2/2019 Kierunek Wod-Kan by BMP Sp. z o.o.

2/2019 (72 )

cena: 23,15 z³ +8% vat

58.14.12.0

ISSN 2391-6044

KIERUNEK

T E M AT N U M E R U I S I E C I W O D - K A N

METAMORFOZY SIECI NA JAKIE ROZWIĄZANIA POSTAWIĆ? I Warianty badawcze przewodów kanalizacyjnych I Infrastruktura w chmurze punktów I Geodezyjny System Informatyczny

OCZYSZCZALNIA SAMOWYSTARCZALNA ANALIZA RYZYKA MODEL – NOWE OBOWIĄZKI > 58 HYDRAULICZNY > 24 ENERGETYCZNIE > 38

SPIS TREŚCI

INWESTYCJE 38 I CEL: oczyszczalnia samowystarczalna energetycznie. Klaster energetyczny a polityka inwestycyjna w Spółce „Wodociągi Słupsk” Andrzej Mielczarek 42 I Krok w stronę energetycznej niezależności… Jerzy Czuba 46 I Opcje były TRZY fotoreportaż z nowej oczyszczalni Hydrosfery Józefów 50 I Suszenie w alternatywie wywiad z Robertem Nędzą, prezesem MPWiK Rzeszów

WARIANTY BADAWCZE PRZEWODÓW KANALIZACYJNYCH. NA JAKIE ROZWIĄZANIE POSTAWIĆ?

Emilia Kuliczkowska Andrzej Kuliczkowski 50

ZARZĄDZANIE 52 I Przedsiębiorstwa Wod-Kan 2030 Sławomir Dudziak 54 I Debatowali o zawiłościach w zarządzaniu Szymon Kamczyk G O S P O DA R K A WO D NA 58 I Analiza ryzyka. Nowe obowiązki dla przedsiębiorstw realizujących zadania zbiorowego zaopatrzenia w wodę do spożycia przez ludzi Ewa Janson

T E M AT N U M E R U : S I E C I W O D - K A N Fot.: 123rf

INWESTYCJE Fot.: MPWiK Rzeszów

T E M AT N U M E R U : S I E C I W O D - K A N 10 I Warianty badawcze przewodów kanalizacyjnych. Na jakie rozwiązanie postawić? Emilia Kuliczkowska, Andrzej Kuliczkowski 20 I Geodezyjny System Informatyczny Sebastian Radzimski, Mateusz Filipowski 24 I Model hydrauliczny. Narzędzie do zarządzania i optymalizacji pracy sieci wodociągowej Tomasz Ulatowski 29 I HEL do lokalizacji wycieku Dobromir Drabiec 34 I Infrastruktura w chmurze punktów. Fanaberia czy niedoceniony potencjał? Grzegorz Szalast

SUSZENIE W ALTERNATYWIE

JA KO Ś Ć WO DY 64 I W walce z chlorkami… fotoreportaż z ujęcia wody „Jarosław Dąbrowski” – odwrócona osmoza

Z ŻYCIA BRANŻY 74 I Zarządzanie to decyzje i uporządkowanie chaosu V Konferencja Zarządzanie Przedsiębiorstwem WOD-KAN

wywiad z Robertem Nędzą, prezesem MPWiK Rzeszów

INWESTYCJE Fot. Hydrosfera Józefów

ŚCIEKI 68 I Postęp w technologii pomiaru fosforu ogólnego Łukasz Dumas 72 I FLYGT CONCERTOR™. Zintegrowany inteligentny system pompowania ścieków Dominika Kołodziejska

HISTORIA 76 I Sekrety tczewskiej kanalizacji Ryszard Lidzbarski FELIETONY 80 I Techniczny Michał Rżanek 82 I Niezastąpiony Dariusz Dzida 84 I Pisanie na Berdyczów Adam Makieła, Łukasz Lipiec 86 I Komu potrzebna jest Izba? Paweł Chudziński

OPCJE BYŁY TRZY Fotoreportaż z nowej oczyszczalni Hydrosfery Józefów KIERUNEK WOD-KAN 2/2019 3

O D R E DA KC J I

dawniej

Jo a n n a Ja ś kow s k a redaktor wydania t e l . 3 2 4 1 5 9 7 7 4 w e w. 1 9 t el . kom . 7 2 8 4 4 9 5 0 2 e - m a i l : j o a n n a . j a s k o w s k a @ e - b m p. pl

Wybudowaliśmy, to zarządzajmy… C

zas intensywnej rozbudowy infrastruktury wodociągowo-kanalizacyjnej już za nami. Dzięki zainwestowanym w gospodarkę wodno-ściekową pieniądzom, pozyskanym zarówno w ramach realizacji projektów unijnych, jak i tych promowanych przez NFOŚiGW i wojewódzkie fundusze, nie mamy się czego wstydzić.

rzykładowo w Jastrzębskim Zakładzie Wodociągów i Kanalizacji S.A., dzięki wartemu 34 mln euro projektowi unijnemu, zbudowano 244 km kanalizacji sanitarnej oraz 57 przepompowni na terenie gmin Jastrzębie-Zdrój, Mszana i Godów. Obecnie przedsiębiorstwo posiada 546 kilometrów sieci wodociągów. Straty wody kształtują się na poziomie 5,5%, co plasuje JZWiK w czołówce europejskich przedsiębiorstw wodociągowych. Liczba awarii spadła z 1758 w 1994 roku i obecnie oscyluje w granicach 100 na rok. Więcej o rozwoju infrastruktury, osiągniętych wynikach i planach na przyszłość opowiedzą przedstawiciele JZWiK w czasie X Konferencji Awarie Monitorin g Budowa i Modernizacja Sieci Wod-Kan (9-10 kwietnia 2019 r., Wisła). JZWiK, który w tym roku świętuje 25-lecie działalności, jest Honorowym Gospodarzem tej edycji konferencji.

rzyszedł czas na efektywne zarządzanie infrastrukturą, którą posiadamy. „Długości przewodów kanalizacyjnych deszczowych, sanitarnych i ogólnospławnych w dużych miastach wynoszą setki kilometrów, stąd niezwykle ważny – biorąc

4 KIERUNEK WOD-KAN 2/2019

pod uwagę aspekt kosztowy – jest dobór odpowiednich badań ich stanu technicznego w zależności od oczekiwanych wyników” – zauważają Emilia Kuliczkowska i Andrzej Kuliczkowski (artykuł s. 10).

tym, jak Geodezyjny System Informatyczny pomaga w zarządzaniu sieciami, piszą Sebastian Radzimski i Mateusz Filipowski z WiK Opole Sp. z o.o. (s. 20). A walory wynikające z wykorzystania modelu hydraulicznego jako narzędzia do zarządzania i optymalizacji pracy sieci wodociągowej wylicza Tomasz Ulatowski ze ZWiK Sp. z o.o. w Szczecinie (s. 24).

jak poradzić sobie z wyciekami wody do gruntu? Swoimi doświadczeniami z użytkowania systemu wykorzystującego hel do detekcji nieszczelności w sieciach wodociągowych dzieli się Dobromir Drabiec z PWiK w Tychach S.A. (s. 29).

o krajowego wod-kan powoli wkracza też „laserowa rewolucja”. Czym są skanery laserowe? Jak działają? Jakie dane można nimi pozyskiwać? W jaki sposób owe dane mogą być wykorzystywane do sprawniejszego zarządzania podziemnymi sieciami przesyłowymi? Czy warto to robić? Odpowiedzi na te pytania również znajdziecie w tym numerze. Odpowiada na nie Grzegorz Szalast z GISPRO Sp. z o.o. (s. 34).

Wydawca: BMP spółka z ograniczoną odpowiedzialnością spółka komandytowa

KRS: 0000406244, REGON: 242 812 437 NIP: 639-20-03-478 ul. Morcinka 35 47-400 Racibórz tel./fax 32 415 97 74 tel. 32 415 29 21, 32 415 97 93 e-mail: ochrona@e-bmp.pl www.kierunekwodkan.pl

BMP to ﬁrma od 25 lat integrująca środowiska branżowe, proponująca nowe formy budowania porozumienia, integrator i moderator kontaktów biznesowych, wymiany wiedzy i doświadczeń. To organizator branżowych spotkań i wydarzeń – znanych i cenionych ogólnopolskich konferencji branżowych, wydawca profesjonalnych magazynów i portali.

Rada Programowa: Dariusz Dzida – kierownik sieci wodociągowej AQUA S.A. prof. dr hab. inż. Marek Gromiec – członek Krajowej Rady Gospodarki Wodnej, doradca Komisji Środowiska Senatu RP Dorota Jakuta – prezes Izby Gospodarczej „Wodociągi Polskie” Marek Kornatowski – pełnomocnik prezesa zarządu ds. Rozwoju Relacji Zewnętrznych MPWiK S.A. Wrocław Dariusz Latawiec – dyrektor Miejskiego Zakładu Wodociągów i Kanalizacji w Nowym Targu Michał Rżanek – prezes Piotrkowskich Wodociągów i Kanalizacji Sp. z o.o. prof. dr hab. inż. Ziemowit Suligowski – Katedra Inżynierii Sanitarnej, Wydział Inżynierii Lądowej i Środowiska, Politechnika Gdańska Klara Ramm – przedstawiciel Izby Gospodarczej „Wodociągi Polskie” w EURAU Piotr Ziętara – prezes zarządu MPWiK S.A. w Krakowie

Prezes zarządu BMP Spółka z ograniczoną odpowiedzialnością Sp. k. Adam Grzeszczuk Redaktor naczelny Przemysław Płonka Redaktor wydania Joanna Jaśkowska Redakcja techniczna Wydawnictwo Nowiny / Jerzy Oślizły Prenumerata, kolportaż Marta Mika Sprzedaż: Beata Fas, Marta Mika, Ewa Dombek, Jolanta Mikołajec-Piela, Małgorzata Pozimska, Marta Mazurek, Magdalena Widrińska

Druk: FISCHER POLIGRAFIA Cena 1 egzemplarza – 23,15 zł + 8% VAT Wpłaty kierować należy na konto: Bank Spółdzielczy w Raciborzu Nr konta: 40 8475 0006 2001 0014 6825 0001 PKWiU: 58.14.12.0, ISSN: 2391-6044 Prenumerata krajowa: Zamówienia na prenumeratę instytucjonalną przyjmuje ﬁrma Kolporter Spółka z ograniczoną odpowiedzialnością S.K.A.. Informacje pod numerem infolinii 0801 40 40 44 lub na stronie internetowej http://dp.kolporter.com.pl/ Redakcja nie odpowiada za treść reklam. Niniejsze wydanie jest wersją pierwotną czasopisma Wykorzystywanie materiałów i publikowanie reklam opracowanych przez wydawcę wyłącznie za zgodą redakcji. Redakcja zastrzega sobie prawo do opracowywania nadesłanych tekstów oraz dokonywania ich skrótów, możliwości zmiany tytułów, wyróżnień i podkreśleń w tekstach. Artykułów niezamówionych redakcja nie zwraca. Fot. na okładce: 123rf

W OBIEKTYWIE

KO S Z TA P R Z E M I N Ą , KO R Z Y Ś C I Z A Ś B Ę DĄ W I E C Z N E ! 14 lutego 2019 roku minęła 118 rocznica działalności Wodociągów Miasta Krakowa. Jak to się zaczęło? Uruchomienie wodociągu Kraków zawdzięcza prezydentowi Józefowi Dietlowi. To dzięki niemu w 1870 roku powstał projekt „zaopatrzenia miasta i przedmieścia w wodę wiślaną do skrapiania ulic i do potrzeb domowych na wszystkich piętrach aż do poddasza, do potrzeb fabrycznych, szpitali i koszar, a wreszcie do ozdobienia miasta za pomocą 10 fontann”. Niestety, nie spotkał się on z aprobatą Rady Miasta, która obawiała się wysokich kosztów. Wtedy Józef Dietl miał powiedzieć: „Nie zrażajcie się, Panowie, wielkimi kosztami, jakie pociągnie za sobą urządzenie wodociągu, bo koszta przeminą, korzyści zaś będą wieczne!”. Ostatecznie wodociąg zaprojektowany przez R. Ingardena oddano do użytku za kadencji prezydenta Józefa Friedleina, 14 lutego 1901 roku Fot. archiwum MPWiK S.A. w Krakowie

KIERUNEK WOD-KAN 2/2019 5

Z P O R TA L U

K I E RU N E K WO D K A N. P L

Jak ETV może dopomóc w rozwoju technologii innowacyjnych... ...DOWIEDZIEĆ MOGLI SIĘ UCZESTNICY SEMINARIUM ZORGANIZOWANEGO 19 MARCA 2019 R. W KATOWICACH PRZEZ INSTYTUT EKOLOGII TERENÓW UPRZEMYSŁOWIONYCH I BMP, WYDAWCY M.IN. CZASOPISMA „KIERUNEK WOD-KAN” I PORTALU KIERUNEKWODKAN.PL. Przybyłych na spotkanie przywitał dr hab. inż. Jan Skowronek, dyrektor Instytutu, który stwierdził, że na rynku wodkan za mało jest polskich technologii. – Deﬁcyt wody, odzysk ścieków do nawodnień, odzysk pewnych substancji ze ścieków i wykorzystanie ich jako surowce – wyliczał Jan Skowronek pola, na których zaistnieć można z innowacyjnymi technologiami. – Przebicie się z nową, innowacyjną technologią jest trudne ze względu na brak zaufania do tego, co nowe i niesprawdzone. W sektorze komunalnym usłyszymy: proszę pokazać mi referencje, wskazać, gdzie to działa – kontynuował.

Małże i ryby testerami wody PIERWSZYMI TESTERAMI WODY W WODOCIĄGACH WARSZAWSKICH SĄ RYBY ORAZ MAŁŻE ZNAJDUJĄCE SIĘ W ICH OBIEKTACH. ORGANIZMY TE WYKORZYSTYWANE SĄ DO KONTROLI JAKOŚCI WODY, WYKONYWANEJ W RAMACH BIOMONITORINGU. W Wodociągach Warszawskich stosuje się biomonitoring, aby zwiększyć bezpieczeństwo procesu uzdatniania wody. Wykorzystywane małże z gatunku skójka zaostrzona są bardzo wrażliwe na zanieczyszczenia wody i służą do monitorowania jej jakości w Wiśle i Jeziorze Zegrzyńskim. Osobniki tego gatunku żyją nawet kilkadziesiąt lat, ale po trzech miesiącach pracy w Wodociągach Warszawskich mięczaki wracają do zbiornika, skąd pochodzą – czyli wielkopolskich jezior. Źródło: mpwik.com.pl

Źródełka MPWiK w Centrum Nauki Kopernik

Jak w przełamaniu tej sytuacji może dopomóc ETV, znormalizowany system weryfikacji technologii środowiskowych, wyjaśniła Izabela Ratman-Kłosińska z Instytutu Ekologii Terenów Uprzemysłowionych. – To narzędzie, które będzie pomagało firmom we wdrażaniu nowych technologii, a nabywcom pokaże korzyści z sięgnięcia po nie – mówiła. – Weryfikacja zaczyna się od deklaracji wnioskodawcy i oparta jest na rzetelnych danych z badań, a przeprowadza je jednostka inspekcyjna – kontynuowała. Dominik Piórko z NFOŚiGW wskazał, jak uzyskać można finansowanie na weryfikację w ramach Narodowego Funduszu Ochrony Środowiska i Gospodarki Wodnej. Michał Kuźniak z Kancelarii Radców Prawnych Klatka i Partnerzy przedstawił, jak ETV wpisuje się w zamówienia publiczne w Polsce. A Ewa Neczaj z IETU i Politechniki Częstochowskiej powiedziała o wyzwaniach dla gospodarki wodno-ściekowej i związanym z nimi popytem na innowacje w kontekście gospodarki o obiegu zamkniętym.

Centrum Nauki Kopernik to kolejny obiekt, gdzie mieszkańcy stolicy oraz turyści mogą skorzystać ze źródełek zasilanych wodą z Warszawskich Wodociągów. Pięć poidełek, które muzeum podarowały Wodociągi Warszawskie, stanęło: w holu głównym, przy Planetarium, obok Centrum Konferencyjnego, Wystawy Bzzz oraz Teatru Wysokich Napięć. Źódło: mpwik.com.pl

Fot.: portal Nowy Marketing

Fot.: BMP

ODWIEDZAJĄC CENTRUM NAUKI KOPERNIK W WARSZAWIE, MOŻNA UGASIĆ PRAGNIENIE, PIJĄC CZYSTĄ WARSZAWSKĄ KRANÓWKĘ ZE ŹRÓDEŁKA.

Które wodociągi są najlepsze? Za nami kolejna edycja organizowanego rokrocznie przez redakcję Strefy Gospodarki Ogólnopolskiego Rankingu Przedsiębiorstw Wodociągów i Kanalizacji, tym razem za rok 2018. Na I miejscu znalazło się Przedsiębiorstwo Wodociągów i Kanalizacji Okręgu Częstochowskiego S.A. II zajęły: Jastrzębski Zakład Wodociągów i Kanalizacji S.A. i Aquanet S.A. A na III uplasowały się: Przedsiębiorstwo Wodociągów i Kanalizacji Sp. z o.o. w Tarnowskich Górach i Katowickie Wodociągi S.A. Źródło: Strefa Gospodarki

6 KIERUNEK WOD-KAN 2/2019

C I E K AW O S T K A

IKEA zbudowała łodzie, które usuwają śmieci z Tamizy IKEA zaprezentowała dwie repliki swoich zabawkowych łódek kąpielowych Smakryp, które zostaną wykorzystane do oczyszczania śmieci z londyńskich dróg wodnych. Źródło: portal Nowy Marketing

K I E RU N E K WO D K A N. P L

RO Z M A I TO Ś C I

47% ankietowanych w 2018 r. mieszkanek i mieszkańców Warszawy deklaruje, że pije wodę bezpośrednio z kranu – podaje Marzena Wojewódzka, rzecznik prasowy MPWiK w m.st. Warszawie S.A.

NOWA WERSJA SONDY ENDRESS+HAUSER Z POWODZENIEM ZASTĄPI SONDY HYDROSTATYCZNE. DZIĘKI OBSŁUDZE PROTOKOŁU MODBUS RTU MOŻLIWE JEST TWORZENIE M.IN. INTELIGENTNYCH SIECI MONITORINGU PRZECIWPOWODZIOWEGO LUB KANALIZACJI W DUŻYCH AGLOMERACJACH, KORZYSTAJĄC Z ZASILANIA BATERYJNEGO LUB SOLARNEGO.

Firmy wodociągowe poddane są wielkiej presji społecznej, politycznej, organów kontrolnych. Muszą umieć odpowiedzieć na trudne pytania, a w tym pomocna jest dobra strategia. Żeby ją dobrze skonstruować, przede wszystkim trzeba ją zbudować wewnątrz organizacji, w myśl zasady: tworzysz sam, bronisz sam. Tworzy stu, broni stu

Źródło: Endress+Hauser

Eksperci: woda kluczowym wyzwaniem samorządów w planowaniu miast EKSPERCI SĄ ZGODNI: W OBLICZU GLOBALNYCH ZMIAN KLIMATYCZNYCH NAJWAŻNIEJSZE DLA PRZETRWANIA LUDZKOŚCI JEST WŁAŚCIWE WYKORZYSTANIE ZASOBÓW WODNYCH. JUŻ TERAZ SUSZE, GWAŁTOWNE OPADY I OGRANICZENIE DOSTĘPU DO WODY PITNEJ DOTYKAJĄ MIASTA NA ŚWIECIE – TAKŻE W POLSCE.

– mówi Witold Sumisławski, ekspert w dziedzinie gospodarki wodnej

44 polskie miasta tworzą miejskie plany adaptacji do zmian klimatu na zlecenie Ministerstwa Środowiska. Źródło: inf. prasowa

Codziennie każdy z nas zużywa około 200 l wody – myjąc się, pijąc i korzystając z toalety. Ilość wody potrzebna, żeby dostarczyć ludziom jedzenie, jest 10-krotnie większa niż tej zużywanej w domach. To samo dotyczy produkcji energii. 90 proc. generatorów energii na świecie wykorzystuje wodę w procesie chłodzenia.

Obecnie blisko 30 proc. wody marnuje się przez przeciekające pod ziemią rury. I tu na pomoc może nam przyjść technologia.Podziemne wycieki można ograniczyć bez wykopywania rur i wymiany całej infrastruktury, stosując proste rozwiązanie, jakim jest podział strefy miejskiej na tzw. „strefy ciśnienia”. To rozwiązanie stosuje już m.in. Londyn, który jest podzielony na 800 takich stref. Dzięki temu można znacznie obniżyć ciśnienie w całym mieście – co spowoduje, że w miejscach, w których wycieka woda, będzie mniejsze ciśnienie i stracimy mniej wody. Według szacunków ekspertów z Danfoss, dzięki takim rozwiązaniom można zaoszczędzić 40 proc. wody, zmniejszyć zużycie energii o 40 proc. i zapobiec występowaniu nowych wycieków w 50 proc. Źródło: inf. prasowa

:LôFHM F]\WDM QD Fot.: 123rf

8 KIERUNEK WOD-KAN 2/2019

ZDANIEM ŚWIATOWEGO FORUM EKONOMICZNEGO NAJBARDZIEJ PRAWDOPODOBNYM KRYZYSEM, Z KTÓRYM MOŻEMY SIĘ BORYKAĆ ZA KILKANAŚCIE LAT, BĘDZIE NIEDOBÓR CZYSTEJ WODY, KTÓRY POCIĄGNIE ZA SOBĄ PROBLEMY Z PRODUKCJĄ ŻYWNOŚCI I ENERGII. TECHNOLOGIE I INTELIGENTNE SYSTEMY WODNE MOGĄ POMÓC W ZAŻEGNANIU KRYZYSU I OGRANICZYĆ MARNOTRAWSTWO WODY.

Źródło: noweinfo.pl Fot.: Endress+Hauser

W odróżnieniu od sondy hydrostatycznej radar Micropilot FMR20 nie jest zanurzany w cieczy, a więc nie ulega oblepieniu, korozji i uszkodzeniom mechanicznym. Jest również odporny na niekorzystne warunki pogodowe (wiatr, opady, zmiany temperatury) oraz tłuszcze wytrącające się na powierzchni ścieków. Zmiany gęstości cieczy mierzonej nie powodują pogorszenia dokładności i powtarzalności pomiaru. Kompaktowa konstrukcja sprawia, że montaż jest łatwy i szybki. Ponadto, w trakcie wieloletniego użytkowania FMR20 nie wymaga okresowych przeglądów i kalibracji, co pozwala uzyskać wymierne oszczędności.

Jak technologie mogą nas chronić przed niedoborem wody na naszej planecie?

Fot.: 123rf

Micropilot FMR20 – zdalny monitoring kanalizacji i wód powierzchniowych ze wsparciem Modbus RTU

Fot.: 123rf

Z P O R TA L U

NIEZAWODNE

'=,$Ā$1,( 3203< 72 26=&=Ú'12ėÈ

ENERGII

FLYGT CONCERTOR™ Ŋ 3,(5:6=< 1$ ė:,(&,( 6<67(0 32032:$1,$ ė&,(. : =( =,17(*52:$1Æ ,17(/,*(1&-Æ )LUPD ;\OHP Z\V]āD QDSU]HFLZ Z\]ZDQLRP VWDZLDQ\P Z EUDQĹ\ RF]\V]F]DQLD ĘFLHNµZ ZSURZDG]DMÇF QD U\QHN SLHUZV]\ LQWHOLJHQWQ\ V\VWHP SRPSRZDQLD ĘFLHNµZ Ŋ )O\JW &RQFHUWRUŠ =DVWRVRZDQD Z SRPSLH QDMQRZV]HM JHQHUDFML WHFKQRORJLD $GDSWLYH 1 Š ]DSHZQLD Z\VRNÇ VSUDZQRĘÉ L QLVNLH ]XĹ\FLH HQHUJLL 1DV]H UR]ZLÇ]DQLH QLH W\ONR ]DSRELHJD EORNRZDQLX SRPS L ]PQLHMV]HQLX QDSUÛĹHă QD ZDOH XV]F]HOQLHQLDFK L āRĹ\VNDFK DOH WDNĹH RJUDQLF]HQLH ]XĹ\FLH HQHUJLL QDZHW R Z SRUµZQDQLX ] NRQZHQFMRQDOQ\PL SRPSDPL L V]DINDPL VWHUXMÇF\PL 'RZLHG] VLÛ ZLÛFHM ZZZ [\OHP SO

ZZZ Ŵ\JW FRP

T E M AT N U M E R U

SIECI WOD-KAN

WARIANTY BADAWCZE PRZEWODÓW KANALIZACYJNYCH

Na jakie rozwiązanie postawić?

dr hab. inż. Emilia Kuliczkowska, prof. PŚK prof. dr hab. inż. Andrzej Kuliczkowski Wydział Inżynierii Środowiska, Geomatyki i Energetyki Politechnika Świętokrzyska w Kielcach

Aby przeciwdziałać awariom, niezbędne jest okresowe badanie stanu technicznego przewodów kanalizacyjnych. Długości przewodów kanalizacyjnych deszczowych, sanitarnych i ogólnospławnych w dużych miastach wynoszą setki kilometrów, stąd niezwykle ważny – biorąc pod uwagę aspekt kosztowy – jest dobór odpowiednich badań ich stanu technicznego w zależności od oczekiwanych wyników.

10 KIERUNEK WOD-KAN 2/2019

SIECI WOD-KAN

Fot.: 123 rf

T E M AT N U M E R U

KIERUNEK WOD-KAN 2/2019 11

T E M AT N U M E R U

SIECI WOD-KAN

FOT. 1 Nieprzejezdna kamera ze zmienną ogniskową [2]

adania stanu technicznego przewodów kanalizacyjnych są niezbędne w celu zagwarantowania im pełnienia podstawowej ich funkcji, jaką jest bezpieczne odprowadzanie ścieków od odbiorców do oczyszczalni ścieków. Wraz z upływem czasu w przewodach kanalizacyjnych obserwuje się zmiany ich stanu technicznego, związane ze zmianą parametrów materiałowo-wytrzymałościowych rur oraz oddziaływaniem różnych czynników wewnątrzi zewnątrzkanałowych [2]. Obserwowane zmiany w większości przypadków powodują zmniejszenie się współczynnika bezpieczeństwa konstrukcyjnego przewodów kanalizacyjnych, ostatecznie powodując ich zawalenie się, któremu często towarzyszy zapadnięcie się terenu znajdującego się bezpośrednio nad nimi. W większości przypadków są to ulice, których zapadnięcie się zagraża bezpieczeństwu pojazdów [10] i generuje bardzo wysokie koszty usuwania tychże awarii. Awarie takie przyczyniają się także do sanitarnego skażenia przyległych terenów. Mogą one być także spowodowane zablokowaniem przepływu ścieków np. poprzez korzenie drzew, które po przedostaniu się do wnętrza przewodów kanalizacyjnych mogą całkowicie powstrzymać przepływ ścieków [11]. Aby przeciwdziałać tego typu zagrożeniom, niezbędne jest okresowe badanie stanu technicznego przewodów kanalizacyjnych [2, 18, 20]. Biorąc pod uwagę fakt, że długości przewodów kanalizacyjnych deszczowych, sanitarnych i ogólnospławnych w dużych miastach wynoszą setki kilometrów, zagadnieniem niezwykle ważnym – zważywszy na aspekt kosztowy – jest dobór odpowiednich badań ich stanu technicznego w zależności od oczekiwanych wyników. Poniżej zamieszczono propozycję czterech wariantów badawczych przewodów kanalizacyjnych zróżnicowanych zarówno kosztami badań, jak i uzyskiwanymi efektami ww. badań. Następnie wskazano na przydatność tychże badań w ustalaniu okresu, w jakim

12 KIERUNEK WOD-KAN 2/2019

należy ponowić badania oraz w planowaniu kolejności bezwykopowej odnowy przewodów kanalizacyjnych.

WARIANT I: Wstępne rozpoznanie stanu technicznego przewodów kanalizacyjnych, głównie w zakresie wykrycia bardzo poważnych uszkodzeń, zarówno konstrukcyjnych, jak i eksploatacyjnych Badanie stanowiące przedmiot wariantu I jest najtańsze w realizacji, ale wyniki badań stanowiących przedmiot tego wariantu w najniższym stopniu w stosunku do badań zaprezentowanych w następnych wariantach umożliwiają ocenę stanu technicznego przewodów kanalizacyjnych. Badania te są jednak powszechnie stosowane w niektórych krajach, w Polsce zaś sporadycznie. Wykonuje się je przy zastosowaniu nieprzejezdnej kamery ze zmienną ogniskową. Kamera opuszczana jest z powierzchni terenu w kierunku dna studni kanalizacyjnej i sytuowana w osi kanału (rys. 1). Dzięki zmianie ogniskowej obiektywu istnieje możliwość prostoliniowego oglądu wnętrza kanału na odległość maksymalnie (w przypadku niektórych kamer) do ok. 30 m od studni. Rejestrowany obraz sprawia wrażenie, jakby kamera przejeżdżała przez badany kanał. Z uwagi na przeszkody napotykane wewnątrz kanału (np. osad czy korzenie) odległość ta w praktyce wynosi od kilku do około kilkunastu metrów. Po zbadaniu fragmentu jednego odcinka kanału kamera obracana jest o 180°, co umożliwia zbadanie kolejnego odcinka. Badanie kamerą pokazaną na rys. 1 umożliwia jedynie wstępną ocenę stanu technicznego przewodów kanalizacyjnych, z uwagi na m.in. brak możliwości dokładnego oglądu uszkodzeń, a także na fakt, że ewentualne przeszkody, takie jak np. osad denny czy korzenie drzew występujące bezpośrednio za studnią kanalizacyjną, mogą częściowo lub całkowicie zasłaniać fragmenty dalszego wnętrza kanału. Zaletą tego badania jest możliwość zdiagnozowania w ciągu jednej doby w systemie trójzmianowym nawet kilkunastu kilometrów przewodów kanalizacyjnych i stwierdzenia, czy badane kanały: 1. stwarzają problemy eksploatacyjne z uwagi na wstępowanie w nich osadów dennych, korzeni i ewentualnie innych przeszkód, 2. są zagrożone awarią spowodowaną np. spękaniem lub opadaniem spękanych fragmentów konstrukcji kanałowej. Jedną z takich kamer, umożliwiających realizację wyżej opisanego badania. jest kamera Quickview [2], produkowana w trzech opcjach długości drążka, tj.: 1,5-4,9 m; 2,1-7,3 m; 2,2-9,2 m. Umożliwia ogląd przewodów o średnicach 150-1500 mm na odległość od ok. 3 m do ok. 10,5 m. Przy zagwarantowaniu dobrego oświetlenia istnieje możliwość oglądu także dalszych fragmentów badanego kanału. Badania te możliwe są także przy zastosowaniu innych kamer, np. kamery Orpheus czy Pipe Viewer. Przykładowo

system Pipe Viewer umożliwia badanie przewodów kanalizacyjnych w zakresie średnic 100-800 mm na odległość do 30 m, przy 26-krotnym zoomie optycznym i 12-krotnym zoomie elektronicznym. Opisywane kamery mogą być także zamontowane na pojeździe i opuszczane automatycznie z wnętrza pojazdu (co jest korzystne przy niesprzyjających warunkach pogodowych), po odpowiednim usytuowaniu pojazdu nad studnią kanalizacyjną. Inspekcja przewodów kanalizacyjnych realizowana według wariantu I umożliwia w bardzo krótkim czasie zbadanie wszystkich przewodów kanalizacyjnych w danym mieście i podjęcie następujących decyzji: • które przewody kanalizacyjne i w jakiej kolejności należy jako pierwsze zakwaliﬁkować do czyszczenia lub usuwania znajdujących się w nich korzeni, a następnie poddać inspekcji dokładnej, • które przewody i w jakiej kolejności z uwagi na zagrożenie bezpieczeństwa ich konstrukcji należy poddać inspekcji dokładnej, • które kanały, z uwagi na brak poważnych nieprawidłowości eksploatacyjnych i bezpośredniego zagrożenia bezpieczeństwa ich konstrukcji, mogą być poddane inspekcji dokładnej w dalszej kolejności.

WARIANT II: Wykrycie wszystkich uszkodzeń eksploatacyjnych, za wyjątkiem nieszczelności w przewodach kanalizacyjnych posadowionych powyżej zwierciadła wody gruntowej, oraz tylko niektórych uszkodzeń konstrukcyjnych mających wpływ na bezpieczeństwo konstrukcyjne rur

RYS. 1 Pęknięcie podłużne i ukośne z przemieszczeniem fragmentu powłoki rury

SIECI WOD-KAN

ulepszeniom i miniaturyzacji. Współczesne kamery charakteryzują się małymi rozmiarami, bardzo wysoką rozdzielczością, zmienną ogniskową obiektywu i ruchomą głowicą, co znacznie polepsza jakość obrazu wyszukiwanych uszkodzeń. Na rysunkach 1 i 2 pokazano po jednym przykładzie kolejno uszkodzenia konstrukcyjnego i eksploatacyjnego. Technika CCTV znacznie ewoluowała, tworząc systemy w pełni cyfrowe, z możliwością dostosowywania się do wielkości badanych przewodów oraz ich długości. Do inspekcji przewodów kanalizacyjnych urządzeniami telewizyjnymi CCTV stosowane są systemy przenośne lub zabudowane na pojazdach inspekcyjnych, które składają się z takich podstawowych elementów, jak: • panel sterujący z zabudowanym monitorem i urządzeniem nagrywającym, • manualny lub zautomatyzowany kołowrót z nawiniętym kablem kamerowym i licznikiem badanych metrów, • wózek kamerowy z napędem kołowym lub gąsienicowym, • obrotowa głowica cyfrowej kamery z zabudowanym oświetleniem. W trakcie inspekcji kanału za pomocą techniki CCTV, oprócz obserwacji wizualnych, można prowadzić dodatkowe pomiary, takie jak:

FOT. 2 Kamera przejezdna z głowicą obrotową będąca na wyposażeniu Katedry Sieci i Instalacji Sanitarnych w Politechnice Świętokrzyskiej

Fot.: zasoby własne autorów

Podstawowym i najczęściej stosowanym badaniem stanu technicznego przewodów kanalizacyjnych w zaproponowanym wariancie II jest metoda CCTV (ang. Closed-Circut Television). Badanie stanu technicznego przewodów kanalizacyjnych ujęte w tym wariancie wykonywane jest za pomocą kamer kanalizacyjnych przejezdnych wnętrzem kanałów, zdalnie sterowanych, wyposażonych bardzo często w głowicę obrotową (fot. 2), a niekiedy także w kamerę satelicką. Takie zestawy kamerowe są najbardziej rozpowszechnione i najczęściej stosowane. Szybki postęp techniczny w elektronice spowodował, że kamery wraz z upływem czasu ulegały

Fot.: zasoby własne autorów

T E M AT N U M E R U

RYS. 2 Osad denny

KIERUNEK WOD-KAN 2/2019 13

T E M AT N U M E R U

„

• • •

SIECI WOD-KAN

pomiar spadków, pomiar deformacji proﬁlu kanału, pomiar wielkości uszkodzeń np. szczelin czy ubytków.

W ustalaniu kolejności, w jakiej przewody kanalizacyjne powinny być poddane bezwykopowej odnowie, szczególnie przydatna może być metoda ABCDE Najnowsze zestawy badawcze wyposażane są w kamery satelickie, umożliwiające w trakcie analizy przewodu kanalizacyjnego zbadanie podłączonych do niego przykanalików za pomocą tzw. kamer satelickich. Stosowane są także kamery skanujące wnętrza przewodów kanalizacyjnych. Wiodący wkład w rozwój wiedzy dotyczącej badań przewodów kanalizacyjnych z zastosowaniem techniki CCTV oraz oceny ich stanu technicznego [2, 20] wniosła Politechnika Świętokrzyska, w której badania te prowadzone są od roku 1991 do chwili obecnej. W zdecydowanej większości przypadków brak jest możliwości dokonania dokładnej oceny bezpieczeństwa konstrukcji przewodów kanalizacyjnych, wyłącznie w oparciu o wyniki ich badań techniką CCTV. Kamera kanalizacyjna pokazuje jedynie wnętrze kanału. Badanie kanału powszechnie stosowanymi kamerami CCTV nie dostarcza badającemu informacji o parametrach geometrycznych kanału, w tym grubości jego powłoki konstrukcyjnej, rodzaju złączy rur (dotyczy to głównie rur betonowych: czy jest złącze kielichowe, na styk czy na zakład), szczelności złączy rur, w przypadku gdy zwierciadło wody gruntowej znajduje się poniżej dna kanału, rodzaju zastosowanego uszczelnienia na złączu (uszczelka gumowa czy np. sznur konopny z bitumem), o stanie technicznym zewnętrznej powłoki rur (która może być znacząco skorodowana), o sposobie posadowienia kanału (rodzaju podłoża: gruntowe czy betonowe oraz kącie posadowienia kanału na podłożu gruntowym), o rodzaju i parametrach gruntu otaczającego kanał, w tym o możliwości występowania pustek powietrznych lub rozluźnień gruntu na zewnątrz konstrukcji kanałowej. Mimo to bardzo często stosowane są badania CCTV, głównie dlatego, że pozwalają one m.in. wykryć stany awaryjne lub przedawaryjne konstrukcji kanałowych oraz występowanie wad i nieprawidłowości typu hydrauliczno-eksploatacyjnego, takich jak osady denne, przerosty korzeni drzew wrastające do wnętrza kanału, rozsunięcia złączy rur, występowanie nieprawidłowego spadku podłużnego, nieprawidłowego podłączenia przykanalików do kanału czy występowanie zjawiska inﬁltracji wód gruntowych do wnętrza kanału.

14 KIERUNEK WOD-KAN 2/2019

Badając kanał techniką video, należy zatem pamiętać, że badanie takie umożliwia jego hydrauliczno-eksploatacyjną ocenę, a tylko w pewnych nielicznych przypadkach, gdy obserwuje się poważne uszkodzenia konstrukcyjne (pęknięcia, pęknięcia z przemieszczeniem spękanych fragmentów rur itp.), ocenę bezpieczeństwa jego konstrukcji. W przypadku braku uszkodzeń ewidentnie potwierdzających utratę nośności przez przewody kanalizacyjne nie można na podstawie badań CCTV dokonać oceny ich bezpieczeństwa konstrukcyjnego. Pomocne w zakresie pozyskania dodatkowych informacji o stanie technicznym przewodów kanalizacyjnych mogą być badania nieniszczące wykonywane przy użyciu innych urządzeń badawczych (wariant III badań) lub wykonywanie ekspertyz konstrukcyjnych (wariant IV badań).

WARIANT III: Wykrycie uszkodzeń wymienionych w wariancie II z pozyskaniem dodatkowych informacji o przewodzie kanalizacyjnym i jego otoczeniu, umożliwiających w niektórych przypadkach dokonanie oceny bezpieczeństwa konstrukcyjnego rur Badanie stanu technicznego przewodów kanalizacyjnych stanowiące przedmiot wariantu III polega na wcześniejszym wykonaniu badania opisanego w wariancie II, a następnie wykonaniu innych badań. Techniki diagnostyki rurociągów podziemnych można podzielić na techniki wykorzystujące metody nieniszczące, które są prowadzone bezwykopowo oraz wykorzystujące metody niszczące, polegające na odkopaniu przewodu oraz jego dokładnym zbadaniu. Nieniszczące techniki diagnostyki można podzielić ze względu na sposób przeprowadzania kontroli na cztery grupy: inspekcję wizualną (np. przy zastosowaniu inspekcji CCTV), metody elektromagnetyczne (np. przy użyciu georadarów przejeżdżających wnętrzem przewodów), metody akustyczne (np. z użyciem sonarów) oraz metody ultradźwiękowe (np. stosując metodę Seismic Pulse Echo). Liczba metod stosowanych do nieniszczących badań rurociągów stale wzrasta. Przykładowo liczba dostępnych metod do inspekcji rurociągów wzrosła w USA z 19 w 2009 roku do 37 [16] w 2012 roku. Każda z tych metod posiada swoje zalety i ograniczenia, dlatego ważnym aspektem jest umiejętność ich doboru. Ważnym badaniem jest badanie szczelności przewodów kanalizacyjnych, szczególnie w przypadku, gdy zwierciadło wody gruntowej jest poniżej dna kanału. Można badać całe odcinki między kolejnymi studniami kanalizacyjnymi, poszczególne złącza rur, a także szczelność studni kanalizacyjnych. W badaniu szczelności przewodów kanalizacyjnych może być przydatna także metoda elektroskanowania [4]. Kolejne badanie dotyczy wykrywania ewentualnych pustek powietrznych w gruncie spoistym wokół nieszczelnej konstrukcji kanałowej. Pustki powietrzne wokół rur zagrażają zapadnięciem się terenu nad kana-

łem. Przejezdne georadary [3], przemieszczając się wnętrzem kanału, wykrywają pustki powietrzne. Posiadają one kamerę inspekcyjną, a także mogą mierzyć grubość ścian kanału, wykrywać wady w materiale konstrukcji kanałowej oraz ustalać grubość otuliny zbrojenia. Aktualnie wprowadzono już do stosowania kamery kanalizacyjne z sonarem (określającym m.in. lokalizację i ilość osadu), laserem 3D (umożliwiającym uzyskanie dokładnego kształtu powierzchni rury), a także miernikiem stężenia H2S i temperatury ścieków. Niektóre z oferowanych kamer, oprócz sonaru, wyposażone są w urządzenie do ultraakustycznego określania grubości rur i dodatkowo posiadają opcję inspekcji falami elektromagnetycznymi, szczególnie przydatną przy badaniu kanałów wykonanych z rur z betonu sprężonego [5]. Opisane wyżej rozwiązania wskazują na wyraźnie obserwowany trend łączenia funkcji tradycyjnej kamery przejezdnej z innymi urządzeniami diagnostycznymi. Obecnie najtrudniejsza jest ocena stanu technicznego kanałów wykonanych z rur z betonu sprężonego [12]. Z uwagi na specyﬁkę konstrukcyjną tych rur, w celu uzyskania ich pełnej diagnostyki wymagane jest zastosowanie aż czterech różnych technik badawczych, aby zrekompensować ograniczenia badawcze każdej z nich. Są to kolejno: wykrywanie akustyczne nieszczelności, system oceny wzrokowo-dźwiękowej, badanie elektromagnetyczne i metoda uderzeń/echo. Zostały one opisane m.in. w [21], natomiast opis niektórych z powyższych badań zamieszczono także w [18, 20]. Zastosowanie opisanych w tym punkcie badań jest np. konieczne w przypadku badania rur wykonanych z betonu sprężonego [5] lub sprawdzania, czy przewód kanalizacyjny jest szczelny [17], gdy zwierciadło wody gruntowej znajduje się poniżej dna kanału. W przypadkach, gdy zestaw kamerowy jest wyposażony w georadar, sonar czy laser, badanie przewodu kanalizacyjnego może być wykonane jednorazowo. W niektórych przypadkach pozyskanie w ten sposób dodatkowych informacji o grubości ścian kanału, występowaniu pustek powietrznych w gruncie po zewnętrznej stronie kanału czy informacji o szczelności przewodu umożliwia podjęcie decyzji dotyczącej stwierdzenia, czy konieczna jest odnowa kanału i jaki rodzaj technologii odnowy należy zastosować.

WARIANT IV: Uzyskanie pełnej informacji o stanie technicznym przewodów kanalizacyjnych, umożliwiające dokonanie oceny bezpieczeństwa konstrukcyjnego rur Badanie stanu technicznego przewodu kanalizacyjnego w wariancie IV polega na wykonaniu ekspertyzy konstrukcyjnej. Jest ona możliwa po przeprowadzeniu określonych badań w wykopie po odkopaniu kanału (fot. 3). Konieczne jest wtedy wykonanie pomiarów geometrycznych kanału, badań parametrów materiałowych i wytrzymałościowych jego konstrukcji (fot. 4), wykonywanych najczęściej metodami nieniszczącymi

SIECI WOD-KAN

Fot.: zasoby własne autorów

T E M AT N U M E R U

oraz dokonanie oceny sposobu posadowienia kanału w gruncie. W przypadku kanałów żelbetowych istotne jest ustalenie rodzaju zastosowanych prętów zbrojeniowych (rodzaj stali, średnica prętów), odległości rozmieszczenia prętów zbrojeniowych oraz grubości otuliny zbrojenia. Wskazane jest także sprawdzenie szczelności złączy rur oraz sposobu ich uszczelnienia. Istotne dla dokonania oceny bezpieczeństwa konstrukcji kanałowych są także geotechniczne badania gruntu wokół kanału. Umożliwiają one określenie rodzaju gruntu zasypowego oraz stopnia jego zagęszczenia. Wielkości te są niezbędne do ustalenia obciążeń oddziałujących na konstrukcję kanałową. Następnie

FOT. 3 Ekspertyza odkopanego sanitarnego kolektora wykonanego z rur z betonu sprężonego

KIERUNEK WOD-KAN 2/2019 15

T E M AT N U M E R U

SIECI WOD-KAN

Fot.: zasoby własne autorów

różnych uszkodzeń, opracowywane są w różnych krajach metody umożliwiające kwalifikowanie badanych przewodów do jednej z kilku (z reguły trzech, czterech, pięciu lub sześciu) klas stanu technicznego, stanowiących następnie podstawę do ustalania kolejności ich odnowy. W niektórych krajach, np. w Niemczech, USA czy Kanadzie, stosowanych jest aktualnie jednocześnie kilka różnych metod służących do ustalania klas stanu technicznego. Kwalifikowanie przewodów kanalizacyjnych do jednej z kilku klas stanu technicznego [1, 2, 18] jest przydatne zarówno do planowania dalszej ich diagnostyki, w tym głównie kolejnych inspekcji CCTV, jak również do planowania ich odnowy. Najczęściej stosuje się pięć klas stanu technicznego. Propozycję kwalifikowania przewodów kanalizacyjnych do określonych klas stanu technicznego w zależności od rodzaju i wielkości uszkodzeń zaobserwowanych w trakcie badań CCTV zamieszczono w [2,14].

Ustalanie kolejności, w jakiej przewody kanalizacyjne powinny być poddawane bezwykopowej odnowie FOT. 4 Nieniszczące badanie sklerometryczne jakości betonu w rurach z betonu sprężonego

należy wykonać obliczenia statyczno-wytrzymałościowe, uwzględniając wpływy reologiczne, jakie zaszły w gruncie po wbudowaniu kanału. Realizacja tych obliczeń możliwa jest w oparciu o m.in. [13]. Obliczenia statyczno-wytrzymałościowe umożliwiają określenie współczynnika bezpieczeństwa konstrukcyjnego badanego kanału. Ekspertyza wskazana jest szczególnie w przypadku dużych kolektorów kanalizacyjnych, gdy nieznane są parametry materiałowo-wytrzymałościowe rur oraz sposób ich posadowienia na dnie wykopu, a także wtedy, gdy brak odpowiednich urządzeń badawczych wymienionych w wariancie III uniemożliwia zbadanie grubości ścian kanału, stwierdzenia, czy jest on szczelny i czy nie przedostaje się do jego wnętrza grunt z otoczenia zewnątrzkanałowego. Ekspertyza konstrukcyjna zalecana jest także w przypadku modernizacji nawierzchni ulicznej oraz w innych sytuacjach powodujących zwiększenie się obciążeń oddziałujących na przewód kanalizacyjny. Wynik ekspertyzy konstrukcyjnej umożliwia podjęcie decyzji o doborze odpowiednich metod rehabilitacji przewodów kanalizacyjnych.

Kategoryzacja stanów technicznych przewodów kanalizacyjnych Wyniki badań CCTV stanu technicznego przewodów kanalizacyjnych zestawiane są w odpowiednich protokołach przy zastosowaniu określonej klasyﬁkacji uszkodzeń. W Polsce najczęściej stosowana jest w tym celu norma [19]. Z uwagi na zróżnicowany stan techniczny przewodów kanalizacyjnych w zakresie rodzaju, wielkości i częstotliwości występowania

16 KIERUNEK WOD-KAN 2/2019

W [2] została opracowana metoda klasyﬁkowania przewodów kanalizacyjnych do jednej z pięciu klas zróżnicowanych stanem technicznym, biorąc łącznie pod uwagę 22 różne możliwe uszkodzenia. Na bazie tej metodyki opracowano następnie algorytm [2], umożliwiający klasyﬁkowanie tych przewodów do odnowy (bieżąca konserwacja, naprawa, uszczelnienie, renowacja, rekonstrukcja, wymiana), biorąc pod uwagę zarówno stan techniczny tych przewodów, jak również konsekwencje wystąpienia awarii. Konsekwencje awarii mogą być bardzo różne w przypadku kanałów o małych przekrojach, np. kanałów Ø 200 mm, ułożonych płytko pod terenami zielonymi w gruntach suchych, a zupełnie inne w przypadku kanałów o dużych średnicach, np. Ø 2000 mm ułożonych głęboko w gruntach nawodnionych, pod ulicami w śródmieściach dużych miast. Stąd też uwzględnienie konsekwencji ewentualnych awarii przewodów kanalizacyjnych w ustalaniu kolejności ich odnowy ma swoje uzasadnienie. W ustalaniu kolejności, w jakiej przewody kanalizacyjne powinny być poddane bezwykopowej odnowie, szczególnie przydatna może być metoda ABCDE. Metoda ta zaproponowana w [6] jako kryterium typowania kanałów do odnowy przyjmuje stan techniczny kanału i ryzyko jego awarii dla dwóch różnych kryteriów: bezpieczeństwa konstrukcyjnego i kryterium zagrożeń środowiska (uwzględniającego nieprawidłowości eksploatacyjne). Umożliwia ona na podstawie dokonania oceny stanu technicznego przewodu kanalizacyjnego zbadanego z zastosowaniem techniki CCTV, oszacowanie jego stanu technicznego.

T E M AT N U M E R U

Polega ona na przyporządkowaniu każdemu odcinkowi przewodu kanalizacyjnego w danym mieście pięciocyfrowego kodu liczbowego A, B, C, D, E, określającego kolejno kategorię prawdopodobieństwa awarii i kategorię ryzyka, oddzielnie dla kryterium bezpieczeństwa konstrukcyjnego (uwzględniającego uszkodzenia konstrukcyjne, takie jak np. pęknięcia, ubytki, korozja ścian, starcie dna, itp.) oraz dla kryterium eksploatacyjnego (uwzględniającego takie nieprawidłowości eksploatacyjne, jak np. przerosty korzeni drzew, inﬁltracja wody gruntowej, wystające przykanaliki, osady denne, itp.), gdzie: A – liczba od 1 do 5 określająca kategorię prawdopodobieństwa awarii przewodu kanalizacyjnego, ustalona przy uwzględnieniu wyłącznie badań CCTV dla kryterium bezpieczeństwa konstrukcyjnego, przy czym wraz ze wzrostem liczby A wzrasta prawdopodobieństwo awarii konstrukcyjnej przewodu kanalizacyjnego i pilność jego odnowy; B – liczba od 1 do 25, stanowiąca miarę ryzyka awarii przewodu kanalizacyjnego dla kryterium bezpieczeństwa konstrukcyjnego, uwzględniająca prawdopodobieństwo i konsekwencje wystąpienia awarii. Przy tym samym stanie technicznym przewodu kanalizacyjnego inne są konsekwencje awarii np. płytko ułożonego kanału o niewielkiej średnicy w gruntach suchych w terenie zielonym, a inne np. kanału o dużym przekroju poprzecznym, głęboko ułożonego w gruncie nawodnionym, w centrum miasta, pod ulicą o dużym natężeniu ruchu ulicznego. Przyjęto, że ryzyko awarii przewodu kanalizacyjnego, uwzględniające prawdopodobieństwo i konsekwencje jego wystąpienia, wzrasta wraz ze wzrostem liczby B od niskiego poprzez średnie, wysokie do bardzo wysokiego; C – liczba od 1 do 5 określająca kategorię prawdopodobieństwa awarii przewodu kanalizacyjnego ustalona przy uwzględnieniu wyłącznie badań CCTV dla kryterium eksploatacyjnego, uwzględniającego zagrożenia środowiskowe, przy czym wraz ze wzrostem liczby C wzrasta prawdopodobieństwo awarii środowiskowej (eksploatacyjnej) przewodu kanalizacyjnego i pilność eliminacji nieprawidłowości eksploatacyjnych; D – liczba od 1 do 25, jak w przypadku B, stanowiąca miarę ryzyka dla kryterium eksploatacyjnego uwzględniającego zagrożenia środowiskowe; E – ostatnie dwie cyfry roku, w którym wykonano badanie stanu technicznego przewodu kanalizacyjnego. Zaproponowana metoda wyznaczania ryzyka awarii przewodów kanalizacyjnych może znaleźć szerokie zastosowanie. W [7] zaproponowano metodę wyznaczania kategorii prawdopodobieństwa awarii betonowych przewodów kanalizacyjnych, w [8] metodę wyznaczania ryzyka awarii spowodowanej

SIECI WOD-KAN

korozją wewnętrznych ścian betonowych przewodów kanalizacyjnych, w [9] metodę wyznaczania ryzyka awarii nawierzchni ulicznych spowodowanych awariami przewodów kanalizacyjnych, a w [11] metodę wyznaczania ryzyka awarii środowiskowej spowodowanej przerastaniem korzeni drzew i krzewów do wnętrza przewodów kanalizacyjnych.

„

Brak wiedzy o zaletach nieprzejezdnych kamer ze zmienną ogniskową obiektywu wynika głównie z braku odpowiedniego propagowania ich w kraju

Dobór bezwykopowych technologii rehabilitacji przewodów kanalizacyjnych z uwzględnieniem kryterium ich bezpieczeństwa konstrukcyjnego Ustalenie w wyniku przeprowadzonej ekspertyzy konstrukcyjnej wielkości współczynnika bezpieczeństwa konstrukcyjnego ma podstawowy wpływ na dobór bezwykopowych technologii ich rehabilitacji. W przypadku gdy jest on niższy od wymaganego, należy zastosować technologie rekonstrukcyjne (ang. fully structural rehabilitation), a gdy jest on wyższy od wymaganego, a przewody kanalizacyjne są nieszczelne lub obserwuje się w nich pewne procesy destrukcyjne, np. korozję ścian kanałów, wystarczy zastosować tańsze od rekonstrukcyjnych technologie renowacyjne (ang. non structural rehabilitation). Kiedy współczynnik bezpieczeństwa jest w niewielkim stopniu niższy od wymaganego, można rozważyć, zamiast zastosowania technologii rekonstrukcyjnych, technologie częściowo rekonstrukcyjne (ang. partially structural rehabilitation), częściowo wzmacniające konstrukcję w stopniu gwarantującym uzyskanie wymaganego współczynnika bezpieczeństwa [15, 20].

*** Dobór odpowiedniej metody badania stanu technicznego przewodów kanalizacyjnych uzależniony jest od oczekiwanych wyników badań. W pierwszej kolejności należy sformułować, jakie wyniki badań są konieczne, biorąc pod uwagę przyczyny podjęcia decyzji o sprawdzeniu stanu technicznego kanału. W zależności od rodzaju oczekiwanych wyników badań należy wybrać jeden z czterech zaproponowanych ich wariantów. Badaniem stanu technicznego przewodów kanalizacyjnych najczęściej stosowanym, biorąc pod uwagę względy techniczno-ekonomiczne, jest inspekcja CCTV (wariant II). W oparciu o uzyskane za pomocą tej metody wyniki można w zdecydowanej większości przypadków jedynie tylko szacować stan techniczny badanych przewodów, kwaliﬁkując je do jednej z kilku kategorii prawdopodobieństwa wystąpienia ich

KIERUNEK WOD-KAN 2/2019 17

T E M AT N U M E R U

„

SIECI WOD-KAN

awarii konstrukcyjnej lub eksploatacyjnej. Umożliwia to wstępne ustalanie kolejności przewodów kanalizacyjnych wytypowanych do odnowy. Wyjątkiem, w którym to badanie jest wystarczające do podjęcia decyzji o rodzaju odnowy przewodu kanalizacyjnego, jest zaobserwowanie uszkodzeń świadczących o utracie przez nie nośności. Decyzję o ewentualnej odnowie przewodu kanalizacyjnego podejmuje się bardzo często wyłącznie w oparciu o badania inspekcyjne ujęte w wariancie II. Może to prowadzić do podjęcia błędnych decyzji np.: • zastosowania odnowy dla kanału, który nie wymaga odnowy, • niezastosowania odnowy dla kanału, dla którego jest ona niezbędna, • zastosowanie renowacji (np. tylko uszczelnienia) kanału, podczas gdy jest konieczna jego rekonstrukcja lub wymiana i odwrotnie. Przewody kanalizacyjne wytypowane do odnowy w oparciu o badania CCTV należy poddać ekspertyzie konstrukcyjnej w przypadku, gdy uzyskane dane z tych badań nie umożliwiły wykonania obliczeń statyczno-wytrzymałościowych, których celem jest ustalenie współczynnika konstrukcyjnego rur, co umożliwia dobór odpowiedniej technologii ich bezwykopowej rehabilitacji.

Badaniem stanu technicznego przewodów kanalizacyjnych najczęściej stosowanym, biorąc pod uwagę względy technicznoekonomiczne, jest inspekcja CCTV Większość urządzeń diagnostycznych stosowanych w wariancie III diagnostyki jest aktualnie niedostępna w kraju. Urządzenia te są stosowane w niektórych krajach, głównie w USA, zaledwie od kilku lub kilkunastu lat. Aktualnym trendem jest łączenie w jednym urządzeniu możliwości jednoczesnego wykonywania kilku różnych badań. W wielu przypadkach istotnie wzbogacają one wiedzę o badanym kanale, umożliwiając podjęcie decyzji, czy odnowa jest konieczna czy nie, bez realizacji badań ujętych w wariancie IV. Obecny stan wiedzy o tych urządzeniach umożliwia stwierdzenie, że nadal nie są one w stanie przejąć w całości wszystkich zadań ujętych w wariancie IV, tj. inspekcji osobowej wykonywanej na odkopanej konstrukcji kanałowej i wokół niej, mającej na celu zebranie danych niezbędnych do obliczenia współczynnika bezpieczeństwa konstrukcyjnego kanału. Należałoby w badaniach stanu technicznego przewodów kanalizacyjnych stosować mało rozpowszechnioną w kraju technikę diagnostyczną opisaną w wariancie I badań. Brak wiedzy o zaletach nieprzejezdnych kamer ze zmienną ogniskową obiektywu wynika głównie z braku odpowiedniego propagowania ich w kraju. Jest to wysoce efektywna kosztowo metoda

18 KIERUNEK WOD-KAN 2/2019

wstępnego diagnozowania stanu technicznego przewodów kanalizacyjnych z użyciem kamer nieprzejezdnych, które są wielokrotnie tańsze od kamer przejezdnych. Podstawową jej zaletą jest bardzo szybki czas badań umożliwiający zbadanie do ok. 450 km przewodów kanalizacyjnych miesięcznie, przy codziennej jednozmianowej pracy trzech ekip badawczych.

Literatura [1]

Królikowska J.: Niezawodność funkcjonowania i bezpieczeństwa sieci kanalizacyjnej. Monografia nr 382, Politechnika Krakowska, Kraków 2010. [2] Kuliczkowska E.: Kryteria planowania bezwykopowej odnowy nieprzełazowych przewodów kanalizacyjnych, monografia nr M3, Wydawnictwo Politechniki Świętokrzyskiej, Kielce, 2008, s. 223. [3] Kuliczkowska E., Nadstawna E.: Diagnostyka przewodów kanalizacyjnych georadarami przemieszczającymi się w ich wnętrzu. INSTAL, 2012, 2, s. 64-64. [4] Kuliczkowska E., Mogielski K.: Diagnostyka stanu technicznego przewodów kanalizacyjnych z zastosowaniem metody elektro-skanowania. INSTAL, 2012,12. [5] Kuliczkowska E.: Metody oceny stanu technicznego i rehabilitacji magistral wodociągowych wykonanych z rur z betonu sprężonego. Technologia wody, 2014, nr 5, s. 22-28. [6] Kuliczkowska E.: Metoda ABCDE zarządzania stanem technicznym przewodów kanalizacyjnych. Nowoczesne Budownictwo Inżynieryjne, 2014, nr 2 (53), s. 39-41. [7] Kuliczkowska E.: Analysis of defects with a proposal of the method of establishing structural failure probability categories for concrete sewers, Arch. Civ. Mech. Eng., 15, 2015, 1078-1084. [8] Kuliczkowska E.: Risk of structural failure in concrete sewers due to internal corrosion, Engineering Failure Analysis, 66, 2016, 110-119. [9] Kuliczkowska E.: The interaction between road traffic safety and the condition of sewers laid under roads, Transportation Research Part D, 48, 2016, 203-213. [10] Kuliczkowska E.: An analysis of road pavement collapses and traffic safety hazards resulting from leaky sewers, The Baltic Journal of Road and Bridge Engineering, 11 (4), 2016, 251-258. [11] Kuliczkowska E., Parka A.: Management of risk of environmental failure caused by tree and shrub root intrusion into sewers, Urban Forestry & Urban Greening, 21, 2017, 1-10. [12] Kuliczkowski A.: Rury kanalizacyjne, t. I, Własności materiałowe, monografia nr 28, Wydawnictwo Politechniki Świętokrzyskiej, Kielce, 2001, s. 261. [13] Kuliczkowski A.: Rury kanalizacyjne, t. II: Projektowanie konstrukcji. Monografia nr 42, Wydawnictwo Politechniki Świętokrzyskiej, Kielce 2004. [14] Kuliczkowski A., Kuliczkowska E., Kubicka U.: The criterions of urgency of sewerlines rehabilitation. In Procedings of 20th International Conference NO-DIG 2010, North American Society for Trenchless Technology, Chicago, Illionois, 2010, Paper A-4-05, pp. 9. [15] Kuliczkowski A., Kuliczkowska E., Parka A.: Field measurements of sewer main structural integrity. In: Proceedings of 21th International Conference NO-DIG 2011, North American Society for Trenchless Technology, Washington, D., C., 2011, Paper E-3-04, pp. 9. [16] Kuliczkowski A., Możliwości oceny stanu technicznego przewodów kanalizacyjnych, Materiały konferencyjne: XIII konferencja naukowo-techniczna, Warsztat pracy rzeczoznawcy budowlanego, Kielce-Cedzyna, 2014, 293-305. [17] Lisowska J.: Analiza zjawiska infiltracji wód gruntowych do wnętrza nieszczelnych przewodów kanalizacyjnych, praca doktorska (promotor: A. Kuliczkowski), Politechnika Świętokrzyska, Kielce, 2009. [18] Madryas C., Przybyła B., Wysocki L.: Badania i ocena stanu technicznego przewodów kanalizacyjnych, Dolnośląskie Wydawnictwo Edukacyjne, Wrocław, 2010, s. 297. [19] PN-EN 13508-1 Stan kanalizacyjnego systemu zewnętrznego – część 2: System kodowania w ocenie wizualnej, s. 156. [20] Praca zbiorowa pod redakcją Andrzeja Kuliczkowskiego: Technologie bezwykopowe w Inżynierii Środowiska, Wydawnictwo Seidel-Przywecki, Warszawa, 2010, s. 735. [21] Wagner T., Woodcock M.: Development and implementation of a comprehensive condition assessment rating system for prestressed concrete cylinder pipelines. Proceedings of 21th NoDig Conference 2011, North American Society for Trenchless Technology, Washington, D.C., 2011, p.p. 8.