Når er sikkerheten god nok?

Norsk Vann: Fagtreff Vannforsyning 22. oktober 2013 Når er sikkerheten god nok? Driftssikkerhet som kriterium ved valg av fornyelsestakt på vannledningsnettet Gunnar Mosevoll Vannforsyning og avløp, Skien kommune Norsk vann_fagtreff 22 okt 2013_Fornyelsestakt og driftssikkerhet_gm_2013-1a.doc

Driftssikkerhet som kriterium ved valg av fornyelsestakt på vannledningsnettet - Stikkord Ved prioritering av utskifting og rehabilitering av vannledninger legges mange ulike faktorer til grunn Hvordan bør driftssikkerhet vektes i forhold til økonomi? Er det andre forebyggende tiltak som bør inngå ved planlegging av fornyelse av vannledningsnettet - slik at driftssikkerheten øker

Et vannledningsbrudd fra c til r Lekkasjen er delvis stengt av Vanntrykk fra begge sider hindrer forurensning av ledningen mens bruddpunktet graves fram Skjøtemuffer monteres Rør med skjøtemuffer heises på på plass

Fornyelse av vannledning uten oppgraving - et eksempel 29. mars 2012: Et nytt rør trekkes inn i en vannledning fra 1892: En 120 år gammel grøft vil bli utnyttet i 100 år til, dvs. til 2112.

Vanlig utskifting av VA-ledninger - et eksempel Men ingen tilfeldigheter ved oppbygging av ledningsgrøfta: Drenerende pukk rundt vannledningen av seigt støpejern hindrer utvendig korrosjon. Drenerende pukk reduserer også faren for innsuging av grøftevann i tilfelle trykkløs vannledning. Men: Sørg for at pukken rundt vannledningen ikke fører drensvann. La eventuelt drensvann gå langs avløpsledningene.

Driftssikkerhet som kriterium ved valg av fornyelsestakt på vannledningsnettet - Dette foredraget er en utdyping av deler av Norsk vann rapport 196/2013

Svikt på grunn av ledningsbrudd eller korrosjon De fleste rørtyper har en svært lang periode med få eller ingen brudd eller lekkasjer På slutten av levetiden øker svikthyppigheten raskt Jo mindre følger av brudd/ lekkasjer, desto større svikthyppighet kan godtas. Svikthyppighet Utviklingen av svikthyppigheten bør registreres for hver enkelt ledning Høy svikthyppighet i de siste årene av levetiden Tid

Driftssikkerhet som kriterium ved valg av fornyelsestakt på vannledningsnettet ALLMENT: Det er økonomisk meningsløst å bygge en så sikker vannforsyning at sannsynligheten for svikt er null Vi kommer imidlertid lang ved å: Velge byggeklosser med lav sannsynlighet for svikt Utforme anleggene med flere, parallelle linjer: Linje 1 Linje 2 I vannforsyning er det økonomisk mulig å bygge parallelle linjer for alle viktige anlegg Sannsynligheten for svikt av linje 1: p1 = 1/ 10 år Sannsynligheten for svikt av linje 2: p2 = 1/ 50 år Sannsynligheten for svikt av begge linjer samtidig: p12 = p1 x p2 = 1/500 år

Driftssikkerhet som kriterium ved valg av fornyelsestakt på vannledningsnettet ALLMENT: Problemene dukker opp når en er på etterskudd, dvs. at driftssikkerheten for en vesentlig del av vannledningsnettet er for dårlig: Hvordan skal vi da prioritere innsatsen slik at vi får mest mulig igjen for pengene? Dette foredraget gjelder kommuner med et vesentlig etterslep på fornyelse av vannledninger. Mange kommuner har et vannledningsnett der nesten hele nettet er mindre enn 35 år gammelt. Behovet for fornyelse er da lite, men det kan likevel være nødvendig å forbedre driftssikkerheten - med andre tiltak. Litt av hensikten med dette foredraget er å nyansere ønsker om en gitt fornyelsestakt: 1 % i året angir det gjennomsnittlige behovet over en ønsket levetid på 100 år For det enkelte år kan behovet variere fra 0,1 % til 3 % i året, alt avhengig av lokale forhold

Driftssikkerhet som kriterium ved valg av fornyelsestakt på vannledningsnettet FORHOLD SOM HAR STOR BETYDNING VED VALG FORNYELSESTAKT: Driftssikkerhet Hvor mange mister vannet? i dag Hvor lenge varer bruddet i vannforsyningen? om 20 år Hvor ofte skjer det? Svekket driftssikkerhet pga. lekkasjetap Fare for tømming av høydebasseng ved ledningsbrudd Vannkvalitet Ved vanlig drift I forbindelse med svikt: - grumset vann (løsrevet groe) - fare for innsug av forurenset vann Trykk Svekket vanntrykk

Driftssikkerhet som kriterium ved valg av fornyelsestakt på vannledningsnettet FORHOLD SOM HAR STOR BETYDNING VED VALG FORNYELSESTAKT: Brannvannsforsyning Drifts- og vedlikeholdskostnader Vannmengdeavhengige kostnader Reparasjon av lekkasjer / vannledningsbrudd inkl. vannskader Indirekte kostnader (biltrafikk hindres, bedrifter må stanse osv.) Investeringskostnader Samlet Fordeling over tid Investering A B Alternativ B gir lavest nåverdi Tid

Driftssikkerhet som kriterium ved valg av fornyelsestakt på vannledningsnettet OVERFØRINGSANLEGG OG FORDELINGSANLEGG: Vannbehandling Høydebasseng Høyde- basseng Overføringsanlegg Fordelingsanlegg Dette foredraget gjelder bare fordelingsanlegg, selv om overføringsanleggene har en avgjørende virkning på driftssikkerheten for fordelingsanleggene

Driftssikkerhet som kriterium ved valg av fornyelsestakt på vannledningsnettet OVERORDNET ANALYSE - FORDELINGSNETTET: Utgangspunkt: Valg av tiltak: Andel med for dårlig driftssikkerhet Alternativ 1: < 10 % (en annen verdi kan Alternativ 2: > 10 % velges, alt avhengig av lokale forhold) Alternativ 1: Ledningsnettet med for dårlig driftssikkerhet fornyes < 10 % i løpet av 5 10 år Alternativ 2: To typer tiltak: > 10 % a) Fornye ledninger b) Bygge nye ledninger og høydebassenger som forbedrer driftssikkerheten Hensikten med b) er å redusere følgene av ledningsbrudd og lekkasjer. Eksempel: 2/3 av innsatsen på a) og 1/3 på b)

Driftssikkerhet som kriterium ved valg av fornyelsestakt på vannledningsnettet DETALJERT ANALYSE - FORDELINGSNETTET: Fordelingsnettet deles i 2 hovedgrupper: I) Ledninger med lav, forventet hyppighet av brudd eller lekkasjer de neste 20 år Vanlige rørmaterialer / rørtyper: - Seigt støpejern med god nok, utvendig korrosjonsbeskyttelse - PVC-rør lagt etter 1980 - PE-rør lagt etter 1975 Ingen tiltak planlegges for de første 20 årene. II) Ledninger med høy, forventet hyppighet av brudd eller lekkasjer de neste 20 år Vanlige rørmaterialer / rørtyper: - Asbestsement sterkt utsatt innvendig og / eller utvendig tæring - Galvanisert stål - Grått støpejern - Seigt støpejern med dårlig, utvendig korrosjonsbeskyttelse - PVC-rør lagt før 1980 - PE-rør lagt før 1975 Tiltak planlegges for de neste 0-20 (?) årene.

Driftssikkerhet som kriterium ved valg av fornyelsestakt på vannledningsnettet DETALJERT ANALYSE - FORDELINGSNETTET: Inndeling av fordelingsnettet med høy, forventet hyppighet av brudd eller lekkasjer de neste 20 år: II -1: Asbestsement sterkt utsatt for innvendig og / eller utvendig tæring a) brudd per km: > 0,1 per år Brudd kan for diameter b) brudd per km: 0,1 0,9 per år 150 mm gi vannføring c) brudd per km: > 1, 0 per år 30 80 liter /sekund II -2: Galvanisert stål - sterkt utsatt for innvendig og / eller utvendig korrosjon Diameter stort sett 38 50 mm Stor lekkasje 3 5 liter/sek II -3: Grått støpejern Typisk bruddvannføring a) diameter 100 150 mm omlag 10 liter/sekund b) diameter 200 250 mm om lag 50 100 liter/sekund c) diameter 300 mm og større > 70 100 liter /sekund

Driftssikkerhet som kriterium ved valg av fornyelsestakt på vannledningsnettet DETALJERT ANALYSE - FORDELINGSNETTET: Inndeling av fordelingsnettet med høy, forventet hyppighet av brudd eller lekkasjer de neste 20 år: II -4: Seigt støpejern med dårlig, utvendig korrosjonsbeskyttelse - ved leire som omfyllingsmasse: Sterkt utsatt for utvendig korrosjon Stor lekkasje 3 5 liter/sek II -5: PVC-rør lagt før 1980 Typisk bruddvannføring a) diameter 110 160 mm 10-50 liter/sekund b) diameter 225 315 mm Stor c) diameter 300 mm og større Stor I -6: PE-rør lagt før 1975 Typisk bruddvannføring a) diameter 110 160 mm 10-50 liter/sekund b) diameter 180 225 mm Stor

Undertrykk i vannledning - prinsippskisse Høydebasseng Undertrykk Ingen strømning Hydraulisk trykklinje Vanlig vannføring Svært stor vannføring Undertrykk kan forårsakes av: Svært høy vannføring Reparasjon eller spyling av ledning Pumpesvikt Vanlig pumpestopp eller rask ventilstenging

Vannføring under et brudd på en vannledning i fordelingsnettet: Vannføring (m 3 /time) 395 Bruddet starter Ventil lukket på den første siden Start ventil-lukking på den andre siden Den andre ventilen er lukket 125 1601 1725 Tid Vannføring i et fordelingsnett forårsaket av en lang sprekk i lengderetningen i en vannledning av asbestsement (diameter 150 mm) i Skien (2. mai 2012). Overføringsledningen i dette området har stor kapasitet. Ekstra vannføring 270 m 3 /time (75 liter / sekund). Volum av lekkasjevannet: 300 m 3

Forebyggende tiltak mot undertrykk i fordelingsnettet A C Lekkasje B Hvis ledningsnettet blir forbundet med en ledning A - B, vil trykket falle fra begge sider fram til lekkasjen C Hydraulisk trykklinje B I et ledningsnett med sløyfeform strømmer vannet fra begge sider fram mot lekkasjen Ventilene på hver side av lekkasjen har en liten åpning, som sørger for ledningen holdes under trykk fram til reparasjonen

Tverrbrudd på vannledninger av grått støpejern kan ofte repareres med vanntrykket på Tverrbrudd i vannledning av grått støpejern (diameter 250 mm) ved Kjørbekk i Skien 16. mars 2013. Ventilene på begge sider av bruddet er delvis stengt slik at det bare er et lite overtrykk på bruddstedet. En reparasjonsmuffe skyves over bruddstedet med dette vanntrykket på. Her er det liten fare for å få forurenset vann inn i ledningen

Vannledninger av grått støpejern kan være så dårlige at de ikke kan repareres ved vanntrykket på Eksempel på en vannledning der det ikke er mulig å reparere ledningen med vanntrykk på (vannledning av grått støpejern med diameter 125 mm). Ledningsbrudd Kverndalsgata, Skien 24. august 2013.

Brudd på dårlige vannledninger av asbestsement lar seg ikke reparere med vanntrykket på (Snelltvedtlia, Skien 7. september 2013) (diameter 150 mm) Klor helles inn i den trykkløse ledningen før den fylles med vann (fra én side)

Forebyggende tiltak mot undertrykk I fordelingsnettet Overføringsledning Vannmåler TRV Fordelingsnett Vanligvis forsynes denne sonen gjennom vannføringsmåleren (trykkreduksjonsventilen (TRV) er stengt). På denne måten kan lekkasjetapet overvåkes kontinuerlig. Hvis vannforbruket øker på grunn av ledningsbrudd eller brannslokking, åpner trykkreduksjonsventilen (TRV) og sørger for nødvendig forsyning gjennom den andre vannledningen.

Bruk av høydebasseng for å forebygge undertrykk i fordelingsnettet A. H min P Ved pumpesvikt sørger høydebassenget for trykk nok til hele den øvre trykksonen (vannrett pil) B. H min H min H min Dimensjonerende, minimum trykk I fordelingsnettet P Ved pumpesvikt sørger høydebassenget for at det ikke blir undertrykk I den øvre del av pumpesonen (vannrett pil). Trykket er da lavere enn H min.

Driftssikkerhet som kriterium ved valg av fornyelsestakt på vannledningsnettet DETALJERT ANALYSE - FORDELINGSNETTET: Inndeling av fordelingsnettet med høy, forventet hyppighet av brudd eller lekkasjer de neste 20 år: Rørtype II -1: Asbestsement II -2: Galvanisert stål II -3: Grått støpejern II -4: Seigt støpejern II -5: PVC-rør lagt før 1980 Mest vanlige svikttype Store brudd I -6: PE-rør lagt før 1975 x x x x Langvarige lekkasjer x x Aktuelle tiltak mot brudd og / eller lekkasje: a. Reparasjon b. Fornyelse c. Tosidig vannforsyning og bygging av høydebasseng

Driftssikkerhet som kriterium ved valg av fornyelsestakt på vannledningsnettet DETALJERT ANALYSE - FORDELINGSNETTET: Fordelingsledninger med høy, forventet hyppighet av brudd eller lekkasjer de neste 20 år: Rørtype II -1: Asbestsement Aktuelle tiltak etter en periode med reparasjon Utskifting pga. alvorlig brudd II -2: Galvanisert stål Utskifting pga. stadige smålekkasjer II -3: Grått støpejern Tosidig vannforsyning kan forlenge levetiden II -4: Seigt støpejern Fornyelse pga. stadige smålekkasjer II -5: PVC-rør lagt før 1980 Tosidig vannforsyning kan forlenge levetiden I -6: PE-rør lagt før 1975 Utskifting (mest sjøledninger)

Driftssikkerhet som kriterium ved valg av fornyelsestakt på vannledningsnettet - Eksempel på fordelingsnett I) Ledninger med lav, forventet hyppighet av brudd eller lekkasjer de neste 20 år 130 km Ingen tiltak planlegges II) Ledninger med høy, forventet hyppighet for de første 20 årene. Tiltak planlegges av brudd eller lekkasjer de neste 20 år 70 km for de neste 0-20 (35) år Prioritet - Asbestsement: 10 km Tosidig forsyning, skiftes ut 1 - Galvanisert stål: 10 km Skiftes ut 2 - Grått støpejern (100 150 mm) 20 km Tosidig forsyning, skiftes ut 4 - Grått støpejern (200 250 mm) 5 km Tosidig forsyning, skiftes ut 3 - Seigt støpejern med dårlig, utvendig korrosjonsbeskyttelse 15 km Fornyes 2 - PVC-rør lagt før 1980 10 km Tosidig forsyning, skiftes ut 3 Med denne prioriteringen bør det være mulig å fordele fornyelsen på 35 år (gjennomsnittlig fornyelsestakt 1 %)