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Infotag WASSER 10 - Präsentation: "Technische Maßnahmen im Rohrnetz" (Dipl.-Ing. Dr.techn. Daniela Fuchs-Hanusch, DDipl.-Ing. Franz Friedl)
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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
Institut für Siedlungswasserwirtschaft und Landschaftswasserbau
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?
Institut für Siedlungswasserwirtschaft und Landschaftswasserbau
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
Fuchs-Hanusch / Friedl Infotag TrinkwasserFolie 3 18.11.2010
Kostenoptimierung möglich
Institut für Siedlungswasserwirtschaft und Landschaftswasserbau
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)
Institut für Siedlungswasserwirtschaft und Landschaftswasserbau
Lebensdauer und Ausfallverhalten -„Badewannenkurve“
Fuchs-Hanusch / Friedl Infotag TrinkwasserFolie 5 18.11.2010
Institut für Siedlungswasserwirtschaft und Landschaftswasserbau
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
Fuchs-Hanusch / Friedl Infotag TrinkwasserFolie 6 18.11.2010
(nicht detektierbar) detektierbare Leckagen detektierbare Leckagen
Institut für Siedlungswasserwirtschaft und Landschaftswasserbau
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
Fuchs-Hanusch / Friedl Infotag TrinkwasserFolie 7 18.11.2010
VR Anschlussleitungen bis zum Wasserzähler
Institut für Siedlungswasserwirtschaft und Landschaftswasserbau
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
Fuchs-Hanusch / Friedl Infotag TrinkwasserFolie 8 18.11.2010
aller gefundenen Leckagenp g
Institut für Siedlungswasserwirtschaft und Landschaftswasserbau
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
Fuchs-Hanusch / Friedl Infotag TrinkwasserFolie 9 18.11.2010
ÖVGW Mitteilung W 105 Schadenstatistik (Stellungnahmeverfahren)
Institut für Siedlungswasserwirtschaft und Landschaftswasserbau
Bsp.: Schadenserfassungsblatt p g
ÖÖVGW W 105 -Schadensstatistik
dzt. Stellungnahmeverfahren
Fuchs-Hanusch / Friedl Infotag TrinkwasserFolie 10 18.11.2010
Entwurf ÖVGW, W 105
Institut für Siedlungswasserwirtschaft und Landschaftswasserbau
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?
Fuchs-Hanusch / Friedl Infotag TrinkwasserFolie 11 18.11.2010
Institut für Siedlungswasserwirtschaft und Landschaftswasserbau
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
Fuchs-Hanusch / Friedl Infotag TrinkwasserFolie 12 18.11.2010
Institut für Siedlungswasserwirtschaft und Landschaftswasserbau
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
Fuchs-Hanusch / Friedl Infotag TrinkwasserFolie 13 18.11.2010
Alter(a)
Institut für Siedlungswasserwirtschaft und Landschaftswasserbau
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)
Fuchs-Hanusch / Friedl Infotag TrinkwasserFolie 14 18.11.2010
MW Ausfallrate BandbreitenSchäden Erneuerungen
Verlegejahre (2a)
Institut für Siedlungswasserwirtschaft und Landschaftswasserbau
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
Fuchs-Hanusch / Friedl Infotag TrinkwasserFolie 15 18.11.2010
Jahr (a)
e (%) (incl. Verstärkung und lfd. Erhaltung) e (%)
Institut für Siedlungswasserwirtschaft und Landschaftswasserbau
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?
Fuchs-Hanusch / Friedl Infotag TrinkwasserFolie 16 18.11.2010
Institut für Siedlungswasserwirtschaft und Landschaftswasserbau
Fuchs-Hanusch / Friedl Infotag TrinkwasserFolie 17 18.11.2010
Institut für Siedlungswasserwirtschaft und Landschaftswasserbau
Fuchs-Hanusch / Friedl Infotag TrinkwasserFolie 18 18.11.2010
Quelle: MA 31 Wiener Wasserwerke
Institut für Siedlungswasserwirtschaft und Landschaftswasserbau
Fuchs-Hanusch / Friedl Infotag TrinkwasserFolie 19 18.11.2010
Quelle: MA 31 Wiener Wasserwerke
Institut für Siedlungswasserwirtschaft und Landschaftswasserbau
Quelle: MA 31 Wiener Wasserwerke
Hohe Instandsetzungskosten incl. Fremd- und Imageschäden
Ziel: Risikominimierung
Fuchs-Hanusch / Friedl Infotag TrinkwasserFolie 20 18.11.2010
Quelle: MA 31 Wiener Wasserwerke
Institut für Siedlungswasserwirtschaft und Landschaftswasserbau
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)
Fuchs-Hanusch / Friedl Infotag TrinkwasserFolie 21 18.11.2010
Institut für Siedlungswasserwirtschaft und Landschaftswasserbau
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
Fuchs-Hanusch / Friedl Infotag TrinkwasserFolie 22 18.11.2010
Rehabilitationszeitpunkt
Institut für Siedlungswasserwirtschaft und Landschaftswasserbau
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
Fuchs-Hanusch / Friedl Infotag TrinkwasserFolie 23 18.11.2010
Ortsnetz Straße Güterweg
Institut für Siedlungswasserwirtschaft und Landschaftswasserbau
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
Fuchs-Hanusch / Friedl Infotag TrinkwasserFolie 24 18.11.2010
Institut für Siedlungswasserwirtschaft und Landschaftswasserbau
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
Fuchs-Hanusch / Friedl Infotag TrinkwasserFolie 25 18.11.2010
Schadensfolge
Institut für Siedlungswasserwirtschaft und Landschaftswasserbau
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!
Fuchs-Hanusch / Friedl Infotag TrinkwasserFolie 26 18.11.2010
Institut für Siedlungswasserwirtschaft und Landschaftswasserbau
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
Fuchs-Hanusch / Friedl Infotag TrinkwasserFolie 27 18.11.2010
Lebensdauerverteilungen und Bestand
Institut für Siedlungswasserwirtschaft und Landschaftswasserbau
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 =>
Fuchs-Hanusch / Friedl Infotag TrinkwasserFolie 28 18.11.2010
ab 4./5. Schaden je Abschnitt mit durchschnittlich 200m > Verdichtung im Schadensaufkommen
Institut für Siedlungswasserwirtschaft und Landschaftswasserbau
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
Fuchs-Hanusch / Friedl Infotag TrinkwasserFolie 29 18.11.2010
dokumentieren analysieren agieren statt reagieren
Institut für Siedlungswasserwirtschaft und Landschaftswasserbau
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)
Fuchs-Hanusch / Friedl Infotag TrinkwasserFolie 30 18.11.2010