Das Wasserversorgungsnetz stellt nicht nur einen wesentlichen Bestandteil der Wasserversorgung dar, es macht den größten Teil des Anlagenvermögens von Wasserversorgungsuinternehmen aus. Aus diesem Grund ist ein grundlegendes Ziel bei der Neuplanung oder Netzerweiterung, dass die Netze sicher und wirtschaftlich ausgelegt und betrieben werden. Nach dem Stand der Technik ist hierbei die hydraulische Modellierung das wichtigste Werkzeug zur optimalen Planung. So kann man mit einem kalibrierten Netzmodell Veränderungen oder Erweiterungen im Versorgungsnetz simulieren und mit überschaubarem Aufwand Schwachstellen und Netzdefizite erkennen. Ein wesentlicher Vorteil der Rohrnetzberechnung besteht indem auch nicht aktuelle Szenarien modellierbar sind, wie etwa zukunftige Neuplanungen, Havarieszenarien, etc.
Je nach Aufgabenstellung und Detaillierungsgrad ist das Rohrnetzmodell nicht nur in der Lage die Leistung des Versorgungsnetzes in Hinblick auf die Druck- und Strömungsverhältnisse zu analysieren. Rohrnetzmodelle bieten zusätzlich die Möglichkeit beispielsweise Analysen zur Optimierung des Pumpenbetriebs (Energiemanagement) und der Wasserqualität sowie Risikoanalysen und Störfallberechnungen durchzuführen. Bestimmte Kenntnisse über das Leitungsnetz, die für eine Netzbewertung und optimale Bemessung notwendig sind, können teilweise ausschließlich durch eine Rohrnetzanalyse erlangt werden.
Einsatzgebiete der Rohrnetzberechnung
•Beurteilung des aktuellen Netzzustandes
•Erkennen und Beheben von Schwachstellen
•Löschwasserberechnung
•Planungsrechnungen (Anschluss von Neubaugebieten, Umstrukturierung, Rückbau, Stilllegung…)
•Tagesgangsimulation
•Versorgungszuverlässigkeit
•Sicherheit (Druckstoß etc.)
•Wasserqualität (Temperatur, Stagnation, …)
Unterversorgung durch Ausfall von Leitungen
Bei der hydraulischen Modellierung eines Wasserversorgungsnetzes wird das Wasserversorgungssystem als sogenanntes Rohrnetzmodell mit den verschiedenen Netzelementen abgebildet, auf dessen Basis hydraulische Simulationen für die verschiedenen Lastfälle (Betriebszustände) durchgeführt werden. Alle Komponenten des Netzes werden im Modell als Stränge oder Knoten im Form eines Graphs abgebildet, so wird die Topologie des Systems definiert. Dabei wird der hydraulische Systemzustand, d.h. die Druck- und Flussverteilung des Netzes, mathematisch ermittelt. Im Rohrnetzmodell beinhaltet jedes Netzelement eine bestimmte Menge an Informationen, wie zum Beispiel das Nutzvolumen der Hochbehälter oder die Dimensionen und das Material der Rohrleitungen, die in die hydraulische Berechnung einfließen.
Vorteile durch Simulationsmodell
•Auch nicht aktuelle Szenarien sind modellierbar (Zukunft, Havarie, …)
•Durch Abgleich Messung – Rechnung werden fehlerhafte Annahmen erkannt (z. B. Schieberstellungen)
•Unterschiedliche Fragestellungen sind mit demselben Modell bearbeitbar
•Liefert im operativen Einsatz Antwort auf Fragen wie z. B.:
•Reicht der Druck am Knoten x noch, wenn die Leitung y abgeschiebert wird?
•Warum ist in Straße x die Wassertemperatur so hoch?
•Ist überall genügend Löschwasser vorhanden?
•Kann der Behälter z stillgelegt werden?