|
Undersøgelse af tab i vandforsyningernes ledningsnet 4 Lækagesporing
Dette kapitel indeholder en beskrivelse af de forskellige metoder, der findes til at spore lækager på vandforsyningsnettet. Litteratur om lækagesporing vil blive suppleret med oplysninger og erfaringer fra de virksomheder, der udfører lækagesøgning for kommuner, offentlige og private vandselskaber og hos borgerne. Fokusering på lækager er vigtig, da lækager, som tidligere nævnt, udgør den største del af det umålte forbrug, det såkaldte vandtab i ledningsnettet. 4.1 Hvorfor og hvornår – LækagesporingDer eksisterer en del metoder til sporing af lækager i ledningsnet, og der findes mange firmaer, der udfører lækagesporing. Nogle kommuner har deres eget udstyr og deres egne folk, der udfører systematisk lækagesøgning. At lækagesøgning er vigtig understreges af tabel 4.1, der viser vandtabet ved lækager af forskellig størrelse. Tabel 4.1: Vandtab ved forskellig størrelse af brud. /Godt vand og vand nok – hele tiden/
Det fremgår af tabel 4.1, at selv små huller på for eksempel 3 mm kan medføre vandtab op til 10 liter per minut, svarende til 5.250 m3 per år. På figur 4.1 er udviklingen i vandtabet for et lille hhv. stort brud illustreret over tiden. Det fremgår, at vandtabet udtrykt i m3 per døgn er begrænset i starten for det lille brud, men med tiden bliver hullet og dermed vandtabet større og større. Ved et pludseligt brud på f.eks. en hovedledning er vandtabet stort, men denne type brud bliver som regel opdaget hurtigt. Effektiv kontinuerlig lækagesøgning, benævnt systematisk lækagesporing, kan være et middel til minimering af små lækager der udvikler sig til større, jf. figur 4.1 øverst. Som eksempel på hvad effektiv lækagesporing kan betyde for en kommune, kan Københavns Energi nævnes. Det er en af de (få) kommuner, der gennem mange år har gennemført systematisk lækagesøgning, både med eget mandskab og med assistance fra eksterne lækagesøgningsfirmaer. Siden 2000 har Københavns Energi haft en intern teknikergruppe, der udelukkende beskæftiger sig med kontrol og vedligehold af ledningsnettet. Ledningsnettet, ventiler og brandstandere bliver løbende gennemgået, og der bliver målt tryk og vandføring for at lokalisere eventuelle brud eller lækager. I 2001 udgjorde det samlede tab 2,4%, hvilket var et fald fra året før med 2%. Københavns Energi mener selv, at en væsentlig årsag til det lave tab i 2001, er, at der benyttes en ny generation af lytteudstyr, og at der er afsat ressourcer til det interne mandskab til udelukkende at gennemgå ledningsnettet. Det skal bemærkes, at når tabsprocenten er så lav, vil den blive påvirket af for eksempel et større brud på en hovedledning eller lignende. Figur 4.1: Øverst: Teoretisk udvikling i vandforbruget ved en lækage, der med tiden udvikler sig til en større og større lækage. Fordelen ved systematisk lækagesporing er vist. Nederst: Eksempel på en pludselig stor lækage, denne type bliver som regel opdaget hurtigt
Såfremt vandtabet i en vandforsyning er meget stort, kan det økonomiske betale sig at reducere dette indtil et punkt kaldet "økonomisk lækageniveau", se figur 4.2. Indsatsen for at reducere vandtabet forbi dette punkt, sparer vand men til gengæld stiger omkostningerne for vandforsyningen. Som nævnt tidligere har Københavns Energi formået at reducere vandtabet til under 3% ved at etablere et mandskab, der udelukkende undersøger ledningsnettet for lækage og rykker ud med det samme. Omkostningen ved at have sådan et mandskab kontra den opnåede vandbesparelse, skal undersøges nøje for at vurdere, hvorvidt det er økonomisk rentabelt. Andre steder med stort tab vil det derimod være både økonomisk og ressourcemæssigt optimalt at foretage lækagesporing. Det miljømæssige optimale punkt på figur 4.2 er ikke det samme som det økonomiske lækagepunkt. Set ud fra en miljømæssig vurdering burde lækagetabet i ledningsnettet reduceres til stort set nul. Det er dog vigtigt, at det vurderes, hvor der opnås mest effekt for de indsatte ressourcer. Figur 4.2: Sammenhængen mellem mængden af vand tabt på grund af lækager i ledningsnettet og de totale omkostninger for vandforsyningen. I omkostningerne er alle omkostninger medtaget også den grønne afgift, hvis tabet er større end 10%.
4.2 Fordele ved systematisk lækagesøgningUndersøgelser af vandforsyningsnettet giver informationer om i hvilke områder lækagesporing er mest fordelagtige at udføre. Udgifterne til lækagesporing skal opvejes mod de fordele lækagesporing giver, jævnfør fordelene listet i tabel 4.2. Udgifterne til lækagesporing er lønninger, uddannelse/oplæring i metoder til lækagesporing, udstyr og renovering af de fundne lækager. Tabel 4.2: Fordele ved systematisk lækagesporing.
4.3 MetoderDer findes flere forskellige metoder til sporing af lækager. Den økonomiske udgift for en kommune ved selv at udføre lækagesporing kan være meget stor, da der er begrænsninger ved de enkelte metoder, og det derfor kan være nødvendigt at have forskelligt udstyr til forskellige situationer. Nedenunder er listet fem forskellige metoder, der bliver benyttet til lækagesporing i dag:
Et lækagesøgningsfirma angiver, at kemisk lækagesporing finder utætheder ned til 0,1 liter i døgnet, akustisk lækagesporing finder utætheder ned til ca. 15 liter i døgnet og akustisk lækagesporing med korrelation (korrelatoranalyse) finder utætheder ned til 1,5 m3 i døgnet. Et andet firma angiver de viste værdier i tabel 4.3. Tabel 4.3: Lækagestørrelser, der kan findes ved brug af forskellige metoder til lækagesporing. /Aqua Lækagesporing/
De mest almindelige metoder er akustisk lækagesporing samt akustisk med korrelation. De enkelte metoder gennemgås kort i det følgende. 4.3.1 AkustiskVed hjælp af mikrofoner er det muligt direkte at høre den støj en utæthed giver, og ud fra støjen er det muligt at lokalisere utætheden. Udsivende vand fra et hul under tryk medfører vibrationer i frekvensområdet 500 til 800 Hz. Typisk skal vandtrykket være større end 1,5 psi (ca. 0,1 bar) for effektiv lokalisering. Der findes mekanisk og elektronisk forstærkning af lyden. Den simpleste forstærkning af lyden er mekanisk, der bruges en såkaldt geofon. Baggrundsstøj forstyrrer og reducerer anvendelsen af geofoner. Derudover er der elektronisk forstærkning, der benytter en mikrofon tilsluttet en forstærker. Forstærkeren bearbejder signalet, så lækagen kan lokaliseres. Det er muligt at filtrere baggrundsstøj bort. Mikrofonen har tilbehør i form af en plade, som bruges ved direkte kontakt med befæstede arealer eller en probe til at bore ned i jorden. Ved direkte kontakt med metaloverflader som f.eks. brandhaner eller stopventiler er mikrofonen tilsluttet ved hjælp af magneter for at give fast kontakt med metaloverfladen. En lang aluminiumsprobe kan blive monteret for at nå ikke tilgængelige kontaktpunkter såsom dybe ventiler. De vigtigste punkter i forbindelse med akustisk lækagesporing er listet:
4.3.2 Akustisk med korrelationTo sensorer placeres på hver side af det område, hvor lækagen formodes at være. Et korrelationsprogram kan ved hjælp af et spektrum af akustik og information om røret udregne den præcise placering af lækagen. Almindeligvis bliver vibrations transducere placeret, så de er i direkte kontakt med systemet to steder, på hver side af den formodede lækage. Brandhaner, ventiler mv. kan bruges til det formål. Signalet fra hver af transducerne bliver opsamlet og sendt til en modtagende enhed, typisk placeret i en varevogn. Længder, diametre og materialetype mellem de to transducere bliver indtastet. Signalerne bliver bearbejdet og støj bliver frafiltreret, idet frekvensområdet for lækagestøj kendes. På modtagerenheden beregnes den mest sandsynlige placering af lækagen ved at matche de to akustiske signaler med tidsforskydningen af signalet. Korrelatoren siges at give korrekte placeringer i 95% af tilfældene. Korrekt placering vil sige, at lækagen ligger i et udgravet område på ca. 0,6 gange 0,9 meter. Hvis ikke der indtastes rigtige værdier af dimensioner mv. bliver den beregnede placering unøjagtig. Flere lækager inden for en undersøgt strækning kan nogle gange give tvetydige resultater. Plastrør eller reparerede områder kan dæmpe lyden meget og signifikant reducere effektiviteten af de fleste korrelatorer. Udviklingen foregår hurtigt og udstyret bliver til stadighed optimeret. De vigtigste punkter i forbindelse med akustisk med korrelatoranalyse er listet:
4.3.3 Termografi (Temperaturmåling med infrarøde sensorer)Termomåling med infrarøde sensorer er baseret på, at temperaturen på vandet fra lækagen er forskelligt fra den omgivende temperatur i jorden. Temperaturforskellen kan registreres ved jordoverfladen ved infrarød termografi afhængigt af lækagens størrelse, jordforholdene, og hvor dybt rørene ligger. Metoden kræver dyrt udstyr og uddannet personel, og er ikke anvendelig i mange situationer. De vigtigste punkter i forbindelse med termomåling med infrarøde sensorer er listet:
4.3.4 Kemisk (Sporgasanalyse)Der findes to metoder til kemisk lækagesporing. Den første, fluorid-metoden, er brugbar i områder, hvor der er en betydelig mængde vand fra andre kilder, som f.eks. markvanding. Den udsivende vandmængde skal kunne skelnes fra andre kilder. Hvis der spores fluorid på overfladen, er testen positiv, og det vides, at lækagen er i nærheden. I den anden metode benyttes sporgas. Vandledningen tømmes for vand, isoleres, og sættes under tryk med helium eller nitrogen. En gas-detektor ved jordoverfladen bruges til at registrere udsivningen, idet detektoren flyttes langs røret. Lejlighedsvis må der bores huller for at give sporgassen en mulighed for at nå jordoverfladen. Gas-blandinger såsom metan-nitogen og metan-argon er blevet brugt med en FID-detektor (Flame Ionization Detector) som metode. Dog kan metan komme fra lækkende gasledninger eller andre kilder. Kemiske metoder er generelt dyrere end akustiske metoder, men hvis f.eks. et uheld har medført, at det har været nødvendigt at lukke ventiler, så røret er blevet isoleret, så kan akustiske metoder ikke benyttes, da der ikke er strømmende vand. I dette tilfælde kan en sporgasmetode være anvendelig. De vigtigste punkter i forbindelse med sporgasanalyse er listet:
4.3.5 MekaniskMetoden er meget simpel, idet den går ud på at bore huller i jorden for at give vandet en vej fra lækagen til jordoverfladen. Den bruges, når akustiske metoder fejler, og der er visuel indikation af lækagen. De vigtigste punkter i forbindelse med den mekaniske metode er listet:
4.4 Vanskeligheder ved lækagesporingI det følgende gennemgås nogle af de faktorer, der kan medføre problemer i forbindelse med lækagesporing. 4.4.1 InterferensVed de akustiske metoder er problemet, at baggrundsstøj reducerer muligheden for at finde en lækage. Filtrering af uønskede frekvenser hjælper til med at reducere baggrundsstøj, men det alene er ikke nok. Lækagesøgningen er vanskelig i støjende eller geologisk komplekse områder. Støjfaktorer er blandt andet trafik, vekslende overfladematerialer, fugtindhold i jorden, dybdevariation, varierende jordegenskaber, lavt tryk i rør og variationer i funderingsmaterialet. 4.4.2 Adgang til brandhaner, ventiler mv.Det meste af vandforsyningsnettet er ikke tilgængeligt fra overfladen, hvilket bevirker, at der nogen steder kan være langt imellem målepunkter, dvs. brandhaner, ventiler mv., når der benyttes akustiske metoder. 4.4.3 Placering af rørAt finde lækager kræver præcis viden om rørenes placering. I ældre ledningsnet kan det eksisterende kortmateriale være til begrænset nytte. Det kan være nødvendigt at lokalisere rørene med metoder som magnetik, elektromagnetik, elektrisk modstand eller radar. 4.4.4 PlastrørPE-rør er meget anvendt i Danmark, men lækager er vanskelige at opdage. De elastiske egenskaber dæmper vibrationer, så støj forårsaget af lækager ikke forplantes så langt væk som for metalrør. Der findes dog forhandlere af korrelatorer med detektorer til lav frekvens. 4.4.5 Forede rørRenovering af vandledninger kan skabe et andet problem, f.eks. en foring af et metalrør med et plastrør. Støjen fra en lækage er her ikke veldefineret, og der kan ske det, at en lækage på foringen kan medføre, at det udsivende vand transporteres i mellemrummet mellem foringen og metalrøret. Vandet kan således slippe ud langt fra lækagens placering. I øjeblikket findes der ikke teknologier, der kan håndtere denne situation 4.4.6 Flere lækagerKorrelatorer er normalt programmeret til at finde lækager enkeltvis. Flere lækager på den samme strækning kan blive behandlet på forskellig vis. Hvis lækagerne er tæt på hinanden, vil lækagerne blive behandlet som én stor. Hvis de er langt nok fra hinanden, kan lyttepunkterne vælges, så lækagerne lokaliseres enkeltvis. Men hvis lyttepunkterne ikke kan vælges, så dækker de kun over én lækage. 4.5 Erfaringer fra lækagesporingsfirmaerDer er taget kontakt til følgende lækagesporingsfirmaer:
I praksis foregår lækagesøgningen ved en kombination af avanceret udstyr og målrettede metoder tilpasset til bestemte lækagetyper. Erfaringen er, at det ikke er teknikken, der er begrænsende for lokalisering af en lækage. Dog kan nogle metoder være tidskrævende og dermed også uøkonomiske til lækagesporing. Tillige er det ved anvendelse af de mest almindelige metoder, akustisk lækagesporing samt korrelatoranalyse, nødvendigt at kende detaljer vedrørende rørets placering, diameter mv. Følgende generelle erfaringer kan samles fra ovennævnte firmaer:
Ankers lækagesøgning har dog andre tal, der gennemgås i næste underafsnit. 4.5.1 Erfaringer fra Ankers Lækagesøgning ApSI dette underafsnit gennemgås kort firmaet Ankers Lækagesøgnings erfaringer med lækagesporing og typer af skader. Alle nævnte vandforsyninger er anonymiseret, da materialet ellers ikke ville have været tilgængeligt. 4.5.1.1 Erfaring 1 En vandforsyning havde et stort tab i ledningsnettet og fik undersøgt et delområde af forsyningsnettet. Som sporingsmetode blev korrelatoranalysen benyttet. Resultatet var, at der i alt blev lokaliseret 54 lækager, hvoraf 1 var på forsyningsledningen og 53 var fordelt på stik- og jordledninger og stophaner. 16 ud af de 53 lækager var på privat grund (30% private). I et andet område, hos samme vandforsyning, blev der fundet 12 lækager ved hjælp af korrelatoranalysen. Der blev observeret en utæt skydeventil, 5 utætheder på/ved stophaner i offentligt areal og 6 lækager på jordledningen inde på privat grund (50% private). 4.5.1.2 Erfaring 2 Hos en vandforsyning blev korrelatoranalysen benyttet til aflytning af alle tilgængelige spindler til stophaner og skydeventiler. På de steder, hvor der var lækagestøj, blev der benyttet udstyr som korrelator, jordmikrofoner og diverse andet udstyr til at lokalisere, hvor lækagerne reelt var. Der blev observeret 17 lækager, hvoraf den ene var en udvendig vandhane, der ikke var lukket. Desuden var der 1 lækage på en forsyningsledning, 2 utætheder ved skydeventiler, 6 utætheder på/ved stophaner, 2 lækager på stikledninger og 5 lækager på private jordledninger (29% private). 4.5.1.3 Erfaring 3 Hos en vandforsyning blev der lokaliseret i alt 19 lækager. 3 utætheder på privat jordledning hos forbrugere, 6 utætheder på stikledninger, 2 utætte pakdåser på ventiler, og 8 utætheder på/ved stophaner. Konsekvensen af udbedring af skaderne var, at nattimeforbruget faldt fra 5 m3/h til 1 m3/h, dvs. at lækagetabet er reduceret med 4 m3/h (15% private). 4.5.1.4 Erfaring 4 En vandforsyning fik lokaliseret 18 lækager. 12 lækager på privat jordledning, 5 utætheder på/ved stophaner og 1 lækage på en forsyningsledning (67% private). 4.5.1.5 Erfaring 5 En vandforsyning fik lokaliseret i alt 8 utætheder, hvoraf de 2 var forholdsvis store lækager på forsyningsledninger. De to store lækager blev lokaliseret ved hjælp af sporgasmetoden, idet begge områder først blev gennemgået med lytning på målerne i målerbrøndene, uden at det medførte registrering af lækager. De 6 mindre lækager er alle konstateret som synlige og ved lyd i målerbrøndene. Natforbruget er, efter udbedring af skaderne, faldet fra 9 til 6 m3/h. I et andet delområde til den samme vandforsyning blev der lokaliseret 10 utætheder, hvoraf de to var forholdsvis store lækager på stikledninger før målerbrønd. Desuden var der en utæthed på/ved en anboring, to utætheder på jernrør ved stophaner, utætheder ved målerbrønd og en ventil havde en utæt pakdåse. 4.5.1.6 Erfaring 6 Hos en vandforsyning blev der fundet 12 lækager, hvoraf 7 af lækagerne var på stikledninger. 1 til 2 af disse lækager var inde på privat område. Desuden var der 4 på/ved stophaner samt en utæthed på/ved en skydeventil. 4.5.1.7 Erfaring 7 I et delområde hos en vandforsyning blev der fundet tre lækager, hvoraf én var stor. Denne lækage var en knækket stikledning over en kloak. Ud fra støjen blev lækagen vurderet til at være ca. 3 m3/h. Der var en mindre utæthed på en forsyningsledning samt en utæt jordledning inde hos en forbruger. Der blev benyttet korrelatoranalyse til lokalisering af lækagerne. Metoden er bedst til større lækager da den analyserer på støjen fra lækagen til at finde placeringen. Det skønnes, at der stadig kan være 20-30 mindre lækager. Ca. 90% af de lokaliserede lækager har kun givet støj på den stophane, hvor lækagen var eller på stik-/jordledningen efter. 4.5.1.8 Opsamling på erfaringer Herudover er der foretaget lækagesporing en række andre steder. Der er i alt, inkl. de 7 ovennævnte erfaringer, informationer fra 209 lækager. Oplysningerne er opsummeret i tabel 4.4. Tabel 4.4: Oplysninger fra lækagesporingsfirma.
På baggrund af tabel 4.4 fremgår det, at 55% af lækagerne forekommer på offentligt areal, medens 29% på privat grund. Fordelingen af de resterende 16% kendes ikke. Hvad angår placeringen af lækager, så ligger det største antal lækager i fortovet (35,9 %) efterfulgt af indenfor skel (29,7%) og vej (16,3 %). For ca. 18% af lækagerne er placeringen ikke angivet. Den overvejende del af lækagerne er sket på jern eller støbejernsrør. Dette hænger sammen med udbredelsen af materialet som stik-/jordledningsmateriale samt at materialet er et dårligere materiale, f.eks. er det udsat for korrosion. 4.6 Afsluttende bemærkninger til lækagesporingI dette kapitel er det vist ud fra erfaringer fra forskellige lækagesporingsfirmaer, at lækagesporing ved brug af forskellige metoder, kan anvendes med succes. En del af lækagesøgningsfirmaerne var ikke meget for at udlevere data om deres kunder (kommunerne). Det var dog muligt at få nogle data, på betingelse af at de omfattede kommuner blev anonymiseret. Det er vigtigt i overvejelserne omkring lækagesporing at vægte effekt i forhold til benyttede ressourcer (økonomi og mandskab). Der forefindes et økonomiske lækageniveau, hvor besparelse af vand og den økonomiske indsats er optimal. Punktet vil være forskelligt fra kommune til kommune. Det miljømæssigt optimale punkt vil ikke være lig det økonomiske lækageniveau. Miljømæssigt skal tabet være så lille som muligt.
|
