Framtidens hygieniske sikkerhet av forsyningsnettet i lys av klimaendringer

Transkript

1 Trondheim, Framtidens hygieniske sikkerhet av forsyningsnettet i lys av klimaendringer Vannforeningen Fagtreff Hygieniske barrierer i vannforsyningen dagens praksis og fremtidig behov Stian Bruaset stian.bruaset@sintef.no 1

2 Agenda Et klima i forandring Effekter av klimaforandringer vi kan forvente oss på ledningsnettet Oppsummering: Hva kan påvirke levetiden til ledningsnettet? Hva bør vi gjøre med det? 2

3 Et klima I forandring Det blir varmere, våtere og vildere Generelt forventer man at det blir mer ekstremvær Dette betyr at man også kan se en del ekstreme kuldeperioder om vinteren Dette har man hatt I Norge, USA, Wales etc. de siste år som har hatt effekter på ledningsnett Det er alltid usikkerhet knyttet til framtiden og man kan ikke vite ting med sikkerhet 3

4 Klimaforandringer og effekter av disse er avhengig av: Lokale forhold Type drikkevannskilde Topografi rundt kilde Beskyttelse av kilde og nærvær av dyr Kvalitet på ledningsnett Renseprosess Etc. 4

5 Klima påvirker alle delene av vårt VA-system 5

6 Klima påvirker alle delene av vårt VA-system Bevare vannkvaliteten Forbedre vannkvaliteten Bevare vannkvaliteten 2 hygieniske barrierer Barrierer??. 6

7 Forventede effekter av klimaendringer 7

8 Hvordan kan vi forvente oss at det endrede klimaet vil påvirke ledningsnettet for drikkevann? 8

9 Økt mengde fryse/tine sykluser - Mildere vintere med temperaturer som oftere svinger rundt 0 grader fører til at bakken fryser og tiner periodevis oftere enn før. - Dette fører til bevegelser I grunnen og øker mengden av mekanisk påkjenning på ledningene og koblinger mellom ledningene. - Oslo har opplevd at økte mengder fryse/tine sykluser har ført til høyere bruddrater på drikkevannsledninger I visse problem områder - > Vil dette bare bli verre? - Forskningsrådet prosjekt InnowatING: måle bevegelse på ledning I bakken over tid. Hvordan påvirker tælen? 9

10 Mer ekstremvær: ekstreme kuldeperioder Generelt: mer brudd om vinteren Trondheim Oslo I de siste år har man opplevd ekstreme kuldeperioder I Norge og andre steder (I vinter: 40 minus og kaldere I USA) Telen går dypere I bakken Telen vil da I større grad påvirke ledningsnettet, til og med ned mot 2 meters dyp. Det eksisterer en rekke observasjoner på dette: Bergen: økte problemer med ledningsbrudd under kuldeperioden I 2011 Wales 2013: kuldeperiode økte I stor grad antallet ledningsbrudd USA har en rekke (Hollands, 2010) eksempler på at ekstreme kuldeperioder fører til økte bruddrater I ledningsnettet 10

11 Telens effekt på ledningsbrudd 7292 ledningsbrudd I Oslo mellom 1975 og 2012 ble nylig undersøkt I en masteroppgave ved UMB (Reikvam, 2013). 58,56 % av ledningsbrudd skjedde mellom november og april 41,44 % av ledningsbrudd skjedde mellom mai to oktober Man fant en korrelasjon mellom temperatur og antallet ledningsbrudd Ekstreme kuldeperioder og en økt mengde frost/tine sykluser vil påvirke tilstanden på ledningsnettene og den forventede levetiden til et ledningsnett den generelle hygieniske sikkerheten til ledningsnettene vil svekkes (Reikvam, 2013) 11

12 Biofilm vekst Hva kan vi forvente?: Økt temperatur på vannet (om sommeren) Økte NOM verdier i råvannet -> tilpasningsbehov i vannbehandling, kapasitetsproblemer Redusert koagulerbarhet (økt innhold av hydrofile fraksjoner I NOM) Forholdene legges til rette for økt mikrobiologisk vekst og en økt utvikling av biofilmer i norske ledningsnett om det ikke settes inn tiltak i vannbehandlingen Dette kan redusere den hygieniske sikkerheten på drikkevannet og bidra til økte lukt og smak problemer. (Vevatne et al., 2007) 12

13 Økning av partikler I ledningsnettet Årsak: Intense regnskyll i nedbørsfelt øker partikkel tilførselen til drikkevannskilden Større omrøring av overvannskilder (Trondheim) og økt neddykking av elver ved ankomst til overvannskilder øker partikkel tilførsel til dypvannsinntak Effekt: Kortere tid til partikkel gjennombrudd i filter Økt tilførsel av partikler til ledningsnettet Partiklene øker muligheten for mikrobiologisk/biofilm vekst og korrosjon 13

14 Koblingen vannbehandling-distribusjon (Vreeburg, 2007) 14

15 Lagring av partikler I ledningsnettet 15

16 Økning av saltinnhold I grunn og grunnvann langs kysten Havnivåstigning langs kysten vil føre til økt inntrengning av sjøvann inn I grunnvannet og øke saltnivået og grunnens korrosivitet (Vevatne et al., 2007) Vil påvirke lavtliggende støpejernsledninger langs kysten 16

17 Økt sannsynlighet for innlekking av avløpsvann og grunnvann til drikkevannsnett Ved fellesanlegg og ved høyt grunnvann øker sannsynligheten for innlekking til drikkevannsledninger (ved trykkløst nett, under reparasjon Sverige 2007: 400/1000 syke etc.) fordi man forventer at fellesledninger vil gå fortere (mer intense regnskyll) og oftere full (mer nedbør) og grunnvannsspeilet går høyere (mer regn og mer infiltrasjon). 17

18 Større lekkasjer på private stikkledninger Det er påvist at mye av dagens lekkasjer opptrer på private stikkledninger (Røstum et al., 2013) Økte påkjenninger fra omgivelsene, spesielt om vinteren I form av ekstreme frostperioder (hvor frosten kan dykke langt ned I bakken) og økte fryse/tine sykluser kan øke sannsynligheten for brudd og økte mengder lekkasjer på private stikkledninger. Det totale vannforbruket I et vannverk kan økes mye på grunn av denne effekten 18

19 Oppsummering: Hva kan påvirke levetiden til ledningsnettet? I. Økt korrosiv grunn langs kysten grunnet havnivåstigning. Generelt mer korrosiv grunn (Vevatne et al., 2007) II. III. IV. Økte mengder partikler/sedimenter I ledningsnettet som forårsaker korrosjon og økt biofilm vekst. Økte fryse/tine sykluser gjennom vinteren som vil økte de mekaniske påkjenningene (mer bevegelser I grunnen) på ledningene. Mer intensive frostperioder om vinteren. Det er rapportert at slike perioder har stor påvirkning på antall brudd på drikkevannsledninger, blant annet i USA (Hollands, 2010) og Wales. 19

20 Hva kan/bør vi gjøre med det? 20

21 Tilpasset fornyelsesplanlegging av ledningsnett Man kan ta hensyn til en økt påkjenning på ledningsnettet under fornyelseplanleggingen. Et endret klima kan gi økte påkjenninger på ledningsnettet og en kortere gjennomsnittlig levetid for ledningene. Planlegger vi etter dagens klima eller planlegger vi for framtiden? 21

22 Hvordan bør vi ta hensyn til dette I fornyelsesplanleggingen? Klimafaktor: Redusert levetid på ledninger? En klimafaktor kan være en prosentsats som representerer den reduserte levetiden / den økte påkjenningen på ledningsnettene Klima faktorer kan blant annet inkluderes I bestemmelse av fornyelsesrate og i beregning av langtids fornyelsesbehov av ledningsnettene Hva vil effektene om år være på ledningsnettene våre om vi ikke allerede idag vurderer konsekvensene av dette? 22

23 Klima faktor Under langtids fornyelsesplanlegging benytter man seg ofte av "levetidskurver" for grupper av ledninger. Bør vi inkludere klimafaktorer I disse levetidskurvene? Den forventede reduksjonen I levetid kan uttrykkes gjennom en levetids klima faktor som gis i forventet prosentvis økt nedbrytnings rate av ledningene. 23

24 Referanser Ciottoni, A.S Updating the New York City water system. Proceedings of the Conference on Infrastructure for Urban Growth. Pp Goulter, I.C. and Kazemi, A Analysis of water distribution pipe failure types in Winnipeg, Canada. Journal of Transportation Engineering, ASCE. 120: pp Habibian, A Effects of temperature changes on water main breaks. Journal of Transportation Engineering, ASCE. 115: pp Hollands, Bruce. Pipe Corrosion an Avoidable Budget-Buster in Budget & tax news, June (2010) Lackington, D.W. and Large, J.M The integrity of existing distribution systems. Journal of the Institution of Water Engineers and Scientists. 34: pp Molin, J Influence of frost action on the load exerted on buried pipes. Proceedings, International Conference on the advances in underground pipeline engineering. New York, American Society of Civil Engineers, pp Monie, W.D. and Clark, C.M Loads on underground pipe due to frost penetration. Journal of the American Water Works Association. 66: pp Reikvam, S. Frost damages on drinking water pipes. Article in Norwegian Water (Norwegian: Norsk Vann) bulletin # Smith, W.H Frost loadings on underground pipe. Journal of the American Water Works Association. 68: Vevatne, J., Westskog, H. Engen-Skaugen, T., Myhre, C. L., Orderud, G., Roals, L. A., Solstad, S. P. and Tryland, I. (2007). Adaptations to climate changes in the Oslo region (In Norwegian: Tilpasninger til klimaendringer I Osloregionen ). CINES, Research centre for environment and society. CopyCat AS Vreeburg, J. H. G. (2007), Discolouration in drinking water systems: a particular approach. PhD Thesis. ISBN: Delft University of Technology Prepared enabling change 24