Hydraulisk modellering av et vannledningsnett

Abstract

Formålet med bacheloroppgaven er å finne svakheter i ledningsnettet til Eide Vassverk SA ved bruk av hydraulisk modellering og brannvannssimuleringer. Oppgaven er delt opp i tre hovedmål, der første del er å utarbeide hydraulisk modell og brannvannskart. Deretter brukes modellen for å avdekke områder i Eide med lav vannføring eller lavt vanntrykk. Til slutt benyttes resultatene fra brannvannssimuleringene for å presentere forbedringsforslag.

Utarbeidelse av hydraulisk modell ble gjort gjennom EPANET 2.0. Arbeidet med å utarbeide hydraulisk modell innebar blant annet anskaffelse av koordinatfestet data om noder, ledningsdiametere, bakgrunnskart, samt informasjon om vannforbruk, trykkreduksjonsventiler, pumper og høydebasseng.

Brannvannssimuleringene ble gjennomført i programmet Mike Urban 2019, og som forutsetning ble det satt et minimum vanntrykk på 15 mVs i uttaksnode, og 10 mVs i nettet forøvrig. Resultatene fra simuleringen ble presentert som antall liter per sekund tilgjengelig i noden gitt disse forutsetningene. Simuleringsresultatene ble overført til GIS-programmet ArcMap 10.6.1, og brannvannskart ble utarbeidet i ulike målestokker. Brannvannskartene ble utarbeidet på en slik måte at de skulle være lesbare og nyttige for de som skulle bruke kartene.

Områder i ledningsnettet med forbedringspotensiale ble identifisert ut fra brannvannssimuleringene. Deretter ble det diskutert hvordan hydraulikken i ledningsnettet kunne forbedres til preakseptert brannvannskapasitet. Løsningene var enten å forbedre vannføringskapasiteten eller å øke tilgjengelig vanntrykk, avhengig av situasjonen i ledningsnettet. Forbedringsforslagene var primært knyttet opp mot tre typer svakheter i ledningsnettet: Små ledningsdimensjoner, lavt disponibelt vanntrykk og manglende infrastruktur.

Tiltakene som ble diskutert ga en positiv effekt på brannvannskapasiteten. Samtlige forbedringsforslag ble lagt inn i modellen, og brannvannssimuleringene viste en tydelig økning i antallet noder med preakseptert brannvannskapasitet.

The purpose with this bachelor thesis is to locate weaknesses in the water distribution network belonging to Eide Vassverk SA by using hydraulic modelling and fire water simulations. The thesis includes three main goals. The first goal is to make a hydraulic model and firewater maps. Furthermore, the model will be used to identify areas in Eide with either low water flow or low water pressure. Finally, the results from the fire water simulations will be used to present suggestions for improvements.

The hydraulic model was built in EPANET 2.0. Included in the work was, among other things, acquisition of nodes with coordinates, pipe diameters, background maps, and information about water consumption, pressure reduction valves, pumps, and water tanks.

The fire water simulations were done in the software Mike Urban 2019. A precondition for the simulations was a minimum water pressure of 15 mWc in the node itself, and 10 mWc in the water distribution network. The results from the simulation were presented as litres per second available in the node given these preconditions. The simulation results were transferred to the GIS-software ArcMap 10.6.1, and fire water maps were created in different scales. The fire water maps were made to be easy to read and useful for those using the maps.

The sections of the water distribution network with room for improvements were identified from the fire water simulations. Subsequently, it was discussed how the hydraulics in the distribution network could be improved to preaccepted fire water capacity. The solutions were either to improve the water flow, or improve the available water pressure, depending on the situation in the distribution system. The suggestions for improvements were primarily regarding three types of weaknesses: Small pipe dimensions, low accessible water pressure and missing water pipe infrastructure.

The improvement proposals had a positive effect on the fire water capacity. When all the proposals were fed into the model, the fire water simulations showed a significant increase in the number of nodes with preaccepted fire water capacity.