1

Modeliranje konstrukcije i upravljanja distribucijskim sustavom vodoopskrbe _________________________________________________________________________ Copyright © 2011 Coprogram d.o.o, Zagreb

Heastad Methods Inc.

Zagreb, 2000

2

Sažetak

Složeni matematički modeli distribucijskih sustava vodoopskrbe u našoj se tradicionalnoj inžinjerskoj

praksi koriste uglavnom samo zato da bi se s njima pravili jednostavni hidraulički proračuni. Čak i onda

kada se radi o jednostavnoj granastoj koncepciji (tkzv. opskrbnim pravcima) čiji se hidraulički proračuni

jednako točno, a brže i jednostavnije, mogu napraviti iz običnih hidrauličkih tablica.

Kao da se nezna da matematički modeli nisu namjenjeni za izvoĎenje takvih jednostavnih, jednokratnih

hidrauličkih proračuna, čak i ako je riječ o složenijim prstenatim konstrukcijama distribucijskih sustava,

nego za njihovo matematičko modeliranje. Kao da se nezna da se niti sama ta konstrukcija ne može

modelirati nezavisno, sama za sebe, nego se mora modelirati zajedno s modeliranjem postupaka i

programa upravljanja njezinim pogonom (nema konstrukcije koja se može rješavati, neovisno od

istodobnog rješavanja načina na koji će se njome upravljati). Tradicionalno uobičajeni način da se već

rješena konstrukcija vodovoda daje nekome drugom koji će onda riješiti kako s njom upravljati, može dati

samo improvizacije upravljanja njezinim već predodreĎenim ulazno-izlaznim objektima (crpnim stanicama

i vodospremnicima), ali ne i racionalno rješenje cijeline konstrukcije i upravljanja njezinim pogonom.

Sve je to uzrok već prevelikih pojednostavljenja i konstrukcije i upravljanja sustavima vodoopskrbe. I

danas se zbog toga oni još uvjek projektiraju sa koncepcijama i na način kao da je riječ o malim

vodovodima i lokalnoj automatici kontrole njihova pogona (čak se i suvremena informacijska tehnologija

koristi zapravo samo do te razine svojih mogućnosti). Danas su to medjutim veliki gradski, regionalni i

interegionalni sustavi. Na takav tradicionalan, pojednostavljeni način, oni se više ne mogu rješavati,

razvijati, upravljati i održavati. Dokaz za to su hijerarhijska dezorganizacija distribucijske mreže, potpuno

nepoznati i neupravljivi pogonski učinci unutar njezinih područja opskrbe, već enormno veliki gubitci vode

i energije u toj mreži, te sve veći problemi u kontroli i naplati potrošnje vode.

Nužan je danas potpuni zaokret. Nužne su složenije motode i složenija rješenja, ali zato jednostavniji,

organiziraniji, racionalniji i pouzdaniji način upravljanja razvojem, pogonom, održavanjem i poslovanjem

velikih sustava vodoopskrbe, učincima u područjima opskrbe, smanjivanjem gubitaka vode i energije, pa i

procesom privatizacije vodoopskrbe, ako ili kada do njega ipak doĎe. U ovome radu, autori Coprograma

d.o.o koncipiraju hijerarhijski organizirane, višesmjerne i fleksibilne konstrukcije vodovoda, kakvima treba

težiti u integriranju i osuvremenjavanju velikih distribucijskih sustava vodoopskrbe, pa i u pripremama za

njihovu eventualnu privatizaciju, na način koji će biti najbliži interesima potrošača.

3

SADRŽAJ:

1. Problem ograničene pouzdanosti u prognoziranju opterećenja vodovodnih sustava i mogućnosti rješavanja takvih problema 2. Konstrukcije s glavnim distribucijskim vodospremnikom ispred područja opskrbe 3. Konstrukcije sa sekundarnim nasuprotnim vodospremnikom iza područja opskrbe 4. Kontrolno-regulacijski objekti (KRO-i) vodovoda 5. Temeljne kontrolno-regulacijske vodovodne konstrukcije 6. Uvjeti primjene koncepcija temeljne kontrolno-regulacijske konstrukcije 7. Konstrukcije kontrolno-regulacijskih objekata (KRO-a)

8. Potrebe, mogućnosti i rezultati primjene koncepcija temeljnih kontrolno-regulacijskih vodovodnih konstrukcija, u Republici Hrvatskoj 9. Zaključci

4

1. Problem ograničene pouzdanosti u prognoziranju opterećenja vodovodnih sustava i mogućnosti rješavanja takvih problema

Slika 1. Višegodišnje promjene stanja - kapaciteta izvorišta

Slika 2. Raspon godišnjih, sezonsko-mjesečnih Promjena stanja-kapaciteta izvorišta

Slika 3. Raspon dnevno-satnih promjena stanja- Kapaciteta izvorišta

Slika 4. Višegodišnje promjene potrošnje vode

Slika 5. Raspon godišnjih sezonsko-mjesečnih promjena potrošnje vode

Slika 6. Raspon dnevno-satnih promjena potrošnje vode

Svaki sustav i svaka njegova konstrukcija projektira se i dimenzionira za njegova očekivana - potencijalna opterećenja. Opterećenja vodovodnog sustava su protoci u njegovim cjevovodima, a oni su odreĎeni potencijalnom potrošnjom vode (i njezinim gubicima) na izlazima/otvorima iz njegove mreže, te odgovarajućim dotocima vode na ulazima-izvorištima u tu mrežu. Suština problema u projektiranju i dimenzioniranju vodovodnih konstrukcija upravo je u tome što su ta njihova buduća-dugoročna potencijalna opterećenja zapravo nepoznata. Pojedinačna, vremenski ograničena i u specifičnim hidrološkim-hidrogeološkim uvjetima izvedena probno-eksploatacijska zahvaćanja-crpljenja vode nisu dostatna za neku pouzdaniju dugoročnu prognozu izdašnosti i kakvoće njezinih izvorišta (slike 1, 2 i 3). Isto tako pojedinačna, vremenski ograničena i u specifičnim uvjetima izvedena mjerenja potrošnje vode, nisu dostatna za neku njezinu pouzdaniju, dugoročnu prognozu (slike 4, 5 i 6). Nisu za to dostatne niti različite norme i koeficijenti, jer oni su rezultat tuĎih istraživanja u tuĎim specifičnim uvjetima, najčešće upravo u onim zemljama u kojima se te vlastite norme i koeficijenti više niti ne koriste. Nije za to dostatno niti iskustvo, jer upravo nam ono pokazuje koliko smo zapravo neuspješni u predviĎanju budućih promjena.

Za male vodovode to je mali problem, ali za velike vodovode, to je veliki problem. Poglavito za takve njihove konstrukcije kod kakvih se dimenzije njihovih objekata izravno odreĎuju iz takvih procjena njihovih dugoročnih opterećenja. Značenja toga problema najbolje se vide iz prešućivanja činjenice da izravno dimenzioniranje objekata na njihova procjenjena opterećenja, nije zapravo ništa uvjerljivije od izravnog procjenjivanja tih njihovih dimenzija (ukratko, postavlja se pitanje smisla tako složenih i detaljnih proračuna, ako se oni temelje na takvim procjenama). Noviji pristupi u rješavanju takvih problema danas su usmjereni u dva usporedna pravca: razvijanje fleksibilnih vodovodnih sustava, u kojma se

njihova potencijalna opterećenja ne preuzimaju samo fiksnim dimenzijama-visinama njihovih objekata, nego i promjenjljivom energijom angažiranom u njihovu pogonu

razvijanje suvremenih informacijskih sustava, sustava za kontinuirano prikupljanje podataka o realiziranoj potrošnji vode i sustava za kontinuirano adaptivno prognoziranje te potrošnje

Kombiniranim usporednim razvojem takva dva sustava, moguće je minimizirati probleme ograničene pouzdanosti u prognoziranju budućih vodoopskrbnih zahtjeva (potrošnje vode), minimizirati rizike predimenzioniranja objekata, suvišnih pogonskih troškova i razvojnih ograničenja, te istodobno maksimizirati sigurnost vodoopskrbe u širokim prostorima i svim potencijalnim uvjetima u tim prostorima. Ovdje je riječi samo o prvome od ta dva pravca, o projektiranju razvoja fleksibilnih vodovodnih konstrukcija.

5

Q 1 VP CP

H

Q

H <H <HVP2 VP VP1

2 12

Redukcija

Hop

2. Konstrukcije s glavnim distribucijskim vodospremnikom ispred područja opskrbe

Q >>Q2 1 VP CP

HVP1

HVP2

H

Q

Q

Hop

Slika 7. Mali (Q1) i veliki (Q2 >> Q1) vodovod

Za male vodovode, sve to i nije velik problem. Kod takvih vodovoda, opterećenja su često uvijek mala, bez obzira na to kako ih procjenjivali ili prognozirali. Za tako mala opterećenja, dimenzije objekata, a i pogonski troškovi, često će biti veći od stvarnih potreba, bez obzira na koncepciju i konstrukciju cjeline vodovoda. Razlike su male i nisu odlučujuće u izboru koncepcije ili konstrukcije takva vodovoda. Nisu to niti rizici eventualnog/neočekivanog prekoračenja tako procjenjenih veličina budućih opterećenja, jer su takvi vodovodi zapravo uvijek malo (i prihvatljivo) predimenzionirani. Odlučujući kriterij za izbor kocepcije i konstrukcije takvih malih vodovoda je jednostavnost njihova pogona i upravo to je najčešći razlog onih njihovih jednostavnih koncepcija/konstrukcija prethodnog dizanja vode u visoke distribucijske vodospremnike i onda jednostavne gravitacijske distribucije do krajnjih potrošača (slika 7). No, za velike vodovode, sve to nije tako jednostavno. S istom koncepcijom/konstrukcijom sustava (slika 7) razlike su neusporedivo veće. Budući da traženi opskrbni tlak (Hop) treba osigurati i u uvjetima dugoročne maksimalne potrošnje, visina vodospremnika (HVP2) odreĎena je upravo tim zahtjevima, pa je zapravo previsoka za cijelo dugoročno razdoblje, do eventualnog ostvarenja takve potrošnje. Posljedica toga je i previsok opskrbni tlak tijekom cijeloga toga razdoblja, prevelika i suvišna potrošnja energije, povećani gubici vode i povećani problemi u održavanju mreže i kućnih instalacija. Još veći je problem u tome što su svi ključni elementi takve konstrukcije (dimenzije objekata/cjevovoda i visine vodospremnika) trajno nepromjenjljivi/fiksni i što su mogućnosti bilo kakva njihova prilagoĎavanja i racionalnog smanjenja takvih neželjenih posljedica zapravo potpuno isključene. Zbog toga je i problem pouzdanosti u procjenjivanju budućih opterećenja, za takve konstrukcije velikih vodovoda vrlo izrazit problem. Karakteristike svih tih njezinih ključnih elemenata izravno slijede iz tih procjena. Ako su te procjene precjenjene, sve te trajne neželjene posljedice (trajno nizak stupanj iskorištenja izgraĎenih dimenzija objekata, trajno prevelika potrošnja energije, itd) nepotrebno mogu biti još i veće, a ako su pak potcjenjene, sve to dugoročno može biti još i nedostatno.

Q

1

VP CP

HVP2

HVP1

H

Q

Q

1

21 21

Hop

Slika 8a. Veliki vodovod, alternativno: veće dimenzije cjevovoda - niža visina vodospremnika ili manje dimenzije cjevovoda – viša visina vodospremnika

Slika 8b. Veliki vodovod kompromisno: 1 < < 2 - H VP2 < H VP< H VP1 (uz redukciju suvišnog tlaka)

6

VP CP

H

Q

HVP

Q

Hop

VP CP

H

Q

HVP

Q BCP

Hop

Dakako, postoje tu i alternative/varijante. Moguće je ići sa većim dimenzijama cjevovoda i nižim vodospremnikom ili pak obratno, s manjim dimenzijama cjevovoda i višim vodospremnikom (slika 8a). Iako se često i naširoko tako varijantira, u sušitini riječ je zapravo samo o izboru načina na koji će se novac preuranjeno i suvišno potrošiti, kroz veće investicijske, ili kroz veće pogonske troškove. Jer, u prvome slučaju, riječ je o velikim dimenzijama cjevovoda/mreže s neracionalno malim protocima, a u drugome, riječ je o velikim visinama vodospremnika s trajno neracionalnom potrošnjom energije. Postavlja se pitanje, može li se uopće izbor izmeĎu takvih alternativa, nazvati varijantama rješenja. U rasponu takvih alternativa, često se rade i kompromisi, sa srednjim dimenzijama cjevovoda i srednjim visinama vodospremnika i/ili pak s redukcijama suvišnog opskrbnog tlaka (slika 8b). Upravo se takva rješenja često nazivaju optimalnim. Možda zato što se ne vidi da se time zapravo ništa ne mijenja. Suvišni su troškovi samo razdjeljeni (nešto na dimenzije cjevovoda/mreže, a nešto na potrošnju energije), a rješenja u kojima su ukupni troškovi i dalje suvišni i u kojima se energija/novac uništava neposredno nakon toga što su angažirani, sasvim se sigurno ne mogu nazivati optimalnim.

Cijeli je problem s takvim vodovodnim konstrukcijama upravo u fiksnim/neprilagodljivim karakteristikama svih njihovih ključnih elemenata/objekata. Za velike vodovode to je potpuno neprihvatljivo. Razlike izmeĎu sadašnje i buduće potrošnje vode u velikim su vodovodima uvijek velike (bez obzira na način njezina procjenjivanja). Ipak, njihova rješenja moraju biti racionalna, ne samo za uvjete te imaginarne buduće potrošnje, nego za sve stvarne uvjete tijekom cijeloga razdoblja do te budućnosti. Što više, ne samo za stvarne uvjete potrošnje vode, nego i za sve druge stvarne uvjete (stvarne promjene karakteristika izvorišta, stvarne promjene u razvitku njihova šireg prostora itd), tijekom cijeloga toga dugoročnog razdoblja. Takva se prilagodljivost/fleksibilnost ne može očekivati od konstrukcija čiji su svi ključni elementi/objekti unaprijed predodreĎeni, fiksni i potpuno neprilagodljivi. Prioritetan problem kod velikih vodovoda nije jednostavnost njihova pogona, jer takvi si vodovodi mogu priuštiti i danas su zapravo nezamislivi bez suvremenih informacijskih sustava za upravljanje njihovim pogonom. Pri tome se sigurnost sustava ne smije poistovjećivati sa tom jednostavnosti njegova pogona, jer sigurni vodovodi nisu oni koji rade sami od sebe, nego naprotiv oni na čije se pogonske učinke može utjecati i prilagoĎavati ih svim predvidivim i nepredvidivim stvarnim uvjetima i zahtjevima, u njihovu prostoru i vremenu. Opterećenja velikih vodovoda su velika, velike su zbog toga i razlike izmeĎu sadašnjih i budućih veličina tih opterećenja, pa se cijeli takvi rasponi budućih promjena ne mogu prihvaćati jednim istim fiksnim rješenjem. Veliki su i rasponi mogućnosti svih drugih budućih promjena u prostoru velikih vodovoda, pa su veliki i rizici promašaja čak i temeljnih usmjerenja, koncepcija i temeljnih konstrukcija takvih fiksnih rješenja. Prioritetan problem kod velikih vodovoda zato je upravo ta njegova prilagodljivost i racionalnost u svim potencijalnim, sada predvidivim ili sada nepredvidivim uvjetima i zahtjevima, u cijelome/širem prostoru i u cijelome razdoblju, od sada do dugoročne budućnosti. Takav se problem može rješavati samo drugačijim koncepcijama/konstrukcijama vodovodnih sustava.

3. Konstrukcije sa sekundarnim nasuprotnim vodospremnikom iza područja opskrbe Slika 9a. Veliki vodovod (uz dizanje nedostatnog tlaka u CP)

Slika 9b. Veliki vodovod (uz booster dizanje nedostatnog tlaka u BCP)

7

Za razliku od prethodnog tipa konstrukcije s fiksnom visinom glavnog distribucijskog vodospremnika, glavni objekt (crpna stanica CP), na ulazu u ovakvu vodovodnu konstrukciju može imati široko promljenjljive i prilagodljive pogonske performanse i karakteristike. Uz primjenu modularne koncepcije (paralelne i serijske) i suvremene opreme u tim ulaznim objektima/crpnim stanicama, često je već samo to dostatno za racionalno pokrivanje cijelih raspona potencijalnih budućih promjena vodoopskrbnih zahtjeva/opterećenja (slika 9a). Ako nije, primjerice zbog prevelikog porasta tih zahtjeva/opterećenja (ili primjerice zbog napuštanja starih i otvaranja novih udaljenijih izvorišta vode), pogonski tlak na ulazu u takvu konstrukciju ne treba dizati u nedogled, nego u meĎuprostoru treba interpolirati novu booster crpnu stanicu BCP (ili transformirati staru CP, u slučaju napuštanja njezina izvorišta vode), te visine tlaka u području distribucije održavati praktički u istim željenim rasponima (slika 9b) U takvim konstrukcijama nema potrebe za preuranjeno predimenzioniranje i/ili trajno suvišnu potrošnju energije, poglavito ne zbog nekih procjenjenih imaginarnih dugoročnih potreba za koje se ne zna hoće li se ikada ostvariti. U takvim konstrukcijama moguće je iskoristiti činjenicu da ukupni kapaciteti sustava ne zavise samo o dimenzijama njegovih objekata, nego i o energiji angažiranoj u njihovu pogonu. Ako su već te dimenzije fiksne/nepromjenjljive, ne mora to biti i visina energije angažirane u njihovu pogonu. Ona se može mijenjati i prilagoĎavati stvarnim vodoopskrbnim zahtjevima/opterećenjima, u stvarnom vremenu (poglavito uz primjenu već spomenute modularne koncepcije i suvremene opreme u takvim ulaznim i booster crpnim objektima). Nepromjenjive/fiksne dimenzije cjevovoda mogu se odrediti iz onih manjih, vjerojatnijih budućih opterećenja, a sva ona ekstremno velika i manje vjerojatna dugoročna opterećenja (iz kojih su se, u prethodnom tipu konstrukcija, izravno odreĎivale fiksne dimenzije/visine njezinih objekata), mogu se u ovakvim konstrukcijama preuzimati povećavanjem angažirane energije, ako, kada i koliko to stvarno bude trebalo. Tako se s ovakvim konstrukcijama mogu potpuno isključiti (ili barem minimizirati) rizici prejudiciranog predimenzioniranja objekata i trajno suvišne potrošnje energije, odnosno rizici prevelikih i trajno suvišnih investicijskih i pogonskih troškova i problema. Ipak, samo tako, još uvijek se ne isključuju i svi drugi rizici različitih drugih sada predvidivih ili nepredvidivih budućih promjena, u prostoru i vremenu razvitka i pogona velikog vodovoda (primjerice, icrpljenja postojećih izvorišta, otvaranja novih izvorišta ili razvitak područja na sasvim drugim stranama prostora, povezivanja s drugim sustavima, različite akcidentne situacije, itd). 4. Kontrolno-regulacijski objekti (KRO -i) vodovoda Slika 10. Transformacija BCP u KRO - otvaranje novih mogućnosti za velike vodovode Primjenom nešto složenijih konstrukcija vodovodnih armatura, modularnih koncepcija ugradnje suvremenih crpnih agregata i suvremene elektrostrojarske i informatičke opreme, a prema potrebi čak i modularne dogradnje sabirnih vodospremnika, prethodno interpolirana booster crpna stanica BCP, zavisno od budućih stvarnih promjena i potreba, može se postupno transformirati u složeniji kontrolno-regulacijski objekt KRO (slika 10). To je objekt koji, zavisno od budućih stvarnih potreba, može sadržavati sve elemente koje inače sadrže svi vodovodi (cijeli jedan vodovod, u malom). Istodobno, to može biti točka (kontrolno-regulacijski čvor) koji može ispuniti sve potencijalne predvidive i nepredvidive zahtjeve, od uvoĎenja nove/dodatne energije u pogon sustava i prilagoĎavanja ukupnih kapaciteta sustava stvarnim tekućim zahtjevima/opterećenjima, do preusmjeravanja tokova u sustavu, opskrbe novih potrošača ili prihvaćanja novih izvorišta, na potpuno suprotnim stranama prostora. Takve transformacije i takvi objekti otvaraju nove mogućnosti za velike vodovode, kako u prilagoĎavanju budućim stvarnim zahtjevima/opterećenjima, tako i u isključivanju svih rizika za sigurnost vodoopskrbe. Poglavito zbog toga što se i drugi postojeći i novi pogonski objekti vodovoda (crpne stanice i vodospremnici) na sličan način mogu dograĎivati, transformirati i interpolirati u slične kontrolno-regulacijske objekte (KRO-e), na lokacijama već postojećih objekata ili prema potrebi na potpuno novim lokacijama (slika 11). Na taj način zadržavaju se sve postojeće i dodaju se nove funkcije i performanse vodovodnog sustava, sukladno budućim stvarnim uvjetima i zahtjevima. Moglo bi se kazati da se na taj način otvaraju praktički neograničene mogućnosti prilagoĎavanja, razvitka i racionalizacije velikih vodovoda.

BCP KRO1VP CP

KRO1VP KRO3 CP KRO2

KRO4

Slika 11. Neograničene mogućnosti prilagoĎavanja, razvitka i racionalizacije velikog vodovoda

8

5. Temeljne kontrolno-regulacijske vodovodne konstrukcije Slika 12. Hijerarhijsko ustrojstvo konstrukcije velikog vodovoda- -temeljna kontrolno-regulacijska vodovodna konstrukcija

6. Uvjeti primjene koncepcija temeljne kontrolno-regulacijske konstrukcije Koncepcije kontrolno-regulacijskih objekata (KRO-a) i temeljnih kontrolno-regulacijskih vodovodnih konstrukcija, razvijene su prigodom traženja rješenja za transformiranje već postojećih velikih vodovoda. Zbog predugog zadržavanja starih-početnih koncepcija i samo stalnog širenja vodovoda, postupno se dolazilo do konstrukcija s enormno velikom potrošnjom energije i nesrazmjerno slabim ukupnim učincima, te s tisućama jednakopravnih elemenata (cjevovoda i objekata) s kojima se više nije moglo upravljati. Rješenja transformacije takvih konstrukcija tražena su u identifikaciji njezinih hidraulički najutjecajnijih komponenti, interpoliranju novih još nedostatnih elemenata i zatvaranju takvih znatno jednostavnijih temeljnih kontrolno-regulacijskih konstrukcija, kroz koje se onda moglo učinkovito upravljati učincima cjeline takvih vodovoda. Sve ostale komponente takvih vodovoda (tisuće cjevovoda, mreže i objekata), transformirane su tako u sekundarne mreže ispune meĎuprostora i kaseta takve temeljne kontrolno-regulacijske konstrukcije. Svi pogonski učinci (primjerice, protok i tlak) u cijelome prostoru tako transformiranih vodovoda kontrolirani su sada i upravljani kroz takvu temeljnu kontrolno-regulacijsku konstrukciju, a sve takve sekundarne mreže u meĎuprostorima/kasetama te temeljne konstrukcije, dobile su samo funkcije jednostavne detaljne distribucije tako već osiguranih učinaka (primjerice protoka i tlaka). Upravo kroz takve transformacije već postojećih velikih vodovoda pokazalo se koliko je njihov prethodni razvitak bio neracionalan. Dimenzije već izgraĎenih glavnih cjevovoda bile su često dostatne, čak i za znatno više i učinkovitije razine njihova korištenja u novoj temeljnoj konstrukciji. Dimenzije cjevovoda i objekata unutar novoformiranih sekundarnih mreža ispune takve temeljne konstrukcije, pokazale su se često i više nego predimenzionirane za takvu svoju novu funkciju. Pokazalo se tako da koncepcije temeljnih kontrolno-regulacijskih vodovodnih konstrukcija, još veći smisao svoje primjene imaju u fazama planiranja razvitka velikih vodovoda. Posebice zbog toga što su to tada potpuno fleksibilni planovi, koji se mogu jednostavno i stalno ažurirati i prilagoĎavati, stvarnim uvjetima i stvarnim zahtjevima u stvarnom vremenu. I poglavito zbog toga što su i takve temeljne kontrolno-regulacijske konstrukcije maksimalno modularne i fleksibilne i što se njihova izgradnja takoĎer može maksimalno prilagoditi tim stvarnim uvjetima i stvarnim zahtjevima, u stvarnom vremenu razvitka i pogona tako planiranih velikih vodovoda. Naravno, takva se temeljna kontrolno-regualcijska konstrukcija ne može projekirati na klasičan način, tako da se isprojektira njezino vodovodno rješenje, a onda se nekome drugome ostavi da riješi kako njome upravljati. Svojim najvećim dijelom, rješenje takve temeljne kontrolno-regulacijske konstrukcije zapravo je rezultat rješavanja problema upravljanja njezinim pogonom (a kroz to i cjelinom vodovodnog sustava).

KRO1 KRO2

KRO3 KRO4

Postupnim transformiranjem, interpoliranjem i dograĎivanjem takvih kontrolno-regulacijskih čvorova/objekata (KRO-a), mogu se, postupno i prema stvarnim potrebama, razvijati velike vodovodne konstrukcije s racionalnim dimenzijama njezinih objekata, racionalnim pogonskim troškovima i višestrukom sigurnosti vodoopskrbe, u svim predvidivim i nepredvidivim uvjetima (slika 12). Riječ je o hijerarhijski najvišoj razini ustrojstva konstrukcije cjeline distribucijskog sustava. Riječ je o višesmjernoj i višefunkcijskoj temeljnoj kontrolno-regulacijskoj vodovodnoj konstrukciji, s cijelim rasponom mogućih pogonskih performansi i mogućnosti učinkovitog i ekonomičnog prilagoĎavanja svim potencijalnim uvjetima i zahtjevima. Suština cjeline čak i vrlo velikih sustava vodoopskrbe može se tako koncentrirati u samo nekoliko glavnih cjevovoda ili prstena i samo nekoliko takvih kontrolno-regulacijskih objekata. Svi pogonski učinci cjeline takva vodoopskrbnog sustava kontroliraju se i osiguravaju upravo tom temeljnom kontrolno-regulacijskom konstrukcijom, a sve ostalo samo su mrežaste ispune za detaljanu distribuciju tih već osiguranih pogonskih učinaka (traženog protoka i tlaka), u meĎuprostorima te temeljne konstrukcije. Na taj način, traženi pogonski učinci osiguravaju se uz uvijek primjerenu potrošnju energije i uz minimalne dimenzije cjevovoda, ne samo te temeljne konstrukcije, nego i detaljnih distribucijskih mreža u njezinim meĎuprostorima.

9

Simbol elektromotornog"on-off" ventila

ventila (tipa: regulatingvalve)

Simbol regulacijskog

ventila (tipa: non-returnvalve)

Simbol nepovratnog

sa svom njihovom standardnomi nestandardnom opremom

Simbol skupine crpnih agregata

sa svom njihovom standardnomi nestandardnom opremom

Simbol ulaza/izlaza vodospremnika

standardnom i nestandardnomopremom

Simbol tlacnog kotla sa svom

7. Konstrukcije kontrolno-regulacijskih objekata (KRO-a) Slika 13. Strukturno - funkcijska topološka shema cjeline općeg tipskog rješenja KRO-a

KSB GmbH

Slika 14. CAD prikaz tipskog rješenja jednog dijela KRO-a

Težište interesa u takvim transformacijama postojećih velikih vodovoda bilo je upravo u traženju takvih konstrukcija samih kontrolno-regulacijskih objekata koje će moći istodobno ispuniti sve zahtjeve svoje učinkovitosti i sve uvjete svoje izgradnje/interpolacije u već gusto urbaniziranim gradskim sredinama. Rezultat tih istraživanja danas su već tipizirana rješenja takvih objekata, minimalnih graĎevinskih dimenzija (nešto veća podzemna betonska okna ili pak samo rekonstrukcije već postojećih vodovodnih objekata, primjerice već postojećih crpnih stanica ili zasunskih komora već postojećih vodosprema) i istodobno maksimalne pogonske prilagodljivosti i učinkovitosti. Neka od takvih tipskih rješenja KRO-a prikazana su na slikama 13 i 14, a prikazi su preuzeti ili reinterpretirani iz informacija, dokumentacije i promiĎbenog materijala više multinacionalnih kompanija i consulting kuća specijaliziranih za projektiranje i proizvodnju vodovoda, vodovodne, elektrostrojarske i informatičke opreme.

10

8. Potrebe, mogućnosti i rezultati primjene koncepcija temeljnih kontrolno-regulacijskih vodovodnih konstrukcija, u Republici Hrvatskoj Predugim zadržavanjem svojih starih - početnih koncepcija i samo svojim stalnim širenjem, više naših velikih vodovoda takoĎer je već u situaciji u kojoj se vidi trajna neiskorištenost dimenzija izgraĎenih cjevovoda, suvišna potrošnja energije i gotovo potpuna ograničenost u upravljanju/mjenjanju takve situacije. Više naših vodovoda takoĎer je već u fazama popunjavanja svojih meĎuprostora, ali i nemogućnosti učinkovitog povezivanja svojih meĎusobno nesukladnih konstrukcija i četo potpuno suprotstavljenih režima i učinaka pogona. Dakako, potreba za primjenu takvih koncepcija i konstrukcija ima i u prostorima gdje se razvitak vodovoda tek planira, upravo zbog toga da bi se izbjegli (ili barem smanjili) takvi učinci i takve neracionalnosti. Činjenica je da takva planska rješenja u nas baš i nisu najbolje prihvaćena. Ima za to objektivnih, ali još više možda samo nama specifičnih razloga. Činjenica je meĎutim i to da prihvaćena rješenja, na kraju ipak sliče takvim rješenjima. To je i sasvim razumljivo, kako zbog jednostavne činjenice da se do boljeg rješenja svake pojedinačne komponente može doći samo rješavanjem cjeline sustava/prostora, tako i zbog činjenice da su takvim višesmjernim i višefunkcijskim koncepcijama i konstrukcijama, kroz široke raspone njihovih prilagodljivih performansi, zapravo već obuhvćena sva konkurentna rješenja. Ne zato da bi se onda odbacila i dokazala prihvatljivost samo jednoga, nego zato da bi sva ostala trajno na raspolaganju, ako, kada i koliko se u stvaranom vremenu i stvarnim uvjetima pokaže da su bolja (ono što danas izgleda najbolje, već sutra ne mora biti čak niti moguće). Zbog svega toga, projektiranje takvih planskih rješenja izgleda korisno, čak i onda kada se ona, zbog bilo kakvih razloga, trenutačno ne prihvaćaju (uostalom, to i jesu samo dugoročni generalni planovi, podložni i daljnjem i stalnom ažuriranju, doraĎivanju i prilagoĎavanju). Bez takvih planova pojedinačna bi rješenja izgledala sasvim drugačije, a s takvim planovima ona će barem sličiti takvim rješenjima i tako barem umanjiti sve rizike većih parcijalnih odstupanja i napredovanja prema sadašnjim situacijama mnogih već razvijenih velikih vodovoda, koji se moraju transformirati, ali čija je transformacija sada neusporedivo skuplja i teža.

9. Zaključci Svaki se sustav i svaka njegova konstrukcija, projektira i dimenzionira za njegova očekivana-potencijalna opterećenja. Opterećenja vodovodnog sustava su protoci njegovim cjevovodima, a oni su rezultanta potrošnje vode na izlazima i njezina dotoka na ulazima u vodovodnu mrežu. Problem je u tome što su ta buduća, posebice dugoročna opterećenja, zapravo nepoznata. Problem je i u tome što, čak kada bi ih se i pogodilo, sustav ne možemo samo na njih dimenzionirati. On treba biti racionalan i treba racionalno raditi tijekom cijeloga trajanja toga dugoročnog razdoblja, sa cijelim rasponom potencijalnih opterećenja u tome razdoblju. a ne samo sa onim najvećim, na njegovu kraju (ako se ono i tada ostvari). Izlaz iz tako realno postavljenog problema je u projektiranju fleksibilnih vodovodnih konstrukcija koje se mogu prilagoditi svakome stvarnom opterećenju i pri svakome od njih raditi racionalno. To meĎutim neće biti i dostatno. Kada se ima takva prilagodljiva konstrukcija, trebat će i način kako je prilagoĎavati. Suština je u tome da to prilagoĎavanje treba biti pravodobno (a ne zakašnjelo). Za vodovodne sustave s dnevnim ciklusom regulacije – izjednačenja, to je prilagoĎavanje pravodobno ako se izvodi već samo za kratkoročne prognoze njihova opterećenja, već za dva ili nekoliko dana unaprijed. Tada će se odstupanja od željenih učinaka unaprijed isključivati (ili barem minimizirati) i to će onda biti upravljanje. Upravljanje nije kada se već ostvarena odstupanja naknadno (i sa zakašnjenjem) popravljaju. Jer to je onda popravljanje, a ne upravljanje. Tek tako, istodobnim razvitkom fleksibilnih vodovodnih konstrukcija i sustava za kontinuirano-adaptivno prognoziranje njihovih opterećenja, moguće je prilagoĎavati se stvarnosti, izbjeći zavisnost o uspješnosti u pogaĎanju budućnosti, isključiti potrebe nepotrebnog ili preuranjenog predimenzioniranja, te osigurati vodoopskrbu i njezin racionalan pogon u cijelome prostoru i tijekom cijeloga trajanja dugoročnog razdoblja. Upravo to je razlog sve intenzivnijih angažiranja u traženju rješenja takvih vodovodnih konstrukcija i istodobnom razvoju suvremenih informacijskih sustava, za prognoziranje njihovih opterećenja i upravljanje njihovim pogonom.

11

Back to list of documents ______________________________________________________________________________________ Copyright © 2011 Coprogram d.o.o, Zagreb

Vezano:

Prostorni vodoopskrbni planovi u Republici Hrvatskoj

Coprogram d.o.o, Zagreb, Hrvatska

CRO: Kontrolno-regulacijski objekti u distribucijskom sustavu vodoopskrbe

Coprogram d.o.o. Zagreb, Hrvatska

Privatizacija, regulacija i deregulacija vodoopskrbe

Coprogram d.o.o, Zagreb, Hrvatska

Integralni GPRS telemetrijski, AMR/AMI i sustav detekcije gubitaka u vodoopskrbnoj mreži

Coprogram d.o.o, Zagreb, Hrvatska

Integralni informacijski sustav vodoopskrbe

Coprogram d.o.o, Zagreb, Hrvatska