FI122567B - Menetelmä vesijohtoverkoston kunnon arvioimiseksi - Google Patents

Abstract

Menetelma vesijohtoverkoston kunnon arvioimiseksi, jossa verkostossa mitataan virtaamia ja paineita, sekä veden koostumusta mittaamalla vesijohtoveden sameutta ja hapetus-pelkistyskykyä. Verkoston virtaamien, paineiden sekä sameuden ja hapetus-pelkistyskyvyn perusteella määritetään heikkokuntoisimmat verkostonosat.

Description

MENETELMÄ VESIJOHTOVERKOSTON KUNNON ARVIOIMISEKSI

Tämän keksinnön kohteena on patenttivaatimuksen 1 johdanto-osan mukainen menetelmä vesijohtoverkoston kunnon arvioimiseksi.

5

Tunnettua on, että kunnallisten vesijohtoverkostojen ikääntyminen tapahtuu nopeammassa tahdissa kuin mihin saneerauksella kyetään vastaamaan eli syntyy ns. korjausvelkaa (mm. Rakennetun omaisuuden tilaa käsittelevän työryhmän raportti 2011). Lähitulevaisuudessa koijausvelka edelleen kasvaa. Kustannustehokkaan ja 10 oikea-aikaisen saneeraamisen toteuttaminen edellyttää riittävää tietoa vesijohto verkoston kunnosta.

Vesijohtoverkoston kuntoa on tähän asti pyritty arvioimaan mm. putkimateriaalien ja vesijohdon iän, sekä näihin liittyvien kokemustietojen avulla. Osa kunnallisista vesilaitoksista on pitänyt yllä rekisteriä (esim. Turun vesilaitos), johon on kerätty 15 koijaustapahtumia koskevat historiatiedot. Syy putken rikkoutumiseen on kirjattu ylös ja korjaustoimien yhteydessä otettuja koepaloja katsomalla on arvioitu verkoston kuntoa yleisemminkin (mm. putken korroosiotaso). Samalla on saatu kokemusperäistä tietoa siitä, miten eri putkimateriaalit käyttäytyvät tietynlaisessa maaperässä.

Tunnettua on, että arvioimalla maaperän ominaisuuksia ja putkimateriaalia sekä 20 putken pinnoitteita (uiko-, sisä-) saadaan käsitys maaperän korrovoisuudesta, ja kyetään myös arvioimaan erilaisten materiaalien ja pinnoitteiden kestävyyttä ja soveltuvuutta näihin erilaisiin maaperäolosuhteisiin.

Vesijohtoverkoston eräs ongelmakohta on juuri putken sisäpintaan muodostuvat 25 kertymät, joiden määrä metalliputkissa antaa paitsi viitteitä putkiston korroosiotasosta, myös osoittavat riskialueet, joihin bakteerit tms. voivat kiinnittyä. Tunnettua on, että vesijohtoverkoston sisäpintaan kerääntyvän massan (mm.rauta ja mangaani) aiheuttavaa tukkeutumista voidaan arvioida mittaamalla putken virtaushäviöitä ja vertaamalla putken virtauskapasiteettia uuden putken vastaavaan.

30

Vesijohtoverkoston kuntotutkimus on nykyisin pääasiassa verkostossa olevien vuotojen etsintää, ns. vuototutkimusta. Tällöin etsitään jo vuotavia kohtia. Vuototutkimuksessa käytettyjä tunnettuja menetelmiä ovat mm. virtaamavaihtelujen ja yöaikaisen kulutuksen seuranta, vuotoäänien kuuntelu verkostosta tai edistyneim-^ 35 millään korrelaattoritutkimus, jolla vesijohtovuodot saadaan varsin hyvin - cm varsinkin metallisissa putkissa - paikallistettua. Ongelmana on se, että vuototutki- T~ muksessa on kyse jo rikkoutuneiden verkostossa olevien putkien etsimisestä ja Y paikallistamisesta eikä niinkään ennakoivasta kuntokartoituksesta, jolla saataisiin o tietoa kriittisistä verkoston osista. Ennakoivaan kuntoarviointiin tulisi pyrkiä kalliiden x 40 kiireellisten korjaustöiden minimoimiseksi.

□_ cm Eräs keino arvioida putkiston kuntoa on tyhjentää vesijohtolinja ja kuvata se. Tätä ^ menetelmää käytetään erittäin harvoin laajamittaisessa vesijohtoverkoston kunto- co arvioinnissa sen työläyden vuoksi.

o 45 Yksi iso ongelma putkien kunnon arvioinnissa on se, että siihen vaikuttaa useat eri muuttujat joiden yhteisvaikutusta on vaikea laskea. Tunnetut menetelmät, kuten kokemusperäisen tiedon kerääminen, virtausvastusten mittaaminen ja vuodonetsintä antavat sellaisenaan hyvää tietoa verkostosta, mutta kokonaisvaltaista käsitystä on 2 näiden tietojen avulla vaikea muodostaa.

Tämän keksinnön tarkoituksena on saada aikaan uudenlainen menetelmä vesijohtoverkoston kunnon arvioimiseksi. Keksinnön mukainen ratkaisu perustuu siihen 5 havaintoon, että sekä vesijohtoverkoston virtauksen aiheuttamat painehäviöt että vesijohtoveden sameus ja hapetus-pelkistyskyky muuttuvat heikkokuntoisessa verkoston osassa. Keksinnön mukaiselle menetelmälle vesijohtoverkoston kunnon arvioimiseksi onkin tunnusomaista se, että verkostossa mitataan samanaikaisesti vesijohtoveden virtaamia ja näitä vastaavia painehäviöitä ja veden laatua, esim.

10 sameutta j a hapetuspelkistyskykyä sen mukaisesti, mitä oheisessa patenttivaati muksessa on esitetty.

Mittausmenetelmä perustuu siten jatkuvaan samanaikaiseen veden painehäviöiden ja laadun mittaamiseen verkoston niissä pisteissä, joissa veden laatua voidaan mitata, 15 esimerkiksi mittalaitekaivoissa, paloposteissa ja palovesiasemissa. Tutkimiseen käytetään virtaus-, paine-, ja laatumittareita. Painehäviöt voidaan laskea joko manuaalisesti tai tietokoneavusteisesti (mm. RIL 124-2 Vesihuolto II, 2004, ss.301 -306; RIL 237-2-2010, Vesijohtoverkostojen suunnittelu, 2010, Liite 1 -2 ss.145 -146). Virtausmittauksiin voidaan käyttää kaikkia vesijohtoverkostossa käytettäviä 20 mittauslaitetyyppejä (RIL 124-2 Vesihuolto II, 2004, s.659). Veden laadun mittaamisessa voidaan niin ikään käyttää kenttämittauksiin soveltuvia laitteita (esim. kenttämittauksiin tarkoitettu moniparametrianturi lukijalla) tai kiinteämmin asennettavia mittalaitteita. Virtaus- ja painemittareilla selvitetään painehäviöt ja laatumittareilla mitataan virtauksia vastaavat veden laatuarvot.

25

Julkaisuissa Walski, T. Et ai Maintenance and rehabilitation/replacement julkaisussa Water Distribution System Handbook. Toim. Mays, L. New York:McGraw-Hill, 2000, s. 17.1-17.28 tunnetaan vesijohtoverkoston kunnonarviointi, joka perustuu painehäviöiden mittaamiseen, ja patenttijulkaisussa US2009123340 AI (Knudsen N 30 Eric et ai., 14.5.2009) tunnetaan verkoston kunnonarviointi, joka perustuu vesijohtoveden laadun mittaamiseen. Kummassakaan julkaisussa ei ole viitteitä siitä, että samanaikaisella painehäviöiden ja laadun mittaamisella saadaan lisäinformaatiota vesijohtoverkoston kunnosta, mikä on olennaista tässä keksinnössä.

2^ 35 Laadulla tarkoitetaan tässä erityisesti sameutta ja hapetus-pelkistyskykyä, ja cm tarvittaessa muita ominaisuuksia, kuten sähkönjohtavuutta, happipitoisuutta jne.

2- Virtauksen aiheuttaman painehäviön ja veden laadun muutoksen avulla voidaan laskea V sekä painehäviön kasvu uuteen vastaavaan putkeen verrattuna että mitata missä o putkiosuuksissa veden laadun muutokset ovat suurimmat. Painehäviöiltään ja veden x 40 laadun muutoksiltaan suurimmat putkisto-osuudet ovat kunnoltaan heikko- Q- kuntoisimmat. Menetelmä on sovellettavissa monipuolisesti, koska mittauksissa cm voidaan käyttää useita erityyppisiä laitteita, kunhan ne yhdistetään samaan aikaan toimivaksi kokonaisuudeksi, jossa mitataan samanaikaisesti veden virtaamaa, painetta § ja patenttivaatimuksissa esitettyjä laatuominaisuuksia, o

CM

3

Menetelmän käyttöä valaisee seuraava esimerkki: Vesijohtoverkostossa olevaan palopostiin liitetään mittauslaite, jossa on virtaussuunnassa katsottuna toisiinsa peräkkäin liitetyt palopostin edellyttämällä liittimellä varustettu putki, virtausmittari (esim. siipipyörämittari märkälaskimella), painemittari (esim. kalvopainemittari), 5 säädettävä sulkuventtiili (esim. palloventtiili säätökahvalla), näytteenottoyhde ja poistoputki, jolla vesi voidaan johtaa esim. hulevesikaivoon. Kun mittauslaitteen sulkuventtiilin ollessa suljettuna avataan palopostin sulkuventtiili, vesi virtaa mittauslaitteeseen säätöventtiiliä vasten, jolloin painemittarista voidaan lukea verkoston staattinen paine. Tämän jälkeen avataan mittauslaitteen säätöventtiiliä, ja 10 veden virratessa mittauslaitteen läpi luetaan virtaamamittarin osoittama virtaama, painemittarin lukema ja samanaikaisesti otettavasta näytteestä mitataan redox-potentiaali, sameus ym. laatuominaisuudet (esim. moniparametri-mittauslaitteella). Lukemat tallennetaan muistiin (esim. kannettavaan tietokoneeseen). Mittauksia jatketaan avaamalla säätöventtiiliä ja kirjaamalla säätöventtiilin uutta asemaa 15 vastaavat virtaama-, paine- ja laatumittaustulokset muistiin. Mittauksia tehdään, kunnes mittalaitteen säätö venttiili on täysin auki. Saaduista lukemista lasketaan mitatun verkoston, jonka materiaali, pituus ja halkaisija ovat tunnettuja, painehäviöt. Painehäviöitä verrataan samanaikaisesti mitattujen laatuominaisuuksien muutoksiin (mm. hapetus-pelkistys, eli redox-potentiaali). Tiedot painehäviöiden muutoksista ja 20 vastaavista samanaikaisesti mitatuista laatumuutoksista antavat mahdollisuuden, kun mittaustuloksia verrataan eri verkostonosissa tehtyihin vastaaviin mittauksiin, jäljestää mitattujen verkoston osien muutokset, sekä painehäviöiden että laatumuutosten osalta, suuruusjärjestykseen. Niissä verkoston osissa, joissa sekä painehäviöt että laatumuutokset ovat suurimmat, kunto on heikoin. Siten tunnettuja vesihuolto-25 verkoston mittauksiin kehitettyjä laitteita (virtaus-, paine-, ja laatumittarit) yhdistämällä ja niillä samanaikaisesti mittaamalla voidaan menetelmän mukaisesti saada huomattavasti aiempaa tarkempaa tietoa vesihuoltoverkostojen kunnosta. Verkostojen kuntoa voidaan kuvata myös numeerisesti, koska suuruusjäijestykseen saatettava aineisto on käsiteltävissä tilastollisesti.

30

Alan ammattimiehelle on selvää, että keksinnön eri sovellutusmuodot eivät rajoitu yksinomaan edellä esitettyyn esimerkkiin, vaan ne voivat vaihdella jäljempänä esitettävien patenttivaatimusten puitteissa.

δ

(M

CO

O

X

cc

CL

(M

CO

o σ> o o

(M

Claims (3)

1. Menetelmä vesijohtoverkoston kunnon arvioimiseksi, jossa menetelmässä 5 mitataan vesijohtoverkoston virtaamia ja näitä vastaavia paineita painehäviöiden laskemiseksi, sekä samanaikaisesti määritetään vesijohtoveden laatu mittaamalla ainakin hapetus-pelkistys-kykyä ja sameutta, tunnettu siitä, 10 että sekä virtaaman ja paineen että laadun määrittämistä suoritetaan samanaikaisesti eri vesijohtoverkoston mittauspisteissä, ja että verkoston kunto arvioidaan virtaamien ja näitä vastaavien paineiden osoittamien 15 painehäviöiden, sekä veden laadun perusteella pitkin verkostoa eri mittauspisteiden välillä.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että vesijohtoveden laatua määritetään mittaamalla hapetus-pelkistyskyvyn ja sameuden lisäksi myös 20 muita ominaisuuksia, kuten happipitoisuutta tai sähkönjohtavuutta.

3. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä tunnettu siitä, että sekä virtaamaa ja painetta että laatua mitataan olennaisesti jatkuvasti. δ CM CO o X cc CL CM 00 sfr O 05 O O CM