građevinsko – arhitektonski fakultet u nišu

nauka + praksa

12.1 / 2009

INDIKATORI PERFORMANSI U ANALIZI STANJA REZERVOARA (NA PRIMJERU HERCEG NOVOG) Olivera Doklestić Dušan Prodanović Rezime: U radu je data analiza stanja rezervoara u jednom izabranom gradu na primorju Crne Gore (Herceg Novom) kroz indikatore performansi kvaliteta i funkcionalnosti. Osnovno pitanje stanja rezervoara leži u činjenici održavanja, koje je potpuno svedeno na povremene obilaske i intervencije, po potrebi. Ključne riječi: snabdijevanje vodom, rezervoari, indikatori performansi

Abstract: This paper presents an analysis of reservoir status in a representative municipality in the Montenegrin coastal area (Herceg Novi) through Performance Indicators for quality and functionality. The main issue reservoir status is related to maintenance which comes down to occasional visits and emergency interventions. Keywords: water supply, reservoirs, performance indicators

1. OPŠTI PRIKAZ STANJA Prirodni uslovi lociranja grada i prigradskih naselja, odnosno, morfologija terena, kao i stihijski, višedecenijski razvoj, bez dovoljne vizionarske strategije, nametnuli su gradovima na primorju skučena tehnička rješenja, odnosno, složene sisteme snabdijevanja. Hercegnovski vodovodni sistem, najsloženiji na primorju Crne Gore, odabran je kao test sistem za analiziranje stanja rezervoara. Osnovni koncept sistema snabdijevanja jeste u dotoku vode iz vodostana „Plat“ (koji je dio hidroenergetskog sistema na Trebišnjici) i iz lokalnog resursa Opačica; distribucija vode do potrošača omogućena je kroz tri visinske zone, posredstvom rezervoara i pumpnih postrojenja. Mjerenja pritisaka u mreži ukazuju na postojanje (diskontinualnih) podzona snabdijevanja. Tendencija razvijanja naselja u visokom zaleđu, iznad kote 300 mnm, nameće potrebu uspostavljanja četvrte, pa i pete visinske zone. Rezervoari su takve građevine koje moraju da zadovolje visoke konstrukcione kriterijume i stroge zahtjeve vodonepropusnosti, kako za vodnu komoru, tako i za ostali dio građevine u odnosu na provirne,

26

kapilarne i druge vode. Rezervoar mora da ostavlja utisak najveće čistoće, da odgovara estetski, da bude prilagođen urbanim, odnosno, ambijentalnim zahtjevima sredine, a da akumulirana voda, koja se isporučuje potrošačima, zadovoljava propise o kvalitetu (po Pravilniku za higijensku ispravnost vode za piće). Uvođenjem indikatora performansi (IP) kao kvantitativne mjere pojedinih aspekata tekuće funkcionalnosti, dolazi se i do mjere operativnosti nivoa usluga vodovodnog sistema. Za analizu stanja uz pomoć indikatora performansi poslužiće IWA propisi (Alegre i dr., 2000). Iako se radi o preporukama velikog broja indikatora u raznim oblastima tehnike, tehnologije i ekonomike poslovanja, da bi se sagledalo cjelokupno stanje sistema, naša vodovodna preduzeća nisu spremna da ih prihvate u oblasti održavanja, bar ne u cjelovitom i vremenski permanentnom smislu. Pitanje održavanja objekata ključno je za pravilno funkcionisanje i radni vijek djelova sistema, odnosno, vodovodnih objekata. IWA formula za IP redovnog održavanja (čišćenja) rezervoara za vodu je: Op2 = (D7x365/ H1)/C (1)

građevinsko – arhitektonski fakultet u nišu

gdje su: C2–ukupna zapremina protočnih i distributivnih rezervoara (mP3P), D7 - zapremina rezervoara koji su čišćeni (mP3P), H1 – posmatrani period (broj dana). Pokazatelj IP-a za rezervoare ima smisla (DP1) ako se prethodno dobiju odgovori na sljedeća pitanja: - Kakvo je stanje konstrukcije rezervoara? - Da li su i kakvom zaštitnom bojom premazane unutrašnje strane rezervoara? - Ima li gubitaka vode na rezervoaru? - Da li ima pljesni, (gljivica), mahovine i drugih organizama u rezervoaru? - Kakvo je funkcionisanje plovka i preliva? 2. ANALIZA POSTOJEĆEG REZERVOARA

STANJA

Na području opštine postoji 27 rezervoara, različite starosti i kvaliteta konstrukcije i opreme; građeni su kao armiranobetonske konstrukcije, u vremenskom periodu od 1950 do 1986. U operativnoj upotrebi je 19 (DP2). Tabela 1. Opšti pokazatelji stanja rezervoara Zona Visinski Broj Zapremina IP: snabdijev opseg zone rezervoara vode Op2 anja (mnm) (m3) I 0 – 60 11 8480 17,2 II 60 – 120 5 3750 0 III 120 – 220 3 600 0 IV < 220 1 0 0 P

P

U periodu maj – septembar 2008. godine izvršen je obilazak rezervoara. Urađena je fotodokumentacija, izvršeno uzorkovanje rezervoarske vode, data analiza stanja konstrukcije, hidraulička simulacija, (na onim rezervoarima na kojima je to bilo moguće) i sagledan je bliži urbanistički areal u smislu uklapanja u okolni prostor, odnosno, sagledano ugrožavanje bezbjednosti rezervoara blizinom drugih objekata. Zatečeno stanje predstavljeno je u tabeli 1. Stanje građevinske konstrukcije kroz oštećenje betona i armature, kvalitet rezervoarske hidromašinske opreme, stepen održavanja objekata i razvoj mikroorga-nizama, kao i kvalitet vode, koja se isporučuje potrošačima, pokazuju stanje rezervoara. IWA indikatori performansi predviđaju procedure u održavanju svih objekata vodovodnog sistema, gdje su rezervoari, uz vodozahvatne objekte, primarne tačke. Zajednička je konstatacija za sve sisteme u primorju

nauka + praksa

12.1 / 2009

da nema permanentnog održavanja rezarvoara i adekvatnog investiranja. Intervencije se provode samo po nužnoj potrebi i od slučaja do slučaja. Takođe, u pogledu uređenja prostora i urbanizacije primjetno je smanjenje slobodnog prostora oko rezervoara, odnosno, približavanje stambenih objekata, pa tako i podložnost raznim fizičkim oštećenjima. Primjeri stanja konstrukcije, oštećenja i kvalitetet hidromašinske opreme, vide se na slikama 1 – 6. Činjenice razuđenosti vodovodne mreže, brojnost rezervoara, značajan udio gubitaka u ukupnom bilansu vode, različita prostorna i vremenska raspodjela hidrauličkog opterećenja sistema, navode na neophodno uvođenje savremene mjerne opreme za praćenje nivoa vode u rezervoarima, alarmne signale (punjenje, prelivanje, pražnjenje) sa spajanjem na kontrolno – upravljački centar radi dovođenja sistema u optimalno stanje rada. U tom smislu je neophodno da kompletno stanje rezervoara bude dovedeno u tehnički i tehnološki kvalitativno viši nivo u odnosu na postojeće stanje. Korozija materijala je, uopšte, uzrokovana atmosferskim stanjem, odnosno, pojavom povećane vlažnosti vazduha (T.O.W. time of wetness, u većem dijelu godine je iznad 85%) i postojanjem agresivnih materija u vazduhu, kondenzacijom, izlaganjem djelovanju sunčeve svjetlosti (razvijanje mikrobioloških formi). Rezervoari su (polu)vodni objekti, a konstruktivni elementi (beton, odnosno armirani beton) i mašinska oprema (čelik, giza) izloženi su stalnim vodnim i uticajima vazduha zasićenog vlagom. Činioci, koji utiču na koroziju u vodenoj sredini su: pH, kiseonik, hlor (hlorna jedinjenja) kao posljedica hlorisanja vode, otopljene soli, drugi hemijski elementi ili jedinjenja mikro (ili makro) organizami (npr. biološki obraštaj), temperatura i tvrdoća vode. Hlor se u vodi nalazi kao ubačeni biocid, odnosno hlordioksid (moguće je je korištenje čistog hlora, hipohlorita, hloramina), pri čemu je ta koncentracija mnogo veća od prirodne koncentracije hlora u vodi. Ukoliko se pH održava iznad 7 tada je mali uticaj na koroziju čelika, jer se onemogućava nastanak kiselih produkata reakcije hidrolize (Cl2 + H2O → HClO + HCl). Poznato je da armatura, koja ima manji zaštitni sloj i nalazi se bliže površini, ima lakši kontakt sa hloridima, a, takođe, je omogućen izvjestan kontakt dubljih slojeva armature sa kontaminiranim hloridima. U prisustvu hlorida čelik se depolarizuje čak i ako je pH vrijednost visoka. B

B

B

B

27

građevinsko – arhitektonski fakultet u nišu

Sl.1. Ogoljela armatura.

nauka + praksa

Sl.2. Karbonizacija betona (bijele fleke).

Sl.3. Pojava mahovine

Sl.5. Horizontalna pukotina

Sl.6. Pukotina na spoljašnjem zidu

Sl.4.Korozija mašinske opreme

Korozija gvožđa i čelika, pri temperaturi prirodne sredine, podrazumjeva kiseonik u neutralnim ili baznim rastvorima. Činioci, koji utiču na količinu otopljenog kiseonika, utiču i na koroziju, to su: protok elektrolita, kojih uvijek ima u vodi iako u različitim koncentracijama, temperatura, otopljene materije, koje smanjuju količinu otopljenog kiseonika. Različita dostupnost kiseonika površini vode uzrokuje nastanak korozionih članaka diferencijalne aeracije. Uz djelovanje hlora, kao činioca korozije, karbonizacija je drugi značajan činilac oštećenja betona i depasivizacije čelika. To se dešava u slučajevima kada se pH vrijednost primiče oblasti kiselosti, odnosno, kad je pod jakim uticajem CO2. Ugljen dioksid, koji dospjeva iz vazduha, rastvara se u vodi pri čemu se obrazuje ugljenična kiselina, koja, potom, reaguje s kalcijum hidroksidom, iz čega nastaje kalcijum karbonat (Ca(OH)2 + H2CO3→CaCO3 + 2H2). Iskustva ispitivanja na terenu pokazuju da proces karbonizacije dovodi do pH vrijednosti od 8 do 9. Takođe je poznato i da se oksidni film razara pri pH < 9. Nastala mahovina (sl.3.) je posljedica djelovanja sunčeve svjetlosti, koja prodire u rezervoarski prostor i uz prisustvo ugljen dioksida omogućava proces fotosinteze. Vanjska oštećenja su posljedica izvođenja građevinskih radova, na samom objektu rezervoara ili su uzrokovani nekim naknadnim radovima u zoni uticaja, odnosno, usljed širenja urbanizovanog pojasa i ugrožavanja bezbjednosti konstruktivnog sistema B

B

28

B

B

B

B

B

B

B

B

12.1 / 2009

B

B

rezervoara. Pri tome, najčešće, nije bilo geološkog ispitivanja terena, njegove nosivosti i stabilnosti. Vidljiva su pucanja potpornih zidova, pukotine na spoljašnjim zidovima, rezervoara, „ispadanje armature“, djelovanje podzemnih i provirnih voda koja jaruže i podlokavaju teren kao i procurivanja na instalacijama i mašinskoj opremi usljed korozije i stvaranje malih zabarenih prostora oko rezervoara. U tabeli 3. dati su parametri stanja i funkcionalnosti rezervoara, sumarno, po visinskim zonama, kao procentualna vrijednost. To znači da je u prvoj zoni bez oštećenja na konstrukciji 82% objekata, 20% u drugoj i 67% u trećoj. Primjećeno je loše regulisanje nivoa u rezervoarima, velika korozija cijevi, očekuje se smanjena efikasnost rada pumpi, veliko prisustvo vlage, odnosno, ne-postojanje rješenja za prevazilaženje kondenzacije i zaštita protiv mikroorganizama i td. Koncentracija rezidualnog hlora je 0,3 do 0,5 mg/l, što je u skladu s propisima no nema drugih indikatora hemijsko – mikro-biološkog kvaliteta. Jasno je da se problematika rezervoara svodi na tri vrste indikatora performansi: • IP- i koji tretiraju hidrauličku funkcionalnost rezervoara • IP-i koji tretiraju zaštitu i sanaciju rezervoara kao armirano betonskog objekta • IP-i koji tretiraju higijensku ispravnost vode Prva vrsta IP-a je dio funkcionalnog, hidrauličkog sistema, drugi određuju starost i amortizaciju objekta,

građevinsko – arhitektonski fakultet u nišu

nauka + praksa

a treća grupa indikatora se bavi kvalitetom vode. Tabela 2. IP pokazatelji stanja konstrukcije rezervoara IP

naziv rezervoara

Mojdež (novi) Žvinje Njivice Gomila Igalo 1 Gomila Igalo 2 Gomila gornja

godina gradnje

2008 1986 1960

KD (mnm)

148.00 229.6 76.7

1970

74.9

1986

74.8

1986

117.7

stanj e puko tina

faktor karboni zacije

korozija betonske armature, opažajno

1

1

2

3

2

2

2

2

4

4

4

4

4

3

3

4

4

4

2

4

Sušćepan Topla Dubrava

1986

226.6

1950

78.9

Bajer 1

1983

107.6

4

4

4

Bajer 2

1983

160.9

4

2

2

Španjola

1974

159.0

3

4

2

Kanli кula

1974

75.2

4

3

Savina

1960

61.0

4

3 4

Podi

1987

252.1

4

2

2

3

3

3

3

1970

36.2

1905

20.0

Zmijice Zelenika

1986

100.0

1

1

1

1984

57.0

3

3

3

2

2

2

3,7

2,8

2,5

Kumbor Bijela Idječiji dom prosječno

1986

Sl. 3. Stanje rezervoara po visinskim zonama zona snabdijevanja

lokacijski uslovi

stanje konstr.(bez ošteć.)

loša regulacija nivoa

stanje pumpi i cijevi

stanje cijevi

I

0,45

0,82

0,91

0,55

0,91

II

0,20

0,20

0,80

0,60

0,80

III

0,67

0,67

0,33

1,00

1,00

ukupno

0,32

0,79

0,79

0,58

0,95

higijen ski uslovi

vlaga

pozitiv. kvalitet vode (Cl2)

gubita k

Q dotoka

efikas. pumpe

Mikroor ganizmi

0,82

0,82

0,82

0,91

1,00

0,45

0,80

0,80

1,00

0,80

0,80

0,80

1,00

1,00

0,67

1,00

1,00

1,00

0,84

0,79

0,79

0,84

0,95

0,52

0,91 0,80 0,67 0,84

3

Zelenika Zelenikaželjeznički

3

4. Uspostavljanje kontrolnog plana kvaliteta.

1

4

3

12.1 / 2009

2

61.0

3. ZAKLJUČAK Funkcionisanje i stanje, odnosno, kvalitet rezervoara na primorju Crne Gore, (primjer Herceg Novog), takvi su da zahtjevaju ozbiljne intervencije za sanaciju i rekonstrukciju, s jedne strane, da bi objekti bili dovedeni u održivo stanje. Potrebno je uspostavljanje optimalnog rada i najboljeg režima funkcionisanja sa prevazilaženjem hidraulički besmislenog pretakanja vode iz jedne visinske zone u drugu. Takođe, potrebno je uspostavljanje monitoringa kvaliteta, a potom povezivanje u jedinstveni SCAD sistem. Promjena redosljeda u navedenim koracima odrazila bi se na nedovoljnu efikasnost rada rezervoara i čitavog sistema i ponavljanje grešaka iz prethog perioda.

Iz navedenog se nameće potreba za uspostavljanjem Plana kontrole i bezbjednosti, koji treba da uključi: 1. Redovno praćenje stanja rezervoara, i njihove okoline vođenjem knjige za sve aktivnosti, promjene i radnje koje se dešavaju u rezervoarima ili u neposrednoj blizini (kvarovi, popravke, isključenja, zamjene, prema-zivanja i dr). 2. Hitan plan intervencija za sanacije, popravke, zamjene, čišćenje. 3. Uspostavljanje dobre funkcionalne zavisnosti sa minimiziranjem lošeg funkcionisanja i Uspostavljanje kontrolnog plana kvaliteta.

29

građevinsko – arhitektonski fakultet u nišu

nauka + praksa

12.1 / 2009

Literatura: 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7.

30

Vodoprojekt CG: Generalno rješenje vodovodnog distribucionog sistema Herceg Novog, Beograd, 2001. Alegre, H., Baptista, J.M., Cabrera, E. Jr., Cubrillo, F., Duarte, P., Merkel, W., Parena, R.,: Performance Indicators for water Supply Services – Second Edition, Published by IWA Publishing, Alliance House, 12 Caxton Street, London SW1H, UK, 2000. Institut za hidrotehniku, Sarajevo: Studijsko – istraživački rad sa provedenim mjerenjima na detekciji gubitaka u dijelu hercegnovske opštine, Sarajevo, 2006. ISO/DIS24510 (2006): Service and definition of performence indicators for water and wastewater – Guidelines for the improvement and for the assessment of the service to users. Ignjatović Ivan: Sanacije, rekonstrukcije i održavanje betonskih konstrukcija, Novi Sad, 2008. Martinez Sanja: Elektrokemijska korozija materijala, Sveučilište u Zagrebu, Fakultet kemijskog inženjerstva i tehnologije, Zavod za elektrokemiju, Zagreb, 2009. FIB, International Federation for Structural Concrete, Concrete structure management: Guide to ownership and good practice, Lousanna, Swiss, February 2008.