

6.000 Schadenshäufigkeit in einem Güterweg

geringeres Risiko als•Material•Lohn•Fuhrpark (Bagger LKW)

4.421

3.4844.000

O

geringeres Risiko alsLeitung im Ortsnetzbereich

•Fuhrpark (Bagger, LKW)•Oberflächeninstandsetzung (Asphalt)

2 000

3.000OrtsnetzStraße

1.000

2.000 Güterweg

0


Ortsnetz Straße Güterweg


Schadenshäufigkeit - Einflussfaktoren Zustandsverschlechterung

t(1-n) = f (statischer und Beobachtungen Prognosen( ) (dynamischer Faktoren)

statische Faktoren:

t2 t3 t4 t5 t6 t7 t8t1 t9

statische Faktoren:Material, Nennweite, Bodenart, Einbausituation

S1 S2 S3 S4 S5prog S6prog S7prog

Neubau (t0)

dynamische Faktoren: Temperatur Bodenfeuchte

( )

Temperatur, Bodenfeuchte, Bautätigkeit, Verkehr, Druckreduzierung, Schutzmaßnahmen



Zeit zwischen Schadenserreignissen (Wien) incl. ErstschadenZeit zwischen Schadenserreignissen (Wien) incl. Erstschaden (Median Cox Regression - PiReM)

120

100ab 4. bis 5. Schaden

verkürzen80

a)

SG unverzinkt <= 250GGSM < 250GG 250 N hk i

sich die Abstände zwischen Schäden

40

60

Zeit

(a GG < 250 NachkriegGG < 250 GEN 1GG < 250 GEN 2St alt

massiv

20

40

01 2 3 4 5 6 7 8


Schadensfolge


Bsp.: Koordinierung von Baumaßnahmen

wirtschaftliche LebensdauerK [Reha]K [Rep.+OF-Inst.]K [R h R OF I t ]

Bsp.: Koordinierung von Baumaßnahmen

160000

180000

200000Kges [Reha., Rep+OF-Inst.]Kges [Reha. koor.; Rep. + OF-Inst.]K Reha_Koord (€)

120000

140000

160000

wer

t (€)

GG DN 100 , 1956 (2 Vorschäden)

60000

80000

100000

Kos

tenb

arw

20000

40000

60000K

Ausgangsjahr 2010Opt. Reha: 2021 bis 2026

Koordinierte Baumaßnahme0

1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31 33 35 37 39

Zeit (a)

Koordinierte BaumaßnahmeGeringere Gesamtkosten!Opt. Reha 2010!



Bsp : PrioritätenermittlungBsp.: PrioritätenermittlungASL ASL Verbrauchsdichte Risk Pt

Tab: Auszug Liste Leitungsabschnitte mit höchster Priorität

FNAME MATERIAL Nennweite VJ Länge Priorität VJ MW Alter_Pt (m³/km*a) VBDi_Pt SummePfaffenbergengasse SGSM DN 100 1971 76,79 1 1982 2 22348 4 6Arltgasse GGSM DN 100 1956 119,58 1 1966 3 12924 2 5Niederpointenstraße GGSM DN 100 1957 111,61 1 1970 3 6739 1 4Eichbachgasse GGSM DN 100 1956 138,12 1 1956 4 1291 0 4Wilhelm Legler Gasse GGSM DN 80 1956 71 83 1 1957 4 3354 0 4Wilhelm-Legler-Gasse GGSM DN 80 1956 71,83 1 1957 4 3354 0 4Rohrergasse GGSM DN 150 1959 218,20 1 1959 4 2085 0 4Abelegasse GG DN 100 1937 83,44 1 1988 1 19694 3 4Pierrongasse GG DN 100 1950 146,27 1 1972 3 4306 1 4Sturzgasse GG DN 80 1905 83,14 1 1994 1 17175 3 4Anzbachgasse GG DN 100 1915 109,02 1 1957 4 741 0 4Anzbachgasse GG DN 100 1915 109,02 1 1957 4 741 0 4Nestroygasse GGSM DN 100 1960 155,73 1 1966 3 836 0 3Wolfenweg GG DN 100 1967 125,33 1 1971 3 871 0 3Zagorskigasse GG DN 100 1929 131,64 1 1966 3 0 0 3Sonnenweg GG DN 150 1933 224,80 1 1967 3 618 0 3Savoyenstraße GGSM DN 150 1956 163,52 1 1982 2 7326 1 3Demuthgasse GG DN 100 1934 159,10 1 1971 3 1844 0 3

Leitungen mit opt. Rehabilitationszeitpunkt bis 2015 => P i ität kl 1Prioritätsklasse 1Länge je Jahr aus Budgetplanung gemäß Lebensdauerverteilungen und Bestand


Lebensdauerverteilungen und Bestand


ResümeeResümee• Wie alt werden Leitungen?

• Aus Bestandsinformation und Lebensdauerverteilung => gmittel bis langfristige Budgetplanung möglich!

• auch wenn Datengrundlage Schäden mangelhaft• Netzübergreifende Zusammenhänge Lebensdauer vonNetzübergreifende Zusammenhänge Lebensdauer von

Leitungsgruppen (Wien, Linz, Salzburg, Villach, Graz)• Wann ist die Leitung zu tauschen?

• Risiko durch alternde Leitung ermitteln• Risiko durch alternde Leitung ermitteln• monetär bewertbar - Lebenszykluskostenbetrachtung

• Schadenskostenunterschiede• Straßenaufbau (Verlegebereich), Nennweite, Reparaturart

• Schadenshäufigkeit• Gruppierung auch hier zweckmäßigGruppierung auch hier zweckmäßig• Schadenswahrscheinlichkeit Einzelleitung abhängig von Anzahl der

Vorschäden! • ab 4./5. Schaden je Abschnitt mit durchschnittlich 200m =>


ab 4./5. Schaden je Abschnitt mit durchschnittlich 200m > Verdichtung im Schadensaufkommen


ResümeeResümee• Zustandsbeschreibung erfolgt bei Reparatur =>

bedarfsorientierte aktive Leckkontrolle und ortung• bedarfsorientierte aktive Leckkontrolle und -ortung• Datenerhebungen in entsprechender Qualität und Quantität

• Schadensformulare => StatistikSchadensformulare => Statistik• NIS (Bestand, Schäden, ….)• Wartungs- und Betriebshandbuch (ÖVGW W 85, 2008)

• Analyse der Schäden und des Bestandes• Netz, Leitungsgruppen sowie Leitungsabschnittg g pp g• Basis für strategische Rehabilitationsplanung

dokumentieren – analysieren – agieren statt reagieren


dokumentieren analysieren agieren statt reagieren


Voraussetzung - Schadensdokumentationg

Bauteil (Rohr Armatur Verbindung)• Bauteil (Rohr, Armatur, Verbindung)

• Schadensort

Datenbank: Straßenname HausnummerDatenbank: Straßenname, Hausnummer

NIS: Bezug auf betroffenes Bauteil

• Datum

• Schadensart (z.B. bei Rohr: Loch, Scherbenbruch, Längsriss,…)

• Schadensursache (z.B.: Korrosion, Bodenbewegung, Druckstoß)

• Bettungsart

• Behebungsart (Reparatur, Teilerneuerung,...)

k t• erkannt

(von extern, Betriebsüberwachung)


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