Die Trübheitsanalyse kann als Werkzeug zur Vorhersage von Verfärbungsereignissen verwendet werden. Aus den Ergebnissen der Analyse lassen sich Spülstrategien mit dem Ziel entwickeln, die Wasserqualität im Netz zu verbessern und Kundenbeschwerden zu reduzieren.
Um eine Trübheitsanalyse in eine Wasserqualitätssimulation einzubeziehen, aktivieren Sie beim Planen eines Laufs die Option Trübheitsanalyse durchführen im Dialogfeld Optionen für Wasserqualität.
Weitere Informationen zu den für die Trübheitsanalyse erforderlichen Modellparametern finden Sie unter dem Thema Wasserqualitätsparameter.
Zusätzliche Ergebnisse sind verfügbar, wenn eine Trübheitsanalyse ausgeführt wird:
- Trübheit: die Trübheit am Knoten
- Gespeichertes Trübheitsverhältnis: das Verhältnis der Menge des Verfärbungsmaterials zur Gesamtmenge dieses Materials, das in diesem Rohr an die Rohrwand gebunden ist
- Spitzentrübheit: Der Spitzenwert der Trübung in allen Segmenten in diesem Rohr bei Abschluss der Wasserqualitäts-Zeitschleife
Technische Details
Das InfoWorks WS-Trübungsanalysemodell basiert auf einer Adaption des von Furnass et al. (2014) veröffentlichten Ansatzes zur Modellierung von Erosion und Regeneration von Verfärbungsmaterial in Wasserversorgungssystemen.
In Furnass et al. (2014) wird die Menge des an die Rohrwand gebundenen Verfärbungsmaterials durch eine Materialzustandsfunktion φ(θ, t) dargestellt, quasi eine Funktion für die Scherspannungsverteilung, die definiert ist als die relative Menge des an die Rohrwand gebundenen Verfärbungsmaterials für eine bestimmte Scherspannung θ.
Dieser Ansatz wurde mehr durch die Regeneration als durch den Erosionsprozess beeinflusst. Die Implementierung in InfoWorks WS modelliert jedoch nur den Erosionsprozess, da die Regeneration über einen langen Zeitraum von in der Regel Monaten oder Jahren erfolgt.
In Furnass et al. (2014) ist es der Regenerationsprozess, der die vollständige Funktion für die Scherspannungsverteilung erfordert. Es ist jedoch sinnvoll, diese als Ausgangspunkt beizubehalten.
Bei der Erosion steht es uns frei, φ über einen geeigneten Bereich von θ zu integrieren. Wenn der niedrigste Wert von θ, für den φ ungleich null ist, als θC, also quasi die Scherfestigkeit der Korrosionsschicht, angegeben wird, kann dies folgendermaßen umformuliert werden:
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wobei Ψ als das gespeicherte Trübungsvolumenverhältnis identifiziert werden kann. Wenn φ zumindest anfangs nur die Werte 0 oder 1 annimmt und über den gesamten Integralbereich gleich 1 ist, kann dies folgendermaßen umformuliert werden:
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Die Gleichung für die Scherfestigkeit der Korrosionsschicht im Verhältnis zum gespeicherten Trübungsvolumenverhältnis lautet daher wie folgt:
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Als Eingabe sind nur zwei Parameter erforderlich: θmax, die maximale Scherfestigkeit, und ein Anfangswert für θC, die anfängliche Scherfestigkeit.
In einer Abwandlung der Arbeit von Furnass et al. (2014) wird Erosion wie folgt angegeben:
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Dabei gilt: θa ist die an der Wand angewendete Scherspannung zum Zeitpunkt t. |
Wenn dies über θ von θC bis θa integriert wird, erhalten wir:
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Für InfoWorks WS wurde dies umformuliert:
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wobei der Exponent 2 auf n. Der Parameter γe, der Erosionskoeffizient, hat die Einheit s-1 und wird neben einem Wert für n, dem Erosionsexponenten, als Eingabe benötigt.
Furnass et al. (2014) gibt einen Ausdruck für die Materialfreisetzungsrate aus einer Einheitsfläche der Rohrwand an, die nach der Integration über θ umformuliert wurde:
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Der Freisetzungskoeffizient λ hat die Einheit NTU.m und wird als Eingabe benötigt.
Die Änderung der Trübung ΔT aufgrund von Erosion in der Zeit Δt ergibt sich daher durch Multiplikation mit der mitgerissenen Fläche, As, und Division durch das Volumen, in das das Material freigesetzt wird, QΔt oder mit:
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erhalten wir:
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