God økologisk tilstand i vassdrag og fjorder

Transkript

1 Norsk vann/sstt: «Vannledningskvalitet, ledningsnett og Fagtreff lekkasjer; Utfordringer innen vannforsyning «Oslo, 25. oktober 20616: Hvordan redusere risiko for trykkløst nett og ha kontroll med lekkasjene: Eksempel på oppbygging av ledningsnettet for å minimalisere risiko for trykkløst nett og ha kontroll med lekkasjene Gunnar Mosevoll, Skien kommune, Vannforsyning og avløp God økologisk tilstand i vassdrag og fjorder Norsk vann_fagtreff 25 okktober 2016_Trykkloest nett og lekkasjekontroll_gm_ pptx Skien : Kommunal vannforsyning og avløp i 150 år 1

2 Utgangspunkt Forslag til ny drikkevannsforskrift (fra og med 2017): Vannledningsnettet skal være tilstrekkelig lekkasjetett og det skal hindres at drikkevannet blir forurenset. Nasjonale mål for vann og helse (vedtatt av regjeringen 22. mai 2014): Årlig utskifting /rehabilitering av vannledningsnett bør i gjennomsnitt være minst 2 % på nasjonalt nivå fram til Lekkasje fra det enkelte ledningsnettet bør være mindre enn 25 prosent innen 2020

3 17 Ledningsnett og internt fordelingsnett Forslag til 17: Vannverkseieren skal sikre at vannforsyningssystemets ledningsnett til enhver tid er tilstrekkelig lekkasjetett og i tilfredsstillende stand, for å hindre at drikkevannet blir forurenset. Vannverkseieren skal sikre at det utarbeides en plan for hvordan ledningsnettet skal vedlikeholdes, og at denne planen er oppdatert og følges. Eieren av internt fordelingsnett skal sikre at det interne fordelingsnettet til enhver tid er i tilfredsstillende stand, og at det ikke bidrar til at drikkevann på ledningsnettet blir forurenset. Hva er lekkasjetett? Hvordan hindre at drikkevannet blir forurenset?

4 Skien: Er det håp? Anleggsår for kommunale vannledninger i drift i juli Lengde (km) i perioder på 10 år Anleggsår Samlet lengde 545 km 10 m kommunal vannledning per innbygger Om lag 65 km kommunal vannledning er bygd før % lekkasje

5 Klart det er håp!!

6 Ny drikkevannsforskrift 17 Ledningsnett og internt fordelingsnett Hvordan redusere lekkasjetapet? Hvordan redusere faren for forurensning av vannet i ledningsnettet? Konklusjonen kommer her først. Deretter kommer bakgrunnen for konklusjonen. Konklusjon: Vannledningsnettet må utformes med tanke på god overvåkning av vannforbruket og lekkasjetapet. Kommunene må fullføre denne ombyggingen av ledningsnettet. Lekkasjetapet må reduseres slik at det ikke skaper fare for undertrykk på ledningsnettet. Vannledningsnettet må utformes slik at det tåler vannledningsbrudd uten at det blir undertrykk på ledningsnettet. Vannledningsnettet fornyes i samsvar med en felles plan for fornyelse av vannledninger og avløpsledninger. Vannledninger med svært dårlig driftssikkerhet og høyt lekkasjetap bør skiftes ut innen 2025 (f.eks. galvanisert stål, asbestsement av dårlig kvalitet)

7 Om å redusere lekkasjetapet

8 Lekkasjer Litt om størrelsen En «enhetslekkasje»: Lekkasjehullet har et tverrmål på anslagsvis 1 mm Denne lekkasjen i en privat stikkledning av galvanisert stål ble målt til 0,1 liter/minutt = = 6 liter/time = 144 liter /døgn. Vanlig forbruk for 1 person i ett døgn.

9 Lekkasjer: Litt om størrelsen Lekkasjehullet har et tverrmål på anslagsvis 1 mm Dersom de fleste lekkasjene var så små som «enhetslekkasjen», ville det være flere hundre lekkasjer per km ledning. Men de fleste lekkasjene er langt større. Et skarpkantet, sirkulært hull med diameter 5 mm i en ledning med vanntrykk 50 meter vannsøyle. vil gi en lekkasjevannføring på om lag 1,3 m3/time. 1,3 m3/time svarer til midlere vannforbruk for om lag 200 personer med vannforbruk 150 liter/person og døgn (6,25 liter/time).

10 Lekkasjer: Litt om størrelsen Denne lekkasjen på en kommunal vannledning av galvanisert stål med diameter 50 mm er kanskje på om lag 0,5 liter/minutt ( liter/døgn). Lekkasjer kan stå tett på ledninger av galvanisert stål.

11 Lekkasjer litt om størrelsen: «Drømmelekkasje»: Lett å finne, gjør liten skade. Sprekk i albu på stikkledning (om lag 5 m3/time)

12 En av de typene lekkasje: Brudd på en dårlig asbestsement ledning Stor lekkasje og trykkløst nett Brudd på ledningen Hele den skadde rørlengden graves fram 12

13 De virkelig store lekkasjene 10. februar 2016 Brudd i ledning av PVC-U Gulset, Skien, lagt ND 225 mm Disse bruddene kan det være vanskelig å finne, men i de fleste tilfellene er de lett å finne 12. november 2009: Brudd i vannledning i Skien (Kapittelgata) ND 250 mm Grått støpejern Lagt i 1950 Langsgående sprekk Lekkasje vannføring 120 liter/sekund Langsgående sprekk med en greinsprekk og utsprunget flak Lekkasje-vannføring liter/sekund

14 Hvordan holder vi så lekkasjetapet nede? Eksempel: Lekkasje på 5 m3/time i 24 timer: 120 m3 0,6 % av vannproduksjonen Lekkasje på 5 m3/time i 3 døgn: 360 m3 Lekkasje på 5 m3/time i 30 døgn: 3600 m3 Konklusjon: Vesentlige lekkasjer må vi finne fort! Problem: Det er så langt mellom lekkasjene! Hvis alle pågående lekkasjer i Skien var på 5 m3/time: Dvs. 60 lekkasjer, og det betyr 9 km mellom hver lekkasje

15 Forebyggende tiltak mot undertrykk i fordelingsnettet for vannforsyning: Kontinuert overvåkning av vannforbruket i små soner: Eksempel: Overføringsledning Vannmåler TRV Fordelingsnett Vanligvis er dette området forsynt gjennom vannmåleren (trykkreduksjonsventilen (TRV) er stengt). På denne måten kan lekkasjetapet overvåkes kontinuerlig. Hvis vannforbruket øker pga. vannledningsbrudd eller brannslokking, Åpner trykkreduksjonsventilen (TRV) seg og sørger for nødvendig vannforsyning gjennom den andre ledningen.

16 Om lekkasjetapet i Skien: Hvordan skal det reduseres? Skien har om lag 40 vannmålere som kontinuerlig overvåker vannforbruk og lekkasjetapet. I store deler av vannledningsnettet finner en lekkasjene raskt etter at de oppstod. 4 store soner er bygget opp slik at lekkasje-overvåkningen er lite effektiv. For disse sonene kreves vesentlig større innsats (samlet mill. kr). Skien august 2016: Lekkasjetap noen nøkkeltall om foreslåtte tiltak Vannproduksjon i Steinsvika vannverk: m 3 /døgn / Samlet lekkasjetap: m 3 /døgn (34 37 %) Virkning av foreslåtte tiltak for å redusere lekkasjetapet: Forsyningssoner Vannforbruk i 2016 m 3 /døgn Mål for reduksjonen m 3 /døgn Med lavt lekkasjetap (5 25 %): Med høyt lekkasjetap (35 60%) Gjennom de foreslåtte tiltakene vil det samlede lekkasjetapet bli redusert til %

17 Automatisk overvåkning av lekkasjetapet: Fra bygging av vannmåleranlegg i Moflatavegen i Skien Vannmåler En elektromagnetisk vannmåler kan måle vannføringen i flere retninger.

18 Systematisk fornying av vannledningsnettet Skien kommunale vannledninger: Utskifting av 11 km med ledninger av galvanisert stål (diameter mm) 12 km med ledninger av asbestsement (diameter mm) vil redusere antallet lekkasje-reparasjoner med om lag 40 % (fra per år) Dette vil frigjøre arbeidskraft til lekkasjesøking på det private ledningsnettet.

19 Reduksjon av lekkasjetapet og systematisk fornyelse Konklusjon: Det er viktig å få ned lekkasjetapet Massiv utskifting av ledningsnettet er en lite effektiv metode. Derfor: Skift ut ledninger av galvanisert stål (inkl. private stikkledninger) Ledninger av seigt støpejern med tæringshull må fornyes Dårlige ledninger av asbestsement må skiftes ut (dvs. ledninger som ikke er malt innvendig og utvendig) Ledninger av grått støpejern med høy bruddhyppighet må fornyes Ledninger av PVC-U med høy bruddhyppighet må fornyes Men viktigst: Ledningsnettet må bygges om med tanke på lekkasjeovervåkning og lekkasjesøking.

20 Fornyelse av vannledningsnettet : Ikke alltid de dårligste ledningene som blir tatt først Det er ikke alltid de dårligste vannledningene blir skiftet ut først De blå ledningene er «kapp» fra nye vannledninger, men resten er ledninger fra tiden Ledningene ble ikke skiftet ut på grunn av lekkasjer, men pga. separering av avløpsnettet. De utskiftede ledningene kunne ha holdt lenger.

21

22 Utforming av vannledningsnettet og påvirkning av vannkvalitet Påvirkning av vannkvalitet - på grunn av ledningsbrudd: Forurensning av vannet i vannledningsnettet på grunn av ledningsbrudd og lekkasjer må forebygges. Oversikt: Rørmateriale og bruddforløp Undertrykk på vannledningsnettet prinsippskisse og hygienisk risiko Årsaker til høy vannføring i fordelingsnettet Hva gjør vi for å redusere følgene av ledningsbrudd i vannledningsnettet Utforming av vannledningsnettet Bygging av flere høydebasseng Valg av rørtype og materialkvalitet

23 Bruddforløp i vannledninger (trykkrør) Hvordan brytes vannledninger ned? Rørmateriale Grått støpejern Seigt støpejern Stål (vanlig karbonstål) PVC-U PE «Bruddforløp» Sakte sprekkvekst og sprøtt brudd Korrosjonshull (hullet vokser sakte) Korrosjonshull (hullet vokser sakte) Sakte sprekkvekst og sprøtt brudd Sakte sprekkvekst og sprøtt brudd eller «Kjemisk brudd» (oksidasjon og sprøtt brudd) Ved sakte sprekkvekst og sprøtt brudd: 1. Sprekken skapes og vokser sakte, gjerne over mange år. 2. Når sprekken har nådd kritisk størrelse, tar det som regel mindre enn 1 minutt fra røret er helt tett til det det er full utlekking. Store brudd kan føre til trykkløst vannledningsnett.

24 Gode plastmaterialer er velegnet for vannledninger, men også plastrør blir til slutt for usikre: Plast er nå det dominerende rørmaterialet for nye vannledninger, men hvordan tar vi hensyn til det når vi utformer vannledningsnettet?

25 Bruddtyper I plastkonstruksjoner kan vi ha tre typer brudd: Seige brudd Sprø brudd (gjerne 1 vesentlig sprekk som vokser) Varmealdring / kjemisk brudd (kan være flere, vesentlige sprekker som vokser) I

26 Seigt brudd Seige brudd oppstår når spenningen i plastmaterialet er så høy at vi får stor og varig tøyning. I et rør med innvendig vanntrykk vil vi da få en stor og ustabil deformasjonsøkning. For et plastrør vil rørdiameteren øke, mens veggtykkelsen blir mindre. Redusert veggtykkelse fører til økte spenninger i rørveggen, og det skjer så et seigt brudd. Seige brudd oppstår svært sjelden i plastrør som er dimensjonert på vanlig måte. Det skyldes at dimensjonerende spenning i PE-ledninger er lav. Men kan forekomme når vannet i ledninger med liten diameter fryser til is. Foto: Hallingplast 2015

27 Sprø brudd Rask sprekkvekst, f.eks. som følge av et slag Sakte sprekkvekst, som starter i en svakhet i rørmateriale Brudd i en vannledning av PVC-U, DN110 pga. kraft fra gravemaskinskuffe

28 Varmealdring / kjemisk brudd Et kjemisk brudd kan skje dersom et rørmateriale av plast utsettes for langvarig varmepåkjenning i kombinasjon med tilgang til oksygen. Dette kaller vi varmealdring eller varmeoksidasjon. Under slike forhold avtar fastheten til plastmaterialet, og et sprøtt brudd oppstår. Sollys (ultrafiolett lys) kan ha samme virkning. For å motvirke kjemisk brudd tilsettes stoffer som stabiliserer plastmaterialet (f.eks. hindrer at HCl avspaltes fra PVC-U). PE tilsettes antioksidanter for å hindre at det dannes oksider på overflatene av rørveggen. Forbruk av stabilisatorer / antioksidanter ved vanlig drift: PVC-U: Stabilisatoren forbrukes svært sakte, og det er vanligvis alltid nok stabilisator i rørveggen. PE : Antioksidanter forbrukes og / eller tapes svært sakte. Forbruket kan imidlertid være så pass høyt at innholdet av antioksidanter blir brukt opp. Det gjelder særlig i rør med tynne rørvegger. Når innholdet av stabilisatorer / antioksidanter ved overflaten på rørveggen er brukt opp, kan vi få rask sprekkvekst i rørveggen. «Skal rør av PE kunne bli minst 100 år, må kjemisk brudd forebygges.»

29 Varmealdring / kjemisk brudd av polyetylen Vannledninger av PVC-U er ikke utsatt for varmealdring / kjemisk brudd i nevneverdig grad. Vannledninger av PE skal dimensjoneres for at varmealdring/ kjemisk brudd skjer i løpet av 100 år Fra en undersøkelse av PE-ledning Et framtidig brudd på grunn av varmealdring / kjemisk brudd kan se slik ut.

30 Vannledningsnettet må utformes for å tåle ledningsbrudd I dag er det hovedsakelig rør av grått støpejern og asbestsement som sprekker. I framtiden vil vi også få plastrør som sprekker. Dvs. at også det framtidige vannledningsnettet må bygges for å tåle rørbrudd. brudd

31 Undertrykk i vannledningsnettet - prinsippskisse Høydebasseng Undertrykk Ingen strømning Trykklinje Vanlig vannføring Svært høy vannføring Eksempler på driftsforhold som kan forårsake undertrykk: Brannslokking eller spyling Trykkstøt (pumpestopp eller Ledningsbrudd rask ventilstenging)

32 Undertrykk i vannledninger kan være en hygienisk risiko Det er strenge krav til kvaliteten på vannet fra vannbehandlingsanlegg. Det er viktig at god vannkvalitet blir opprettholdt gjennom vannledningsnettet hele vegen fram til forbrukerne Hvis vi har undertrykk, kan eventuelt vann fra omfyllingsmassene suges inn i vannledningen. Dette kan være: Virkelig grunnvann Vann som har lekket ut fra vannledningen Vann som har lekket ut fra avløpsledninger Forhold som kan medføre undertrykk må derfor forebygges.

33 Undertrykk i vannledninger kan være en hygienisk risiko Men i godt drenerte grøfter er det ikke fare innsuging av vann.

34 Årsaker til høy vannføring i fordelingsnettet Norske fordelingsnett for vannforsyning har vanligvis et vanntrykk mellom 30 og 80 meter vannsøyle. Tabellen nedenfor viser noen typiske verdier for vannføringen i lekkasjer i fordelingsnettet ved vannføring m vannsøyle. Mesteparten av fordelingsnettet er dimensjonert for brannslokking. Type lekkasje eller forbruk Vannføring (liter / sekund) En svært stor lekkasje i en stikkledning til en enebolig 3 5 Tverrbrudd i en vannledning av grått støpejern, diameter 100 mm 8 12 Langbrudd i en vannledning av grått støpejern, diameter 250 mm Langbrudd i en rørledning av asbestsement eller av PVC-U, 150 mm Brannslokking i boligområder Brannslokking ved hjelp sprinkleranlegg i næringsområder inntil 50 Spyling av vannledninger, vannhastighet 1,0 m/s, diameter 150 mm 18

35 Vannføringsmønster ved ledningsbrudd I fordelingsnett for vannforsyning - Et eksempel: Vannføring (m 3 /time) 395 Brudd starter Ventil lukket på den ene siden side Start ventillukking på den andre siden Den andre ventilen er stengt Tid Vannføring i et vannledningsnett forårsaket av en langsprekk i en vannledning av asbestsement (diameter 150 mm) i Skien (2. mai 2012). Overføringsledningen i dette området har høy kapasitet. Ekstra vannføring 270 m 3 /time (75 liter/sekund). Volum av lekkasjevannet: 300 m 3. Slike brudd er så store at det er umulig å unngå trykkløst nett nær bruddstedet.

36 Tidsforløpet av sprøbrudd (som følge av sakte sprekkvekst) og Valg av overordnet fornyelsesplan bruddhyppighet Tid Vanlig drift (tilfeldige brudd) Svært lav eller lav bruddhyppighet Utsliting Høy bruddhyppighet i siste del av levetiden 1. Ledninger med store og svært store følger av brudd: Ledningene fornyes mens forventet bruddhyppighet er lav. 2. Ledninger med middels store og små følger av brudd: Ledningene fornyes først når de er kommet i utslitingsfasen Fordelingsnettet utformes slik at faren for undertrykk er liten.

37 Forebyggende tiltak mot undertrykk i fordelingsnettet Vannledningsnettet deles i: Overføringsnett, som har: - Høy kapasitet og driftssikkerhet - Høydebasseng (vanligvis flere) Fordelingsnett, som i hovedsak er bygget opp av sløyfer Høydebasseng i pumpesoner Demping av trykkstøt i pumpestasjoner Sprinkleranlegg for brannslukking: Gode rutiner for å fastlegge dimensjonerende vannføring Gode rutiner for å få bekreftet virkelig vannbehov For nye vannledninger med stor diameter bør det velges rørtyper med liten fare for sprøbrudd. For nye ledninger med liten og middels stor diameter kan det velges rørtyper der sprøbrudd er det vanlige. Det forutsettes at ledningsnettet er bygget opp slik at det ved ledningsbrudd er liten fare for undertrykk.

38 Vi må kunne håndtere store brudd i fordelingsnettet, men hvor skal vi sette øvre grense? 10. februar 2016 Brudd i ledning av PVC-U Gulset, Skien, lagt ND 225 mm 12. november 2009: Brudd i vannledning i Skien (Kapittelgata) ND 250 mm Grått støpejern Lagt i 1950 Langsgående sprekk Lekkasje vannføring 120 liter/sekund Langsgående sprekk med en greinsprekk og utsprunget flak Lekkasje vannføring liter/sekund Vannledningsnettet må utformes slik at så store bruddvannføringer unngås

39 Hva gjør vi for å redusere følgene av ledningsbrudd i vannledningsnettet? Ledningsnettet må være utformet slik at det tåler et vannledningsbrudd eller høy vannføring av andre årsaker. Men vi må forebygge brudd med særlig høy vannføring.

40 Utforming av et vannledningsnett med liten fare undertrykk Høydebasseng Overføringsledning Fordelingsnett Vannbehandlingsanlegg Pumpestasjon Funksjonskrav til overføringsanleggene: Dimensjonert for vannbehovet til store ledningsbrudd i fordelingsnettene (vannføring og bassengvolum) God driftssikkerhet For fordelingsnettet: Ledningsbrudd skal ikke gi undertrykk

41 Bruk av høydebasseng for å forebygge undertrykk i fordelingsnettet (i pumpesoner) A. H min P Ved pumpesvikt sørger høydebassenget for vannforsyning i den øvre forsyningssonen (vannrett, rød pil) B. H min H min H min Dimensjonerende trykk i fordelingsnettet P Ved pumpesvikt vil høydebassenget forebygge undertrykk i den øvre delen av pumpesonen (vannrett, rød pil). Her er trykket lavere enn H min.

42 Forebyggende tiltak mot undertrykk i fordelingsnettet A C Lekkasje B Hvis ledningsnettet er bundet sammen med ledningen A - B, vil trykket falle fra begge sider mot lekkasjen Trykklinje C B I et ledningsnett knyttet sammen i sløyfer strømmer vannet fra begge sider mot en stor lekkasje. Ventilene på begge sider av lekkasjen stenges ikke helt; noe som opprettholder overtrykk i i ledningen inntil den er reparert.

43 Et tverrbrudd repareres her på en hygienisk tilfredsstillende måte Vannledning av grått støpejern (DN150) Røret, som står under trykk, lekker fremdeles. Trykket er redusert. Reparasjonsmuffen tetter lekkasjen Det strømmer vann mot lekkasjen fra begge sider Foto: Jon Klonteig, Skien kommune

44 Forsyning fra en lavere trykksone kan levere til en høyereliggende trykksone Røde piler: Strømretning i høytrykkssone Stengt TV Svarte piler viser vanlig strømretning i lavtrykkssone. Ved høyt vannforbruk i høytrykksonen åpner tilbakeslagsventilen, og vann strømmer fra opprinnelig lavtrykkssone til opprinnelig høytrykksone.

45 Konklusjon undertrykk på ledningsnettet: Konklusjon: Ledningsbrudd vil fortsatt være vanlige i vannledningsnettet Ved å bygge ledningsnettet opp i sløyfer, kan undertrykk i stor grad forebygges

46