Univerza v Ljubljani Fakulteta za gradbeništvo in geodezijo t-i " ^ Si > i 1 1 i l| t 1 lil 1 1 1 h i lih 1 in m LililUliill MAGISTRSKI ŠTUDIJ GRADBENIŠTVA KOMUNALNA SMER Kandidat: ERVIN TOMAŽ SCHWARZBARTL, univ.dipl.inž.stroj. ZASNOVA BAZE PODATKOV IN PREDLOG METODOLOGIJE ZA DOLOČITEV PRIORITETE OBNOVE KANALIZACIJSKEGA OMREŽJA Magistrska naloga št..: 217 DATABASE AND METHODOLOGY DESIGN FOR DETERMINING REHABILITATION PRIORITIES OF SEWER SYSTEM Master of Science Thesis No.: 217 Predsednica komisije: izr.prof.dr. Maruška Šubic Kovač Člani komisije: izr.prof.dr. Jože Panjan, mentor izr.prof.dr. Albin Rakar doc.dr. Marijan Žura Jamova 2 1000 Ljubljana, Slovenija telefon (01) 4 7 68 500 faks (01) 42 50 681 fgg@fgg.uni-lj.si Mentor: izr.prof.dr. Jože Panjan Ljubljana, __ •__ 2010 STRAN ZA POPRAVKE, ERRATA Stran z napako Vrstica z napako Namesto Naj bo IZJAVA O AVTORSTVU Podpisani Tomaž Ervin Schwarzbartl, univ.dipl.inž.stroj., izjavljam, da sem avtor magistrske naloge z naslovom: " ZASNOVA BAZE PODATKOV IN PREDLOG METODOLOGIJE ZA DOLOČITEV PRIORITETE OBNOVE KANALIZACIJSKEGA OMREŽJA". Ljubljana, marec 2010 BIBLIOGRAFSKO - DOKUMENTACIJSKA STRAN IN IZVLEČEK UDK: 004.6:338.465:628.2:659.2:91(043.3) Avtor: Tomaž Ervin Schwarzbartl Mentor: izr. prof. dr. Jože Panjan, univ. dipl. inž. grad. Naslov: Zasnova baze podatkov in predlog metodologije za določitev prioritet obnove kanalizacijskega omrežja Obseg in oprema: 241 str., 14 pregl., 74 sl., 13 en. Ključne besede: kanalizacijski sistemi, upravljanje s kanalizacijskim omrežjem, kanali, staranje, analiza tveganja, analiza stanja, ocena stanja, rehabilitacija, baza podatkov, strategija obnove, optimiranje obnove, geografski informacijski sistem, večkriterijsko odločanje, metoda z razmerno skalo, AHP metoda, benchmarking. Izvleček Namen naloge je zasnovati in preizkusiti model določanja optimalne obnove kanalizacijskega sistema. Model je zasnovan na teoriji minimalnega tveganja, pri čemer smo upoštevali zahteve po nemotenem obratovanju kanalizacijskega omrežja, vplivih na okolje in človeka ter stroške. V teoretičnem delu magistrskega dela je predstavljena kompleksnost kanalizacijskih sistemov in vplivni faktorji, ki jih je potrebno poznati za njihovo upravljanje s poudarkom na obnovi omrežja. Predstavljene so strategije obnove in metode analize stanja in staranja kanalizacijskega sistema za kratko in dolgoročno planiranje obnove kanalizacijskega sistema z vidika rezervacije potrebnih sredstev, določitve prioritet in metod obnove. V praktičnem delu naloge smo za posamezne kanalske odseke natančno opredelili nevarnosti (poškodbe, neželeni dogodki, netesnost) ter škodni potencial (stopnja onesnaženja, vpliv porušitve..), ki skupaj določata tveganje (ekološko, zdravstveno, stroškovno) za okolje in človeka. Zasnovali smo bazo podatkov v GIS in način zajema teh podatkov. Na osnovi skupnega tveganja, ki ga posamezni kanalski odsek predstavlja za okolje in človeka smo zasnovano metodo uporabili in določili prioritete obnove na testnem območju kanalizacijskega omrežja. Z uporabo večkriterijske analize in metode primerjave z razmerno skalo (AHP) smo opredelili pet primerjalnih kategorij in na primeru treh različnih metod rehabilitacije določili optimalno metodo obnove kanalskega odseka za izbrane primere. BIBLIOGRAPHIC-DOCUMENTALISTIC INFORMATION UDK: 004.6:338.465:628.2:659.2:91(043.3) Author: Tomaž Ervin Schwarzbartl Supervisor: Assoc. Prof. dr. Jože Panjan Title: Database and Methodology Design for Determining Rehabilitation Priorities of Sewer System Notes: 241 p., 14 tab., 74 fig., 13 eq. Key words: sewer systems, operation of sewer network, sewer, deterioration, risk analysis, analysis and assessment of the condition of the sewers, rehabilitation, rehabilitation strategy, optimisation, Multi-criteria decision, Analytic Hierarchy Process, AHP, Geographic Information System, benchmarking Abstract The purpose of this paper is to develop and test the model for determining optimal rehabilitation of wastewater system. As the basic tool the risk analysis was used considering undisturbed functioning of wastewater system, its influence on environment, man and costs. The theoretical part of the paper presents the complexity of wastewater systems and different factors considered in its management. We presented different rehabilitation strategies and methods for analyzing the condition and deterioration of sewers. Short and long term planning with respect to asset management and determining rehabilitation priorities and rehabilitation methods was introduced. The practical part consists of identifying the probability of occurrence of undesired events and corresponding consequences defining the risk to environment and man. GIS data base design and data collecting was implemented. The priority sections of sewers that need rehabilitation were defined according to the total risk achieved. Designed method was implemented on the selected area of sewer system - model. Multi-criteria decision-making was used for choosing the optimal rehabilitation method according to five criteria. We have constructed a decision-making tree, determined the criteria weights and expressed our preferences to alternatives and concluded with a synthesis of final values for selected cases. ZAHVALA Zahvaljujem se Marku Gspanu za spodbudo, Nataši Šušteršič za podarjeni čas, brez katerega ne bi bilo tega magistrskega dela in izred. prof. Jožetu Panjanu za podane pripombe in predloge. Vsem trpečim pa je nagrada veselje ob dokončanju dela. KAZALO VSEBINE 1 UVOD..............................................................................................................................................1 1.1 Opis življenjskih faz kanalizacijskega sistema...............................................................1 1.2 Opredelitev problema.......................................................................................................3 1.3 Namen in cilj magistrske naloge......................................................................................4 1.4 Delovne hipoteze................................................................................................................5 1.5 Utemeljitev raziskave, predvideni prispevek k razvoju znanosti.................................5 1.6 Metode dela........................................................................................................................5 2 TEORETIČNA IZHODIŠČA.......................................................................................................6 2.1 Načrtovanje omrežja.........................................................................................................6 2.1.1 Osnovne predpostavke in izhodišča:..................................................................................7 2.2 Namen in funkcija kanalizacijskega sistema - zgodovinski razvoj..............................7 2.2.1 Funkcionalno delovanje kanalizacijskega sistema...........................................................12 2.2.2 Vrednotenje delovanja in upravljanje s tveganjem..........................................................16 2.2.3 Kanalizacijski sistem - opredelitev..................................................................................21 2.2.4 Načrtovanje kanalizacijskega sistema..............................................................................26 2.2.5 Določitev pogojev vgradnje.............................................................................................29 2.2.4 Fizikalno-tehnične karakteristike cevnih materialov.......................................................30 2.2.5 Kontrola kakovosti...........................................................................................................32 2.2.6 Stroški izgradnje kanalizacije..........................................................................................33 2.3 Širši okvir - upravljanje kanalizacijskih sistemov.......................................................33 2.3.1 Pregled aktualne zakonodaje s področja odvajanja odpadne vode..................................41 2.3.2 Različni pogledi na upravljanje........................................................................................51 2.3.3 Upravljanje s kanalizacijskim sistemom kot poslovni proces.........................................54 2.3.4 Informacije in upravljanje podatkov - zasnova baze podatkov in GIS..........................61 2.3.5 Obstoječa baza podatkov in digitalni kataster JP VO-KA...............................................70 2.3.6 Tehnologija......................................................................................................................72 2.3.7 Cena odvajanja in čiščenja odpadne vode........................................................................73 2.3.8 Celovito upravljanje kakovosti - možnost za izboljšanje poslovnega procesa...............75 2.4 Staranje, strategije obnove, kriteriji za rehabilitacijo, načini nadzora kanalizacijskega omrežja - primer Ljubljane..........................................................................80 2.4.1 Kanalizacijsko omrežje - Ljubljana z okolico.................................................................80 2.4.2 Podan je kratek opis osnovnih lastnosti za posamezne cevne materiale:.......................88 2.4.3 Predvidena življenjska doba cevovoda............................................................................92 2.4.4 Staranje in življenjska doba kanalizacijskega omrežja....................................................96 2.4.5 Modeliranje staranja sistema...........................................................................................97 2.4.6 Zagotavljanje obratovalne sposobnosti kanalizacijskega omrežja................................102 2.5 Strategije rehabilitacije kanalizacijskega omrežja....................................................102 2.5.1. Strategija odpravljanja napak:......................................................................................103 2.5.2. Strategija ohranjanja stanja...........................................................................................103 2.5.3. Strategija sredinskega stanja.........................................................................................103 2.5.4. Primerjava strategij rehabilitacije.................................................................................103 2.5.5 Odločanje o najprimernejši strategiji rehabilitacije.......................................................107 2.5.6 Sodobna računalniška orodja in modeli simuliranja staranja kanalizacijskega omrežja ................................................................................................................................109 2.5.7 Kriteriji za odločanje o rehabilitaciji kanalizacijskega omrežja....................................111 2.5.8 Nadzor nad kanalizacijskim omrežjem..........................................................................113 2.6 Ocena stanja kanalizacijskega omrežja......................................................................113 2.6.1 Ocena stanja kanalizacijskega omrežja na podlagi opravljenega TV pregleda s kamero ............................................................................................................................... 11 5 2.6.2 Ocena stanja kanalizacijskega omrežja na podlagi okvar - upravljanje s tveganjem ... 121 3 METODA NAJMANJŠEGA TVEGANJA - PODROBNEJŠA PREDSTAVITEV...........123 3.1 Uvod.....................................................................................................................................123 3.2 Raziskava vzrokov poškodb v kanalizacijskem sistemu.................................................124 3.3. Raziskava tesnosti kanalizacije.........................................................................................125 3.4. Računalniški kriteriji za določitev prioritet obnove - sedanja praksa.........................129 3.5 Teorija tveganja in definicija pojmov:..............................................................................132 3.5.1 Določitev vrednosti tveganja.........................................................................................136 3.7 Statistika in dinamika okvar..............................................................................................143 3.7.1 Stopnja okvar - stopnja nevarnosti.........................................................................143 3.7.2 Zmanjševanje okvar kanalizacijskega sistema - zmanjševanje potencialne nevarnosti................................................................................................................................144 3.7.3 Stroškovni vidik rehabilitacije, infiltrirane vode in okvar.............................................144 3.8. Določitev vrste rehabilitacije.............................................................................................147 3.8.1 Metode sanacije brez izkopa:.........................................................................................150 3.9 Določitev metode obnove....................................................................................................157 3.10 Vrednotenje investicije.....................................................................................................158 3.11 Večkriterijska analiza - Metoda AHP:............................................................................159 3.11.1 Računalniški program Expert Choice..........................................................................160 4 UPORABA METODE MINIMALNEGA TVEGANJA ZA DOLOČANJE PRIORITETE OBNOVE NA OSNOVI STANJA KANALIZACIJSKEGA SISTEMA .... 168 4.1 Uvod......................................................................................................................................163 4.2 Vzpostavitev konceptualnega modela in baze podatkov.................................................163 4.2.1 Podatki o omrežju..........................................................................................................164 4.2.2 Podatki o inkasu in priključkih (atributni podatki)........................................................166 4.2.3 Podatki o stanju omrežja (okvare, korozija, nepravilnosti) - (atributni podatki)..........166 4.2.4 Podatki o projektih komunalnih vodov (vektorski grafični podatki - linije).................167 4.2.5 Podatki o terenu in geologiji (vektorski prostorki grafični podatki - poligon).............169 4.2.6 Podatki o nivojih in toku podtalnice in varovanih območjih (vektorski prostorki grafični podatki - poligon)......................................................................................................170 4.2.7 Podatki o meritvah pretoka in obremenjenosti omrežja (atributni podatek)..................172 4.2.8 Podatki o večjih onesnaževalcih (atributni podatek).....................................................172 4.3 Analiza podatkov kanalizacijskega omrežja in ocena stanja - srednjeročno planiranje...................................................................................................................................173 4.3.1 Staranje omrežja.............................................................................................................175 4.4 Analiza stanja omrežja na podlagi ocene stanja in okvar - določitev tehnično ekoloških prioritet obnov na osnovi izkazanega tveganja.....................................................185 4.4.1 Izbor kriterijev za proces optimizacije...........................................................................185 4.4.2 Tveganje za onesnaženje okolja inzdravstvenega ogoržanja ljud:.................................187 4.4.3 Eksfiltracija onesnažene vode vokolje zaradi netesnosti kanalizacijskega omrežja......190 4.4.4 Eksfiltracija - določitev količine iztečene vode............................................................192 4.4.5 Onesnaženje podtalnice - širši vidik..............................................................................195 4.4.6 Eksfiltracija onesnažene vode v podtalje.......................................................................196 4.4.7 Prelivanje odpadne vode v odvodnik.............................................................................200 4.5 Analiza stroškov rehabilitacije ..........................................................................................201 4.5.1 Stroški obnove kanala....................................................................................................200 4.5.2 Stroški vezanih sredstev - investicija.............................................................................206 4.5.3. Stroški amortizacije:.....................................................................................................206 4.5.4 Stroški okvar..................................................................................................................207 4.5.5 Stroški taks.....................................................................................................................207 4.5.6 Stroški popravil okvar....................................................................................................207 4.5.7 Skupni stroški okvar z vidika upravljavca.....................................................................208 4.5.8 Posredni družbeni stroški zaradi posledic okvar............................................................208 4.5.9 Stroški obnov - podatki o izvedenih projektih..............................................................209 4.5.10 Primeri podatkov in primerjave iz prakse....................................................................211 4.6 Izbor kriterijev za odločanje o vrsti rehabilitacije omrežja na operativni ravni odločanja - uporaba večkriterijske analize...........................................................................215 4.6.1 Izbor načina obnove z metodo AHP..............................................................................215 4.7 Implementacija izbranih kriterijev v zasnovanem geografskem informacijskem sistemu ...........221 4.7.1 Eksifiltracija in infiltracija vode - netesnost.................................................................223 4.7.2 Slabo stanje sistema.......................................................................................................224 4.7.3 Nedelovanje - neželeni dogodki na sistemu..................................................................225 4.7.4 Hidravlična prevodnost..................................................................................................226 4.7.5 Predvidena obnova drugih komunalnih vodov..............................................................227 4.7.6 Že predvidena obnova kanala, obstoječa projektna dokumentacija..............................227 4.8 Uporaba geografskega informacijskega sistema za analize in odločanje - povzetek uporabljenih postopkov............................................................................................................228 4.8.1 Odločanje na operativni ravni........................................................................................228 4.8.2 Kratkoročno in srednjeročno odločanje.........................................................................229 4.8.3 Rangirane poškodbe glede na skupno vrednost tveganja..............................................229 4.9 Strateško odločanje.............................................................................................................233 4.10 Ugotovitve in predlogi za nadaljnje delo........................................................................234 5 ZAKLJUČEK.............................................................................................................................237 6 POVZETEK...............................................................................................................................239 7 SUMMARY................................................................................................................................240 VIRI................................................................................................................................................241 PRILOGE ......................................................................................................................................252 KAZALO SLIK Slika 1: Življenjski krog kanalizacijskega sistema 1 Slika 2: Vodni krog in vloga kanalizacijskega sistema 7 Slika 3: Dolžina vodovodnega in kanalizacijskega omrežja ter število priključkov v obdobju 2003-2007 za mesto Ljubljana (letno poročilo 2007) 10 Slika 4: Osnovni pogoji delovanja kanalizacijskega sistema 12 Slika 5: Zaporedje korakov pri pripravi in obdelavi podatkov 16 Slika 6: Shema upravljanja s tveganjem (prirejena po Romang, 2004) 18 Slika 7: Parametri določitve tveganja (prirejeno po Đurovič & Mikoš, 2004) 18 Slika 8: Določanje tveganja in zajem podatkov - prirejeno po Tuhovčak 2007 19 Slika 9: Razmejitev hišnega priključka in javnega kanalizacijskega sistema 24 Slika 10: Hišna kanalizacija za ločen kanalizacijski sistem 24 Slika 11: Osnovne spremenljivke pri upravljanju z javnim kanalizacijskim sistemom 40 Slika 12: Različni pogoji, zahteve in interesi, ki pogojujejo obnovo kanalizacije 53 Slika 13: Medsebojne relacije med posegi na kanalizacijskem sistemu - Prirejeno po CARE-S D11 61 Slika 14: Nekaj največ uporabljenih računalniških programov in obseg upravljanja, ki ga omogočajo 62 Slika 15: Zasnova GIS sistema 67 Slika 16: Življenjska spirala baze GIS 69 Slika 17: Strukturna shema zajema podatkov iz skupne baze podatkov različnih služb v JP VO-KA 72 Slika 18: Simboličen prikaz tipov podatkov v GIS 73 Slika 19: Podatkovni tok digitalne baze podatkov GIS 74 Slika 20: Ljubljanski kanalizacijski sistem 85 Slika 21: Shema načelnih pristopov k načrtovanju obnove kanalizacije 110 Slika 22: Shematski prikaz faktorjev tveganja na primeru poškodbe cevovoda 124 Slika 23: Shema posegov na kanalizacijskem sistemu - obratovalna sposobnost 150 Slika 24: Usklaj evanj e gradnje komunalnih vodov - zbirna karta komunalnih vodov 169 Slika 25: Geološka sestava tal na območju ljubljanskega kanalizacijskega sistema. 170 Slika 26: Nivoji podtalnice in smeri ter hitrosti podzemnih tokov 171 Slika 27: Lokacije večjih potencialnih onesnaževalcev - priključenih na javno kanalizacijsko omrežje 174 Slika 28: Območje obdelave modela - Šiška - Ljubljana- APUSS IRGO 2003 192 Slika 29: Tok podtalnice na območju modela kanalizacije - 2008 193 Slika 30: Potencialni onesnaževalci podtalnice 197 Slika 31: Prelivanje javne kanalizacije v reko Ljubljanico - meritve gladine reke in kanala 202 Slika 32: Uteži za različne kriterije in alternative -izbira optimalne obnove kanalizacije s programom ExpertChoice 218 Slika 33: Primerjava dveh alternativ po različnih kriterijih -izbira optimalne obnove kanalizacije s programom ExpertChoice 219 Slika 34: Grafični prikaz doseženih relativnih vrednosti posameznih metod obnove glede na določene kriterije -izbira optimalne obnove kanalizacije s programom ExpertChoice 220 Slika 35: Upoštevane uteži za različne kriterije -izbira optimalne obnove kanalizacije s programom ExpertChoice 221 Slika 36: Razred stanja kanalizacijskih odsekov - model Šiška 2008 223 Slika 37: Ocenjeno tveganje zaradi netesnosti kanalizacije 225 Slika 38: Ocenjeno tveganje zaradi slabega stanja cevovodov - model Šiška 2008 226 Slika 39: Ocenjeno tveganje zaradi neželenih dogodkov na kanalizacijskem sistemu - model Šiška 2008 227 Slika 40: Vrednotenje tveganja glede na vplivne faktorje izkazanih nevarnosti (še ni normiranih vrednosti) 231 Slika 41: Normirane vrednosti za izkazana tveganja na kanalizacijskem sistemu - model Šiška 232 Slika 42: Predlog prioritetne obnove omrežja - na osnovi izkazanega skupnega tveganja za posamezne kanalske odseke 234 KAZALO PRIVZETIH SLIK Privzeta Potek sanacije sistemov za odvod vode po SIST EN 752-5 15 slika 1 Privzeta Shema mešanega kanalizacijskega omrežja (Stein, 2003) 25 slika 2 Privzeta Obrnjena piramida - zadolžitve in inovacije prihajajo iz baze (Woodhouse, 56 slika 3 2007, str. 5) Privzeta Osnovni diagram operacij po sistemu PAS-55 -1:2004, BSI British 58 slika 4 Standards Privzeta Zgodovinski razvoj lastnosti cevovodov - (povzeto po Stein in Niederehe, 95 slika 5 1987) Privzeta Primer poročila o TV pregledu v skladu s ATV - M 143-2, JP VO-KA 118 slika 6 Privzeta Primer poročila o TV pregledu po SIST EN 13508-2:2003 (tudi 2d) - 119 slika 7 IBAK, JP VO-KA Privzeta Določanje prioritet obnove - KOKAS - Berlin, Munchen, (Milojević, 130 slika 8 2008, str. 13 ) Privzeta Določanje prioritet obnove - Stein & partners - INFOKAS, (Stein, 2006, 130 slika 9 str. 7) Privzeta Določanje prioritet obnove -: RERAU - Francija, (Mazry, 2007, str. 8) 131 slika 10 Privzeta Proces odločanja za izbiro gradbene rešitve (EN 752-5) 148 slika 11 Privzeta Točkovne sanacije - Gradnje Polak 150 slika 12 Privzeta Sanacij a z robotom - Gradnj e Polak 151 slika 13 Privzeta Oplaščenje - Impakta holding 152 slika 14 Privzeta Oplaščenje - v praksi - Gradnje Polak 153 slika 15 Privzeta Popolnoma porušene cevi saniramo z uvlačenjem nove cevi 154 slika 16 Privzeta Metoda Groundburst - shema 155 slika 17 Privzeta Metoda Groundburst v praksi - Vilkograd 156 slika 18 Privzeta Metoda Grundocrack - shema - Vilkograd 157 slika 19 Privzeta Obstoječi digitalni GIS kataster - kanalizacija JP VO-KA - shema 165 slika 20 relacijske baze podatkov Privzeta Princip delovanja eksfiltracije iz netesne kanalizacijske cevi - primer 193 slika 21 razpoka in tvorba čepa (Wolf, 2008) Privzeta Ocenjene vrednosti eksfiltracije, (Wolf, 2007) 199 slika 22 KAZALO PREGLEDNIC Preglednica 1: Preglednica 2: Preglednica 3: Preglednica 4: Preglednica 5: Preglednica 5: Preglednica 6: Preglednica 7: Preglednica 8: Preglednica 9: Preglednica 10: Primer - investicijski stroški za različne strategije obnove 104 kanalizacijskega omrežja Nevarnostni potencial, ki ga posamezni razred stanja kanala prinaša 119 v prostor. Prirejeno po klasifikaciji razredov stanj VSA Primer Uteži U1 za Vodovarstvena območja za vodno telo 139 vodonosnika ljubljanskega polja Kriteriji za določitev prioritet obnove kanalskih odsekov - 143 določitev uteži Relacijske povezave podatkov uporabljenih v analizi stanja 170 kanalizacijskega sistema Relacijske povezave podatkov uporabljenih v analizi stanja 170 kanalizacijskega sistema Stroški izgradnje kanala po klasični metodi - različni premeri in 215 pogoji vgradnje (dopolnjeno Schwarzbartl1, 2004) Kriteriji za izbiro metode obnove v primeru statično še nosilnega 216 cevovoda Stroški izvedbe obnove po metodi oplaščenja in s klasičnim 217 izkopom glede na celotno predvideno življenjsko dobo - EUR/leto Stroški obnove po metodi s podvrtavanjem - Vilkograd 2008 212 Priporočeno ukrepanje na osnovi skupnega ugotovljenega tveganja za kanalski odsek 234 KAZALO PRIVZETIH PREGLEDNIC Privzeta Povprečne življenjske dobe kanalizacijskih naprav- ATV- 2005, LAWA 93 preglednica 1: 1993 Privzeta Povprečne življenjske dobe cevi- Quelle:Stein & Partner, (Bettina 2005) 94 preglednica 2: Privzeta Poškodbe na kanalizacijskem omrežju in njihovi vzroki po raziskavi RAL 125 preglednica 3: 1996 Privzeta Ocena pogostosti pojavljanja različnih poškodb na kanalizacijskem 137 preglednica 4: sistemu (Stein 2005, str. 40) Privzeta Primer tabele poškodb po EN 13508 in njihova potencialna nevarnost za 137 preglednica 5: ekfiltracijo (Stein, 2005, str. 18-20) Privzeta Skala stopenj pomembnosti in preferenc pri AHP, (Čančer, 2003, str. 70) 160 preglednica 6: Privzeta Vrednosti eksfiltracije ocenjene s strani različnih avtorjev (Rutsch, 2005) 198 preglednica 7: Privzeta Cene izvedbe rehabilitacije po metodi Foreverpipe in klasičnem izkopu, 212 preglednica 8: (Schwarzbartl 2004) KAZALO GRAFIKONOV Grafikon 1: Grafikon 2: Grafikon 3: Grafikon 4: Grafikon 5: Grafikon 6: Grafikon 7: Grafikon 7: Grafikon 8: Grafikon 9: Grafikon 10: Grafikon 11: Grafikon 12: Grafikon 13: Grafikon 14: Grafikon 15: Grafikon 16: Primerjava obsega izvedenih investicij novozgrajenega kanalizacijskega omrežja in obnovljenega obstoječega kanalizacijskega omrežja v MOL do leta 2009 35 Pojav stroškov v odvisnosti od stopnje odpovedi na kanalskem cevovodu v odvisnosti od časa 80 Grafični prikaz zastopanosti različnih cevnih materialov v javni kanalizaciji mestnih občin Ljubljane in v Nemčiji (1996)(4) 83 Delež materialov kanala za območje okolice Ljubljane za leto 2006 84 Delež materialov cevi - mešan kanalizacijski sistem 2007 84 Delež materialov cevi v testnem območju Šiške - mešan kanalizacijski sistem 2007 85 Starost kanalov - mešan kanalizacijski sistem 2007 85 Delež materialov cevi v testnem območju Šiške - mešan kanalizacijski sistem 2007 86 Porazdelitev evidentiranih poškodb na testnem območju Šiške - 2007 86 Porazdelitev poškodb za betonske kanalizacije cevi na testnem območju Šiške, pregled s TV kamero 2004 87 Procent kanalizacijskih cevi v posameznem razredu stanja na območju pilotnega projekta - Šiška (2004) 87 Krivulje staranja za betonske cevi - testni model - Šiška 2008 100 Število poškodb v odvisnosti od % obnove omrežja - vodovodno omrežj e Lj ublj ana 144 Dolžina kanalskih odsekov glede na leto vgradnje - kanalsko omrežje Ljubljane 176 Kumulativno dolžina vseh kanalov glede na leto izgradnje - kanalsko omrežje Ljubljane 177 Vrsta materiala glede na leto vgradnje - kanalsko omrežje Ljubljane -2008 177 Sestava obstoječega kanalizacijskega sistema glede na DN - po letu vgradnje - kanalsko omrežje Ljubljane 178 Grafikon 17: Sestava kanalizacijskega omrežja glede na premer cevovoda - kanalsko omrežje Ljubljane 179 Grafikon 18: Starostna struktura kanalizacije za območje testnega modela Šiške 180 Grafikon 19: Razredi stanj (Preglednica 3, str. 122)- glede na leto vgradnje - testno območje Šiške 181 Grafikon 20: Razredi stanj - zastopanost glede na leto vgradnje -prikazani relativno za testno območje Šiške (2004) 182 Grafikon 21: Predvidena potrebna denarna sredstva za obnovo kanalizacije (KA) za naslednje dolgoročno obdobje - izračun na osnovi realistične pričakovane življenjske dobe kanalizacijskih odsekov - testni model Šiška 177 Grafikon 22: Predvidena potrebna denarna sredstva za obnovo kanalizacije za naslednje dolgoročno obdobje - izračun na osnovi pesimistične pričakovane življenjske dobe kanal. odsekov - upoštevana potrebna takojšnja obnova vseh netesnih kanal. Odsekov v - testno območje Šiška 183 Grafikon 23: Predvidena dolžina kanalov potrebnih obnove - Ljubljansko kanalizacijsko omrežje - predvidena življenjska doba 60 let (manj strogi režim ocene glede na tesnost - optimistična varianta) 184 Grafikon 24: Predvidena dolžina kanalov potrebnih obnove - Ljubljansko kanalizacijsko omrežje - predvideno življenjska doba 35 let (glede na zahtevo po tesnosti - strategija minimalnega tveganja) 185 Grafikon 25: Razdelitev stroškov gradnje kanalskega odseka 204 Grafikon 26: Podaljšanje življenjske dobe cevovoda zaradi izvedene obnove 215 KAZALO PRIVZETIH GRAFIKONOV Privzeti grafikon 1: Privzeti grafikon 2: Privzeti grafikon 3: Privzeti grafikon 4: Privzeti grafikon 5: Privzeti grafikon 6: Privzeti grafikon 7: Privzeti grafikon 8: Privzeti grafikon 9: Privzeti grafikon 10: Privzeti grafikon 11: Privzeti grafikon 12: Privzeti grafikon 13: Privzeti grafikon 14: Privzeti grafikon 15: Tipični možni prihranki vrednosti investicije v procesu izvajanja 36 investicije (Milošev, 2005) Količina načrpane vode, zaračunane pitne vode in odvedene 74 odpadne vode v obdobju 2003-2007 (Letno poročilo 2008, JP VO- KA) BCA za določanje optimalnega čiščenja vode, (osnove matematične 78 analize) Funkcija prehoda iz razreda 2 v razred 1 - potrebna takojšnja 97 obnova, (Bauer, 2000) Krivulja staranja za betonske cevi DN < 700, vgrajene po letu 1960 99 - mesto Berlin (Stein, 2007c) Primer krivulje staranja za betonske cevi vgrajene pred letom 1940, 100 (Herz, 2000) Dolžine kanalov v različnih razredih stanj (Klasse: 1 - 6) - 101 simulacija za daljše obdobje s programom Aqua-Wertmin 6.1 -(Herz, 2000) Preizkušanje vodotesnosti cevovodov - kanalizacija 1996 (povzeto 126 po poročilu - Varinger, 1996) Preizkušanje vodotesnosti cevovodov - kanalizacija - 1997 126 (Varinger, 1998) Maksimalne dopustne obremenitve cevi iz betona - glede na 139 debelino stene - (Stein, 2006) Cene izgradnje kanalizacije na tekoči meter kanala v EUR, 145 (Schwarzbartl, 2001) Delež cene cevnega materiala DN 250 v skupni ceni izgradnje 146 kanala (Novelirane cene za leto 2004 za gradnjo v asfaltiranem cestišču - študija Schwarzbartl, 2001) Prikaz vrednosti celotnih stroškov izgradnje kanala v primerjavi s 147 stroški na leto v času celotne življenjske dobe kanala (po metodi SVNP), (Študija Schwarzbartl 2001) Primerjava stroškov na tekoči meter obnove kanala pri uporabi 158 različnih metod obnove - Gradnje POLAK s.p. Ocena velikosti eksfiltracije pri različnih velikostih razpoke - 194 laboratorijski testi (AISUWRS, W8, D20, 2005) Privzeti grafikon 16: Privzeti grafikon 17: Privzeti grafikon 18: Privzeti grafikon 19: Privzeti grafikon 20: Prikaz zmanjševanja pretoka eksfiltracije iz kanalske cevi čez daljše 194 obdobje - ločeno za suho in deževno obdobje, (Blackwood, 2003). Vrednosti eksfiltracije na osnovi meritev na testnem modelu (Wolf , I95 2007) Odvisnost stroškov gradnje kanala od globine vkopa, (Halbach, 204 2000) Odvisnost stroškov gradnje od vrste zemljine BKL, (Halbach, 2000) 205 Odvisnost stroškov gradnje od oddaljenosti revizijskih jaškov, 2°6 (Halbach, 2000) KAZALO PRILOG Priloga A: Uporabljeni podatki za določitev prioritet obnove na osnovi izkazanega stanja kanalskega odseka v skladu s standardom EN 13508 A1: Kanalski odsek A2: Evidentirana nepravilnost A3: Pregled s TV kamero A4: Ranljivost podtalnice A5: Vrsta zemljine A6: Komunalni vodi A7: Vir onesnaženja Priloga B: Primer preglednice evidentiranih nevarnosti in škodnega potenciala - TV pregled s kamero v skladu s priporočili ATV 149 SEZNAM KRATIC IN OKRAJŠAV AHP Analytic Hierarchy Process AISUWRS Assessing and improving sustainablilty of urban water resources and systems APUSS Assessing infiltration and exfiltration on the performance of urban sewer systems ATV Abwassertechnische Vereinigung AWA American Water Association B Beton BCA Benifit-cost analisys BDP Bruto domači proizvod BSI British Standards Institution CAD Computer Aided Design CARE-S Computer Aided Rehabilitation of Sewer Networks CCTV Closed-circuit television COST European Cooperation in Science and Technology DDV Davek na dodano vrednost DIN Deutsche Industrie Norm DSS Decesion Support System DVGW Deutsche Vereinigung des Gas- und Wasserfaches DWA Deutschen Vereinigung für Wasserwirtschaft, Abwasser und Abfall EC European Community EN Europeen norm EU European Union FAILNET Failure Forecasting Models FPR Funkcija prehoda razreda GIS Geografic Information System GPS Global Positioning System GRP Cevi iz armiranih steklenih vlaken ID Identifikacijska številka ISD Interna stopnja donosa ISO International Organization for Standardization IWA International Water Association KANEW Software zur Analyse von Erneuerungsstrategien für Infrastrukturnetze KS Kanalizacijski sistem LAN Local Area Network LAWA Länderarbeitsgemeinschaft Wasser LESAM Leading Edge Conference on Strategic Asset Management MCD Multi Criteria Decision MOL Mestna občina Ljubljana NL Nodularna litina NS V Neto sedanja vrednost OGJSP Oddelek za gospodarske javne službe in promet ÖVGW Österreichische Vereinigung für das Gas- und Wasserfach PAS - 55 Optimal management of physical assets PE Polietilen PE-HD Polyetilen - High density PiMS Pipeline integrity Management System PVC Polivinilklorid RAL Deutsches Institut für Gütesicherung und Kennzeichnung SAP Systems Application Products SCADA Supervisory control and data acquisition SHAPE Abstraktni pojem, ki definira lastnosti ploskovnih likov v GIS SIST Slovenski inštitut za standardizacijo SITEF The Foundation for Scientific and Industrial Research at the Norwegian institute of technology SRS Slovenski računovodski standardi SURS Statistični urad Republike Slovenije TQM Total Quality Menagement URBEM Urban river basin enhancement methods WFD Water Framework Directive WSAA Water Services Association of Australia ZGJS Zakon o gospodarskih javnih službah ZGO-1 Zakon o graditvi objektov ZON Zakon o ohranjanju narave ZUREP-1 Zakon o urejanju prostora ZV Zakon o vodah ZVO-1 Zakon o varstvu okolja 1 UVOD 1.1 Opis življenjskih faz kanalizacijskega sistema Vse onesnažene odpadne vode je potrebno pred vračanjem v okolje očistiti do te mere, da to za okolje in človeka ne predstavlja večjega tveganja. Zaradi ekonomike, tehnične možnosti izvedbe in priročnosti se zato onesnažene vode zbira in odvede na čistilne naprave - preko kanalizacijskega omrežja. Z izgradnjo kanalizacijskega sistema se začne odvijati naslednja faza življenjskega kroga kanalizacije - staranje in posledično zmanjševanje funkcionalne sposobnosti cevovoda kot je razvidno iz spodnje slike: Fig. 1: Sewer system life cycle Vse faze v delovanju kanalizacijskega sistema so med seboj povezane in se logično dopolnjujejo. Vsaka faza ima dolgoročen vpliv na to, kdaj in kako bo potrebno kanal obnoviti, kdaj in kako bo njegova tehnična življenjska doba potekla, kakšna bo predvidena življenjska doba in kakšni bodo celotni stroški v času njegovega delovanja, kar zahteva celosten pristop in upravljanje. V tem magistrskem delu se bomo osredotočili na fazo obnove kanalizacijskega sistema. Vendar, če želimo pravilno oceniti potek staranja in napovedovati odpoved posameznega odseka, moramo poznati njegovo zgodovino staranja. Ta je bila začrtana že v fazi analize stanja in pridobivanja bazičnih podatkov, ki so osnova za projektantsko odločitev o izbiri primernega materiala cevi in načina vgradnje v zemljino. Slika 1: Življenjski krog kanalizacijskega sistema Upravljanje s kanalizacijskim sistemom ima velike finančne in dolgoročne posledice, odločitve pa se sprejemajo s precejšnjo mero nezanesljivosti, ki je posledica nepoznavanja stanja sistema in dejanskega delovanja sistema. Zato vsaka odločitev vsebuje določeno tveganje netočnosti spremenljivk, nepopolnega znanja in posledično tveganja, ki ga ima nepravilno delovanje sistema na okolje in človeka. Da bi to tvegaje čim bolj zmanjšali, se pri načrtovanju obnove in enako tudi pri načrtovanju gradnje, pregledovanju in vzdrževanju obstoječega kanalizacijskega omrežja poslužujemo različnih metod pridobivanja zanesljivih podatkov, ocen stanja in napovedovanja obnašanja sistema v prihodnje. Kanalizacijski sistem želimo upravljati tako, da bo tveganje neželenih učinkov in posledic ter stroški za izvedbo oz. upravljanje minimalni. Za dolgoročno ohranjanje kanalizacijskega sistema je potrebno določiti osnovne smernice delovanja in sicer: • določitev stopnje obnove, ki mora biti določena tako, da zagotovi ohranjanje dobrega stanja sistema (vrednosti sistema) in njegovo funkcionalno delovanje na dolgi rok (minimalen riziko odpovedi) ob minimalnih vloženih sredstvih v skladu z veljavnimi zakoni in predpisi, • določitev obsega obnove in primernih tehničnih rešitev za posamezne primere tako, da bo izpolnjen predhodni pogoj, • izračun stroškov in prihrankov, ki bodo z obnovo povzročeni, • zagotovitev in razporeditev potrebnih denarnih sredstev v skladu s prvo alinejo. Sistem načrtovanja mora omogočati in zagotavljati, da bodo ob pravem času zamenjani pravi kanalski odseki z uporabo pravilne metode obnove ob minimalnih celotnih stroških - preden se pojavi kritična napaka na sistemu (CARE - S, AISUWRS). Z drugimi besedami -kanalski odsek mora biti zamenjan preden nastopi nedopustna stopnja tveganja zaradi možnosti njegovega nepravilnega delovanja. Določeni morajo biti kanalski odseki, ki so potrebni obnove, časovni roki izvedbe obnove posameznega odseka na osnovi poznanih enotnih prioritet in stroški, ki bodo ob tem nastali. Na ta način se izognemo prehitrim obnovam, ki še niso potrebne in s pravočasno obnovo ali zamenjavo preprečimo pojavljanje poškodb na sistemu in posledičnih stroškov popravil, odškodnin in odpravljanja tako nastale škode ter onesnaženje okolja. Seveda morajo biti za takšno načrtovanje izpolnjeni vsi zgoraj navedeni pogoji. Stroški obnove sistema so zelo visoki, razpoložljiva sredstva pa strogo omejena. Zato je potrebno natančno določiti prioriteto (potrebo) obnove posameznega odseka. 1.2 Opredelitev problema Osnova za načrtovanje obnove kanalizacijskega sistema je poznavanje stanja sistema, kar je dinamičen proces, saj se stanje sistema stalno spreminja. Brez teh osnovnih podatkov je vsako načrtovanje zgolj ugibanje in možna špekulacija, porabljanje omejenih denarnih sredstev pa najverjetneje vsaj dolgoročno gledano neekonomično in ekološko vprašljivo. Poleg poznavanja samega sistema je potrebno točno definirati funkcijo in robne pogoje delovanja sistema tako, da so znani kriteriji in dejanski vplivi delovanja sistema tako na okolje, človeka kot na stroške, ki se z obnovo pojavljajo(Stein, 1998). Pri določanju teh robnih pogojev moramo računati na določene netočnosti podatkov in metod. V JP VO-KA zbirajo podatke o kanalizacijskem sistemu (v nadaljevanju KS) in upravljanju različne službe, ki med seboj funkcionalno niso povezane ne informacijsko ne preko skupne baze podatkov. Podatki v posameznih službah se zbirajo na način, ki omogoča delovanje določene službe, ne omogoča pa uporabe pridobljenih podatkov v drugih službah JP. Podatki o stanju sistema so zapisani na osnovi pregleda kanalskih odsekov s TV kamero, ovrednoteni po enotni klasifikaciji v skladu s predpisi ATV 143, podana je ocena stanja kanalskega odseka kot celote. Trase nekaterih pregledov so bile v letu 2007 vrisane v svojo digitalno sliko v ACAD - .dwg formatu. Ta praksa se je z nabavo nove strojne opreme in novejše programske opreme, ki že omogoča vpis in obdelavo s TV kamero pridobljenih podatkov po novih standardih in predpisih SIST EN 13508-2:2003 ukinila. Podatki o stanju kanalskih cevi so tako v ločenih poročilih in niso bili nikjer zbrani na enem preglednem in dostopnem mestu. Ker podatki niso enostavno dostopni, niso bila izdelana ali uporabljena nobena orodja za analizo in ovrednotenje teh podatkov s katerimi bi bilo mogoče stanje sistema analizirati in napovedati obnašanje sistema v prihodnje tako glede potrebnih obnov, določitve prioritet obnove kot glede ovrednotenja in napovedi delovanja različnih izvedb kanala skozi čas in ocene potrebnih finančnih sredstev v kratkoročnem in dolgoročnem obdobju. Prav tako ni omogočeno povezovanje informacij o stanju KS z drugimi bazami podatkov, ki jih uporabljajo in upravljajo druge službe v JP, kar ima za posledico, da ti podatki niso ovrednoteni, medsebojni vplivi niso upoštevani ali pa so ocenjevani na osnovi subjektivne ocene posameznikov, ki pripravljajo različna poročila in planske predloge za potrebe posameznih služb JP. 1.3 Namen in cilj magistrskega dela Namen magistrskega dela je : Opredeliti potrebne podatke o obstoječem kanalizacijskem sistemu in določiti metode ter postopke, da bo v prihodnosti mogoče izvajati: • Izdelavo analize stanja kanalizacijskega sistema, • Izdelavo prognostičnih analiz sistema - krivulje staranja sistema, krivulje predvidenih poškodb, krivulje preostale življenjske dobe, • Določiti vplivne dejavnike, ki so odločilni za funkcionalno delovanje kanalizacijskega sistema z vidika tehničnega delovanja in vpliva na okolje in prostor, • Povezovati bazo podatkov o kanalizacijskem sistemu z bazami drugih vplivnih parametrov, ki so odločilni pri določitvi prioritete obnove posameznega odseka, • Upoštevanje hidravličnih modelov pri načrtovanju obnove sistema glede na predvidene spremembe in potrebe ter načrtovano širjenje omrežja, • Določiti izbor nujnih in kritičnih odsekov na osnovi več različnih kriterijev in določiti prioritete obnov kanalizacijskega omrežja, • Določitev strategije obnove sistema, določitev prioritet in ovrednotenje potrebnih vlaganj v obnovo sistema - gledano dolgoročno, • Določitev primerne in najugodnejše metode obnove sistema, • Analizo socialno ekonomskega in okoljskega tveganja v primeru nedelovanja oz. poškodb kanalizacijskega sistema, • Predlagati ustrezno zakonodajo in predpise, da bodo le ti usklajeni s stroko in stanjem na terenu. Za izdelavo in izvedbo vseh naštetih nalog je potrebno zasnovati (v smislu določitve vplivnih parametrov) zanesljivo bazo potrebnih podatkov, ki se zbirajo čez čim daljše obdobje (statistične metode zanesljivosti napovedi) in določiti kazalnike in metode ovrednotenja pridobljenih podatkov (Baur, 2001). 1.4 Delovne hipoteze Na podlagi analize stanja kanalizacijskega sistema, opredelitve medsebojnih vplivov med kanalizacijskim sistemom, okoljem in ekonomsko političnimi dejavniki je mogoče določiti optimalni obseg in časovno razporeditev obnov posameznih kanalizacijskih odsekov. Dokazali bomo, da je dolgoročno planiranje obnove ob ustrezno pripravljeni bazi podatkov in ustrezni analizi ter vrednotenju teh podatkov, okolju najbolj prijazno in stroškovno najcenejše gledano na celotno življenjsko dobo posameznega kanalizacijskega odseka in omrežja kot celote. 1.5 Utemeljitev raziskave, predvideni prispevek k razvoju znanosti V Sloveniji se v okviru komunalnega gospodarstva, ki upravlja z lokalnimi kanalizacijskimi sistemi, relativno slabo načrtuje in optimira obnova kanalizacijskih sistemov zaradi slabega poznavanja samih kanalizacijskih sistemov, staranja sistema, vplivov na okolje in prostor, ter ne upoštevanje ekonomskih vidikov potrebnih za optimalno zasnovan sitem rehabilitacije kanalizacijskega sistema. V nalogi želimo združiti vse relevantne a sedaj nepovezane sklope in določiti potrebne podatke, medsebojne relacije, metode vrednotenja in kriterije, ki bodo omogočali določitev optimalnega poteka obnove kanalizacijskega sistema. 1.6 Metode dela V prvem delu magistrskega dela smo na osnovi preučitve strokovne literature, drugih virov in lastnih izkušenj določili prametre za nemoteno delovanje kanalizacijskega sistema, določili vplivne parametre kanalizacijskega omrežja na okolje in človeka ter sedanjo prakso in stanje znanosti pri določanju prioritet obnove kanalizacijskih sistemov. Definirali smo relacije med posameznimi podatki. V drugem delu smo analizirali vplivna področja in opredelili ter zožili obseg raziskave na vplivno, a ne dovolj raziskano in upoštevano področje - stanje kanalizacijskega sistema, medtem, ko smo področja, ki so že poznana (kot na primer hidravlični preračun omrežja), upoštevali le kot vplivne faktorje in jih nismo podrobneje raziskovali. V tretjem koraku smo razvili metodo vrednotenja vplivnih parametrov in določitev kriterijev za njihovo primerjavo na osnovi načel trajnostnega razvoja, okoljskega vidika, ekonomskega in sociološkega vidika. Vsa tako pripravljena analitična orodja smo nato testirali na vzorčnem modelu kanalizacijskega sistema in ovrednotili metode in rezultate analiz ter podali smernice za njihovo uporabo in nadaljnji razvoj. 2.0 TEORETIČNA IZHODIŠČA 2.1 Načrtovanje delovanja in obnove omrežja Načrtovanje delovanja in obnove omrežja prizadeva celotno podjetje tako z vidika pridobivanja potrebnih podatkov kot njihovega vrednotenja in postavljanja kriterijev za določanje prioritet. Podatki o cevovodih, stroških izvedbe, o reklamacijah strank, o sanaciji poškodb na sistemu, o odkrivanju infiltracije in eksfiltracije vode, o vzdrževanju objektov, hidravličnih lastnosti sistema - vsi ti podatki vplivajo na odločitev o potrebni obnovi in načinu izvedbe le te. Zato je toliko bolj pomembno, da so ti podatki dostopni vsem, ki sistem načrtujejo, in da so podatki med seboj povezani, točni, enoznačno definirani in se nanašajo na iste ID v skupni bazi podatkov. Upravljavec komunalnega omrežja žanje rezultate vlaganja v obnovo in vzdrževanje sistema šele v daljšem časovnem obdobju. Zato je pomembno, da se sistem stalno ohranja v dobrem stanju. Dolgoročne posledice premajhnih ali nepravilnih vlaganj v sistem je namreč težko in drago odpravljati, saj so za to potrebna velika finančna sredstva, ki jih upravljavcu morda že v predhodnem obdobju ni uspelo zagotoviti. Vedno pa bi predvidene obnove morale izhajati iz ocene stanja omrežja. Ocena stanja omrežja in določitev tistih delov omrežja, ki so potrebni obnove, je kontinuiran proces, ki ga izvaja upravljavec omrežja. Mnogokrat se pri takšnem izboru in določitvi potrebnih posegov v obstoječe omrežje (sanacija, obnova) opiramo na znanje, izkušnje in ugotovitve dolgoletnih delavcev v podjetju in podatkov, ki so bili sistematično zbrani v preglednicah. Tako se pri izboru določijo prioritete obnov, ki so utemeljene kot odseki v najslabšem stanju, najstarejši odseki, odseki z največ reklamacij strank glede kvalitete delovanja, s posegi drugih komunalnih gradenj na območju. Pri pripravi končnega izbora in opravičevanju pomembnosti posamezne obnove in določanju prioritet izhajajoč iz poslovne ekonomike lahko običajno vplivamo le s prikazom največjih povzročenih stroškov in možnostjo pridobitve vseh potrebnih soglasij za izvedbo obnove. Vse takšne ocene slonijo na subjektivnih ocenah in nepopolnih podatkih ali segmentih podatkov in ne pokrivajo omrežja kot celote. Glede na nizka razpoložljiva sredstva za obnovo omrežja, ki so bila nekaj desetletij "podhranjena" se je za obnovo določevalo kritične odseke omrežja, ki so izrazito odstopali od normalnega stanja in tiste kanalizacijske odseke, ki so bili starejši, se niso mogli varovati in so se obnavljali hkrati z obnovo vodovodnega omrežja, oz. je bil strošek obnove prenesen na zunanjega investitorja. Prioriteto za izvedbo so imeli tudi tisti projekti, ki so bili tik pred tem, da jim poteče gradbeno dovoljenje (zaradi zastaranja) in tisti za katere so bila pridobljena vsa potrebna soglasja za izvajanje gradnje, se je gradnja že začela ali so bila pridobljena denarna sredstva za gradnjo. 2.1.1 Osnovne predpostavke in izhodišča: Navedene predpostavke bom v nadaljevanju podrobneje razložil in utemeljil saj so ključ do želenih sprememb, ki vodijo v višjo kakovost oskrbe in varovanja zdravja ljudi in okolja: • Kanalski sistem in hišni priključki so neločljiva celota, podvrženi procesu staranja in zgubljanju funkcionalnosti, • Izvajani standard komunalne oskrbe in zaščite okolja je pogojen z ustrezno zakonodajo in predpisi, ekonomsko močjo uporabnikov storitve ter ozaveščenosti širšega kroga ljudi, • Določanje prioritet obnove posameznih kanalskih odsekov mora vedno izhajati iz (poznavanja) dejanskega stanja kanalizacijskega sistema in odgovarjajočih vplivnih faktorjev potencialne nevarnosti in škodnega potenciala - skupnega tveganja, • Dejanske količine iztečene in dotečene vode ter vplivi netesne kanalizacije na podtalje niso točno evidentirani (merjeni), zato lahko govorimo le o oceni in posledično o potencialni ogroženosti (tveganju onesnaženja npr. podtalnice, oz. obolevanja prebivalcev). • Na stanje kanalizacijskega omrežja in njegovo delovanje v skladu s pričakovanji in zahtevami lahko vplivamo s preventivnim delovanjem - pravočasno izvedbo vzdrževanja, sanacij in obnov. 2.2 Namen in funkcija kanalizacijskega sistema - zgodovinski razvoj Namen kanalizacijskega omrežja je odvajati odpadne vode z mesta nastanka na lokacijo, kjer za ljudi ni več tako moteča (zdravstveni in poplavni vidik) oz. je ustrezno očiščena in ob njenem izlitju v naravno okolje ne predstavlja več prekomerne obremenitve. Pri samem transportu odpadne vode, pa ne sme onesnaževati okolja (podtalne vode in vodotokov -ekološko sanitarni vidik). Pri mešanem kanalizacijskem sistemu pa hkrati z odpadno komunalno vodo odvajamo tudi odpadne padavinske vode, ki jih ni mogoče ponikati. Te vode so odvisne od vremenskih razmer. Slika 2: Vodni krog in vloga kanalizacijskega sistema Fig. 2: Sewer system role in water cycle V primerjavi z vodovodnim sistemom je kanalizacijski sistem v »slabšem« položaju, morda zaradi dejstva, da se ljudje obnašajo po liniji najmanjšega napora - Želim imeti vodo, to je prioriteta, onesnažena voda mora odteči nekam stran, kam in kako, pa me več ne briga. Zato je potrebno, da se urejanje kanalizacijskega omrežja ureja v skupno dobro sistematično, zakonsko urejeno in pod nadzorom uradnih institucij ter upravljavca. Podobno kot pitna voda se tudi onesnažena voda razlikuje od vseh drugih dobrin in virov in zahteva poseben pristop pri upravljanju in urejanju. Izgradnja kanalizacije je postala nujna v velikih naseljih že pred več kot 6000 leti. Sužnjelastniški odnosi so takrat omogočali izvedbo velikih in dragih investicij v dobro "lastnikov in svobodnjakov". Tako so bile relativno dovršena kanalizacijska omrežja izvedena v mestih stare Grčije, Rima, Perzije, v Pakistanu ... S propadom teh starih civilizacij so za daljši čas izginile tudi možnosti in znanje za gradnjo ter zavedanje o potrebnosti takšnih komunalnih vodov. Obstoječe vode so koristili novi prebivalci, kjer pa te zgodovinske dediščine ni bilo, so se problemi z onesnaženjem pojavili ob večji koncentraciji prebivalstva. Neurejeno odvajanje blata in splošna onesnaženost so imeli za posledico redne izbruhe epidemij (Panjan, 2005). Za prelomnico v modernem načinu gradnje kanalizacijskih omrežij predstavlja leto 1830, ko je v Londonu izbruhnila velika epidemija kolere. Da bi preprečili nadaljnje pojavljanje nevarne nalezljive bolezni, so na osnovi ugotovitev, da so bila višja bolj suha območja Londona manj prizadeta kot bolj vlažna, začeli graditi javno kanalizacijsko omrežje in odpadne vode odvajati v reko Temzo. Kmalu je bila tudi reka dovolj onesnažena, da je bilo potrebno sprejeti nov varovalni režim. In tako smo preko učenja na lastni koži Londončanov počasi prišli do sodobno zasnovanega kanalizacijskega omrežja (Maleiner, 1998). Organizirano zbiranje in odstranjevanje odpadkov iz človekove bližine je nujno povsod, kjer človek stalno živi in dela. Ta potreba narašča z večanjem koncentracije prebivalstva in z razvitostjo potrošnje ter proizvodnje. Človek je s svojim posegom v prostor in izkoriščanjem naravnih bogastev svet spremenil in spreminja. Poleg izrabe in zgleda krajine je s svojim delovanjem posegel tudi v vodni krog (Slika 2). Razpoložljive količine "čiste" padavinske vode porablja delno kot živilo, v veliko večji količini pa v sanitarne namene in kot element industrijske produkcije. Čisto vodo se umaže, čistilna sposobnost naravnega prejemnika pa ni več dovolj velika, da bi lahko vso onesnaženo vodo očistila po naravni metodi, poleg tega določenih elementov onesnaženja niti ne more izničiti - zato je potrebno onesnaženo vodo pred iztokom v naravni prejemnik ustrezno očistiti. Čiščenje industrijsko onesnažene vode je povezano z znatnimi denarnimi vložki, ki bremenijo dobiček industrije, pri običajnih komunalnih odpadnih vodah pa je prispevek posameznika k onesnaženju relativno majhen in se ga rešuje na organiziran način v urbanem okolju. Javno kanalizacijsko omrežje, kot del komunalne infrastrukture, predstavlja del dobrin v splošni rabi. Značilnost dobrin v splošni rabi pa je poleg tega, da so namenjene slehernemu uporabniku (pod zakonsko določenimi pogoji), tudi, da na njih ni mogoče pridobiti lastninske pravice in niso v pravnem prometu, pod posebnimi pogoji, ki jih določa zakon, je mogoče pridobiti le pravico do njihove posebne rabe (Rakar, 2008) Naravne značilnosti onesnažene odpadne vode, ki vplivajo na ekonomijo so: • gibanje vode v hidrološkem krogu, • topljivost različnih snovi v vodi (kakovost vode), • globoke povezave med posameznimi uporabniki voda (večinoma se voda vrača v hidrološki krog s spremenjeno kakovostjo in na drugi lokaciji ter tako vpliva na kakovost življenja in stroške drugih uporabnikov), • gospodarjenje z vodo zahteva ekonomiko velikih posegov (zajem, odvod, čiščenje vode dajejo prednost velikim posegom, ki zmanjšujejo stroške na enoto proizvoda), • temelji na naravnem monopolu, • zaradi svojih lastnosti je škodljiva za človeka in okolje (je odpadek), in lahko onesnaži tudi zaloge pite vode, ki je nujno potrebna za kakovostno preživetje, • težko je določiti njene vplive in širjenje, če ni točno nadzorovano, • nihče je ne želi imeti »na svojem vrtu«, zato so ljudje pripravljeni plačati, da se odvede • pripravljenost ljudi, da plačajo tudi za vrednote, ki morda ne prinašajo njim neposrednih koristi - varovanje podtalnice, čisto okolje, • način oskrbe je lokalno pogojen in se tudi lokalno rešuje (odvodniki, padavine, poseljenost, industrija, vrsta tal..). Kazalec, ki kaže na urejenost urbanega okolja z vidika odvoda odpadnih komunalnih voda je tudi procent s kanalizacijo opremljenega deleža registriranih vodovodnih priključkov (slika 3). Delež vseh prebivalcev Ljubljane, ki so priključeni na javni kanalizacijski sistem, je Slika 3: Dolžina vodovodnega in kanalizacijskega omrežja ter število priključkov v obdobju 2003-2007 za mesto Ljubljana (letno poročilo JP VO-KA 2007) Fig. 3: Total lenght of sewer and water system and number of connections for the city Ljubljana during 2003 - 2007 period Od ekonomske moči in ozaveščenosti prebivalstva v urbanem okolju je odvisna tudi stopnja izvajanja in način urejanja ter dela z odpadnimi vodami. Odvod odpadne vode je povezan s precejšnjimi stroški, sam sistem pa podvržen različnim možnostim nedelovanja. Problemi pri obstoječih cevovodih za odvod odpadne vode in kanalih so pogosto med seboj povezani. Zaradi tega so ukrepi za izboljšanje stanja sistema istočasne rešitve več različnih problemov. Raziskovanje in načrtovanje ukrepov za izboljšave je zato razširjeno na celotno prispevno območje in so tako upoštevani vsi problemi celovito v skladu s standardom SIST EN 752-5. Osnovne zahteve pri obratovanju sistema za odvod odpadne vode so po standardu SIST EN 752-5 sledeče: a) obratovanje brez zamašitev, b) omejitev pogostosti preplavitve na predpisano vrednost, c) varovanje javnega zdravja in življenj, d) preobremenitev naj bi ne prekoračevala predpisanih vrednosti, e) varovanja zdravja in življenj obratovalnega osebja, f) varovanje vodotokov pred onesnaževanjem v okviru predpisanih omejitev, g) izključitev ogrožanja obstoječih, na oskrbovalne naprave meječe objekte, s strani kanalizacije, h) doseganje zahtevane življenjske dobe in ohranitev stanja, i) vodotesnost kanalizacije za odpadno vodo ustrezno zahtevam preskušanja, j) preprečitev nastajanja smradu in strupenih snovi, k) zagotovitev primerne dostopnosti za vzdrževanje. Vplivi sistemov za odvod vode na vodotoke morajo izpolnjevati zahteve predpisov. Prav tako morajo biti izpolnjeni predpisani pogoji varstva okolja. Pri izbiri kriterijev za hidravlično dimenzioniranje padavinske in mešane kanalizacije se mora upoštevati običajni postopek izračuna. V vsakem slučaju naj bo upoštevana možnost preplavitve. Sodelovanje z drugimi upravljavci komunalnih vodov je nujno tako z vidika hkratne obnove, kot medsebojnega vpliva na delovanje sistemov - vodotoki, zaledne vode, melioracijski jarki speljani v javno kanalizacijsko omrežje povzročajo preobremenitev omrežja in nedelovanje čistilnih naprav itd ... Kanalski sistem kot vsako drugo grajeno dobro zapade sistemu staranja in prenehanja delovanja. Določen del kanalizacijskega omrežja vsako leto propade do stopnje, ko funkcionalno ni več sposobno opravljati svoje funkcije, del omrežja je ekonomsko neupravičeno popravljati zaradi predvidenih ponovnih poškodb in zmanjševanja zanesljivosti omrežja ter s tem povečanimi stroški točkovnih sanacij. V najslabšem primeru ima neupoštevanje naštetih funkcij kanalizacijskega sistema lahko zelo življenje ogrožajoče posledice, njihovo reševanje pa je vedno zelo neprijetno in zelo drago. Slika 4: Osnovni pogoji delovanja kanalizacijskega sistema Fig. 4: Basic conditions for sewer system operation 2.2.1 Funkcionalno delovanje kanalizacijskega sistema Sam kanalizacijski sitem mora zadostiti nekaterim pogojem delovanja, da lahko trdimo, da deluje v skladu s pričakovanji. Osnovni pogoji delovanja so prikazani na sliki 4. Pri tem imamo v mislih javni kanalizacijski sistem, interni kanalizacijski sistem, objekte na kanalizaciji (jaški, revizijski objekti (tu niso mišljeni objekti s strojno opremo (ČN, ČP..) in hišne priključke. Vsak posamezni del mora delovati v skladu s predpisi in njegovo delovanje mora biti ustrezno pregledovano in vzdrževano. Predpisi bi tu morali upoštevati predvideno stopnjo tveganja, ki ga posamezni objekt lahko povzroča. Posamezne postavke lahko opredelimo s tako imenovanimi Pl-ji (Performance Indicator / kazalec učinkovitosti delovanja), s katerimi lahko ugotavljamo želeno stanje sistema ali posameznega kanalizacijskega odseka in stopnjo odklona od želene vrednosti (CARE-S). Za spremljanje posameznih PI-jev je potrebno sistematično beleženje zahtevanih podatkov. Spremljaje vrednosti PI-jev nam omogoča tudi primerjavo učinkovitosti delovanja podjetja v primerjavi z drugimi podjetji, ki izvajajo enako dejavnost - benchmarking. Za primerjavo uspešnosti izvajanja in delovanja se izvajanje benchmarkinga - primerjave uspešnosti dela med posameznimi upravljavci omrežij v zadnjih letih vedno bolj uveljavlja. Ko sistema ni več smotrno vzdrževati oz. ohranjati v funkciji s popravili in sanacijami, ker je riziko nepravilnega delovanja prevelik in ogrožanje človeka in okolja zelo verjetno, stroški popravil in sanacije pa visoki, je potrebno dotrajane kanalske odseke zamenjati z novimi. Velika izkazana potreba po obnovi javnega kanalizacijskega omrežja v Ljubljani ima za posledico visoke izkazane stroške za sanacijo obstoječega kanalizacijskega omrežja. Ocenjeno je, da je cca. 20 % (optimistična ocena) obstoječega kanalizacijskega omrežja potrebnega takojšnje obnove, kar bi v praksi pomenilo obnovo 200 km kanalizacijskega omrežja oz. pri povprečni ceni 220 EUR/m zgrajenega kanala skupaj 44 mio. EUR. Glede na sedanje stanje je zmožnost obnove kanalizacije ob upoštevanju vseh pravnih postopkov, pridobivanja projektne dokumentacije, pridobivanja soglasij, uskladitve z ostalimi komunalnimi vodi, zapor cest itd. omejena na 20 km/leto. Potrebna sredstva za obnovo na letni ravni so tako cca. 4 mio EUR. Čeprav izgledajo ta sredstva relativno majhna, jih v zadnjih letih ni bilo možno zagotoviti iz prihodkov kanalščine. Da bi zbrana finančna sredstva lahko ekonomično porabili, je potrebno sistematično uporabiti procedure za razvoj strategije obnove. Strategije obnove morajo upoštevati zakonodajo in ekonomsko učinkovitost. Ekonomska učinkovitost je zagotovljena, če sistem deluje v skladu z zahtevami, če se vrednost omrežja ohranja (medgeneracijska zaveza) in če so stroški minimalizirani. Potrebna sredstva se določa dinamično glede na izkazane in predvidene potrebe v celotnem življenjskem krogu za posamezni kanalski odsek. Predvidena sredstva za upravljanje s kanalom so sestavljena iz optimalnih delov za vzdrževanje, popravila, sanacijo in končno obnovo. Ugotavljanje dejanske funkcionalnosti kanalizacijskega sistema je zelo sistematično podano v SIST EN 752-5, kot je razvidno iz slike poteka sanacije sistemov za odvod vode na strani 15. V tej magistrski nalogi smo se osredotočili na okoljevarstveni in gradbeni vidik, ki sta relativno slabo upoštevana pri sedanji stopnji upravljanja s kanalizacijo. Pri navajanju določanja prioritete obnove imamo zato v nadaljevanju vedno v mislih le ožji segment določanja prioritet obnove, ki se nanaša na diferenciacijo na osnovi ugotovljenega stanja kanalizacijskega sistema z okoljskega in gradbenega vidika in v povezavi s tem izkazanim tveganjem. Hidravlični vidik se upošteva kot končni rezultat hidravlične analize sistema in izkazane potrebe (velikost, stopnja nujnosti) po povečanju posameznih odsekov kanalizacijskega sistema ali drugih predvidenih ukrepov. Pri določanju hidravličnih parametrov je potrebno upoštevati predvideno dotečeno vodo ob upoštevanju dodatnih prispevnih površin zaradi novogradenj in obstoječe stanje, ki je ugotovljeno z meritvami pretokov v različnih vremenskih in časovnih situacijah. V ta namen uporabljamo računalniški program MOUSE (DHI) s katerim se izvede tudi hidravlično preverjaje za vse večje predvidene kanalske odseke. Obstaja tudi veliko drugih računalniških programov, ki omogočajo hidravlično modeliranje in računanje pretokov v kanalizacijskem sistemu. Ker se kanalizacijsko omrežje načrtuje za daljše časovno obdobje, se pri dimenzioniranju omrežja običajno upošteva precejšnja rezerva v prevodnosti, ki upošteva predvideno in nepredvideno povečanje pretokov zaradi poselitve ali drugih dotokov (lahko tudi neželene) vode v kanalizacijski sistem. Za optimalno določitev obnove smo pripravili baze podatkov in metode dela za posamezne sklope kot so v poenostavljeni shemi prikazani na sliki 5, str 16. Predpriprava Ugotavljanje in ocenjevanje stanja Zajem anje in ocenjevanje obstoječih informacij |Po potrebi aktualiziranje kanalizacijskega katastra Ugotovitev vzrokov pomanjkljivosti Izdelava rešitev Izdelava celovitih rešitev O cena rešitev Realizacija plana sanacije Privzeta slika1: Potek sanacije sistemov za odvod vode po SIST EN 752-5 Adopted Fig. 1:Sewer system rehabilitation sheme according to EN 752-5 -► Dololočitev stanja TV pregled, pregledi, k zapisi Analiza podatkov Metode klasifikacije, normiranje, vrednosti Določitev prioritete - Dolgoročno, minimalno tveganje kratkoročno, kriteriji i Metoda rehabilitacije, Ekonomsko, skupno AHP najugodnejši ponudnik i M Izvedba Izbor izvajalca Javni razpis Nadzor, kakovost Slika 5: Shema zaporedja korakov pri pripravi in obdelavi podatkov Fig. 5: Sequences of data preparation steps Da lahko ugotovimo stanje kanalizacijskega sistema, je potrebno pridobiti informacije iz različnih virov. Te informacije lahko razvrstimo v tri skupine: • zahteve, • nevarnosti, • posledice. Za pridobitev relevantnih informacij - baze podatkov - moramo najprej definirati: • potrebe po informacijah, • obstoječe informacije, • dodatne potrebne informacije, • ocenj evanj e kvalitete pridoblj enih informacij. 2.2.2 Vrednotenje delovanja in upravljanje s tveganjem Za lažje vrednotenje vseh navedenih elementov, ki nastopajo pri določanju funkcionalnosti kanalizacijskega sistema, smo uporabili metodo upravljanja s tveganjem - metoda najmanjšega tveganja s pomočjo katere smo v zaključku določili prioritete obnove na osnovi ugotovljenega stanja kanalskih odsekov, ki predstavljajo največje skupno tveganje tako glede delovanja kanalskega sistema kot vplivov na okolje in človeka. Metoda še ni bila uporabljena za upravljanje s kanalizacijskim sistemom in smo jo prilagodili za namensko uporabo. Vsako večje mesto na svetu je reševalo upravljanje z odpadno vodo na svoj način. Tako je nastalo veliko med seboj podobnih metodologij in strategij upravljanja s kanalizacijskim sistemom. Nekateri so se uveljavili tudi preko različnih standardov, ki pa so zelo široki in nakazujejo le načelne pristope in cilje. Metoda najmanjšega tveganja se uporablja že nekaj desetletij v panogi varovanja podtalnice, varovanja ljudi pred naravnimi katastrofami, v zadnjih letih pa se je začela uporabljati tud pri načrtovanju obnov vodovodnih sistemov. Metoda še ni razvita za kanalizacijske sisteme, čeprav se že pojavljajo prve napovedi za njeno implementacijo tudi za kanalizacijski sistem (Tuhovčak 2007). Pri zasnovi metodologije upravljanja z rehabilitacijo sistema smo upoštevali naslednja dejstva iz prakse: Glavna omejitev za dobro izvedbo projektov v praksi je običajno: • Čas (dodatno opravilo), • Pomanjkanje razpoložljive delovne sile (motivacija, plačilo, kadri in usposobljenost). Zato je morala biti metoda zasnovana kot časovno čim manj potratna in enostavna za uporabo. Osnovna shema upravljanja s tveganjem prirejena za kanalizacijski sistem ja prikazana na sliki 6. Slika 6: Shema upravljanja s tveganjem (prirejena po Romang, 2004) Fig. 6: Risk management (Romang, 2004) ukrepi NEVARNOSTNI POTENCIAL • vrsta • verjetnost • intenziteta ŠKODNI POTENCIAL • izpostavljenost • Ranljivost • Vrsta • Vrednost ukrepi Slika 7: Parametri določitve tveganja (prirejeno po Đurovič & Mikoš, 2004) Fig. 7: Risk determination parameters (Đurovič & Mikoš, 2004) Določitev parametrov tveganja lahko enostavno predstavimo, kot presek med nevarnostnim in škodnim potencialom kar je shematsko prikazano na sliki 7. Določitev prioritet obnove poteka po osnovni shemi določanja največjega tveganja, ki potrebne podatke zajema v skupni bazi podatkov o elementih sistema, evidentiranih nevarnostih, ocenjenem škodnem potencialu ter njihovemu vrednotenju (slika 8): Podatki o neželenih dogodkih Slika 8: Določanje tveganja in zajem podatkov - (prirejeno po Tuhovčak, 2007) Fig. 8: Data base for risk estimation (Tuhovčak, 2007) Ovrednotenje tveganja, ki ga iz pridobljenih podatkov dobimo, je pogojeno s politiko določanja državnih in lokalnih prioritet glede standarda ohranjanja okolja in varnosti prebivalcev. Na osnovi ugotovljenega tveganja, se določi ukrepe za zniževanje tveganja in vzpostavljanja želenega stanja sistema. Pri izdelavi modela določanja prioritet obnove smo ločili kratkoročno planiranje in dolgoročno planiranje obnove kanalizacijskega omrežja, ker se je izkazalo, da so podatki, ki so za posamezno obdobje in širino posega potrebni različni in se stopnja natančnosti močno razlikuje. Pri dolgoročnem planiranju smo dali poudarek na predvideno staranje kanalizacijskega sistema in določanje strategije obnove na daljši rok in na določanje oz. rezervacijo potrebnih sredstev za njihovo realizacijo. Pri kratkoročnem planiranju smo dali poudarek na določanje prioritet obnove tistih kanalizacijskih odsekov, ki so predstavljali največje skupno tveganje in jih je najhitreje potrebno obnoviti. Zahteve za predvideno rehabilitacijo izhajajo iz zahtev zakonodaje kot je: • Tesnost kanalizacijskega sistema, • Hidravlična prevodnost, • Okoljsko nevtralen sistem, • Nobenega vpliva na okoliške objekte. Nevarnosti smo za uporabo po metodi minimalnega tveganja razdelili na tri sklope skladno s standardom EN 752 - 5 (slika str. 16): • Netesnost (razpoke, premiki cevi, napačni priključki ...) - ogrožanje (onesnaženje) podtalnice - eksfiltracija, infiltracija (ČN), • Slabo stanje sistema (korozija, porušitev, staranje .) - predvidena življenjska doba, • Nedelovanje (blokade, sifoni, posedanje, sedimenti, korenine, preplavitve...) - neželeni dogodki. Posledice izhajajo neposredno iz nevarnosti in so lahko v grobem: • Onesnaženje - eksfiltracija onesnažene vode (netesnost), • Razlivanje onesnažene vode (blokade, zamašitve), • Poškodovanje ljudi in okoliških objektov (porušitev..), • Infiltracija - vdor tuje vode v kanalizacijski sistem (netesnost). Kot je razvidno že iz sheme določitve tveganja so posamezni sklopi nevarnosti in posledic opredeljeni še z njihovo frekvenco pojavljanja in možno oz. izkazano intenziteto na določeni točki v sistemu. Npr. onesnaženje okoliške zemljine in posredno podtalnice je odvisno od dejanske količine iztečene vode (netesnost), od stopnje onesnaženosti odpadne vode, in od frekvence pojavljanja iztekanja (lega poškodbe in nivo napolnjenosti kanala), od okoliške zemljine (prepustnost - glina - prod), nivoja podtalnice (globina pod, nad nivojem kanala) in dejanske koriščenosti podtalnice (vodovarstveni pasovi, zajetje pitne vode...). Za vsako nevarnost mora zato biti izdelana strokovna ocena tveganja, ki pa je vedno odvisna od strokovne usposobljenosti in izkušenj ocenjevalca in je zato vsaj nekoliko subjektivna in podvržena napakam. 2.2.3 Kanalizacijski sistem - opredelitev Zanesljivost delovanja kanalizacijskega sistema je odvisna od veliko faktorjev tako od stanja kanalizacijskega sistema, kot od onesnaženosti odpadne vode in njenega čiščenja pred izpustom v okolje. Če želimo oceniti tveganje, ki ga posamezni kanalski odsek predstavlja moramo poznati vse elemente, ki predstavljajo nevarnostni in škodni potencial. Osnovne karakteristike kanalizacijskega sistema lahko opredelimo tako (Maurer 2007): • Kanalizacijski sistem je neviden (pod zemljo), • Ima dolgo življenjsko dobo (30 - 100 in več let), • Močno medsebojno odvisnost - drevesna struktura, • Sistem je zelo neobčutljiv - robusten - z visoko toleranco za napake, • Napake so zelo redko katastrofalne (v primerjavi z npr. plinom..), • Nepravilno delovanje ima lahko dolgoročne in obsežne posledice. Poškodbe v kanalizacijskem sistemu lahko izkazujejo posledice tako na kratki (porušitve, preplavitve..), kot na dolgi rok (eksfiltracija, onesnaženje..) in sčasoma s svojimi delovanjem prerastejo minimalno tveganje začetne napake. Potencialna nevarnost je seveda odvisna od več različnih vplivnih faktorjev in seveda stanja ter lokacije kanalskega odseka. Z vidika vzdrževanja in posledično stanja sistema ter ocene tveganja je zato pomembno, da poznamo zgodovino nastanka posameznega kanala, izhodišča, ki so bila osnova za projektiranje in zahteve, ki jim mora kanal zadostiti, da opravlja svojo funkcijo. Zahteve do kanala so različne in se s časom spreminjajo glede na namen, tehnične zahteve vgradnje in predvidene obremenitve cevovoda. Kateri kanalizacijski odsek pa je bolj potreben obnove je odvisno od dejanske oz. potencialne nevarnosti obremenitve okolja ogrožanja zdravja ljudi ali možnosti nedelovanja (porušitve, premajhna hidravlična prevodnost..) Za določitev prioritete obnove je potrebno poznavanje vplivnih faktorjev. Nekateri so izmerljivi, večino pa lahko le ocenimo. Pri praktični uporabi in analizi se držimo načela enostavnosti in se osredotočimo na tiste dejavnike tveganja, ki povzročajo največje tveganje, in za eventualno za tiste za katere je mogoče enostavno pridobiti zanesljive podatke. Vrsta kanalizacije se določi glede na potrebe in zahteve območja, kjer se bo kanalizacija gradila oz. zamenjevala. Na osnovi hidravličnega izračuna so podane vrednosti o hidravličnih lastnostih in potrebni pretočni količini kanala. Glede na način onesnaženja delimo odpadno vodo na komunalno odpadno vodo, tehnološko (industrijsko) odpadno vodo in padavinsko odpadno vodo. Javni kanalizacijski sistem je sklop objektov, naprav in omrežja, ki so namenjeni zbiranju, odvajanju in čiščenju odpadnih voda. Glede na vrsto komunalne rabe se delijo kanalizacijski sistemi na: • javne kanalizacijske sisteme, • interne kanalizacijske sisteme. Glede na vrsto odpadne vode delimo javni kanalizacijski sistem na: • mešani sistem - po istem kanalizacijskem sistemu se odvaja komunalna odpadna in padavinska odpadna voda skupaj, • ločeni sistem - komunalna odpadna voda se odvaja po kanalizacijskem sistemu za odvod komunalne odpadne vode, padavinska odpadna voda se odvaja po kanalizacijskem sistemu za odvod padavinske odpadne vode. Glede na način odvoda odpadne vode ločimo: • gravitacijsko kanalizacijo, • tlačno kanalizacijo in • podtlačno ali vakuumsko kanalizacijo. 2.2.3.1 Kanalizacijski priključki Neločljivi del kanalizacijskega sistema so tudi kanalizacijski priključki. Kot primer navedimo zahtevo v Odloku o odvajanju in čiščenju komunalne in padavinske odpadne vode (Ur.list.RS št. 14/06) - MOL, da na stroške lastnika priključka upravljavec redno kontrolira stanje interne kanalizacije in kanalizacijskega priključka do vstopa v stavbo. To je vsekakor pravi korak pri upravljanju s kanalizacijskim sistemom kot celoto, ki pa se žal še ne izvaja v praksi. Ocenjeno je, da hišni priključki predstavljajo približno enako dolžino omrežja, kot sam javni kanalizacijski sistem. Za primer Ljubljane to pomeni dodatnih cca. 1000 km cevovoda, ki ga je potrebno poznati - pregledati in za katerega skrbi zelo razpršena skupina upravljavcev -lastnikov priključkov. Za primerno delovanje kanalizacijskega sistema je potrebno zagotoviti tudi tesnost hišnih priključkov. Hišni kanalizacijski priključek zaradi praktičnih razlogov običajno obnovimo pri zamenjavi obstoječega kanala do prvega revizijskega jaška za parcelno mejo. Specifika hišnih priključkov glede na javni kanalizacijski sistem: • So na privatnem zemljišču in v privatnem upravljanju, • Dostop j e otežkočen, potrebno j e soglasj e lastnika, • Potek in lega priključka običajno ni poznana (starejši priključki) - ni vrisana v kataster, • Ogled s TV kamero je zahteven, potrebna posebna oprema, • Ni predpisane regulative za vzdrževanje in rehabilitacijo priključkov, • Relativno majhen vpliv netesnosti cevovoda na okolje za stanovanjske objekte, drugače pa je za industrijske in obrtniške priključke, • Ne izvaja se še pregled stanja, čeprav je sedaj to zahtevano z odlokom, • Velika verjetnost napačnih priključkov (tudi namernih), • Z obnovo javnega kanala se obnovi le del hišnega priključka do prvega revizijskega jaška za parcelno mejo, ki pa ga pri starejših gradnjah sploh ni, oz. je nedostopen, • Posledično je velik delež hišnih priključkov netesen - ocena 40 - 80 % netesnih hišnih kanalizacijskih priključkov (Wirtsch 2005). Razmejitev hišnega priključka in javnega kanalizacijskega sistema je določena z občinskim odlokom in prikazana na sliki 9. Slika 9: Shema razmejitve hišnega priključka in javnega kanalizacijskega sistema Fig. 9: Boundary line between sewer connection and public sewer system Slika 10: Hišna kanalizacija za ločen kanalizacijski sistem Fig. 10: House sewer canalization for separated sewer system Hišno kanalizacijo (slika 10) lahko običajno na javni kanalizacijski sistem priključujemo v skladu s pravilniki, ki dovoljujejo priključevanje odpadne vode s stavb gravitacijsko, če leži hišna napeljava nad koto terena, oz. preko hišnega črpališča za vse nižje ležeče dele stavb . Različna odpadna voda se priključuje na ustrezno javno kanalizacijsko omrežje, izvaja se ponikanje čistih padavinskih voda, kjer je to mogoče. 2.2.3.2 - Javni kanalizacijski sistem - omrežje Kanalizacijski sistem lahko stopi v polno funkcijo šele takrat, ko vse zbrane odpadne komunalne vode odvedemo s kraja nastanka do mesta, kjer jih očistimo in »predamo« v vodni krog očiščene do te mere, da omogočajo vključitev v obsegu, ki ga naravni vodotok zmore s svojo samočistilno funkcijo absorbirati. Tam, kjer je možno čiste padavinske vode (s streh, nadstreškov, teras...) ponikati, se jih ponika in tako bogati podtalnica, vse ostale onesnažene padavinske vode se odvede v odvodnik. Privzeta slika2: Shema mešanega kanalizacijskega omrežja (Stein, 2003) Adopted Fig. 2: Mixed sewer system (Stein, 2003) Kanalizacijske sisteme sestavljajo (zgornja slika): • omrežje (primarno - 2, 6, 7; sekundarno; interno), • objekti na omrežju (revizijski jaški - 1, kaskadni jaški, umirjevalni jaški, drče, cestni požiralniki, peskolovi, lovilci lahkih tekočin, lovilci maščob in olja, črpališča, razbremenilniki - 4, združitveni objekti, zadrževalni bazeni), • čistilna naprava -5, • naprave za prenos podatkov in nadzor obratovanja (telemetrijske postaje, nadzorni centri, upravljavci), • kanalizacijski priključki -3. • vodotok - odvodnik -8. Javni kanalizacijski sistemi bi morali biti ocenjevani in analizirani kot celota, upoštevajoč vse dele sistema. Zaradi kompleksnosti sistema ne obstaja le ena najboljša rešitev, zato je potreben sistematičen pristop, dolgoročno planiranje in načrtovanje investicij in finančnih tokov. Pri tem naj bi upoštevali stroške, koristi in tveganje, ki v posameznem sklopu nastajajo. Ob običajnem postopku CBA (Cost Benefit Analysis) bi bilo modro upoštevati tudi analizo tveganja, ki bi zagotovo izkazovala drugačne vrednosti neto sedanjih stroškov, če bi upoštevali tudi socialne in ekološke vidike delovanja kanalizacijskega sistema. Ekstremna primera bi lahko opisali kot varianta z velikim rizikom in nizkimi stroški, in varianta z malim tveganjem in velikimi stroški izvedbe. Obstajajo dileme - ali naj se najprej dogradi čistilna naprava ali obnovi dotrajano kanalizacijsko omrežje ali zadrževalni bazeni ob obstoječem kanalu itd. Za vse takšne kompleksne primerjave, je potrebno poznati vrednosti spremenljivk, ki v njih nastopajo. V magistrski nalogi se bom omejil le na kanalizacijsko omrežje in hišne priključke ter enostavne objekte kanalizacijskega omrežja. Predmet podrobnejše obdelave magistrske naloge je še ožji - faza rehabilitacije kanalizacijskega omrežja. Vsi večji objekti in naprave s strojno opremo so predmet objektov na kanalizacijskem omrežju in so zaradi svoje specifike grajeni in vzdrževani po drugačnih kriterijih kot kanalizacijsko omrežje in niso predmet obravnave. 2.2.4 Načrtovanje kanalizacijskega sistema Kanalizacijska mreža mora biti projektirana in zgrajena tako, da zagotavlja optimalen odvod komunalne odpadne in padavinske vode ob minimalnih stroških izgradnje, vzdrževanja in obratovanja v celotni življenjski dobi kanala. Te podatke moramo poznati tudi v času obnove sistema - izhodiščni podatki in nastale spremembe, ki pogojujejo nujnost obnove glede na funkcijo kanala in eventualne posledice njegovega nedelovanja. Pri oceni stanja kanalizacije strokovnjak z izkušnjami in znanjem omejeno upošteva vse v nadaljevanju naštete dejavnike ob pomoči primerno pripravljenih in urejenih podatkov. Seveda pri takšnih ocenah prihaja do subjektivnih sodb in napak, ki pa se jim tudi z računalniško obdelavo podatkov in različnimi metodami optimiranja ne moremo povsem izogniti. Poizkušali bomo navesti čim širši nabor faktorjev, ki pogojujejo delovanje sistema v nadaljevanju pa bomo naredili ožji izbor faktorjev, ki odločilno vplivajo na funkcionalnost kanalizacijskega sistema oz. odločilno vplivajo na dejansko tveganje, ki ga njihovo neizpolnjevanje predstavlja. Projektantska rešitev določa tudi enostavnost vzdrževanja sistema in možnost obnove, ko bo ta potrebna. 2.2.4.1 Opredelitev cilja in variant (prirejeno po TIDD01, JP VO-KA) a) Pri načrtovanju in projektiranju kanalizacijskih sistemov je potrebno opredeliti: • namen in cilj projekta, • vrsto sistema in način odvoda, • prispevno območje (na podlagi prostorskih načrtov, predvidenih posegov v prostor, katastra kanalizacije in že izdelanih načrtov kanalizacije), • količino in kvaliteto odpadne vode glede na poselitev in vrsto dejavnosti, • način odvoda padavinske vode (ponikanje ali priključitev na javno kanalizacijo), • opredelitev kritičnega odtoka, • v primeru variantnih rešitev izdelati ekonomsko primerjavo variant. b) Osnovni podatki za načrtovanje in projektiranje: • podatki o obstoječi in/ali predvideni pozidavi, • podatki o javnih površinah (trase cest, dostopnih poti), • geodetski posnetek terena in predvidena višinska regulacija, • podatki o sestavi in koeficientu prepustnosti tal, • podatki o obstoječih in predvidenih komunalnih vodih c) Vse projektne rešitve morajo biti izdelane tako, da je zagotovljeno: • ustrezna hidravlična prevodnost, • ustrezen padec na vseh odsekih, tako da je preprečeno usedanje trdnih delcev, • predpisani odmiki od objektov in ostalih komunalnih vodov, • dostopnost za pregledovanje, čiščenje in vzdrževanje kanalov, objektov in naprav s strojno opremo brez povzročitve škode, • varnost obratovanja d) Načrtovanje kanalizacijskih sistemov: Pri zasnovi in izbiri kanalizacijskega sistema se upošteva: • vrsto obstoječega kanalizacijskega sistema, • način odvoda padavinske vode obstoječih objektov, • vrsto in sestavo temeljnih tal, • topografijo terena, • lokacijo čistilne naprave. e) Zgeotehničnimi raziskavami je potrebno pridobiti kolikor mogoče natančne podatke o: • nevarnosti zdrsnin, • pričakovanih naknadnih posedkih, • gibanju finih delcev (izpiranju), • nabrekanju v glinenih slojih, • toku in gladini podtalnice, • vplivnem območju bližnjih objektov in cest, • možnost gradnje z alternativnimi vrstami gradnje, • temeljenju kanalov in objektov, • možnostih uporabe vrste cevi, • možnostih uporabe posteljice cevi, • agresivni zemljini ali podtalnici. Trase kanalov je potrebno načrtovati tako, da omogočajo varno, preprosto in gospodarno obratovanje in vzdrževanje ob nizkih stroških. Pri izbiri tras kanalov in lokacij objektov se upošteva potek prometnih poti, topografske značilnosti, dostopnost s strojno opremo, lastnosti tal, prostorski red in urbanistične načrte, omejitve zaradi varstva kulturne in naravne dediščine, obstoječo pozidavo, zemljiško-lastniške razmere itd. Izogibati se je potrebno območjem z nestabilnim in problematičnimi tlemi (plazovita pobočja, območja večjih posedanj, rečna obrežja, poplavna območja). Zaradi ekonomske učinkovitosti je smiselno koordinirano načrtovanje in sočasna izvedba komunalne infrastrukture (vodovod, kanalizacija, plin, elektrika, daljinsko ogrevanje, telekomunikacije). Tako načrtovano kanalizacijsko omrežje omogoča dolgoročno delovanje sistema kot celote in njegovo minimalno potrebno popravljanje do prenehanja funkcionalnega delovanja - izkazane potrebe po obnovi. V pričujočem magistrskem delu bomo obravnavali le načrtovanje obnove kanalizacijskega omrežja skupaj z revizijskimi jaški in hišnimi priključki, objekti na omrežju, kot so razbremenilniki, zadrževalni bazeni, črpališča, čistilne naprave pa bodo pri tem upoštevani zgolj kot funkcionalna celota, ki se načrtuje in obnavlja v skladu s strategijo obnove objektov na kanalizacijskem omrežju. 2.2.5 Določitev pogojev vgradnje Pri izboru primernega materiala za cevi in ostale dele kanalizacije je potrebno upoštevati veliko število različnih tehničnih, kemičnih, gospodarskih, okoljevarstvenih, higienskih in drugih odločitvenih parametrov, ki pogojujejo tveganje za nastanek poškodbe oz. Potencialne škode. Pri analizi pogojev vgradnje je potrebno upoštevati celotno projektirano življenjsko dobo kanala. Pogoji vgradnje so: • hidravlična primernost • pričakovana zunanja in notranja obremenitev • krajevno pogojeni pogoji gradnje v zemljini • korozijska obremenitev okoliške zemljine • kemični in abrazijski vplivi odpadne vode • urbanistična urejenost in ekološka zaščitenost okolja • že uporabljeni materiali in izvedbena praksa • enostavnost vgradnje in zanesljivost spojev • enostavnost vzdrževanja in življenjska doba • propustnost cevi in spojev Različni cevni materiali in njihove specifične lastnosti določajo primernost za uporabo pri različnih pogojih vgradnje. Nevarnost nastanka poškodbe je večja, če izbrani material cevi ne ustreza zahtevam pod danimi obremenitvami. Nove izvedbe tesnjenja in izdelave, dodatne zunanje in notranje zaščite ter nove tehnike vgradnje omogočajo vedno širšo uporabo nekoč na ozko področje uporabnosti omejenih cevnih materialov. Izbira cevnega materiala je podrobneje obdelana v točki 2.4.3. Za vse vrste kanalizacije se zahteva vodotesnost kanalizacije po standardu EN 1610, tako za mešani sistem kot za meteorne in sanitarne kanale pri ločenem kanalizacijskem sistemu. Ker predstavlja sam cevni material le manjši del stroškov celotne investicije izgradnje kanalizacije, je potrebno pri načrtovanju upoštevati predvsem celotne stroške izgradnje in življenjsko dobo cevi. Minimalna zahtevana življenjska doba kanala znaša 50 let. Velik pomen ima nadzor nad izvedbo gradnje in preizkus vodotesnosti. Stroški sprotnega nadzora so veliko manjši kot stroški sanacije do katere pride zaradi nepravilno izvedene vgradnje (materiali, prevezave, utrditev terena, pravilnost izvedbe.). Pogoji vgradnje pogojujejo tudi obnašanje cevi in vplivajo na življenjsko dobo cevovoda. Opredelimo jih kot: Splošni pogoji vgradnje: • Gradnja v zemljišču s prometno obtežbo in brez prometne obtežbe, • Stabilnost brežin izkopa - groba delitev na nosilna tla in na nenosilna tla, • Nivo podtalnice - visoka podtalnica, nizka podtalnica, • Poplavna območja - v poplavnem območju, izven poplavnega območja, • Lega glede na varstvena območja virov pitne vode - v zaščitenem območju (katero vodovarstveno območje), v nezaščitenem območju, Pogoji vgradnje glede na cevovod in vrsto odpadne vode: Kanalizacija je lahko izvedena kot: • mešan sistem • odpadna komunalna kanalizacija • odpadna padavinska kanalizacija Vrsta kanalizacije (onesnaženost komunalne vode): • Za odvod odpadne komunalne (gospodinjska, kmetijska, industrijska) vode • Odvod odpadne padavinske vode • Odvod industrijske vode Način transporta po ceveh • težnostna kanalizacija • tlačna kanalizacija • podtlačna kanalizacija Izvedba posteljice in zasipa • premer cevi • material cevi • material, debelina in zbitost posameznih plasti • zasipni material - zbitost in granulacija • obtežba in porušna trdnost na temenski pritisk (obbetoniranje, izvedba ...) • mejna višina kritja (izvedba polaganja cevi in vrsta materiala) Tehnični pogoji: • hidravlika (koeficient hrapavosti) • statična nosilnost • vodotesnost (cevi in spojev) • odpornost na udarce (krhkost) Investicijsko tehnični pogoji • cena/m cevi • cena/m vgradnje • enostavnost izvedbe • življenjska doba 2.2.4 Fizikalno-tehnične karakteristike cevnih materialov Specifične lastnosti različnih cevnih materialov med seboj niso primerljive in se preizkušajo po standardih točno določenih za vsak material posebej. Naštete so osnovne fizikalno-tehnične predpostavke: • posamezne cevne materiale lahko razdelimo na toge in fleksibilne. Za toge cevi je merodajna maksimalna temenska trdnost Tp, za fleksibilne cevi pa maksimalna dopustna deformacija. Ta delitev izhaja iz fizikalnih principov vgradnje. Pri fleksibilnih ceveh nosi del obremenitve okoliški material (deformacija cevi), zato je tu posebno pomemben način in kvaliteta vgradnje - zbitost posteljice in zbitost materiala ob straneh cevi, • življenjska doba cevi je odvisna od mehanske in kemične obremenitve - torej tudi od vrste kanalizacije in od obremenitve zemljišča v katerega je položena, • hidravlična primernost je odvisna od gladkosti notranje površine ta pa posredno od trdote (Shore), natezne trdnosti, abrazijske in oksidacijske odpornosti, staranja materiala in kemične odpornosti materiala cevi, • dovoljena globina vkopa se manjša z večanjem premera cevi, • dovoljeni in primerni načini čiščenja so odvisni od cevnega materiala, • cena cevnega materiala predstavlja 3-40% cene celotne izvedbe vgradnje - odvisno od izbranega materiala in pogojev vgradnje. Pri slabo nosilnih tleh predpostavljamo, da je mogoča izvedba klasične gravitacijske kanalizacije le na do trdne osnove pilotirani armiranobetonski nosilni konstrukciji, ki je za vse cevne materiale enaka (barje), oz. alternativna izvedba v podtlačni ali tlačni izvedbi kanalizacije. 2.2.5 Kontrola kakovosti Kontrola kakovosti vgrajenega materiala in same vgradnje je najpomembnejši faktor za dobro delovanje kanalizacijskega omrežja. Tu ugotavljamo investicijske prihranke v času uporabe kanala - življenjska doba kanala je močno odvisna od kvalitete oz. pravilnosti vgradnje cevi v zemljino. Glavne prednosti so: • manjši dodatni stroški (sanacije), • boljše varovanje človeka in naravnega okolja (podtalnica), • visoka varnost odvodnjavanja in dolga življenjska doba sistema. Vse strožji naravovarstveni predpisi in zahteve po ekonomičnosti bodo zahtevali spremembe tudi na področju vzdrževanja javne kanalizacije. Kanalske cevi iz različnih materialov so izdelane po ustreznih standardih, ki pa ne določajo tudi optimalnega delovanja v različnih pogojih vgradnje. Različna združenja izdelovalcev posameznih cevnih materialov (v tujini) postavljajo dodatne zahteve tako glede vodoneprepustnosti, tesnjenja, kakovost izdelave itd. ki močno presegajo standarde. Tako preprečujejo nelojalno konkurenco in varujejo uporabnike ter izboljšujejo celotno raven kakovosti izdelkov. Cevovodi, ki bodo v danih pogojih gradnje in delovanje izkazovali najdaljšo življenjsko dobo brez poškodb in z minimalnimi stroški popravil in vzdrževanja, bodo za investitorje in upravljavce ustreznejši. 2.2.6 Stroški izgradnje kanalizacije Stroške izgradnje kanalizacije lahko določimo računsko, veliko bolj natančen pa je obračun dejanskih stroškov izgradnje, ki jih dobimo po končni bilanci stroškov izgradnje posameznega kanalskega odseka. Pri tem ne moremo neposredno primerjati stroškov med posameznimi odseki, temveč moramo upoštevati vplivne faktorje, ki najbolj vplivajo na dejansko ceno izgradnje. Stroške izgradnje kanalizacije moramo poznati, da lahko med seboj primerjamo stroške popravil, obnove in stroške rehabilitacije posameznih odsekov in določimo ekonomsko upravičenost posega oz. optimiramo ohranjanje sistema. Stroški izgradnje kanalizacije so v največji meri odvisni od naslednjih faktorjev: in vplivni faktorji na višino teh stroškov so podrobneje razloženi in prikazani v poglavju 4.4. 2.3 Širši okvir - upravljanje kanalizacijskih sistemov Kanalizacijski sistem je le eden od komunalnih sistemov, ki se umeščajo v prostor komunalno opremljenega zemljišča, oz. urbano urejenega okolja mesta ali naselja. Od vse komunalne infrastrukture je prav kanalizacijski sistem prostorsko najzahtevnejši. Kanali so najgloblja in največja javna komunalna infrastruktura, ki je s svojimi spremljevalnimi objekti, kot so razbremenilniki in zadrževalnimi bazeni vezani na okoliške vodotoke (vezana posoda) in ima neposreden vpliv na vodno okolje, tako količinsko kot kakovostno. Kanalizacijsko omrežje je potrebno zgraditi, in nato vzdrževati. Potrebna finančna sredstva namenjena izgradnji novega kanalizacijskega omrežja in sredstva potrebna za vzdrževanje obstoječega in novozgrajenega kanalizacijskega omrežja morajo biti zagotovljena ločeno (amortizacija), kot je tudi predpisano z zakonodajo. Vendar ja vedno lažje zagotoviti začetni kapital za izgradnjo nujno potrebne komunalne infrastrukture, za njegovo vzdrževanje pa običajno zmanjka denarja in volje ali pa se celo za obnovo namensko zbrana sredstva amortizacije porabljajo za druge namene - kot je izgradnja čistilnih naprav in drugih objektov načeloma vsaj povezanih s kanalizacijskim omrežjem, saj se slabšanje sistema kot celote izkazuje zelo počasi in sistem prenese precejšnje zadolževanje na račun prihodnjih rodov. Še slabše je, če se predvidena sredstva za ohranjaje substance - vrednosti kanala - sploh ne odvajajo (amortizacija - kot je sedaj slučaj za odpadno padavinsko vodo v MOL). Prihodki upravljavca, oz. lastnika omrežja so določeni s količino prodane pitne vode in ceno odvedene vode. Povprečno ceno odvedene vode, ki znaša 0,83 EUR/m3 (dec. 2008), sestavljajo naslednji obračunski deleži: • 29 % cene je plačilo odvajanja odpadne vode, • 63 % cene je plačilo čiščenja odpadne vode, • 8 % cene je plačilo DDV. Iz diagrama izvedenih investicij v JP VO-KA v obdobju 2000-2006 (grafikon 1) lahko vidimo, da je v zadnjih letih odstotek obnovljenih kanalov znašal pod 5%0 (5 promilov) celotnega obstoječega kanalizacijskega omrežja. Če bi upoštevali stopnjo obnove kot oceno pričakovane življenjske dobe kanala vidimo, da bi morala biti predvidena življenjska doba vsaj 220 let. Dejanska ocenjena življenjska doba kanalov iz betonskih cevi vgrajenih po letu 1960 je od 45 do 65 let. Odstotek obnovljene kanalizacije ne omogoča ohranjanja vrednosti (substance) kanalizacijskega omrežja v prihodnosti. Premajhen obseg obnove je posledica prenizkih cen za odvod odpadne vode, ki so regulirane s strani države in nekaterih drugih vzrokov. novozgrajeno in obnovljeno kanalizacijsko omrežje v upravljanju JP VO-KA 30000 25000 _ 20000 E o 10000 5000 0 lil I zgrajeno I obnovljeno 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 leto Grafikon 1: Primerjava obsega izvedenih investicij novozgrajenega kanalizacijskega omrežja in obnovljenega obstoječega kanalizacijskega omrežja v MOL do leta 2009. Graph 1: Comparison between new building and rehabilitation of Ljubljana sewer system Z vlaganjem v izgradnjo novega kanalizacijskega omrežja, kar je delno posledica operativnega programa opremljanja s kanalizacijo in delno pozidave novih večjih območij ter njihovega komunalnega opremljanja se povečuje tudi obseg potrebnega vzdrževanja kanalizacijskega omrežja. Ureditev formalnih odnosov z ustanoviteljem in lokalnimi skupnostmi je vitalnega pomena za uspešno izvajanje strategij poslovne politike podjetja. Ne glede na to, ali bo podjetje tudi v bodočnosti izvajalo obvezni gospodarski javni službi v obliki javnega podjetja ali pa se bodo te dejavnosti izvajale v katerikoli drugačni obliki, katere predvideva ZGJS (IV. točka), bo nujno izdelati strokovne podlage izvajanja komunalnih dejavnosti. Pri obnovi obstoječega kanalizacijskega omrežja je potrebno upoštevati dejstvo, da je najdražje obnavljati kanalski odsek, ki ga v resnici še ni potrebno obnoviti (napačna izbira, obnova zaradi drugih vzrokov..). Zato je toliko bolj pomembno določiti prioritete obnove kanalskih odsekov in določiti vrsto in metodo obnove, da bo obnovljeni kanal dolgoročno in ekonomsko optimalno služil svojemu namenu. Koliko je mogoče vplivati na dejanske prihranke pri investiciji v obnovo kanalizacije je prikazano na grafikonu na strani 36. Največjo možnost vplivanja na dejanske skupne končne stroške investicije in celotne stroške, ki se pojavijo v času delovanja kanala imamo v fazi planiranja in zasnove. Projektant je zavezan, da pri projektiranju primerja možne variante (npr. klasični izkop, izgradnja brez izkopa.) izvedbe projekta in jih oceni tako glede tehnične primernosti, kot glede na celotne stroške izvedbe in vzdrževanja v predvideni življenjski dobi kanala. Enako velja za uporabo dobre prakse in najboljših tehničnih rešitev, ki so trenutno poznane na trgu. Ker je začetna faza projektiranja in določanja prioritet obnove bistvenega pomena za ekonomičnost poslovanja upravljavca je potrebno definirati stopnje dopustnega tveganja in način upravljanja s tveganjem. Tipični možni prihranki vrednosti investicije v procesu projektiranja 80 70 ^ 60 > £ 50 C ra ■C 40 20 "š= 30 >N O ^ 20 10 Zasnova, osnovne predpostavke, projektiranje na osnovi idejnih zasnov idejno projektiranje Izvedba investicije Izvedba 0 Privzeti grafikon 1: Tipični možni prihranki vrednosti investicije v procesu izvajanja investicije (Milošev, 2005) Adopted Graph 1: Possible savings during the investment (Milošev, 2005) Ker je začetna faza projektiranja in določanja prioritet obnove bistvenega pomena za ekonomičnost poslovanja upravljavca je potrebno definirati stopnje dopustnega tveganja in način upravljanja s tveganjem. Pri tem imam v mislih preventivno delovanje z namenom preprečitve škode in neželenih dogodkov. Odločitve o obnovi namreč sprejemamo na podlagi dveh med seboj povezanih vidikov (podrobneje opisano v točki 2.5.4 in 2.5.5): • Na osnovi ugotovljene okvare, in iz poznavanja verjetnosti nastopa poškodbe na osnovi analize preteklih dogodkov • Na osnovi preventive, s katero znižujemo stroške vzdrževanja, tako z vidika frekvence pojavljanja okvar (pogostost, vrsta, stroškovni prag..), kot z vidika zagotavljanja nemotenega delovanja omrežja in nastanka neželenih dogodkov. Podatke o stanju sistema dobimo s pregledom cevovodov. Zbrane podatke nato uporabimo in analiziramo z namenom vzdrževanja, sanacije in obnove omrežja. Za uspešno upravljanje s kanalizacijskim omrežjem je potrebno določiti okvire delovanja in želeno stanje omrežja. Najprej je potrebno izdelati strokovna izhodišča in jasno opredeliti in določiti: • natančen obseg aktivnosti oziroma javnih pooblastil, ki jih mora podjetje opraviti v okviru izvajanja obveznih lokalnih gospodarskih javnih služb, • finančne vire za izvajanje dogovorjenih aktivnosti, • standarde oskrbe porabnikov komunalnih storitev za posamezna oskrbna območja, • normativne okvire izvajanja komunalnih dejavnosti, • izhodiščne upravičene lastne cene za obračun porabe komunalnih storitev in • določiti druge vire financiranja dejavnosti vodooskrbe ter odvajanja in čiščenja komunalnih odpadnih voda. Vrednost infrastrukture kanalizacijskega sistema za odvajanja odpadne komunalne vode in odpadne padavinske vode je v sedanjem sistemu vrednotenja ocenjeno za MOL na cca 220 mio EUR. Ohranjanje vrednosti substance za celotno omrežje je pomemben vidik upravljanja z omrežjem. Za zagotavljanje teh osnovnih zahtev je potrebno pravilno izvajati aktivnosti v vseh petih korakih življenjskega kroga kanalizacijskega odseka - analiza stanja, načrtovanje, izgradnja, vzdrževanje in končno tudi zamenjava - obnova. Strategija dolgoročnega načrtovanja stanja sistema je ciljna naloga podjetja, in je določena kot končni rezultat v postopku načrtovanja: Namen takšne strategije je običajno: • Znižati stroške obratovanja sistema • Zvišati nivo zanesljivosti in varnosti • Maksimalno povečati vrednosti premoženja (asset) • Izogniti se poškodbam, infiltraciji in eksfiltraciji vode v in iz sistema Da lahko te cilje dosežemo, je potrebno poznati stanje, potrebe in načine za realizacijo potrebnih korakov. V pomoč so lahko naslednja vprašanja, ki so običajna v podjetniškem svetu kjer se upravljanja s premoženjem: • Kakšen je naš kanalizacijski sistem? (podatki o sistemu, GIS, preveritev na terenu) • Kolikšna je njegova vrednost? (vrednost objektov in kanala, zmanjševanje vrednosti, amortizacija..), • Kakšno je stanje sistema? (pregled s TV kamero, pregled stanja kanalizacije, ocene stanja glede na podatke iz prve točke, hidravlično modeliranje..), • Kaj moramo narediti? (obnova, saniranje, izboljšanje vrednosti sistema, benchmarking.), • Kdaj na kaj naredimo? (prioritete, plani, investicijski plani), • Koliko bo to stalo? (ocena izgradnje, operativni in upravljavski stroški..), • Kako bomo zagotovili potrebna sredstva - financiranje? (prihodki, inflacija, obresti, dolgovi, viri financiranja.). Za uspešno načrtovanje in optimiranje obnove kanalizacijskega omrežja moramo poznati odgovore na vsa zastavljena vprašanja. Odvisno od vrste kanalizacijskega sistema je potrebno upoštevati predvideno količino dotečene vode in s tem pogojeno hidravlično dimenzioniranje kanalizacije. Na globalnem trgu onesnaževalcev in porabnikov denarja namenjenega ohranjanju narave -eko denarja, ima tudi kanalizacijsko omrežje kar nekaj tekmecev, ki se borijo za svoj delež »pomembnosti« pri ogrožanju okolja. Dokler kanalski sistem prevaja - odvaja predvidene količine odpadne vode in ne ogroža okolice zaradi morebitne porušitve cevovoda - opravlja svojo sanitarno funkcijo - ostane prednost za okoljsko pogačo, ki je posledica premajhne ozaveščenosti prebivalstva, prenizkega standarda komunalne oskrbe in ekološkega varovanja naravne dediščine itd. na strani ekološko bolj prodornih in promoviranih onesnaževalcev. Kakšno je z vidika družbe optimalno onesnaženje okolja? Zagotovo lahko zaključimo, da življenje brez onesnaženje ni opcija. S svojim delovanjem in delom in načinom življenja okolje onesnažujemo. Želimo si, da bi bilo onesnaženja čim manj. Rivalstvo na globalnem trgu porabnikov EKO denarja pa ni edini konkurent namenskemu denarju za obnovo kanalizacijskega omrežja. Vsaj ne v ne tako daljni zgodovini načrtovanja delovanja kanalizacijskega omrežja. Zbrana finančna sredstva iz kanalščine so bila namenjena za načrtovane novogradnje, vzdrževanje in amortizacijo omrežja. Vendar cena odvoda onesnažene vode, ki je tako velika dobrina, da mora biti dostopna skoraj vsem ob minimalnih izdatkih ni pokrivala vseh stroškov, ki so bili izkazani za nemoteno delovanje kanalizacijskega sistema. Najlažje je bilo predvideno amortizacijo s katero naj bi se obnavljal dotrajani kanalizacijski sistem pretopiti v denar za novogradnjo, ki je bila veliko bolj urgentna z vidika uporabnikov in prikazov uspešnosti določenih javnih struktur. Porabljena amortizacija v druge namene, ni bila nikoli evidentirana, kot še ne amortizirano omrežje - ampak se je sistem z vsakim takšnim prelivanjem staral brez obnavljanja in tako delal dolg in hipoteko prihodnjim generacijam. Novogradnje - vzdrževanje - obnova - vsaka od teh postavk ima svoj finančni vir, ki se med seboj ne smejo neevidentirano prelivati, vsi prelivi pa morajo biti evidentirano poravnani. Kratkoročno so takšni prelivi lahko celo koristni, dolgoročno pa morajo biti namsnka sredstva porabljena skladno z namenom.. Slika 11: Osnovne spremenljivke pri upravljanju z javnim kanalizacijskim sistemom Fig. 11: Main factors in sewer maintenance Sistem je skupek funkcionalno povezanih elementov, ki so v vzajemni interakciji usmerjeni k uresničitvi cilja. Kanalizacijski sistem je funkcionalna celota, sestavljena iz različnih elementov, kot so: objekti, naprave in omrežje. Sodobni kanalizacijski sistemi postajajo vse večji in bolj zapleteni z različnimi tipi omrežij (ločeni, mešani, podtlačni, tlačni.), črpališči, čistilnimi napravami, ponikovalnicami, prelivi, zadrževalnimi objekti in tisoči kilometrov omrežja ter stotisoči uporabnikov. Postopki zajema, čiščenja, transporta vode in nadzora nad kanalizacijskimi sistemi zahtevajo interdisciplinaren način upravljanja, zato v njih sodeluje mnogo ozko specializiranih strokovnjakov in podjetij ugotavlja, da bo v prihodnosti upravljanje s kanalizacijskimi sistemi še zahtevnejše zaradi ostrejše zakonodaje, potreb po poznavanju novih tehnologij, informacijskih sistemov, zaščite vodnih virov pred onesnaženji z novimi onesnaževali, novih tehnologij čiščenja vode, večje moči in znanja potrošnikov, hitrih sprememb na področju globalne industrije, novih izzivov socialne politike in rastočih cen vode (Gspan 05). Upravljanje s kanalizacijskim sistemom je kompleksen proces (slika 11), kar pomeni, da vanj vstopa in izstopa veliko spremenljivk, ki se s časom naglo spreminjajo. Zato ga je težko obvladovati. Slabo upravljanje je posledica dejstva, da vseh procesov ne poznamo dovolj dobro, jih ne znamo ali ne moremo optimizirati po celotnem prostoru rešitev, oz. zato nimamo dovolj razpoložljivih sredstev (Gspan 05). Pri sprejemanju odločitev o zagotovitvi finančnih sredstev za obnovo obstoječega kanalizacijskega sistema je zato pomembno tudi sklicevanje na zakonske obveze in ohranjanje dobrega stanja omrežja kot »doto« naslednji generaciji uporabnikov. Tako znižujemo tveganje odpovedi sistema in ne izvajamo zadolževanja. Financiranje mora biti seveda primerno (v dovolj visokem znesku) in sistemsko urejeno. Spremljanje delovanja in načrtovanje obnove omrežja prizadeva celotno podjetje tako z vidika pridobivanja potrebnih podatkov kot njihovega vrednotenja in postavljanja kriterijev za določanje prioritet. Vedno pa morajo predvidene obnove izhajati iz ocene stanja omrežja! Samo načrtovanje mora biti poleg poznanega stanje kanalizacijskega omrežja - posameznih kanalskih odsekov in obajektov - usklajeno tudi z velikim številom vplivnih faktorjev: zakonodajo, standardi, pravilniki, odloki, poslovnim načrtom, strokovno literaturo, razpoložljivimi denarnimi in drugimi sredstvi, stanjem tehnike, interesi drugih strank. 2.3.1 Pregled aktualne zakonodaje s področja odvajanja odpadne vode Zakonodaja: • Zakon o varstvu okolj a (ZVO-1 -UPB1) (3 9/06) • Zakon o vodah (Ur. l. RS št. 67/02) • Uredba o emisiji snovi in toplote pri odvajanju odpadnih vod v vode in javno kanalizacijo (Uradni list RS, št. 47/05, dop. 45/2007) • Uredba o spremembah in dopolnitvah Uredbe o emisiji snovi in toplote pri odvajanju odpadnih vod v vode in javno kanalizacijo (Ur.l.RS št. 45/07) + Priloge • Uredba o emisiji snovi pri odvajanju padavinske vode z javnih cest (Uradni list RS, št. 47/05) • Uredba o okoljski dajatvi za onesnaževanje okolja zaradi odvajanja odpadnih voda -čistopis (Uradni list RS, št. 123/04, 142/04, 68/05) • Pravilnik za izvajanje dobre kmetijske prakse pri gnojenju (Uradni list RS, št. 130/04) • Pravilnik o nalogah, ki se izvajajo v okviru obvezne občinske gospodarske javne službe odvajanja in čiščenja komunalne in padavinske odpadne vode (Ur.l.RS 109/07) S pravilnikom je podrobno urejena izgradnja kanalizacije, tako časovni okviri gradnje glede na velikost naselij ter občutljivost prostora, oddaljenost objektov, do katere so se le-ti dolžni priključiti na javno kanalizacijo, kot tudi obveze javne službe. Izvajalec javne službe je dolžan vzpostaviti evidenco objektov, ki so priključeni na kanalizacijsko omrežje, objektov, ki imajo lastne male čistilne naprave oz. odvajajo vodo v pretočne ali nepretočne greznice, ter hkrati pripraviti operativni plan odvoza in čiščenja odpadne vode in blata iz pretočnih in nepretočnih greznic ter malih čistilnih naprav, ki niso del javne kanalizacije, na stroške njihovih lastnikov. • Uredba o oblikovanju cen komunalnih storitev (Ur.l.RS št. 41/08) • Uredba o vodovarstvenem območju za vodno telo vodonosnika Ljubljanskega polja (Ur.l. RS, št.: 120/04) in spremembe (7/06) • Občinski odloki o odvajanju odpadnih voda • Odlok o odvajanju in čiščenju komunalne in padavinske odpadne vode (Ur.list.RS, št. 14/06) - MOL • Odlok o spremembah in dopolnitvah Odloka o odvajanju in čiščenju komunalne in padavinske odpadne vode (Ur.l.RS št. 59/07)-MOL V novem odloku je potrebno opozoriti na bistveno spremembo pri odgovornosti za upravljanje hišnih priključkov - kar prinaša veliko še nedorečenih problemov pri sami sanaciji in obnovi kanalizacijskega sistema kot celote. Po Odloku o odvajanju in čiščenju komunalne in padavinske odpadne vode (Ur. list RS, št. 14/2006) je priključek (odsek od javnega kanala do prvega revizijskega jaška za parcelno mejo oz. zunanje stene stavbe) del internega kanalizacijskega omrežja in v lasti uporabnika, zato ga je le - ta dolžen vzdrževati in sanirati na svoje stroške, v 18. členu pa obvezuje izvajalca - JP -da na stroške uporabnika priključka redno kontrolira stanje interne kanalizacije in kanalizacijskega priključka do vstopa v stavbo. V praksi to pomeni, da se v času obnove javne kanalizacije obnavlja tudi vse kanalizacijske priključke na stroške lastnikov hišnih priključkov pri čemer mora seveda lastnik priključka skleniti svojo pogodbo z izvajalcem obnove na osnovi njihovega predračuna. Odlok je vsaj začasno povzročil precejšnjo zmedo med uporabniki predvsem z vidika pravočasnega obveščanja o nameravanih obnovah javnega kanalizacijskega omrežja in HP ter s tem povezanimi precejšnjimi stroški, saj so lastniki priključkov običajno slabo obveščeni o novih predpisih in pričakujejo, da bodo tudi njihovi hišni priključki obnovljeni na stroške upravljavca javnega kanala JP VO-KA kot je bila to do sedaj praksa. Operativni program za odvajanje in čiščenje komunalne odpadne vode izhaja iz Nacionalnega programa varstva okolja na področju politike varstva voda (Ur.list, RS št. :83/99) ter zahteve po izdelavi implementacijskega programa iz 6. člena direktive Sveta ES 91/271/EEC o čiščenju komunalne odpadne vode in je usklajen s skupnimi stališči EU do pogajalskih izhodišč na področju okolja (CONF- SI11/01). Ker sam operativni program posega neposredno v komunalno opremljanje obstoječih zemljišč - res samo z kanalizacijskim omrežjem, v povezavi z oskrbo s pitno vodo (v skladu s operativnim programom oskrbe s pitno vodo - ki je v pripravi) pa tudi z vodovodnim omrežjem, je potrebno vse predvidene izgradnje kanalizacijskega in vodovodnega omrežja opredeliti v programih opremljanja ali v ustrezni drugi projektni dokumentaciji. RS - MOP je pripravil Operativni program odvajanja in čiščenja komunalne odpadne vode. Ta občine zavezuje, da v določenih rokih in po določenih kriterijih poskrbijo za ustrezno odvajanje in čiščenje odpadnih voda na svojem območju. Občine so ali pripravljajo občinske načrte in se pri tem soočajo z nezmožnostjo realizacije tega programa na svojem območju, najprej predvsem s stališča zagotovitve finančnih sredstev. Operativni program sicer ocenjuje stroške in navaja finančne vire, občine pa ob tem ugotavljajo, da bodo ob opremljanju naselij s kanalizacijo soočene z bistveno višjimi zneski, ki jih bodo morale ob tem zagotoviti. Ob izgradnji kanalizacije za komunalne odpadne vode je glede na smotrnost izrabe prostora in racionalizacijo stroškov, treba sočasno poskrbeti tudi za obnovo skoraj praviloma dotrajane obstoječe kanalizacije in vodovodne napeljave, za odvod meteornih voda, obnovo cest z javno razsvetljavo in izgradnjo druge načrtovane javne infrastrukture (običajno še plinovod). Uveljavitev pravnega reda Evropske unije na področju odvajanja in čiščenja komunalne odpadne vode se nanaša na implementacijo določb direktive Sveta ES 91/271/EGS o čiščenju komunalne odpadne vode ter na podlagi skupnih stališč EU do pogajalskih izhodišč na področju okolja (CONF- SI11/01). Ne glede na določbe direktive Sveta ES 91/271/EGS in roke za prilagajanje k tej direktivi, ki veljajo za Republiko Slovenijo, pa je treba z ukrepi odvajanja in čiščenja komunalne odpadne vode zagotoviti tudi naslednje obveznosti, ki izhajajo neposredno iz krovne vodne direktive Parlamenta in Sveta ES 2000/60/ES in iz direktiv, ki so združene v njen okvir: • izpolnjevanje zahtev v zvezi z doseganjem dobrega kemijskega stanja površinskih in podzemnih vodah do leta 2013, • izpolnjevanje zahtev glede predpisanih standardov kakovosti površinskih in podzemnih voda, če so namenjene oskrbi prebivalstva s pitno vodo, • preprečevanje pojava evtrofikacije površinskih voda na občutljivih območjih in • izpolnjevanje zahtev glede okoljskih standardov kakovosti za površinske vode, ki veljajo za kopalne vode. Ureditev odvajanja in čiščenja komunalne odpadne vode je za Republiko Slovenijo glede na višino potrebnih vlaganj največja okoljska investicija, ki je dolgoročna in za katero je pričakovati, da se ji bodo v obdobju do leta 2013 zastavili novi robni pogoji tako glede rokov izvedbe, predvsem pa glede stopnje varstva, ki jo morajo posamezni ukrepi odvajanja in čiščenja komunalne odpadne vode zagotoviti. Operativni program odvajanja in čiščenja komunalne odpadne vode je program koordiniranih ukrepov države in lokalnih skupnosti za postopno doseganje ciljev varstva okolja pred obremenjevanjem zaradi nastajanja komunalne odpadne vode, ki je že v izvajanju. S tem programom so dana izhodišča za normativno razporejanje, tako v času kot kraju, ter smotrno porabo finančnih sredstev, ki so trenutno na voljo za investicije in investicijsko vzdrževanje na področju komunalnega opremljanja za namene odvajanja in čiščenja komunalne odpadne vode. Poglaviten cilj tega programa je, da se v Republiki Sloveniji izpolnijo zahtevani okoljski cilji, ki so v Evropski uniji harmonizirani na podlagi direktiv v okviru krovne vodne direktive 2000/60/ES, s finančnimi sredstvi, ki v letnem povprečju v obdobju izvajanja tega programa v obdobju od 2005 do 2017 ne bodo presegala višine sredstev, ki so bila v letu 2003 na voljo investicijam in investicijskemu vzdrževanju objektov javne kanalizacije. S tem operativnim programom so namreč določena območja naselij ali delov naselij, ki morajo biti opremljena z javno kanalizacijo in za katera je treba načrtovati in izvesti investicije ali investicijsko vzdrževanje objektov javne kanalizacije v okviru enega in tako v času kot v prostoru enotnega programa opremljanja z objekti javne kanalizacije. Kot je iz zapisanega možno razbrati, bo za izvedbo operativnega programa poskrbljeno z zagotovitvijo finančnih sredstev in pravnih podlag za izvedbo na terenu, kar bo odpravilo veliko sedaj nerešenih problemov na lokalni ravni zaradi neizdelanih in sprejetih urbanističnih načrtov. V praksi pa bo seveda potrebno veliko dogovarjanja in usklajevanja na lokalni ravni saj bo potrebno urediti mnogo lastniških vprašanj, ki še niso rešena ali so v lasti posameznikov, ki se z načrtovanimi spremembami ne bodo strinjali oz. bodo uveljavljali svoje interese. Prve negativne izkušnje v izvajanju operativnega programa se že kažejo. Državni zbor Republike Slovenije na seji dne 24.11.2005 sprejel resolucijo o nacionalnem programu varstva okolja 2005-2012 (ReNPVO), ki je osnovni strateški dokument na področju varstva okolja, katerega cilj je splošno izboljšanje okolja in kakovosti življenja ter varstvo naravnih virov. Prostorski red Slovenije V pomoč pri načrtovanju prostora, ki se sedaj zelo stihijsko ureja različno za posamezno lokalno skupnost je Prostorski red Slovenije (v nadaljevanju: PRS). To je prostorski dokument s katerim želi Slovenija uveljaviti sodobne rešitve pri urejanju prostora in zagotavljati določeno raven urejanja prostora. PRS bo podajal zgolj okvirna napotila, osnovne usmeritve, napotke, ki bodo omogočali kakovostne rešitve v konkretnem prostoru. Povečevanje kakovosti bivalnega okolja, uveljavljanje javnega interesa, racionalna raba prostora, zagotavljanje kakovosti okolja, ohranjanje narave, krepitev prostorske identitete, varstvo kulturne dediščine so prednostne usmeritve Politike urejanja prostora in pomembni cilji Strategije prostorskega razvoja Slovenije. PRS mora zato določiti kriterije kakovosti bivalnega okolja, merila za določanje javne koristi, merila za usklajevanje razvojnih potreb in varstvenih zahtev, obvezne vsebine in metodologijo priprave temeljnih strokovnih podlag, minimalne elemente urejanja naselij, infrastrukture in krajine ipd. Izhodišča PRS so predvsem iz prostorskega vidika določiti pravila ki: • zagotavlj aj o enotno izvaj anj e ZUreP-1. • zagotavljajo minimalno kakovost/urejenost prostora tako, da se uveljavlja javno korist, • izboljša kakovosti bivanja, racionalno rabo prostora ter ohranjanja prostorske vrednote. • zagotavljajo spoštovanje enkratnosti vsakega posameznega dela slovenskega prostora. • prvenstveno obravnavajo zadeve javne koristi ter državnega interesa in pristojnosti, zadeve na lokalni ravni pa v obsegu pristojnosti države na lokalni ravni. • so zapisane v obliki določil in usmeritev. Pravila v obliki določil so neposredno zavezujoča pri pripravi prostorskih aktov ter načrtovanju in izvajanju prostorskih ureditev in gradnji. Pravila v obliki usmeritev se smiselno upoštevajo glede na posebnosti posameznih prostorskih ureditev in območij. Druge zakonske obveznosti lokalnih skupnosti Naloge lokalnih skupnosti in lastništvo javne infrastrukture kot izhaja iz zakonskih aktov: Nacionalni program varstva okolja (Ur.list RS, št. 83/99), Zakon o gospodarskih javnih službah (Ur.list RS, št. 32/93, 127/2006-ZJZP): • (3.,6. in 7.člen) načini in oblike organiziranja obveznih javnih služb Zakon o vodah (Ur.list RS, št. 67/02, 110/2002-ZGÖ-1, 2/2004, 41/2004-ZVÜ-1, 57/2008) • (55. člen) vsebina načrta upravljanja z vodami, • (64.-68.člen) prepovedi in omejitve, • (74 ,75 in 76 člen) vodovarstvena območja. Zakon o lokalni samoupravi v 21. členu govori o nalogah lokalne skupnosti na področju varstva okolja. Zakon o javnih financah opredeljuje Načrte razvojnih programov iz katerih izhajajo tudi načrtovane investicije v komunalno infrastrukturo. Načrti razvojnih programov se pripravljajo za obdobje štirih let. Zakon o javnih naročilih natančno opredeljuje obveznosti investitorjev za pripravo investicije oziroma pogoje za začetek investicije. Zakon o urejanju prostora (Ur.list RS, št. 110/02, Ur.l. RS, št. 58/2003-ZZK-1, 33/2007-ZPNačrt) pa v poglavju "Opremljanje zemljišč za gradnjo "(143.-146. člen ) opredeljuje obveznosti lokalne skupnosti in posameznih investitorjev iz naziva izgradnje komunalne infrastrukture. Občina je na podlagi Zakona o gospodarskih javnih službah postala lastnica infrastrukturnih objektov in naprav oziroma omrežij in mobilnih sredstev namenjenih za izvajanje gospodarskih javnih služb na lokalni ravni. S prevzemom lastništva je prevzela tudi odgovornost za gospodarjenje s premoženjem, kar pomeni, da je dolžna zagotavljati tudi vire za enostavno reprodukcijo na področju komunalne infrastrukture, za njen razvoj, rekonstrukcije objektov in naprav in nove investicije na tem področju. Da bi občina te svoje pristojnosti lahko izvajala ima organizirane svoje strokovne službe, ustanavlja pa lahko tudi javna podjetja ali podeli koncesijo za opravljanje lokalnih gospodarskih služb. Javna podjetja in koncesionarji, ki izvajajo javne gospodarske službe so torej izvajalci gospodarskih javnih služb, ki imajo nalogo, da skladno z zakonom izvajajo naloge, ki jim jih z odloki zaupa občina - so upravljavci občinskega premoženja. Lastnik celotnega vodovodnega in kanalizacijskega omrežja za naš konkreten primer je po novem zakonu o javnih gospodarskih službah mesto Ljubljana. Za izvajanje različnih tehničnih, organizacijskih in razvojnih nalog na področju gospodarskih javnih služb je bil ustanovljen leta 1994 Holding mesta Ljubljane. V okviru Holdinga upravljanje z obstoječim vodovodnim in kanalizacijskim omrežjem v mestu Ljubljana izvaja Javno Podjetje Vodovod -Kanalizacija Ljubljana, ki poleg skrbi za nemoteno oskrbo s pitno in požarno vodo ter za odvod sanitarne in meteorne vode, izvaja tudi za načrtovanje in širitev tako vodovodnega kot kanalizacijskega omrežja. Komunalna infrastruktura je ena izmed lokalnih zadev javnega pomena in se financira v skladu z zakonom iz prihodkov poslovanja upravljavca komunalne infrastrukture in iz prihodkov proračuna. Zakon o varstvu okolja (ZVO-1-UPB1) (Url. RS, št. 39/06-ZVO-1-UPB1, 49/06-ZMetD, 66/06-Odl.US, 33/07-ZPNačrt, 57/08-ZFO-1A in 70/08) v nadaljevanju: ZVO) načelno opredeljuje poseg v okolje kot ravnanje ali opustitev ravnanja, ki vpliva na okolje tako, da škoduje človeku ali drugim organizmom, in se nanaša na rabo naravnih dobrin, onesnaževanje okolja, gradnjo, uporabo objektov, dejavnosti, potrošnjo izdelkov ter njihovo dajanje na trg. Povzročitelj obremenitve je definiran kot pravna ali fizična oseba,ki neposredno ali posredno, izključno ali hkrati onesnažuje okolje, rabi naravne dobrine ali povzroča tveganje za okolje ali povzroči okoljsko nesrečo ali okoljsko škodo. V 26. členu opredeljuje oskrbo prebivalstva s pitno vodo kot obvezno lokalno gospodarsko javno službo, odvajanje in čiščenje komunalne in padavinske odpadne vode pa kot obvezne občinske gospodarske javne službe varstva okolja (149. Člen). Način opravljanja in druge z opravljanjem gospodarskih javnih služb povezane zadeve ureja Zakon o gospodarskih javnih službah (Uradni list RS, št. 32/93, 127/2006-ZJZP, v nadaljevanju: ZGJS). Določitev vodovarstvenih območij, potrebnih za oskrbo prebivalstva s pitno vodo in način pridobitve pravice za rabo vode za oskrbo s pitno vodo (vodno dovoljenje) pa ureja Zakon o vodah (Uradni list RS, št. 67/02, v nadaljevanju: ZV-1). Urejanje odvajanje odpadne komunalne in padavinske vode je opredeljeno v Pravilniku o nalogah, ki se izvajajo v okviru obvezne občinske gospodarske javne službe odvajanja in čiščenja komunalne in padavinske odpadne vode (Ur.l.RS 109/07). Ta pravilnik določa zahteve odvajanja in čiščenja komunalne in padavinske vode, ki morajo biti izpolnjene pri opravljanju storitev obvezne lokalne javne službe odvajanja in čiščenja komunalne odpadne in padavinske vode. Pomembna sta člena 4 in 7, ki eksplicitno nalagata obveznost opremljanja zemljišč z javnim kanalizacijskim omrežjem: 4. člen Naselje ali del naselja, v katerem je letna obremenitev zaradi nastajanja komunalne odpadne vode, preračunana na 1 ha zemeljske površine, večja od 20 PE, mora biti opremljeno z javno kanalizacijo za odvajanje komunalne odpadne vode, če celotna obremenitev, ki tam nastaja, presega 50 PE. Na vodovarstvenem območju ali na občutljivem območju mora biti naselje ali del naselja, v katerem je letna obremenitev zaradi nastajanja komunalne odpadne vode, preračunana na 1 ha zemeljske površine, večja od 10 PE, opremljeno z javno kanalizacijo za odvajanje komunalne odpadne vode, če celotna obremenitev, ki tam nastaja, presega 50 PE. 7. člen Komunalno in tehnološko odpadno vodo iz posameznega dela naselja, ki je opremljeno z javno kanalizacijo, je treba odvajati v primarno omrežje naselja, če: - je letna obremenitev odvedene komunalne in tehnološke odpadne vode, preračunana na 1 m dolžine kanalskega voda, ki ga je treba zagotoviti za odvajanje odpadne vode iz posameznega dela naselja v primarno omrežje naselja, večja od 0,1 PE, ali - je dolžina kanalskega voda, ki ga je treba zagotoviti zaradi čiščenja komunalne in tehnološke odpadne vode v komunalni ali skupni čistilni napravi posameznega dela naselja, večja od dolžine kanalskega voda, ki ga je treba zagotoviti za odvajanje komunalne in tehnološke odpadne vode iz posameznega dela naselja v primarno omrežje naselja. Če se komunalna in tehnološka odpadna voda iz posameznega dela naselja ne odvaja v primarno omrežje naselja, se mora čistiti v komunalni ali skupni čistilni napravi, ki je namenjena čiščenju odpadne vode tega območja. Pri tem bi poudarili samo še to, da je potrebno pri vseh odpadnih vodah upoštevati tudi uredbo o emisiji snovi in toplote pri odvajanju odpadnih voda iz virov onesnaževanja , ki določa zahtevano predhodno stopnjo očiščenosti odpadne vode pred priključitvijo na javno kanalizacijo. To je pomembno predvsem z vidika samočiščenja v KS in čiščenja dospele odpadne vode na čistilnih napravah, ki lahko delujejo le v omejenih količinah dotečene vode in njene onesnaženosti kot tudi z vidika potencialne nevarnosti eksfiltracije v okoliški teren pri netesnem kanalizacijskem sistemu. Pravilno je tudi, da se prekomerno onesnažene vode očistijo na mestu nastanka onesnaženja in se za nedovoljene snovi, ki so strupene za okolje oz. kvarno vplivajo na kanalski cevovod zaradi svoje kemične ali abrazivne narave poskrbi na za to primeren in varen način. Pri tem niso izvzeta gospodinjstva, ki lahko veliko prispevajo k boljšemu delovanju kanalizacije tako, da v kanalski sistem ne odmetavajo stvari, ki tja ne sodijo kot npr. vate, palčke za čiščenje ušes, las (problemi s strojno opremo) in odpadnih olj, kemikalij, strupov in drugi škodljiv snovi. Čiščenje odpadnih voda namreč sloni na biorazgradnji, torej na živih organizmih, ki jih naveden nečistoče lahko uničijo. Navajam še pomembnejše projekte, ki so bili izvedeni na temo upravljanja in delovanja kanalizacijskih sistemov v EU. Rezultati in poročila so javno dostopna na spletnih straneh. Zaključki raziskav in meritev na terenu so bili velik vir informacij tudi za to magistrsko delo. CARE - S Computer Aided REhabilitation of Sewer Networks - EU raziskovalni projekt ima namen prispevati k trajnostnemu upravljanju in kvaliteti voda. Obravnava vse vrste in dimenzije kanalizacijskih sistemov. Obsega problematiko tako glede staranja, strukturnih napak, infiltracije in eksfiltracije, hidravlike in nepretočnosti zaradi nepravilnost v kanalu. Poleg tega obdeluje tudi onesnaževanje vodotokov in podtalnice, probleme delovanja čistilnih naprav in ne nazadnje stroške delovanja sistema. Glavni cilj projekta je razviti programska računalniška orodja, ki bi omogočala upravljanje sistema (vzdrževanje in rehabilitacijo) na ekonomsko optimalen način ob zagotavljanju nemotenega delovanja sistema in zagotavljanju vseh zahtev glede človeka, okolja, zdravja in ekonomije. Glavni problemi upravljavcev, ki naj bi bili rešeni z načrtovanim orodjem so: • Obdržati komunalne in padavinske odpadne vode kot vir vod za ponovno uporabo, • Zmanj šati infiltracij o čiste vode v sistem in nj en slab vpliv na delovanj e ČN, • Zmanjšati onesnaženje lokalnih vodnih sprejemnikov, kot vseh vodotokov in podtalnice, • Preprečitev preplavitev objektov in prometnih poti, • Preprečitev porušitev objektov, ki vplivajo na delovanje sistema in prometa, • Preprečitev onesnaženj a vodovodnega sistema (ta projekt ima skoraj enake cilje in naloge kot pričujoča magistrska naloga, vendar je projekt po mojem mnenju zašel v preveč znanstveno široko in zakomplicirano zasnovo, tako da obljubljenih orodij, ki so bila tako in tako pobrana od drugih izvajalcev iz vseh vetrov, še vedno ni izdelanih in možno vsaj testirati) APUSS (Assessing infiltration and exfiltration on the Performance of Urban Sewer Systems -ocena vplivov eksfiltracije in infiltracija na učinkovitost delovanja javnih kanalizacijskih sistemov) Raziskovalni projekt, ki je bil izveden v sklopu EU financiranih projektov je potekal v letih 2001 - 2004. Projekt je poizkušal odgovoriti na vsa vprašanja povezana z infiltracijo in eksfiltracijo kanalizacijskih sistemov. Razdeljen je bil v tri glavna delovanja področja: razvoj novih metod za izvajanje meritev in analiziranje oz. določitev točnost le teh, 2. uporaba modelov in računalniških programov za integracijo vseh polj raziskave vključujoč ekonomske vidike in operativno izvajanje na terenu, 3. določitev PI - jev preverjenih na modelnih študijah. Elaborati in poročila so javno dostopna na internetu. AISUWRS (Assessing and Improving the Sustainability of Urban Water Resources and Systems - Ocenitev in izboljšanje trajnostnega/ celostnega delovanja ) Ta Evropsko Avstralski projekt - je razvojno raziskovalni projekt modeliranja onesnaženja podzemne vode na območjih mest s pomočjo GIS-a in programov za modeliranje. To naj bi omogočilo mestom oceniti vpliv, ki ga imajo netesni kanalizacijski sistemi na podzemno vodo in posredno določiti (ne)varnost obstoječih zalog podzemne vode pred onesnaženjem. Izdelan model odločanja bo omogočal celostno najboljše upravljanje s komunalno infrastrukturo z namenom minimiranja onesnaženja zalog pitne vode. COST C18 - projekt Evropske znanstvene fundacije: Ocena učinkovitosti mestnih upravljavcev infrastrukture: oskrba z vodo in odvodom onesnažene vode. Glavni namen delovanja je povečati ozaveščenost in znanje upravljavcev komunalne infrastrukture pri uporabi učinkovitih, znanstveno trdnih in dobro zasnovanih metod za odločanje, ki izhajajo iz uporabe PI-jev - indikatorjev učinkovitosti. COST C19 - projekt Evropske znanstvene fundacije: proaktivno upravljanje z javno infrastrukturo. Glavni namen projekta je poiskati in definirati trenutne pomanjkljivosti in ranljivosti komunalnih omrežij in njihovo delovanje v primerih različnih kriznih situacijah. Določiti želijo postopke za njihovo odpravo in zmanjšanje tveganja za njihov nastanek in posledice, ki iz njih izhajajo. URBEM - Cilj mednarodnega projekta URBEM (Urban River Basin nhancement Methods ) ki ga financira Evropska komisija v okviru 5. okvirnega programa za implementacijo WFD (Directive 2000 / 60 / EC), je razvoj orodij, ki bi pripomogla k hitrejšemu in učinkovitejšemu načrtovanju rehabilitacijskih posegov na urbanih vodotokih z upoštevanjem antropogeno spremenjene dinamike fluviomorfoloških procesov. IWA - International water assitiotion je združenje poklicnih strokovnjakov s področja znanosti, raziskav, tehnologije in prakse pri upravljanja z vodo in odpadno vodo. Preko 10.000 članov in 400 podjetij iz 130 držav sodeluje pri različnih projektih, s poudarkom na oskrbi s pitno vodo. Redno izhajanje publikacij, strokovne literature in izobraževalnih srečanj ter kongresov prinašajo vedno najnovejše in preizkušene rešitve ali pobude za vse, ki imajo opravka z vodo. 2.3.2 Različni pogledi na upravljanje Na upravljanje s kanalizacijskimi sistemi vplivajo nenehni zunanji pritiski:zakonodaja, politika, regulativa, okoljske agencije, ekološka gibanja, potrošniki, lastniki in notranji pritiski: korporacijska politika, zahteve po izboljšanju učinkovitosti vloženih sredstev, zmanjšanju fiksnih stroškov, izboljšanju delovnih razmer itd. Upravljanje otežujejo različni pogledi na odločanje (slika 12): • tehnični vidik (analitični pristop, linearni ali nelinearni modeli, določanje optimalnih rešitev), • organizacijski vidik (vodstvo, odnosi med oddelki, zaposleni, izkoriščenost zmogljivosti, uspešnost poslovanja), • osebni vidik (subjektivni interesi: varnost zaposlitve, pridobivanje veljave in materialnih ugodnosti), • politični vidik (splošne moralne vrednote in prevladujoči pogledi v družbi) • lokalni, državni, naravovarstveni, socialni, društveni. vidiki. Slika 12: Različni pogoji, zahteve in interesi, ki pogojujejo obnovo kanalizacije Fig. 12: Different conditions, demands and interests influencing sewer rehabilitation Zakonodajalec se v 6. členu Zakona o varstvu okolja zaveda navzkrižja interesov pri upravljanju z vodo, zato spodbuja načelo sodelovanja pri sprejemanju politik, strategij, programov, planov in načrtov, ki se nanašajo na varstvo okolja med državo, občino, povzročitelji obremenitve, izvajalci storitev obveznih občinskih gospodarskih javnih služb varstva okolja (ZVO-1, Ur. l. RS št. 41/2004) in javnosti. Pri podjetjih, ki se ukvarjajo z dejavnostjo oskrbe z vodo, je v ospredju javni, lahko tudi zasebni interes (odvisno od oblike organiziranosti). Na področju varovanja in gospodarjenja z vodnimi viri prevladuje državni interes (ZVO-1 Ur. l. RS št. 41/2004, ZV Ur. l. RS št. 67/2002, 110/2002, 2/2004, ZON 56/1999, 31/2000, 110/2002, 119/2002, 22/2003, 41/2004), pri upravljanju s prostorom in obvezami zagotavljanja oskrbe s pitno vodo prevladuje občinski interes (ZGJS Ur. l. RS št. 32/1993, 30/1998, ZGO-1 Ur. l. RS št. 110/2002, 55/2003, 97/2003, 47/2004, 102/2004), kar pogosto pripelje do različnih pritiskov in zahtev, ki so lahko lokalne ali politične narave, plod strateških nacionalnih interesov, kritik in želja javnosti ali določenih interesnih skupin. Večje so razlike interesov, težje je upravljanje s sistemom. Gspan (2005) povzema, da je upravljanje z vodo uspešno le, če se vse skupine, ki si delijo isti vodni vir, zavedajo, da so del ekosistema in se njihovi interesi pri upravljanju upoštevajo in tudi uresničujejo. Zaradi različnih pogledov in interesov so odločitve večinoma plod kompromisov. Vse našteto zahteva od upravljavcev kanalizacijskih sistemov načrtovanje procesov, hitro prilagajanje spremembam, izboljševanje procesov, merjenje učinkov in učinkovito porabo razpoložljivih sredstev. Zato lahko kot poglavitne probleme trajnostnega razvoja vodovodnih sistemov opredelimo: • iskanje in zagotavljanje primernih načinov financiranja za vlaganja v komunalno infrastrukturo in obnovo sistemov, • vzpostavitev sodelovanja in razumevanja med strokovnimi- (odgovornimi za vodne vire, gospodarjenje z zemljišči, komunalno politiko.), socialnimi-, ekonomskimi- in političnimi sistemi, • okoljsko izobraževanje in ozaveščanje ljudi o vodi kot omejeni naravni dobrini. Različne strategije rehabilitacije kanalizacijskega omrežja: • Ohranjanje vrednosti premoženja (Substanzwertstrategie), • Strategija stanja omrežja, • Minimalni riziko, • Strategija območij, • Strategija večih strank, • Strategija gašenja požarov, • Funkcionalno usmerjena strategija, (Dwa - m 143-14, str26- verschiedene Sanierungsstrategien). Za trajnostno uravnoteženo (sustainable) delovanje sistema kot celote se danes poslužujemo kombinacije različnih strategij in tako omogočamo sinergetične učinke in optimalno delovanje, ki je prirejeno posameznim specifičnim možnostim (Milojevic 2008). 2.3.3 Upravljanje s kanalizacijskim sistemom kot poslovni proces Dobro in napredno upravljanje komunalne infrastrukture (v nadaljevanju KI) nam prinese veliko koristi: • Izboljšan nadzor in zanesljivost dela in same infrastrukture, • Povečane usluge in zadovoljstvo strank, • Boljše obvladovanje tveganja, • Izboljšano finančno učinkovitost in stanje, • Celovitejše in bolj dolgoročno uporabne odločitve, • Boljšo operativno učinkovitost, • Trajno okoljsko naravnanost - ekološko, • Verjetnost sinergetskih učinkov. Ključni elementi upravljanja z infrastrukturo so naslednji: • Celovit pristop ob upoštevanju celotnega življenjskega cikla, • Dolgoročno stroškovno učinkovite upravljavske strategije, • Zagotavljati in izvajati natančno določene nivoje oskrbe in nadzorovati izvajanje, • Zdržna poraba razpoložljivih sredstev, • Upravljati s tveganjem nastanka nesreče oz. poškodbe (minimiranje tveganja), • Stalno izboljševanje upravljanja, Koraki, ki nam omogočajo izvedbo pa so naslednji: • Poznavanje infrastrukture, osebja, znanja in sredstev, • Določiti prioritete za upravljanje - določitev ciljev in kritičnih postavk, • Izdelati plan upravljanja, • Plan upravljanja uporabiti in izvesti, • Pregledati in oceniti uspešnost plana upravljanja s KI. Ko so osnovni koraki in principi določeni se začne reševanje in določanje podkorakov na operativni ravni, kot na primer: Nivo oskrbe stranke - kako bo stranka oskrbovana - primer: maksimalno dopustno število prelivanj v kletne prostore v primeru 10 letnega naliva za hišne priključke zgrajene pred letom 1978, ki nimajo vgrajenega žabjega poklopa - 1 primer na leto Tehnični nivo oskrbe (je lahko predpisan tudi samo z zakoni in predpisi, ali pa z internimi standardi, ki so višji) - primer: kako bo naše podjetje izvajalo oskrbo: pregled s TV kamero obstoječega kanal se izvede za vsak hišni priključek, ki leži na varovanem območju vodnega vira vsaj vsakih 15 let, preizkus vodotesnosti pa po 30 letih delovanja. Pri izvajanju službe po v naprej definiranih pravilih in stopnji oskrbe je potrebno tesno sodelovanje z predstavniki stranke - uporabniki storitev - to je z mestno upravo na vseh nivojih in pri vseh korakih izvajanja javne službe, saj so v končni fazi prav nepoznavanje problematike in pomanjkljive informacij vzrok za neprimerne ali neoptimalne odločitve političnih teles, ki se odločajo na osnovi ekonomije in trenutnih populističnih učinkov in ne celovito dolgoročno v dobro vseh prebivalcev mesta. V podjetju pa je potrebno poleg upravljanja z samim kanalskim sistemom in objekti upoštevati tudi druge oblike »kapitala« s pomočjo katerega lahko uspešno in strokovno ter učinkovito delamo - PAS 55 - (Woodhouse 2007): • Človeški kapital kadri in kadrovanje- znanje, delo, izkušnje, ideje - motivacija, komunikacija, vloge in odgovornosti, vodenje, timsko delo..., • Informacijski kapital - baze podatkov, cilji, naloge, zakonodaja, učinki dela, rezultati, aktivnosti, stroški, priložnosti.. , • Drugi kapital: ugled, prepoznavnost, morala, zadržki, socialni vpliv, • Finančni kapital - stroški življenjskega cikla, kriteriji investiranja, stroški obratovanja, cene storitev, popravila... Prav človeški kapital je glavna gonilna sila učinkovitega upravljanja. Običajno so v prav pri komunalni upravi ti viri zelo zapostavljeni in neizkoriščeni. Večina praktičnih rešitev za delovanje in upravljanje prihaja iz vrst delavcev na nivoju operative, ker imajo ti najbolj stik z realnim stanjem, vsi višji nivoji pa so običajno že zelo vpreženi v birokracijo (privzeta slika 3). opis narave dela 7 pozornost cio detajlov, timsko delo, staino izboljševanje znanja m to de strateškega načrtovanja, določanja tveganja, razurn. posl jasna vizija, vodenje z usposabljanjem drugih, predanost, dobra komunikacija Privzeta slika 3: Obrnjena piramida - zadolžitve in inovacije prihajajo iz baze (Woodhouse, 2007, str. 5) Adopted Fig. 3: Inverting the pyramid (Woodhouse, 2007, str. 5) Razmik med sedanjo prakso in zmogljivostjo ter tisto potrebno, da izkoristiš največ in najboljše kar delavci znajo in zmorejo je zelo velika. Že samo na področju motivacije lahko enostavne stvari, kot na primer zavedanje koliko stroškov povzroča nedelovanje stroja, ali kako bodo uporabljeni podatki, ki se zbirajo, spremenijo učinkovitost, zainteresiranost, inovativnost in delovno vnemo operaterjev in tehnikov (gornja slika). Učni program na fakultetah običajno obsega le 10-15% dejansko potrebnega znanja na delovnem mestu običajnega inženirja, opozarja Woodhouse, (2007). V realnem okolju javnih podjetij običajno ni določenega nosilca naloge upravitelja premoženja. To delo opravlja običajno nekdo, ki mu je to delo dodeljeno kot sezonsko opravilo v manjših podjetjih pa »deklica za vse«. Ker je odnos do celostnega pristopa k rehabilitaciji omrežja takšen (kljub prepričanju nekaterih, da se veliko vlaga v načrtovanje obnove) tudi rezultati ne morejo biti optimalni. Pri upravljanju z infrastrukturo lahko sredstva s katerimi delamo razdelimo v tri sklope glede na to, kakšen je naš vpliv na ta sredstva oz. kako bodo uporabljena: Prvi sklop, na katerega ne moremo veliko vplivati (danost), je pa prisoten ali potreben za delo (Maurer, 2007): • Voda in odpadna voda, • energija (zunanji dobavitelji), • konstrukcijski materiali, potrošni material, delovna sredstva, • zemljišča in podzemlje. Velik vpliv imamo na: • priključke, • denar (stranke), • znanje (izučeni delavci, smernice, postopki , svetovalci). Te pa upravljamo in z njimi delamo - primarna naloga: • infrastruktura, • informacije in podatki, • organizacijska struktura. Vse vire moramo poznati in z njimi upravljati. Važno pa je, da se glavni poudarek nameni tistim virom, na katere lahko vplivamo in nam prinašajo ob naših vložkih največjo korist. Krog delovanja podjetja lahko razširimo z izboljšanjem poznavanja sistema in njegovim boljšim upravljanjem. Na spodnji sliki je predstavljena osnovna shema delovanja kot je opisana v PAS-55. PAS-55 je UK projekt, ki ga izvaja IAM (Institute of Asset Management) in UK nacionalni inštitut za standarde. Razvit je bil prvi javno dostopni sistem določil, celoten optimiran in trajnosten način upravljanja s premoženjem. Sestavljen je iz 21 točk preglednega seznama zahtev. Osnovana shema je predstavljena na sliki na strani 58. Privzeta Slika 4: Osnovni diagram operacij po sistemu PAS-55 -1:2004, BSI British Standards Adopted Fig. 4: PAS-55 basic operations diagram according to BSI British Standards Definicije pojmov pri upravljanju kanalizacijskega sistema: Gospodarska življenjska doba obstoječega kanala v primerjavi z novim kanalom je omejena z nastankom skupnih stroškov (kapitala, obratovanja, vzdrževanja, stanja -tveganja onesnaženja, okužbe..). Tehnična (tudi dejanska) življenjska doba kanala je omejena s tehničnimi pogoji oskrbe z vodo. Tehnična življenjska doba je dosežena, ko je kljub zaporednim vzdrževalnim ukrepom možnost uporabe omejena oz. ni več mogoča (Herz, 1987). Tehnična življenjska doba kanala je navadno daljša od gospodarske. Funkcionalna sposobnost je varen odvod vode brez onesnaževanja okolja, brez hidravličnih prelivanj in ustrezno očiščene vode pred izlivom v sprejemnik. Nadzor je reden (načrtovan) pregled obratovanja in stanja naprav. Reden nadzor kanalizacijskega omrežja je potreben zaradi higienskih, pravnih, gospodarskih, tehničnih in ekoloških vzrokov. Nadzor je izvajanje ukrepov za ugotavljanje in presojo stanja kanalizacijskega omrežja, kot npr.: vodotesnosti omrežja in objektov, prelivanj, mehanskih poškodb, pravilnega delovanja. Posege na kanalizacijskem omrežju pa običajno delimo po shemi na sliki 14. Določena območja se medsebojno prekrivajo, lahko bi rekli da gre za mehke cone, saj se uporabljajo enake metode in postopki za rehabilitacijo omrežja. Najenostavnejša ocena, pa izhaja iz zahtevnosti posameznega postopka in njegove obsežnosti. Vzdrževanje je stalno izvajanje ukrepov za ohranjanje funkcionalne sposobnosti oz. želenega stanja. Vzdrževanje lahko poteka periodično, načrtovano, ali pa je posledica nepričakovanih dogodkov (okvar). Vzdrževanje je zagotavljanje: preglednosti in dostopnosti, prevodnosti, vodotesnosti in funkcionalnosti kanalizacijskega omrežja. Rehabilitacija so ukrepi (čiščenje, sanacija in obnova) za ohranjanje ali izboljšanje funkcionalnega stanja kanalizacijskega omrežja. Izgradnja obsega vsa gradbena dela, ki so potrebna za gradnjo novega kanala (novogradnja) ali zamenjavo obstoječega kanala z novim (obnova). SIST EN 752-5 opredeli rehabilitacijo kot tri možne posege: • Popravila so enkratni ukrepi za odpravo okvar omejeni na lokalno omejeno nevarnost • Prenova je učvrstitev obstoječega voda z nenosilno oblogo ali notranjo cevjo z namenom zagotoviti vodotesnost in podaljšanje tehnične dobe delovanja osnovnega cevovoda • Obnova je nadomestitev obstoječega cevovoda z novim, oz. vzpostavitev v stanje ekvivalentno novemu. Novogradnja Obnova Prenova Popravila Operativno Češnje OD HS) © Slika 13: Medsebojne relacije med posegi na kanalizacijskem sistemu - Prirejeno po CARE-S D11. Fig. 13: Relations between different operations on sewer system Zavedati se moramo, da so posamezni sklopi del pri izvedbi vzdrževanja, sanacij in obnove kanalizacijskega omrežja med seboj povezani in se lahko tudi prekrivajo - slika 13. Pri uporabi podatkov in vodenju različnih dejavnosti v okviru upravljanja kanalizacijskega omrežja si pomagamo z različnimi računalniškimi programi, ki omogočajo zajem podatkov, njihovo obdelavo in analizo, določanje kritičnih odsekov, spremljanje stanja odsekov in predvidevanje tehnične sposobnosti v prihodnje, določanje stroškov oz. potrebnih finančnih sredstev za njihovo obnovo itd. Na sliki 14 je predstavljeno nekaj največ uporabljenih računalniških orodij za upravljanje s kanalizacijskim sistemom. Različni programi omogočajo različen obseg dela, uporabljene so tudi različni modeli in metode analize podatkov. Slika 14: Nekaj največ uporabljenih računalniških programov za upravljanje s kanalizacijskim sistemom v Evropi in obseg upravljanja, ki ga omogočajo Fig. 14: Most commonly used computer programs for sewer management and level of management they support Katere podatke potrebujemo, za kaj jih bomo uporabljali, v kakšni obliki jih moramo zbrati, kako zanesljivi morajo biti viri podatkov - se določi že pri zasnovi baze podatkov, predvsem pa je pomembno, katere podatke želimo imeti oz. uporabiti. Za potrebe vrednotenja stanja obstoječega kanalizacijskega sistema smo uporabili obstoječeče baze podatkov, ki smo jih smiselno povezali in ovrednotili. Določili smo potrebne podatke in kriterije za njihovo ovrednotenje. 2.3.4 Informacije in upravljanje podatkov - zasnova baze podatkov in GIS Geografski informacijski istem lahko različno definiramo, uporabili bomo splošno definicijo Fischerja in Nijkampa: "GIS je informacijski sistem, ki bazira na uporabi računalniške tehnologije in poizkuša zajeti, spraviti, upravljati, analizirati in prikazati prostorsko določene in z atributi povezane podatke za reševanje kompleksnih raziskovalnih, načrtovalnih in manegerskih problemov". Podobno definira GIS tudi največji izdelovalec GIS računalniških programov - ESRI: GIS je organizirana zbirka strojne in programske opreme, uporabniških programov, prostorskih geokodiranih podatkov, uporabnikov in ljudi, ki so sposobni zajemati, shranjevati, uporabljati, analizirati in prikazovati vse vrste prostorskih informacij. Geografski informacijski sistemi ( v nadaljevanju GIS ) so nastali kot rezultat povezovanja sistemov za računalniško kartografijo in tehnologije sistemov za upravljanje baz podatkov (DBMS). GIS je namenjen predvsem analizi prostorskih podatkov in podpori pri sprejemanju odločitev. Človek pridobi več kot 80 % vseh informacij preko vidnega zaznavanja. To je tudi razlog, zakaj je vizualizacija rezultatov, ki jih dobimo s pomočjo GIS tehnologije, tako pomembna. Uporaba GIS zahteva, da se pred dejansko uporabo končnega uporabnika vzpostavi velika prostorska baza podatkov, nabavi ustrezna strojna in programska oprema, razvijejo uporabniške aplikacije, se vse instalirane aplikacije integrirajo in testirajo. Vpeljava GIS v delo organizacije zato ni vedno enostaven in hiter proces. Pojavi se lahko več problemov, na katere je potrebno računati in jih upoštevati kot normalen del procesa uvajanja GIS. Najpogostejši problemi so: • Končni uporabniki ne razumejo popolnoma nove tehnologije brez ustreznega izobraževanja • Čas razvoja in uvajanja se močno razlikuje od dejanskih potrebnih časov delovnih nalog • Velika negotovost glede celotnih dejanskih stroškov • Velika verjetnost, da bodo potrebne spremembe programske narave v razvojni fazi Predvidevanje teh težav nam pomaga, da jih z ustreznimi ukrepi čim hitreje rešimo. Nova tehnologija prinaša tudi čisto nov način razmišljanja in dela z podatki. Podatki niso več stvar posameznika in morajo biti zajeti le enkrat in nato dani v uporabo vsem, ki jih morajo in smejo uporabljati. Osnova za takšno delo pa je ena skupna baza podatkov. Prednosti takšne baze podatkov so, da imajo vsi uporabniki hiter in enostaven dostop do najnovejših podatkov in da se baza podatkov gradi na najefektivnejši možni način. Tako tudi ni potrebe po podvajanju podatkov in vodenje evidenc na individualnih računalnikih. Učinkovita baza podatkov zahteva sodelovanje vseh uporabnikov, tako za zbiranje in vnos podatkov kot razvijanja aplikacij za njihovo uporabo. To lahko začasno vodi v delno znižanje storilnosti določenih dejavnosti, vendar gledano s stališča celotne firme, je skupna korist mnogo večja. Mnogo večji poudarek mora biti posvečen na pridobivanje visoko kakovostnih podatkov in pomoči uporabnikom zato, da se izravna zaznana izguba kontrole, ki spremlja skupno uporabo prej individualnih podatkov v različnih delih organizacije. Za uspešno vzpostavitev GIS je nujno potrebna podpora in angažiranje vodstva na vseh nivojih delovanja podjetja. Obstaja več ključnih faktorjev za uspešno izvedbo GIS projekta: • Poudarjene morajo biti prednosti uporabe GIS vsem posameznim uporabnikom, • Zahtevana je visoka stopnja usposobljenosti vseh udeležencev, • Zagotovljena mora biti visoka stopnja podpore in osebne odgovornosti vodilnih delavcev na vseh nivojih delovanja podjetja, • Potrebna je udeležba v različnih delovnih skupinah znotraj in med različnimi oddelki, • Zagotovljena vsej minimalna potrebna kakovost podatkov in dostopnost vsem uporabnikom, • Potrebna je razvojna skupina, ki zastavi realistična pričakovanja, • Čim krajši čas med določitvijo uporabniških potreb in razpoložljivostjo uporabnih proizvodov, • Pozitivna naravnanost za načrtovano spremembo v podjetju, • Zagotovljena mora biti zadostna stopnja tehnologije za predvidene namene uporabe, • Opazen in uspešen pilotski projekt. 2.3.4.1 Izmenjava podatkov Izmenjava podatkov z drugimi organizacijami je nujnost če želimo dolgotrajno uspešno delo z GIS. Vendar je potrebno biti previden pri pridobivanju drugih podatkov. Potrebno je najti odgovore na naslednja vprašanja: • Kateri so viri za posamezne podatke, • Kako bo urejena izmenjava, nakup?, licenca?, drugače, • Kdo bo lastnik podatkov, • Kako bodo tako pridobljeni podatki uporabni oz. vgrajeni v obstoječih bazah podatkov (pravni vidiki), • Kdo bo odgovoren za posodabljanje podatkov, • Kako bodo razdeljeni stroški za vodenje in pridobivanje podatkov, • Kako in kdo bo zagotovil dostop do podatkov, • Kdo bo odgovoren za arhiviranje in hranjenje podatkov - originalov in kopij. 2.3.4.2 Pričakovane koristi pri uporabi GIS Večino potreb in uporabe GIS lahko razdelimo na naslednje naloge GIS-a: • redno zagotavljati veljavne karte - podloge - situacije, • izvajati prostorska poizvedovanja in prikazovati rezultate, • izvajanje kompleksnih prostorskih analiz. Nekatere naloge so se že izvajale ročno, vendar je to delo veliko hitreje opravljeno z uporabo GIS, obsežnejše naloge pa brez uporabe GIS-a sploh niso izvedljive. Koristi od uporabe GIS-a lahko tako razvrstimo v dve kategoriji: zvečanje zmogljivosti in izboljšanje učinkovitosti. Obstoječa ročna opravila so izvedena hitreje kar vodi v občutne časovne prihranke. Čas potreben za odgovor oz. za poizvedovanje se skrajša. Učinkovitost težko merimo, še posebno tam, kjer se sedaj izvajajo dela, ki ročno sploh niso bila izvedljiva. Na splošno jih opisujemo kot boljše načrtovanje, boljše sprejemanje odločitev. Vse to nam omogoča učinkovitejšo izrabo sredstev še posebno tam, kjer majhne izboljšave in točnejši podatki v skupnem prinesejo velike prihranke. Hkrati pa GIS omogoča tudi učinkovito komunikacijo in predstavitev problemov in rešitev širši javnosti in drugim zainteresiranim strankam. 2.3.4.3 Potrebni viri za uvedbo GIS Uvajanje GIS zahteva investicije v pet področij: računalniško strojno opremo, programsko opremo, grafične podatke, postopke in izučeno osebje. Običajno ni največji strošek strojna oprema ampak vzpostavitev baze podatkov, ki lahko znaša od 60 - 80% celotnih stroškov uvajanja GIS. Ne smemo pozabiti na dodatne stroške za vzdrževanje baze podatkov, ko je ta že vzpostavljena. 2.3.4.4 GIS - spirala razvoja Razvijanje GIS-a v podjetju ni samo nabava programske in strojne opreme. Najpomembnejši in hkrati najzahtevnejši element pri razvijanju GIS-a je vzpostavitev baze podatkov. Gradnja baze podatkov zahteva največ časa, denarja in zahteva največje načrtovalne in organizacijske napore. Spirala razvoja in vpeljave GIS-a se začne z določitvijo potreb, kjer se določijo funkcije -namen GIS-a in potrebni geografski podatki. Te podatke pridobimo od potencialnih uporabnikov GIS-a. Pomembno je, da potencialni uporabniki sodelujejo v vseh fazah razvoja GIS-a. Koristi takšnega sodelovanja je več: • Opisali bodo svoje potrebe upravljavcu baze podatkov, • Naučili se bodo katera opravila GIS dejansko omogoča izvajati, • Razumeli bodo potek razvoja GIS-a - tako glede potrebnega časa, kot povzročenih stroškov. 2.3.4.5 Naloge potrebne pri izvedbi GIS-a Spirala razvoja GIS-a je sestavljena iz enajstih korakov, ki morajo biti izvedeni in zaključene v samem procesu razvoja in kasneje vzdrževanja GIS-a. Na kratko bomo opisali vsak posamezni korak, zaradi sistematičnega pristopa in že uvodoma nakazanih slabosti in posledic izpuščenih ali slabo izvedenih posameznih korakov vzpostavljanja GIS-a. Spirala razvoja GIS-a izhaja iz predpostavke, da najprej določimo oz. vemo kaj naj bi z GIS-om delali in šele nato kako bomo to z GIS-om izvedli. Pri takšnem pristopu so najprej opisane potrebe, nato razpoložljivi viri (podatkov, strojne opreme, programske opreme, osebja, financ ...), predhodna zasnova in testiranje in šele nazadnje se pridobi vsa potrebna oprema in zgradi baza podatkov. Vrstni red posameznih korakov je prikazan na sliki 15. Slika 15: Zasnova GIS sistema Fig. 15: GIS system design Slika 15 prikazuje tudi razvojni proces izgradnje GIS, ki je sestavljen iz enajstih glavnih aktivnosti. Preden se začne z delom na posameznih aktivnostih je dobro če so vsi ključni in odgovorni nosilci nalog informirani in poučeni o osnovah GIS (uvodni seminarji, delavnice, predstavitve..). Širitev obstoječega GIS sistema poteka po enakih fazah dela, le da je potrebno pri tem upoštevati že obstoječe baze in jih širiti na način, ki ohranja prvotno funkcionalnost. Dobro je, če je možnost širitve sistema že vgrajena v zasnovi sistema GIS. 2.3.4.6 Določitev potreb: Določitev potreb za GIS mora zagotoviti dve vrsti informacij: • Popis vseh potrebnih opravil, ki bodo potrebna pri delu z GIS • Glavni popis vseh potrebnih geografskih podatkov Ti dve informaciji sta pridobljeni iz popisa vseh potrebnih aplikacij za GIS, popisa vseh pomembnih podatkov in iz opisa organizacijskega poteka dela. Rezultati pogovorov s končnimi uporabniki se pridobijo kar z uporabo standardnih popisnih obrazcev. Informacije, ki jih pridobimo v fazi ocene potreb se uporabijo kot vhodni podatki pri konceptualni zasnovi GIS. 2.3.4.7 Konceptualna zasnova GIS sistema: Bistvo zasnove je vzpostavitev baze podatkov, ki vključuje osnovno modeliranje (priprava baze podatkov) predvidene baze podatkov in začetne faze načrtovanja baze podatkov. Načrtovanje baze podatkov je najpomembnejši element razvoja GIS. Začne se z ugotovitvijo potrebnih podatkov, vključitev podatkov v podatkovni model, izdelava metadatoteke, zbiranje in vstavljanje podatkov v bazo, posodabljanje in vzdrževanje baze podatkov in končno shranjevanje podatkov po predpisanem postopku. Celotno načrtovanje lahko poimenujemo kar življenjska spirala baze podatkov in je prikazana na sliki 16. Končni rezultat konceptualnega načrtovanja je model baze podatkov, ki v grobem določi FIS bazo podatkov in omogoča nadaljnjo detajlno obdelavo. V Slovenskem prostoru in tudi širše ni predpisano, katere in v kakšni obliki naj bodo podatki npr. digitalnega katastra vodeni, zato vsak upravljavec uporablja svojo lastno bazo podatkov (Sever, 2004) V tej fazi je potrebno tudi določiti osnovno GIS strukturo glede strojne in programske opreme, predvideti uporabo in oceniti obseg GIS sistema. Vse to je izdelano skladno z obstoječimi delovnimi okolji in programi, ki bodo vključeni v GIS (slika 16). 2.3.4.8 Pregled razpoložljivih podatkov Pregled razpoložljivih podatkov lahko izvedemo, ko je bila izvedena faza ugotavljanja potrebnih podatkov. V tem koraku bodo pregledani in dokumentirani kartografski, datotečni in digitalni podatki v samem podjetju, kot tudi tisti, ki so razpoložljivi iz drugih virov. V ta popis lahko pridejo tudi tuji GIS sistemi iz katerih lahko pridobimo potrebne podatke, zato je potrebno raziskati vse možne potencialne vire podatkov. Dokumentacija, ki bo zbrane v tem koraku bo zadoščala za oceno vseh potencialnih virov podatkov za GIS. Zbrani podatki bodo tvorili tudi del meta-datoteke za končno bazo podatkov. Slika 16: Življenjska spirala baze GIS Fig. 16: Life spiral of GIS development Ta korak je namenjen predstavitvi in ugotavljanju funkcionalnosti GIS - drugače povedano -kaj ponujeni GIS programski paket lahko izvede. Zelo koristno je, da vemo, kaj je izvedljivo s programskim orodjem, hkrati pa lahko tudi že določimo izhodne podatke obdelave s pomočjo GIS. Kreiranje baze podatkov Kreiranje baze podatkov je proces izgradnje digitalne baze podatkov iz izvornih podatkov -kart in obstoječih tabelaričnih podatkov. Ta proces je bil pripravljen in načrtovan v predhodnih korakih. V Sedaj je glavni poudarek na izpeljavi aktivnosti in zagotavljanju zahtevane kakovosti in natančnosti konvertiranih podatkov. Ta konverzija je običajno dana v izdelavo specializiranim firmam in vključuje velike količine bazičnih kart in dokumentov. Natančen in efektiven nadzor konvertiranja je ključni faktor za uspešno izvedbo tega koraka. Integracija GIS sistema Za razliko od običajnih programov, ki delujejo samostojno, je potrebno v GIS pridobit veliko različnih komponent v skladu z dokumentiranimi specifikacijami. Baza podatkov mora biti zgrajena previdno in organizirano. Ko so pridobljene vse potrebne komponente morajo biti sestavljene, integrirane in testirane . Končni uporabniki morajo biti uvedeni v sistem, po potrebi dodatno usposobljeni, na voljo mora biti zadostna pomoč na začetku uporabe. Deli GIS-a morda delujejo dobro vsak zase, vendar v povezavi povzročajo probleme. Upravljavci GIS sistema morajo te napake odpraviti preden lahko končni uporabniki začnejo z uporabo GIS. Izdelava aplikacij za GIS Aplikacija je splošen izraz za vse dejavnosti, ki se odvijajo v GIS. Prve so gotovo aplikacije na bazi podatkov. To so vse operacije , ki so potrebne za kreiranje, editiranje, grajenje in vzdrževanje baze podatkov in so običajno izvede s strani upravljavca GIS. Nekateri uporabniki imajo nalogo posodabljanja določenih delov podatkovne banke, vendar je celotna baza podatkov pod nadzorom upravljavca baze podatkov. Druge aplikacije označimo kot aplikacije za končne uporabnike. Že v osnovnem paketu programske opreme je običajno vključenih veliko enostavnih aplikacij za lažje delo uporabnikov (prikazovanje kart, povpraševanja, označevanje..). Kompleksnejše aplikacije ali posebej prirejene aplikacije za posameznega uporabnika pa morajo biti izdelane z uporabo programskega jezika. Večina GIS sistemov ima programske jezike za izdelavo aplikacij že vgrajeno (AML - Arc-info, Avenue -ArcView). Vse te aplikacije so bile opisane in določene že v koraku določevanja potreb na ustreznih obrazcih za določitev potrebnih aplikacij. 2.3.4.9 Uporaba GIS in vzdrževanje sistema Izgradnja GIS sistema je bila veliko delo, vendar moramo sedaj opozoriti, da je sedaj potrebno nameniti skoraj enako pozornosti in skrb tudi uporabi in vzdrževanju GIS. Večina GIS baz podatkov je zelo dinamična in se spreminja skoraj dnevno. Poleg tega uporabniki odkrivajo vedno nove potrebe po razvijanju dodatnih aplikacij. Obvezno je potrebno uvesti formalne poti za posodabljanje podatkov, in vseh aktivnosti, ki so potrebne, da baza podatkov nemoteno deluje. 2.3.4.10 Povzetek Na kratko smo podali pregled procesa razvoja GIS, s poudarkom, na izdelavi baze podatkov oz. dopolnitve obstoječe baze podatkov z vidika stanja kanalizacijskega omrežja. V nadaljevanju bomo po korakih pregledali obstoječi sistem v razvojni službi in uporabil razpoložljive sheme za konkretizacijo ugotovitev. Stalno se moramo zavedati, da je načrt GIS dokument, ki je namenjen komunikaciji in posredovanju potreb uporabnika upravljavcu GIS. Zato morajo biti tu obsežene: • Opisi vseh aplikacij, ki jih bo razumel končni uporabnik • Logičen prevod uporabniških zahtev v sistemske specifikacije • Podroben opis, ki je primeren za razvijanje sistema. Seveda obstaja še veliko drugih dejavnikov, ki lahko kljub sledenju in dobro izvedenim korakom povzročijo, da GIS ne bo deloval dobro, vendar je s sistematičnim pristopom ta možnost kar najmanjša. Pri izvedbi GIS pa moramo gledati tudi na to, da bo naša baza podatkov ostala odprta in kompatibilna tudi z drugimi razpoložljivimi bazami podatkov, tako, da je mogoča izmenjava podatkov in sistem ostaja odprt tudi navzven. 2.3.5 Obstoječa baza podatkov in digitalni kataster JP VO-KA Obstoječa baza podatkov v JP VO-KA (slika 17) je zgrajena iz podatkov, ki se zbirajo v različnih službah. Podatki bi morali biti podani v tolikšnem obsegu in v takšni obliki, da je možna takojšnja izmenjava med vsemi službami. Veliko je standardnih podatkov, ki se uporabljajo tudi v različnih poročilih znotraj in zunaj podjetja. Vsi ti postopki naj bi bili avtomatizirani, kar bi prihranilo veliko časa in omogočalo preglednost delovanja. JAVNO PODJETJE VODOVOD -KANALIZACIJA SEKTOR VODOVOD • služba vzd vodovodnega .omr. • služba vzd . vodarn • sanitarna služba • merilna služba DIREKTOR DRUŽBE Predstavnik vodstva za kakovost, Svetovalec direktorja.. SEKTOR KANALIZACIJA • služba vzd kanalskega.om. • služba vzd . kanal.objekt • CČNL SEKTOR STROKOVNIH SLUŽB • pravno kadr.služba • inkaso služba • sl.za informatiko • sl.za plan in analize • finančno rač.služba • služba za javna naročila • nabavna služba TEHNIČTNO INVESTICIJSKI SEKTOR • Služba soglasij in katastra • Služba priključkov • Razvojna služba • Služba za nadzor kakovosti pitne vode • Invsticijska služba GIS Digitalni kataster Vodovod Kanalizacija Uporabniki Ostalo Slika 17: Strukturna shema zajema podatkov iz skupne baze podatkov različnih služb v JP VO-KA Fig. 17: Data base use by different departments in JP VO-KA Za načrtovanje obnov kanalizacijskega omrežja potrebujemo veliko podatkov - osnovno shemo prikazuje slika 18. GRAFIČNI PODATKI GIS OPISNI PODATKI Slika 18: Simboličen prikaz tipov podatkov v GIS Fig. 18: Different data types in GIS Glede na tipe podatkov, ki se zbirajo v GIS-u, lahko v le te v osnovi razdelimo na dve vrsti: • lokacijski ( grafični ) podatki, • opisni podatki. Lokacijski podatki predstavijo prostorsko (2d ali 3d) grafično sliko prostora - razporeditev geografskih objektov v prostoru. Opisni podatki podajajo tematske lastnosti geografskih objektov. Običajno so shranjeni v relacijskih bazah podatkov. Vrstica v tabeli, predstavlja posamezen pojav objekta oziroma podatke o objektu, stolpci pa so njegovi atributi. V spodnjem diagramu (Slika 19) je prikazan podatkovni tok v in iz baze podatkov GIS za kanalizacijski sistem - z vidika ohranjanja njegovega dobrega stanja. Zbrani podatki se urejajo in nato kontrolirano uporabljajo za različne namene. Podatki, ki so ključnega pomena pri določanju prioritete obnove so podatki o stanju kanalizacijskega odseka - evidentirane nevarnosti in podatki o škodnem potencialu - podatki o možnih posledicah in obsegu teh posledic. Nekatere podatke lahko določamo prostorsko z GIS orodji (varovana območja podtalne vode), druge določamo atributno glede na ugotovljene vrednosti (%korozije na betonskih ceveh). 2.3.6 Tehnologija Pri izboru tehnologije obnove je potrebno ločiti postopke, ki vsi podaljšujejo čas tehnične življenjske dobe - funkcionalne operativnosti - redna popravila, sanacije in obnova kanalizacijske cevi oz. jaška. Več je podano v točki metode obnove kanalizacije in v dokumentu CARE-S - DP21 - kjer je podana klasifikacija in določitev več kot 120 različnih tehnoloških rešitev za obnovo ali sanacijo kanalizacijskega omrežja. Podatki o kanalu: DN, material, starost Zemljišče: Prevodnost, povodje, podtalnica, raba tal, poseljenost, gradnje, ceste, sestava tal. Pregledi: Primarni vodi, hišni priključki, TV pregledi, doku. sanacij, stanje kan.o Novogradnja- saniranje: Ukrepi, stroški Vzdrževanje: Intervali pregledov, poraba Drugi komunalni vodi Podatki o tveganju GIS K A N A L Splošni plani: Hidravlika, gradbeno stanje, analiza odpadne vode, prioritete obnove Stanje sistema: Klasificiranje, ocenjevanje stanja in tveganja, sanacijski ukrepi Obratovanje: Plani čiščenja, plani pregledovanja Finance: Ocena vrednosti, komunalščina, stroški, prihodki, Izgradnja, obnova, Vzdrževanje Slika 19: Podatkovni tok digitalne baze podatkov GIS Fig. 19: Data flow in digital GIS data base 2.3.7 Cena odvajanja in čiščenja odpadne vode Pri določitvi cene, ki jo plača uporabnik, ki je priključen na javno kanalizacijsko omrežje, je potrebno upoštevati vse stroške, ki nastanejo pri izvajanju javne službe. To pomeni, da poleg neposrednih stroškov obratovanja (elektrika za pogon črpalk, delovanje ČN, zapornice itd.), tekočega vzdrževanja in popravil, upoštevamo tudi posredne in splošne stroške. • stroške električne energije, • stroške vzdrževanja naprav, • stroške zavarovanja objektov in opreme, • stroške dela delavca, • stroške amortizacije objektov in naprav, • stroške odvoza blata, • stroške čiščenja , • stroške potrebnih analiz, • ostale stroške in neproizvodne storitve (administracija, razvoj, investicije), • odhodke financiranja. V naši nalogi bomo predstavili stroške povezane z ohranjanjem funkcionalnosti in substance omrežja in nakazali možne prihranke pri dolgoročnem vlaganju sredstev v obnovo omrežja pri pravilno zastavljeni zasnovi strategije obnove celotnega kanalizacijskega omrežja v primerjavi s strategijo »gašenja požarov«, ki je v uporabi sedaj. Cena odvajanja in čiščenja odpadne vode je določena s strani države - kot eden od faktorjev inflacije v državi (velja za mesto Ljubljana). Umetno določena cena storitve ne odraža dejanskega stanja in potrebe oz. ekonomske cene delovanja. Na ta način se zmanjšuje želeni standard komunalne oskrbe glavnega mesta Ljubljane z vsemi posledicami, ki jih pomanjkljiva oskrba prinaša. Kljub temu, da iz omejenih finančnih sredstev izhaja način dela in upravljanja s kanalizacijskim sistemom, želimo zagotoviti vsaj minimalne standarde oskrbe z zmanjševanjem rizika ni minimalno mogočo mejo po principu: maksimalno z razpoložljivi sredstvi. Dodatno zmanjšanje prihodkov podjetja povzroča trend zniževanja porabe vode, saj se plačilo kanalščine obračunava na osnovi porabljene pitne vode (privzeti grafikon 2). Privzeti grafikon 2: Količina načrpane vode, zaračunane pitne vode in odvedene odpadne vode v obdobju 2003-2007 (Letno poročilo 2008, JP VO-KA) Adopt. Graph 2: Quantity of pumped, distributed drinking water and discharged wastewater 2.3.8 Celovito upravljanje kakovosti - možnost za izboljšanje poslovnega procesa Kakovost pomeni izpolnjevanje vseh zahtev in pričakovanj odjemalcev in je osnovni pogoj, za kakovostno in dobro delo vsakega podjetja, tako tudi v monopolnem javnem podjetju, kot je JP VO-KA. Zaradi potrebe po nenehnem izboljševanju kakovosti in zniževanju stroškov -vendar ne na račun zmanjševanja zmogljivosti in varnosti - so nastali sistemi celovitega upravljanja (oz. vodenja) kakovosti (Total Quality Menagement - TQM), ki obsegajo vsa področja v podjetju, povezana s procesi, izdelki ali storitvami. TQM je način razmišljanja in dela povezanega s pričakovanji uporabnikov (kupcev), zmanjševanjem odpadkov, zmanjševanjem napak oz. odstopanj od zadanih ciljev ter spremljanjem proizvodnih procesov z namenom doseganja želene kakovosti in stalnih izboljšav. Kakovost (izdelka ali storitve) na koncu procesa je odvisna od kakovosti (surovine, polizdelka), ki v proces vstopa, in od dogajanja na vsakem koraku poti, ki vodi do končnega izdelka. Po DIN ISO 8402:1995 temelji sistem vodenja kakovosti (TQM) na sodelovanju vseh udeleženih v organizaciji s ciljem doseganja kakovosti in zadovoljstva potrošnikov, dolgoročnega poslovnega uspeha in koristi za udeležence in družbo. Sistem vodenja kakovosti (TQM) povezuje vse komponente modela vodovodnega sistema: množico vhodnih spremenljivk (surovine, udeležence v procesih odločanja, dela in nadzora.), množico izhodnih spremenljivk (zahteve po lastnostih izdelka, stroške) in mora obvladovati vse dele poslovnega procesa. Namen sistema kakovosti podrobneje opredeljujejo standardi skupine ISO 9000, ISO 10000 (npr. ISO 10007:2003). Razvoj standardov skupine ISO 9000 poteka (Potočnik, 2004) od začetnega dokumentiranje procesov (ISO 9001:1987), preko vzpostavljanja, merjenja in vzdrževanju procesov (ISO 9001:1994) SIST do analize in nenehnega izboljševanju sistema vodenja kakovosti (Novak, 2001) ter povečevanja zadovoljstva odjemalcev (SIST ISO 9001:2000). Poleg standardov kakovosti skupine standardov DIN-EN-ISO 9000 morajo v Nemčiji izpolnjevati podjetja s področja dejavnosti oskrbe z vodo in odvoda onesnažene vode tudi minimalne standarde kakovosti, ki jih podrobneje opredeljuje DVGW W 1000 (1999). Praktične izkušnje s sistemom kakovosti ISO 9001:2000 so v Javnem podjetju VODOVOD-KANALIZACIJA d.o.o. ugodne. Sodobna informacijska tehnologija omogoča vsakemu zaposlenemu, v vsakem trenutku, vpogled in dostop do vseh delovnih dokumentov, navodil za delo in pravilnikov. Hitrost dostopa do informacij, natančen opis delovnih procesov in opredeljene odgovornosti udeležencev procesov povečujejo učinkovitost posameznika in podjetja. Pridobitev certifikata ISO 9001 je potrdilo, da je podjetje izboljšalo upravne in proizvodne procese, zmanjšalo možnosti napak, ugodno pa vpliva tudi na podobo podjetja v javnosti. Sistem kakovosti ISO 9001:2000 ne glede na vloženi trud, čas in napore vseh sodelujočih ne vodi v pravilno delovanje sistema in določanje optimalnih odločitev temveč omogoča le sledljivost procesov in določanje nosilcev in odgovornosti za posamezna opravila. Pravilnost odločitev in strateški razvoj dejavnosti pa je naloga vodstva in vseh strokovnih sodelavcev za kar so potrebna drugačna - manegerska znanja upravljanja. Doseženo stopnjo učinkovitosti delovanja sistema , ki smo jo tudi z uporabo orodij za kakovostno vodenje in upravljanje procesov dosegli se danes ugotavlja s postopki Benchmarkinga. Benchmarking kot sistematičen in nepretrgan proces ocenjevanja in primerjanja organizacijskih procesov s poslovnimi procesi, ki jih uporabljajo druga uspešna podjetja enake dejavnosti in podobnega obsega dela. S primerjavo izbranih pokazateljev uspešnosti poslovanja in delovanja podjetja se pokažejo specifike delovanja ter šibke in močne točke posameznega podjetja ter posledično možnosti za izbolševanje delovanja podjetja kot celote. Več o Benchmarkingu je podano v točki 2.5.7 na strani 114. Optimiranje poslovnih in okoljskih procesov Optimizacija je beseda, ki jo kot magično uporablja pri reševanju nasprotujočih si zahtev, vendar le redki razumejo, kaj to pomeni v praksi. Uravnotežen program obnove nima z optimumom nobene veze in je že v osnovi napačno imenovan. Ne iščemo uravnotežene rešitve, ker uravnoteženost predpostavlja enakost vplivov, pritiskov ali rezultatov. Optimizacija na drugi strani poizkuša najti najbolj želeno kombinacijo (vsoto) vseh navzkrižnih interesov v smislu največjega skupnega učinka, ki ga je dolgoročno mogoče udejanjiti kot na primer - visoki stroški ob minimalnem tveganju ali pa ravno obratno. Optimiranje je vedno vezano na interese in zahteve interesnih skupin. To so v primeru upravljanja s kanalizacijskim sistemom lahko upravljavci in uporabniki, lahko pa so tudi posamezne manjše interesne skupine, ki jih druži finančni, politični, naravovarstveni ali kakšen drug interes. Kaj je optimalno delovanje kanalizacijskega omrežja z vidika stroškov in tveganja? Določiti točne vrednosti je precejšen izziv. Negotovost glede dejanskega obnašanja npr. Kanalizacijskega omrežja v času, prihodnje zahteve in potrebe, ki se bodo pokazale, želeni in zagotovljeni učinki, stroški in dohodki predstavljajo različna tveganja v skupni enačbi. Poleg tega je podjetje kot celota razdeljeno na oddelke, ki so specializirani za izvajanje svojih nalog. V razvojni službi se načrtuje in dimenzionira (maksimalna zanesljivost, upoštevanje vseh robnih pogojev iz prejšnjih točk.), v investicijski službi se vrši nadzor in organizira izvedbo izgradnje (minimalni stroški, najkrajši časi), v finančnih službah zagotavljajo finančna sredstva za izvedbo, v službi vzdrževanja omrežja želijo imeti kar najmanj opravka s sistemom, ki naj deluje 100 let brez posegov (to morajo upoštevati ostale službe pri svojem delu..). Le glavni direktor ima morda interes optimirati delo vseh služb tako, da bo skupni iznos največji in stroški najmanjši. Organiziranje v službe glede na dejavnosti je administrativno zelo priročno, vendar tako izgubimo sliko nad celoto. Zato je zelo pomembno da se uvajanje enotnega pristopa in skupne baze podatkov lotimo celovito. Onesnaženje okolja je posledica proizvodnje in porabe dobrin. Surovine, ki jih za potrebe proizvodnje odvzamemo iz okolja se prej ali slej v obliki odpadkov vračajo v okolje. Tako nam okolje daje surovine in prevzema odpadke naše dejavnosti. Odpadke spuščamo v vode, sežigamo in spuščamo v atmosfero ali pa odlagamo v odlagališča na površini zemlje. Ne glede na način odlaganja odpadkov so le-ti prej ali slej v stiku z vodo in začnejo krožiti v hidrosferi. Zmanjševanje onesnaženja je predmet javne politike, ki s svojimi odločitvami vpliva na točkovno onesnaženje in ne točkovno onesnaženje. Pri zahtevah po zmanjševanju onesnaženja se politika srečuje z nasprotujočimi se stališči. Zmanjševanje onesnaženja na ničelno stopnjo zahteva ogromna sredstva in prenehanje proizvodnje nekaterih onesnaževalcev. Za rešitev problema je predlagano veliko rešitev. Ena od bolj poznanih je model zasnovan na ekonomskih izhodiščih (Združene države, Anglija). Model je prikazan na privzetem grafikonu št. 4, kjer so prikazani na ordinati stroški in na abscisi koncentracija onesnaženja, ki ga izpuščamo v okolje. Onesnaženje lahko zmanjšamo s čiščenjem odplak, kar pa zahteva stroške, ki naraščajo z zmanjševanjem količine onesnaženja (krivulja Sč). Škoda, ki jo onesnaženje povzroča narašča s koncentracijo onesnaženja (krivulja So). Celoten strošek onesnaženja je seštevek vloženih sredstev v čiščenje in škode (krivulja Šo+Sč) z značilnim minimumom pri onesnaženju Q*. Rešitev je kompromis med onesnaževalcem, ki mu odgovarja izpust onesnaževanja Q2 brez stroškov in javnostjo oziroma dejavnostmi, ki trpijo škodo in bi želeli izpuščanje onesnaženja brez škode s koncentracijami Qi. Model zasluži dosti kritike zaradi škode, ki jo onesnaženje povzroča vsem oziroma tretjim partnerjem in ni v skladu z osnovnim moralnimi izhodišči socialno tržne ekonomije - položaj posameznega udeležence se ne sme izboljšati na račun drugih. (Brily, 2002) Legenda: Sč - stroški čiščenja odpadne vode SO - stroški povzročene škode Q - koncentracija onesnaženja Privzeti grafikon 3: BCA za določanje optimalnega čiščenja vode, (osnove matematične analize) Adopted Graph 3: Finding optimum for clearing polutted water with BCA (Benefit Cost Analysis - basic math) Uprave za varstvo okolja se srečujejo s situacijo ko veliko neodvisnih udeležencev (proizvajalci, uporabniki, državne uprave ipd.) s svojo dejavnostjo vplivajo na stopnjo onesnaženja okolja. Uprava se trudi prisiliti udeležence, da pri obnašanju delujejo v nasprotju z lastnimi trenutnimi interesi. Uprava tudi ne nadzoruje celotnega položaja, ker je emisije posameznih onesnaževalcev lahko samo ocenjujemo. Pri upravljanju kanalskega sistema moramo imeti pred očmi tudi življenjski cikel kanalskega odseka in stroške, ki pri tem nastajajo. Po začetni investiciji in eventualnih popravilih slabe izgradnje, ki so še v garanciji, drugih strokov kot je sprotno vzdrževanja oz. čiščenje s kanalom ni. V procesu staranja, pa se v rangu 50 in več let začnejo pojavljati poškodbe in neželeni dogodki, ki so posledice staranja in odpovedi kanala. S tem pa nastajajo tudi stroški popravil in rehabilitacije. Grafikon 2: Pojav stroškov in stopnja odpovedi na kanalskem cevovodu v odvisnosti od časa Graph 2: Cost and deterioration apperance on sewer during time Krivulja stopnje odpovedi nam daje statistično verjetnost odpovedi kanalskega odseka določene vrste (material, DN, pogoji vgradnje) v odvisnosti od starosti. S spremljanjem nastalih stroškov in poznavanjem vrednosti investicije za obnovo kanalskega odseka ter tveganja, ki ga za okolje in človeka predstavlja slabo delujoč kanal, lahko iščemo optimalni čas obnove tako z vidika ekonomike, kot izkazanega tveganja. Nasprotje interesov med upravljavcem in lastnikom (mestom) oz. prebivalci lahko tukaj vodi v konflikt. Podaljševanje življenjske dobe kanalizacijskega odseka se izvaja najprej s popravili nato s sanacijami. Ko takšne rehabilitacije niso več ekonomsko smiselne se pristopi k obnovi kanala. 2.4 Staranje, strategije obnove, kriteriji za rehabilitacijo, načini nadzora kanalizacijskega omrežja - primer Ljubljane 2.4.1 Kanalizacijsko omrežje - Ljubljana z okolico Skoraj tretjina vseh objektov, ki so priključeni na javno vodovodno omrežje še vedno ni priključena na javno kanalizacijsko omrežje. Celotna kanalizirana površina obsega 5600 ha. Dolžina celotnega centralnega kanalizacijskega omrežja je 1063 km. Kanalizacijski sistem je zgrajen delno kot mešani kanalizacijski sistem (590 km), in delno kot ločeni kanalizacijski sistem (473 km). Na kanalizacijskem omrežju je vgrajenih 25.000 revizijskih jaškov. Vseh evidentiranih priključkov je 21.000. Ker vseh odpadnih in meteornih voda ni mogoče odvajati gravitacijsko, je zgrajenih 41 črpališč, ki odpadno vodo prečrpavajo. Večina odpadne vode je napeljane v centralno čistilno napravo v Zalogu, kamor priteče 3300 m /h odpadne vode v sušnem obdobju, v deževnem obdobju pa preko 9000 m /h. V primestnih naseljih se odpadna voda čisti na 15 malih lokalnih čistilnih naprav. Ostale danosti na območju delovanja kanalizacijskega omrežja so relativno enakomerna višina terena na ljubljanskem polju, ter slabo nosljiv teren z visoko podtalnico na območju ljubljanskega barja, kjer je tudi premalo naravnega padca terena za daljšo gravitacijsko odvodnjo odpadne vode. Obstoječa struktura cevnih materialov uporabljenih pri izgradnji kanalizacijskega omrežja Ljubljane je prikazana na grafikonu 3, za primerjavo pa je prikazana enaka struktura tudi za Nemčijo. Razvidno je, da se je tako pri nas (86%) kot v Nemčiji (33%) veliko uporabljalo cevi iz betona, v Nemčiji pa še več kot betonske cevi iz keramike (54%)- predvsem pri manjših profilih. Pri nas je opazno več kanalizacije iz umetnih materialov (8%), ki se v Nemčiji niso uspeli tako močno uveljaviti . Novi trendi v izboru kanalizacijskih cevi pri nas (v asfaltiranih cestiščih) pa so razvidni iz raziskave tesnosti kanalizacijskih cevi. Za primerjavo je zanimiv podatek, da se v skandinavskih deželah cevi iz umetnih mas uporabljajo za gradnjo kanalizacije skoraj v 50%, v ZDA pa za gradnjo kanalizacije v nekaterih državah uporablja kar v 80% cevi iz umetnih snovi. Na sliki 20 je prikazana groba delitev ljubljanskega centralnega kanalizacijskega omrežja glede na vrsto odpadne vode, ki jo le ta odvaja z mesta nastanka. Legenda: Slika 20: Ljubljanski kanalizacijski sistem: Fig. 20: Ljubljana sewer system v upravljanju JP VO-KA Nemčija Grafikon 3: Grafični prikaz zastopanosti različnih cevnih materialov v javni kanalizaciji mestne občine Ljubljane in v Nemčiji (1996) Graph:3: Sewer pipeline material shares used in Ljubljana public sewer system and in Germany Stanje kanalizacijskega sistema je deljeno na podatke o vrsti kanalizacijskega sistema in o njegovem stanju, ki se v času spreminja. Potek staranja in spreminjanja funkcionalnosti je tesno povezano z vrsto kanalizacijskega sistema in njegovi karakteristikami. Leta 2006 je stanje nekoliko drugačno. Zmanjšal se je delež kanalov zgrajenih iz betona in azbest cementa, povečal pa se je delež kanalov zgrajenih iz PVC-ja, tesala in nodularne litine, kot je razvidno iz grafikona 4. Okrajšave materialov cevi: AC - azbest cement, B - beton, GRP - armirani poliester, JE -jeklo, NL - nodularna litina, LZ - lito železo, PE - PE High density, PVC - polivinil klorid, RE - notranje oplaščenje (relining), TE - armirani poliester (Tesal) Cevni materiali - kanalizacija Ljubljana 2005 Grafikon 4: Delež matarialov kanala za območje Ljubljane za leto 2006 Graph 4: Sewer pipeline material shares for central Ljubljana sewer system in 2006 Grafikon 5: Delež matarialov kanala za območje okolice Ljubljane za leto 2006 Graph 5: Sewer pipeline material shares for central Ljubljana surroundings sewer system in 2006 Razlika v uporabljenem cevnem materialu za gradnjo javne kanalizacije v okolici Ljubljane in tistim v samem mestu Ljubljana je predvsem v deležu kanalov iz najcenejšega materiala -PVC, ki je tukaj uporabljen kar v tretjini primerov, betonskih cevi pa je že pod 50%. Stanje bi bilo bolj transparentno, če bi poznali tudi starostno strukturo kanalov, ker bi lažje razbrali, v katerem obdobju so se posamezni material začeli bolj množično uporabljati (grafikon 5). Podrobnejša analiza je predstavljena v točki 4.3.1na strani 174. Izkazane poškodbe in razred stanja kanalizacije na tesnem območju Šiške so prikazani v grafikonu 7 in 9. Primernost cevnih materialov za posamezne vrste kanalizacije in njihova cena se odraža tudi na grafikonu 6, ki prikazuje deleže materialov cevi za mešane kanalizacijske sisteme v Ljubljani. Grafikon 6: Delež materialov cevi - mešan kanalizacijski sistem 2007 (legenda - glej okrajšave str.82) Graph 6: Sewer pipeline material shares for central Ljubljana mixed sewer system in 2007 0,7C 0,0% 0,0% 0,0% 0,0% 1,5% 82,0% □ AC □ B □ GRP □ JE □ KA □ KR □ LZ □ NL □ NN □ OP □ PE □ PVC □ RE □ TE Tu je opazno, da je več cevovoda zgrajenega iz betonskih cevi, predvsem zaradi večjih dimenzij, ki jih imajo ti kanali in relativno cenenega cevnega materiala. Slabosti betonskih cevi starejše generacije so predvsem spoji. Več o cevnih materialih in njihovi uporabi pa je opisano v točki 2.4.2. Starostna razporeditev cevovodov je razvidna iz grafikona 7. starost KA omrežja 2007 1930 1960 23% □ 1930 □ 1960 □ 1970 □ 1980 □ 1990 □ 2000 □ 2007 Grafikon 7: Starost kanalov - mešan kanalizacijski sistem Ljubljane v letu 2007 Graph 7: Sewer ages for Ljubljana mixed sewer system in 2007 Grafikon 8: Delež materialov cevi v testnem območju Šiške - mešan kanalizacijski sistem (2007) Graph 8: Sewer pipeline material shares for mixed sewer system in model area (2007) porazdelitev evidentiranih poškodb po vrsti poškodbe -betonske cevi - območje Šiške porušitev, udor 10% Grafikon 9: Porazdelitev poškodb za betonske kanalizacijske cevi na testnem območju Šiške, pregled s TV kamero 2004 Graph 9: Shares of sewer damages on concrete pipes in Šiška model area - CCTV inspection in 2004 razred stanja KA omrežja v % RS 0 RS 1 2% 3% Grafikon 10: Procent kanalizacijskih cevi v posameznem razredu stanja (RS) na območju pilotnega projekta - poročilo o TV pregledu kanalizacijskega sistema - območje Šiška (2004) Graph 10: Deterioration levels of sewer system in Šiška model area, CCTV inspection in 2004 Več o vrednotenju podatkov, napakah, klasifikaciji in načinu pridobivanja je opisano v točki 3.2.1. Lastnosti cevnih materialov posamezne veje izdelave (beton, keramika, PVC, PE-HD, armirani poliester, nodularna litina..) so se v času spreminjale. Spremembe so bile običajno k boljšim karakteristikam materiala, posebej novih materialov, ki so imeli začetne pomanjkljivosti (PVC), lahko pa tudi na slabše (beton v določenih obdobjih izdelave v SFRJ, je bil bistveno slabše kvalitete kot stari betoni izpred druge svetovne vojne...). Praviloma je veljalo tudi to, da so uvoženi materiali v času stare Jugoslavije bili praviloma kvalitetnejši, kot tisti iz domače proizvodnje. Zato je potrebno vedeti iz katerega obdobja je posamezni cevni materiali pri določanju tveganja nastanka poškodbe oz. izdelave krivulj staranja. Pri novogradnjah imamo danes veliko širši izbor možnih cevnih materialov, vendar smo glede na izvedeno primerjavo celotnih stroškov vgradnje in pričakovano življenjsko dobo cevovoda sedaj za izgradnjo mešane in kanalizacije za odpadno komunalno vodo v JP VO-KA zadnja tri leta (2004 - 2007) uporabljamo skoraj izključno cevi iz armiranega poliestra, za odvod onesnaženih padavinskih komunalnih voda pa cevi iz betona, na območju okolice Ljubljane tudi cevi iz PVC-ja in delno na zahtevnejši gradbiščih tudi GRP. Pri izboru cevnega materiala se moramo vprašati o: • Robnih pogojih - določeni v tehnični dokumentaciji, • Hidravlični prevodnosti in hrapavost, • Pogoj ih vgradnj e (zemlj ina, obremenitve..), • Izvedbi vgradnje (odprt izkop, brez izkopa, uvlačenje..), • Pogojih obratovanja (vzdrževanje, popravila, korozija, abrazija..), • Zahteve po kvaliteti izvedbe (standardi, potrdila, reference..), • Ekonomičnost (Skupni stroški izvedbe, obratovanja, življenjska doba..), • Samočistilni sposobnosti. Osnovni kriteriji za izbor vrste cevnega materiala so: • Statična in dinamična nosilnost, • Tesnost, • Odpornost na onesnaženo vodo, • Enostavnost vgradnje, • Življenjska doba, 2.4.2 Podan je kratek opis osnovnih lastnosti za posamezne cevne materiale: V opisu smo podali osnovne karakteristike cevnega materiala, fizikalno tehnične karakteristike in poznane izkušnje iz praktične uporabe. Ker imamo v grajene cevi iz različnih materialov, ki so bile proizveden v različnih časovnih obdobjih, je potrebno vedeti, kako je potekal razvoj tehničnih karakteristik različnih cevnih materialov v preteklosti. Lahko trdimo, da je razvoj prinesel velik napredek pri vseh cevnih materialih in se lastnosti le teh še vedno izboljšujejo. Betonske cevi - B: Splošno:Beton je kljub večjim pomanjkljivostim doslej največ uporabljen material pri javni kanalizaciji (86%). Kvaliteta betonskih cevi domačih proizvajalcev je v preteklosti zelo nihala, zato se je pri manjših DN, kjer ni potrebna velika temenska nosilnost vedno, več uporabljale PEHD cevi (delno PVC). V zadnjih letih je kakovost proizvodnje betonski cevi narasla po zaslugi največjega proizvajalca betonskih cevi pri nas - Nivo Celje. Temenska obremenitev in vgradnja:Slaba lastnost betonskih cevi je njihova velika teža, majhna dolžina posameznega kosa in velik radij krivljenja zavoja. Cevi brez notranje armirane mreže so občutljive na trde udarce - pokanje pri nabijanju z večjimi nabijalnimi stroji. Izredno velik delež, ki ga zavzemajo betonske cevi v celotnem kanalizacijskem omrežju je posledica njegove velike trdnosti in odpornosti na temenske obremenitve, robustne in enostavne vgradnje, nizke cene, neupoštevanja poškodb in neizvajanja meritev vodotesnosti obstoječih kanalov, ki bi bili potrebni sanacije. Kemična in abrazjska odpornost:Močno je občutljiv na ogljikovo kislino in sulfate, ki zaradi kemičnega procesa rušijo beton. Prav tako je pri nekvalitetnih betonih neodporen na abrazijo in grobo mehansko čiščenje, ki močno zmanjša njegovo življenjsko dobo. Tesnjenje:Pri betonskih ceveh se težko zagotavlja vodoneprepustnost in tesnjenje na spojih do katerih prihaja pri posedanju terena. Te težave se rešujejo z novejšimi izvedbami spojev, boljšimi tesnili in neprepustnimi premazi oz. prevlekami iz umetnih mas,smol ali keramike. Spoji med cevmi morajo biti izvedeni s tesnilnimi gumicami in primerno sidrani. Za dobro naleganje je potrebna tudi natančna izdelava v okviru predpisanih toleranc. Prevleke izboljšajo tudi hidravlične lastnosti kanala. Glede na tehnologijo izdelave se betonske cevi ločijo po trdnosti in vodoprepustnosti. Le kvalitetni betoni ne prepuščajo vode na daljši rok. Vodotesnost betonskih cevi se v glavnem serijsko preverja že pri izdelovalcu. Cena: Beton je najcenejši cevni material. Hišni priključki: fazonski kosi, možna izvedba z gumijastimi tesnili, obbetoniranje za betonske cevi, velika verjetnost da spoji s časom ne tesnijo več. Za: nizka cena, enostavna in robustna vgradnja, visoka dopustna temenska obremenitev, ni potrebno varovanje proti vzgonu, zelo ugodne razmere za samočiščenje odpadne vode (biofilm). Proti: slabo tesnjenje spojev, togi spoji, kratka dolžina cevi, poroznost, krajša življenjska doba (v agresivnih odpadnih vodah), občutljivost na udarce, zamiki v spojih pri posedanju materiala, slabo tesnjenje pri prehodu na cevi iz drugih materialov, vprašljiva sanacija ugotovljenih netesnosti, velika teža na m cevi Uporabno: meteorne vode, mešan sistem, dobro nosljivi tereni, kjer je mogoč enostaven in hiter izkop, vgradnja v obremenjena cestišča le za kvalitetne betonske cevi. PVC : Splošno:Umetni materiali se uporabljajo v kanalizaciji šele od petdesetih let naprej. Zelo pomembna je izvedba vgradnje, ki predstavlja večji del investicijskih stroškov (granulacija in predpisana zbitost obsipnega materiala Običajno cevi ni potrebno obbetonirati razen pri večjih temenskih obremenitvah (teh. preračun predv. obr.). Potrebno pa je varovanje na vzgon pri sami vgradnji. Plastične cevi starajo in s časom izgubljajo svoje mehanske lastnosti (temperatura in dinamične obremenitve hitrost staranja še povečujeta) Temenska obremenitev in vgradnja: Velika pomanjkljivost vseh cevi iz plastičnih mas je majhna dovoljena temenska obremenitev oz. dopustna začetna deformacija cevi. Občutljive so tudi na točkovne obremenitve - pokanje. Tako so cevi iz plastičnih mas pri večjih premerih (DN > 300) manj primerne za gradnjo kanalizacije, zaradi možne velike deformacije -sploščitve profila, ki je posledica nezadovoljive zbitosti posteljice in obsipa ali posedanja materiala. Zaradi nizke teže na tekoči meter cevi in spajanja s pomočjo obojk je vgradnja teh cevi zelo enostavna. Kemična in abrazijska odpornost:Primerne so za kemično in abrazivno agresivno odpadno vodo ter tam, kjer je okoliška zemljina zelo agresivna (ni korozije). Tesnjenje:Tesnjenje je zelo dobro Cena: Cevi iz plastičnih mas spadajo v spodnji cenovni razred Hišni priključki: enostavno navrtanje in dobro tesnjenje, fazonski kosi. Za: nizka cena, nizka specifična teža, enostavno polaganje in stikanje s spojkami, dobre hidravlične lastnosti Proti: potrebna zelo natančna vgradnja, varovanje proti vzgonu, možnost deformacije pri večji temenski obremenitvi, staranje, skladiščenje na terenu Uporabno: sanitarne in meteorne vode pri manjših premerih in neobremenjenih trasah PE-HD Splošno:PE-HD cevi imajo podobne dobre lastnosti in pomanjkljivosti kot PVC cevi. Temenska obremenitev in vgradnja:Zaradi možnih deformacij je potrebno cevi iz PE-HD vgrajevati zelo natančno in po navodilih izvajalca (zbitost posteljice in obsipa). Cevi so lahke, vgradnja je enostavna in hitra. Kemična in abrazijska odpornost:Cevi iz PE-HD so abrazijsko in kemično zelo odporne. Tesnjenje:PE-HD cevi se spajajo z varjenjem in zagotavljajo popolno tesnjenje. Cena: srednji cenovni razred Vsekakor je potrebno omeniti posebno izvedbo kanalskih cevi: rebrasta cev z dvojno steno za odpadne vode. Dvoslojne cevi omogočajo relativno veliko temensko obremenitev, velik zamik cevi pri polaganju, 100% vodotesnost varjenih spojev, predpripravljene jaške in priključke, ki so prav tako 100% vodotesno zavarjeni v celoto. Tudi morebitne poškodbe pri vgradnji ali izdelavi priključkov težko poškodujejo notranjo cev, po kateri teče odpadna voda. Hišni priključki: enostavno navrtanje, možno varjenje, dobro tesnjenje. Za: nizka specifična teža, enostavno polaganje brez kolen in odlično tesnjenje v sklopu celote (jaški), odlične hidravlične lastnosti Proti: potrebno varjenje na terenu, pazljiva vgradnja, varovanje proti vzgonu pri sami vgradnji v območju podtalnice, omejen maks. dobavljivi DN cevi (1000) Uporabno: sanitarne in meteorne vode pri premerih do DN 1000 Cevi iz nodularne litine : Splošno:Cevi iz nodularne litine visoko presegajo potrebne vrednosti in standarde za večino karakteristik pomembnih za kanalsko mrežo. Največja pomanjkljivost teh cevi je njihova visoka cena, ki lahko presega tudi 40% celotnih investicijskih stroškov. Cevi iz NL je potrebno ustrezno varovati pred korozijo. Temenska obremenitev in vgradnja: Cevi iz NL zaradi svoje visoke dopustne temenske obremenitve in žilavosti trdnostno najbolje odgovarjajo na vse obremenitve, ki se pri gradnji in v rednem obratovanju pojavljajo na kanalskem omrežju. Vgradnja je enostavna z obojčnimi spoji. Zasutje cevi je mogoče z izkopanim materialom ob ustrezni zunanji zaščiti cevi (izbor vrste cevi). Kemična in abrazijska odpornost:Kljub vedno novim zaščitnim sredstvom in premazom je korozija še vedno glavni krivec za večino poškodb cevovodov iz NL. Zunanja zaščita je občutljiva na grob obsipni material, agresivno zemljino, kisline in sulfate v zemlji. Obstajajo posebne izvedbe zunanje zaščite (PE, beton) cevi iz nodularne litine, ki omogočajo zasip položenih cevi z grobim izkopanim materialom in so hkrati tudi zaščita proti blodečim tokovom. . Do poškodb notranjega zaščitnega sloja lahko pride pri močno abrazivnih ali kemično agresivnih vodah, kar lahko vodi v korozijo. Enaka nevarnost obstaja tudi ob grobem mehanskem čiščenju kanala. Obstajajo posebne izvedbe notranje zaščite cevi, ki so primerne tudi za močno agresivne in abrazivne vode (notranja zaščita z poliuretanom dopušča uporabo pri odvodnjavanju odtočnih medijev s pH vrednostmi od min 4 do 12 in hitrostih medija od 710 m/s - Pont-A-Mousson, PH 1) Tesnjenje:Po rezultatih preizkušanja tesnosti kanalizacije laboratorija Varinger, so cevi iz NL v samem vrhu glede tesnosti položene kanalizacije. Cena: Cevi iz NL sodijo v najvišji cenovni razred Hišni priključki: pri sami gradnji v že izdelane priključne fazonske kose, dodatno - zahtevno navrtanje in posebne objemke. Za: enostavno in zanesljivo spajanje z obojko, vgradnja v vseh terenih, dopustna visoka temenska obremenitev, zasutje z izkopanim materialom, ni potrebno varovanje na vzgon, dobro tesnjenje Proti: velika teža na tekoči meter cevi, visoka cena, potrebna zaščita proti koroziji Uporabno: sanitarne in meteorne vode pri vseh premerih v vseh pogojih vgradnje, primerni tudi za zelo zahtevne vgradnje (velika temenska obremenitev, 100% tesnjenje v vodovarstvenih območjih, težek izkop zaradi gostote komunalnih vodov in velike globine vkopa v mestnih jedrih.) Cevi iz poliestrskih smol - ojačane z vlakni in polnili Splošno:Cevi iz poliestrskih smol Temenska obremenitev in vgradnja.:Majhna teža in enostavnost spajanja s spojkami omogočata hitro vgradnjo. Pri praktični izvedbi gradnje je večkrat prihajalo do poškodb cevnega materiala. Ker so cevi iz poliestrskih smol fleksibilne jih je potrebno vgrajevati zelo natančno in po predpisih proizvajalca, pomembna je natančna vgradnja in predpisana zbitost posteljice in zasipnega materiala v predpisani granulaciji. Kljub temu so pri večjih premerih cevi možne deformacije ob večjih temenskih obremenitvah, ki so predvsem posledica staranja materiala in izgubljanja začetnih trdnostnih lastnosti. Kemična in abrazijska odpornost:Visoka odpornost na različne kemikalije in snovi v območju pH 1-9, visoka odpornost proti abraziji Tesnjenje:Odlično tesnjenje (spajanje s spojkami) Cena: Cevi iz Armiranega poliestra sodijo v najvišji cenovni razred Hišni priključki: priključki so lepljeni, enostavna izvedba, dobro tesnjenje. Za: nizka specifična teža, 100% tesnjenje, odlične hidravlične lastnosti, odlična kemična in abrazijska odpornost Proti: potrebna natančna vgradnja, visoka cena, poškodbe pri ponovnem izkopu in navezovanju priključkov Uporabno: sanitarne in meteorne vode pri vseh razpoložljivih premerih Kameninaste cevi Sp/ošno.'Kameninaste cevi so zelo obstojne in trajne (dolga življenjska doba). Primerne so za industrijske obrate z zelo agresivnimi odpadnimi vodami. Temenska obremenitev in vgradnja.'Kameninaste cevi so občutljive na udarce, posamezni kosi cevi so kratki (2-2.5 m), velik radij krivljenja. Kemična in abrazijska odpornost.Odporne so na vse vrste kemikalij in so abrazijsko zelo odporne. Tesnjenje:Spoji so izdelani natančno in tesnjenje je dobro. Cena: Kameninaste cevi so iz zgornjega cenovnega razreda. Hišni priključki: fazonski kosi, navrtavanje in vmesni tesnilni element. Za: odlične hidravlične lastnosti, odpornost na kemikalije in abrazijo Proti: majhni premeri cevi, občutljivost na udarce, kratke cevi Uporabno: za posebne primere industrijskih odpadnih voda, industrijske cone, kjer zadostujejo manjši premeri cevi. 2.4.3 Predvidena življenjska doba cevovoda Predvidena življenjska doba kanalizacijskih cevi in objektov, je bistvena kategorija, pri določanju ekonomičnosti in upravljanju rehabilitacije kanalizacijskega sistema. Priporočena vrednosti so običajno podane s strani organizacij, ki skrbijo za doseganje čim višjih standardov izvedbe (LAWA, ATV). Minimalne vrednosti so določene z EU standardi in običajno znašajo za cevovode 50 let. V spodnji tabeli (ATV 2005) so podane vrednosti povprečnih pričakovanih življenjskih dob za kanalizacijske objekte kot jih podajata neuradni ustanovi za standarde v Nemčiji - ATV in LAWA. Privz. preglednica 1: Povprečne življenjske dobe kanalizacijskih naprav- ATV- 2005, LAWA 1993, Vir: Forschungsinstitut für Wasser- und Abfallwirtschaft an der RWTH-Aachen e.V. Adopted Table 1: Averige expected life lenght for sewer pipelines and objects - ATV -2005 Vrsta voda Povprečna življenjska doba v letih Kanal (novogradnja, obnova) 50 - 80 Kanal (popravilo) 2 - 15 Kanal (obnova - Renovierung) 25 - 40 Revizijski jašek (novogradnja, obnova) 50 - 80 Drugi objekti - objekt 50 - 70 - strojna oprema 5 - 20 Črpališča - objekt 25 - 40 - črpalke (odvisno od vrste črpalk.) 8 - 40 Ponikovalni sistemi za odp. Padav. vodo 20 - 30 V naslednji privzeti preglednici št. 2, pa so podane povprečne življenjske dobe cevi, kot so bile ugotovljene pri analizi kanalizacijskega omrežja v Nemčiji (Bettina 2005). Privz. preglednica 2: Povprečne življenjske dobe cevi- Quelle: Stein & Partner, (Bettina 2005) Adopted Table 2: Average expected life lenght for sewer pipelines, (Bettina 2005) Življenjska doba v letih Cevni material KVR - smernice Ocene proizvajalcev V praksi ugotovljene Beton /armirani bet. > 100 > 100 Keramika > 100 > 100 Lito železo > 100 > 100 Armirani poliester 50-80 (100) cca. 50 PVC - U 50 - 80 (100) > 100 cca. 50 PE-HD > 100 cca. 50 PP 100 cca. 50 Pregled zgodovinskega razvoja cevnih materialov glede na material cevi: Herz (1999) in Hofer (1994) poudarjata, da je treba upoštevati pri napovedi pričakovane življenjske dobe oz. pri določanju funkcije preživetja določenega kanalizacijskega omrežja dejansko doseženo starost posameznih skupin kanalov istega materiala, ki temelji na statističnih podatkih konkretnega omrežja, saj nanjo vplivajo specifični obratovalnimi pogoji. Upoštevati je treba torej podatke o vgrajenem materialu, starosti, okoliščinah vgradnje, vplivu okolja in obratovalne razmere o konkretnem omrežju, saj so ti podatki pri različnih omrežjih različni, zato je tudi pričakovana življenjska doba posameznih omrežij različna. Po navedbah Schmidta (2003) je treba pri optimistični oceni življenjske dobe upoštevati, da se zaradi daljše življenjske dobe s starostjo omrežja povečuje tudi stopnja okvar in s tem povezani stroški. Konec življenjske dobe naznanjata po standardih vodenja kakovosti DIN 55350 (ISO 3534, 1993): Opozorilna meja (warning limit): Je vrednost (najvišja ali najnižja), pri prekoračitvi katere je zahtevan povečan nadzor procesa. Navadno upoštevamo velike specifične dejanske vodne izgube ali visoko stopnjo okvar. Privzeta slika 5: Zgodovinski razvoj lastnosti cevovodov - (povzeto po Stein in Niederehe, 1987) Adopted Fig. 5: Historical development of sewer pipelines, (Stein and Niederehe, 1987) Meja posega (action limit): Je vrednost (najvišja ali najnižja), pri prekoračitvi katere je zahtevan določen poseg. Mejo posega določa z vidika odvoda odpadne vode tehnično dopustna stopnja okvar ali gospodarsko dopustna stopnja okvar [št. okvar/(kmleto)]. Odločilna je najnižja vrednost. Po navedenih mednarodnih standardih se življenjska doba kanalov v konkretnih primerih določi le na podlagi dveh kriterijev: • analize gospodarnosti in • upoštevanja zanesljivosti delovanja (tveganja). Življenjska doba - preostanek življenjske dobe: Pri pojmu življenjska doba je potrebno razlikovati med: • ekonomsko življenjsko dobo, ki je določena s knjižno vrednostjo kanala in se določi glede na amortizacijsko dobo investicije in upošteva pri ugotavljanju knjigovodske vrednosti infrastrukture, • tehnično življenjsko dobo, ki se konča, ko kanal preide v stanje, da funkcionalno ne more več opravljati svoje funkcije, ali obstaja visok riziko, da pride do okvare, ki bodo imele za posledico takojšnjo intervencijo in popravilo, ali pa je obnova kanala nujno potrebna zaradi varnosti delovanja sistema. Ekonomska in tehnična življenjska doba naj bi bili med seboj usklajeni, a običajno nista, ker so različni interesi v medsebojnem neskladju. Običajno se zato za posamezni odsek vodi ločeno tehnično življenjsko dobo in dobo amortizacije. 2.4.4 Staranje in življenjska doba kanalizacijskega omrežja Stanje kanalizacijskega omrežja želimo določiti iz podatkov. Za pridobivanje podatkov je vzpostavljen sistem nadzora in pregledov. V skladu z EN 752-5 je potrebno za ugotavljanje stanja - oz. izpolnjevanja zahtevanih pogojev delovanja kanalizacijskega sistema, uporabiti vse dostopne informacije. Stanje sistema se nato določi na osnovi zbranih podatkov, kjer podatkov ni, se lahko pristopi k modeliranju in simulaciji dogajanja v kanalizacijskem sistemu, vendar je v tem primeru verjetnost napake večja. Hitrost staranja je pogojena z materialom cevovoda in pogoji vgradnje. 2.4.5 Modeliranje staranja sistema: Določanje poteka staranja omrežja oz. prehajanja iz posameznega razreda stanja v drugega lahko določimo s statističnim ovrednotenjem sprememb v obstoječem sistemu in upoštevanjem verjetnosti, da se bodo posamezni kanalski odseki v bodočnosti enako starali. Matematično lahko to popišemo z uporabo tako imenovanih funkcij staranja. (Herz, 2000). V konkretni uporabi za opis uporabimo tako imenovano funkcijo prehoda razreda (FPR). FBR nam za posamezni kanalski odsek na osnovi njegovega razreda stanja dejansko da funkcijo staranja odseka glede na prehajanje iz enega razreda v drugega. Privzeti grafikon 4: Funkcija prehoda iz razreda 2 v razred 1 - potrebna takojšnja obnova, (Bauer, 2000) Adopted Graph 4: Survival function related to successive deterioration states from state 2 to state 1, (Bauer, 2000) V nadaljevanju so prikazane še ostale funkcije prehodov iz posameznih razredov stanja v naslednje razrede: Funkcija preživetja prikazuje, kakšen delež kanalov v določenem razredu stanja je glede na začetno stanje v določenem trenutku še prisoten v kanalizacijskem omrežju - je razlika med začetnimi stanjem (1 oz. 100%) in časovnim integralom funkcije preživetja (enačba 1-3), ki matematično popisuje potek prehoda stanj, kot je ugotovljen pri TV pregledu s kamero.: 1 - F (t < c) = 1 (1) 1 - F (t > c) (a +1) (a + exp[b• (t- c)]) (2) 1 - F (t =¥) = 0 (3) Oznake simbolov: t - starost v letih a - faktor staranja (določa, kako hitro nastopi proces staranja) b - faktor izpada (določa hitrost procesa staranja) c - faktor odpornosti (določa obdobje, v katerem še ne prihaja do okvar) Ocenjena vrednost prehoda stanj je določena na osnovi pregledanega vzorca istih kanalskih odsekov v različnih obdobjih njihovega življenjskega cikla. Ker smo na Ljubljanskem kanalizacijskem sistemu do sedaj izvedli le en pregled kanalizacijskega omrežja za posamezen kanalizacijski odsek, in se bo naslednji krog pregledov začel izvajati šele v naslednjih letih, ne moremo izhajati iz dejanskih podatkov o spremembah na omrežju. Za oceno krivulje staranja smo zato uporabili podatke pridobljene pri nemških raziskovalcih in jih glede na leto pregleda za naše vzorčno območje primerjali in prilagodili vrednosti, kot je razvidno iz grafikona 11. Za primerjavo je podan primer betonskih kanalskih cevi za mesto Berlin in osnovne krivulje staranja betonskih cevnih materialov, kot jih je pionirsko uvedel v modele ocene stanja v Nemško govorečih pokrajinah Herz (stran 100). Grafikon 11: Krivulje staranja za betonske cevi DN 250-400 - testni model - Šiška 2008 Graph 11: Survival functions for concrete pipelines - Šiška model 2008 "5 o sr. % 2 100% 90% 60% 70% 60% 50% 40% 30% 20% 10% 0% s: cs ^ \ V \\ J \ V — - 5BK1 S8K2! \ _ j 1 ^\VsBK3 > -U \ \ - SSK4 [ -i —1— — J — _ 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 Starts! [leta) Privzeti grafikon 5: Krivulja staranja za betonske cevi DN < 700, vgrajene po letu 1960 -mesto Berlin (Stein, 2007c) Graph: Survival functions for concrete pipelines DN <700, built after 1960, Berlin (Stein, 2007c) Glede na izkušnje v Nemčiji (privzeti grafikon 5) je življenjska doba betonskih cevi za mešano kanalizacijo 50 let (pri teh letih je že 50% vseh kanalskih cevi potrebnih takojšnje sanacije) Sla™»« * Ča»u TV progleda Privzeti grafikon 6: Primer krivulje staranja za betonske cevi vgrajene pred letom 1940, (Herz, 2000). Adopted Graph 6: Survival functions for concrete pipelines built before 1940, (Herz, 2000) Ob predpostavki, da se bo kanal staral v skladu z do sedaj zabeleženo hitrostjo staranja, lahko napovemo obnašanje kanalskega odseka tudi v prihodnosti, oz. določimo lahko predvideno življenjsko dobo kanala. Seveda so posamezne karakteristike funkcije prehoda podobne le za enake cevne materiale in enake pogoje vgradnje. Tako tvorimo skupine podobnih cevovodov, katerih lastnosti lahko popišemo z enako krivuljo staranja. Z metodo staranja sistema ne moremo določevati točne prioritete obnove za točno določen odsek. Rezultati analize nam le v določeni stopnji zanesljivosti omogočajo napoved trendov obnašanja sistema v prihodnosti in splošno oceno stanja cevovodov. Iz poznavanja celotnega stanja omrežja z vidika razreda stanja in predvidenega staranja lahko predvidimo staranje omrežja in ocenimo potrebe po obnovi za sistem in posredno omogočamo določitev strategije obnove sistema. V primeru da omrežja ne vzdržujemo in popravljamo bo stanje omrežja s časom pokazalo nekakšno takšno sliko( spodnja slika). Sistem se postara, posledično se zmanjšuje razred stanja sistema - (delež še dobro delujočih kanalov), ki počasi preidejo v nedelujoč sistem, ki ga je potrebno stalno popravljati oz. ni več v prvotni funkciji delovanja: MD.™ - Isto napovedi {I) Privzeti grafikon 7: Dolžine kanalov v različnih razredih stanj (Klasse: 1 - 6) - simulacija za daljše obdobje s programom Aqua-Wertmin 6.1 - (Herz, 2000) Adopted Graph 7: Pipeline lenghts in different deterioration states - simulation for longer time period with program Aqua-Wertmin 6.1 - (Herz, 2000) Rezultati analize so povzeti iz testnega modela računalniškega programa Aqua-Wertmin. Uporabljenih je 6 razredov stanj za razliko od naših 5 razredov stanj po ATV - DWA sitemu klasifikacije. Ker za sistem ljubljanske kanalizacije še nimamo digitaliziranih dovolj podatkov, da bi lahko izdelali bilanco posameznih stanj kanalizacijskega omrežja, smo uporabili podatke za kanalski sistem mesta Rheine v Nemčiji. Da se popoln razpad omrežja prepreči je potrebno sistematično načrtovati obnovo omrežja. Pri tem lahko omrežja obnavljamo na več različnih načinov - strategij. Vsekakor je pomembno poznavanje vhodnih podatkov, ki so potrebni za izdelavo analize: • Stroški za odpravo poškodb v posameznem razredu stanja • Življenjska doba kanala - in življenjska doba obnovljenega kanala - preostala življenjska doba • Stroški izgradnje novega kanala. • Stroški kapitala 2.4.6 Zagotavljanje obratovalne sposobnosti kanalizacijskega omrežja Minimalni kriteriji za obratovalno sposobnost kanalizacijskega omrežja so podani že v obstoječi zakonodaji, ki pa je kljub temu, da je bila popravljan v letu 2006 še vedno ne določa dovolj natančno določenih vidikov delovanja kanalizacijskega sistema medtem, ko v drugih primerih zahteva preveč togo ravnanje in s tem zavezuje upravljavca k nesmotrni uporabi svojih razpoložljivih delovnih sredstev in človeških virov Osnovne funkcije sokot je bilo že uvodoma ugotovljeno: • Nemoten odvod dotečene vode v omrežje na lokacijo, kjer se očisti in spusti v odvodnik • Med transportom onesnažena vode ne sme uhajati v okolje oz. tuja voda ne sme vdirati v sistem. 2.5 Strategije rehabilitacije kanalizacijskega omrežja Predstavili bomo tri osnovne strategije obnove omrežja ki slonijo na odločitvi o želenem stanju sistema in predvidenih skupnih stroških za rehabilitacijo in vzdrževanja omrežja. V praksi uporabimo kombinacijo različnih strategij, ki so v določenem času oz. obdobju realno izvedljive glede na razpoložljiva denarna sredstva, ob upoštevanju dodatnih stroškov, ki jih posamezna strategija prinaša. Primer simulacije za predstavitev strategije na osnovi staranja omrežja in porabljenih denarnih sredstev je bila izvedena s pomočjo programa AQUA-Wertmin 6.1 - testna različica, na priloženi vzorčni bazi podatkov za manjše mest v Nemčiji, ker potrebnih podatkov o poškodbah in cenah odprave poškodb za ljubljanski kanalizacijski sistem še nimamo. Simulacijo predstavljam, ker zelo jasno in eksplicitno predstavi rezultate različnih strategij obnove v normalnih pogojih delovanja podjetja in tako omogoča vpogled in razumevanje nastanka stroškov pri upravljanju kanalizacijskega omrežja skozi daljše časovno obdobje. Seveda rezultati simulacije niso neposredno prenosljivi na drugo kanalizacijsko omrežje, kar je v nadaljevanju tudi opisano. Predstavljene so tri specifične možne različice najprej opisno, nato pa tudi z grafikoni, ki so vzeti neposredno kot rezultati izvedeni simulacije s programom AQUA-Wertmin 6.1 glede na predvidene investicijske stroške, stroške amortizacije in stroške popravil oz. rehabilitacije kanalskih odsekov v njegovi življenjski dobi. 2.5.1. Strategija odpravljanja napak: Strategija poznana kot strategija gašenja požarov, pri kateri obnavljamo vedno samo tiste kanale, ki so nujno potrebni obnove zaradi ogrožanja varnosti delovanja sistema, ljudi ali materialne vrednosti. Ne zamenjajo ali obnavljajo se celi odseki, zato tudi ni nobene porabe investicijskih sredstev - v analizi stanja odgovarja temu načinu dejanje - nič narediti. Stalno poslabšanje stanja omrežja povzroča vedno večje stroške odprave poškodb. 2.5.2. Strategija ohranjanja stanja Pri takšni strategiji načrtujemo porabo sredstev tako, da ostaja vrednost omrežja nespremenjena. Tako ne poslabšujemo stanja omrežja vendar ga tudi ne izboljšujemo. 2.5.3. Strategija sredinskega stanja Izhajamo iz obstoječega stanja omrežja, ki ni v najboljšem stanju. Želimo stanje omrežja izboljšati in obdržati na takšnem nivoju, da v omrežju ne bo več kanalov v stanju razreda 1 in 2. Temu tudi priredimo porabo investicijskih sredstev v začetnem obdobju, ko stanje omrežja izboljšujemo - obnavljamo. 2.5.4. Primerjava strategij rehabilitacije V prikazani simulaciji so bile upoštevane naslednje vrednosti investicijskih stroškov za obnovo kanalizacije za predstavljene tri strategije obnove sistema s programom AQUA-Wertmin 6.1 - testni model - preglednica 1: Preglednica 1: Primer - investicijski stroški za različne strategije obnove kanalizacijskega omrežja glede na predvideno stanje omrežja v prihodnosti Table 1: Investment costs for different sewer system rehabilitation strategies Obdobje: / Investicijski stroš. 2000-2009 (EUR/leto) 2010-2080 (EUR/leto) Strategija 1 - odprava okvar 0 0 Strategija 2 - ohranjanje 200.000 170.000 Strategija 3 - izboljšanje 400.000 350.000 Simulacija podaja le tri različne pristope, seveda pa je možno izvajati tudi vse vmesne stopnje strategij odvisno od želja in zmožnosti upravljavca oz. lastnika infrastrukture. V nadaljevanju so predstavljeni rezultati simulacij predvidenega stanja kanalizacijskega omrežja, ki ga hipotetično obnavljamo v skladu s tremi različnimi predstavljenimi strategijami obnove (AQUA-Wertmin 6.1 - testni model). A: Predvideno stanje omrežja: Strategija 1: odprava okvar - predvideno stanje omrežja glede na razrede stanj: Dolžina (m) Läuse in in 40000 30000 20000 10000 0 H-1-1- i i =p-1-1- 2000 2010 2020 2030 2040 20:0 2060 2070 20S0 Leto Grafikon: AQUA-Wertmin 6.1 - testni model - odprava okvar Stanje omrežja se s časom slabša,vse do razpada sistema. Strategija 2: ohranjanje sedanje vrednosti: Dolžina (m) Grafikon: AQUA-Wertmin 6.1 - testni model - ohranjanje sedanje vrednosti Stanje sistema se ohranja na nivoju zatečenega stanja. Strategija 3: zagotovitev srednje vrednosti: Dolžina (m) 2060 2070 Leto Grafikon: AQUA-Wertmin 6.1 - testni model - zagotovitev srednje vrednosti Stanje sistema se s časom izboljšuje. B: Letni stroški popravil, amortizacija, obresti za posamezno strategijo: Strategija 1: Odprava okvar: Mio EUR/leto Leto Grafikon: AQUA-Wertmin 6.1 - testni model - odprava okvar Stroški za okvare s časom naraščajo. Drugih stroškov ni. Strategija 2: ohranjanje sedanje vrednosti: Mio EUR/leto Grafikon: AQUA-Wertmin 6.1 - testni model - ohranjanje sedanje vrednosti Strategija 3: zagotavljanje srednje vrednosti: Mio EUR/leto Leto Grafikon: AQUA-Wertmin 6.1 - testni model - zagotavljanje srednje vrednosti Kot je razvidno iz predstavljenih grafov se pri strategiji gašenja požarov stroški kontinuirano povečujejo iz leta v leto, medtem ko stroškov za investicije ni. Pri ostalih dveh strategijah se stroški za odpravljanje poškodb znižujejo v večji meri kot so vložena sredstva za obnovo omrežja. Predvsem pri strategiji 3 se stroški za odpravo poškodb na sistemu močno znižajo ob relativno nizkem (glede na strategijo 2) povišanju sredstev za obnovo sistema (osnovna investicija). Primerjava med predstavljenimi strategijami nam daje naslednje zaključke: Kljub najvišjim investicijskim vlaganjem pri strategiji srednje vrednosti lahko poleg celotnih najnižjih stroškov vzdrževanja omrežja zagotovimo tudi občutno izboljšanje stanja omrežja. Glede na trenutne cene na trgu lahko s posameznimi variantami določimo trenutno najugodnejšo strategijo. Strategije se s pridobivanjem novih podatkov o sistemu in novimi robnimi pogoji spreminjajo, zato tudi tu velja načelo dinamičnega prilagajanja, kar lahko privede do delnega nasprotja v interesih posameznih služb v podjetju oz. je načrtovanje predvidenih denarnih sredstev potrebno gledati dolgoročno in celostno z vidika celotnega podjetja, ter tako tudi interese uskladiti ter interpretirati. Za Ljubljansko kanalizacijsko omrežje je trenutno (2008) značilno le majhno število interventnih posegov, zato je strategija gašenja požarov, podprta s slabim nadzorom inšpekcijskih služb, ki ne preverjajo tesnosti kanalizacijskega sistema zelo uspešna. Dolgoročno gledano je to lahko usodno za celoten kanalizacijski sistem. Zavedati se moramo, da je analizo staranja omrežja in stroškov za vzdrževanje omrežja potrebno narediti za posamezne kanalske odseke na osnovi izvedenih analiz za posamezne skupine podobnih kanalskih odsekov glede na material, način vgradnje, stroške odprave okvar, teren. Glede na izvedeno analizo stanja kanalizacijskega sistema Ljubljana ugotavljam, da je strategija gašenja požarov za zadnje srednjeročno obdobje uspešna gledano s strani upravljavca in sedanjih najnižjih stroškov, saj je glede na strukturo in starost kanalov ter nepoznavanje dejanskega stanja sistema bilo do sedaj pričakovati le malo poškodb, ki bi bile potrebne večjih intervencij (slika 53, 64). Vendar gledano dolgoročno to ni dobra priprava na predvideni porast potrebnih obnov v naslednjih desetletjih. 2.5.5 Odločanje o najprimernejši strategiji rehabilitacije Strategija rehabilitacije nam določa, temeljno odločitev, kaj želimo s postopki, ki jih bomo sprovajali doseči - kam želimo kanalizacijski sistem privesti. Pri določanju strategije vedno izhajamo iz določitve stanja, določitve želenega stanja, ugotavljanja potrebnih resursov in človeškega potenciala ter finančnih sredstev, ki bodo potrebna za njeno izvajanje ter preverjanja in ocenjevanja izvedbe. Strategijo rehabilitacije kanalizacijskega omrežja določajo naslednji argumenti (DWA ATV 143 - 14): • zahtevano stanje (cilji - kaj doseči), • letni proračun (finančne možnosti - s kakšnimi sredstvi do cilja), • metoda sanacije (tehnične možnosti - kako cilj doseči). Čeprav je zakonodaja za celotno EU na področju varovanja okolja in delovanja kanalizacijskega sistema enotna, je vendar sama izvedba v praksi posameznih dežel raznolika in specifična za posamezno državo. Praksa je pogojena s kulturo naroda, predhodno prakso in z vodilnimi imetniki znanja, ki svoje ideje posredujejo upravljavcem in širši javnosti. Ogledali si bomo tri različne pristope (slika 21) in jih ovrednotili glede na stanje kanalizacijskega sistema v upravljanju JP VO-KA. Posledice različnih praks so seveda jasne. Pri pristopu 100% varovanja okolja in človeka so posledično cene vzdrževanja in obnove kanalizacijskega omrežja izredno visoke, v praksi pa prihaja do določenih odmikov pri realizaciji in kontroli zakonsko predpisanih norm - primer Nemčija. Pri pristopu maksimalnega dobička in minimalnega vlaganja v infrastrukturo z iskanjem rizičnega optimuma npr. ali je ceneje obnoviti cevovod ali plačati ekološke takse in čistiti onesnaženo vodo za potrebe oskrbe s pitno vodo (ki verjetno nikoli več ne bo pitna na mestu odvzema) je tveganje za onesnaženje okolja zelo visoko. Model, ki je bil precej uveljavljen v Angliji in ZDA je zaradi zanemarjanja obnove na račun maksimiranja trenutnih dobičkov pripeljal do slabega stanja omrežja in zahteva sedaj, ko je omrežje postarano velike finančne vložke za njegovo obnovo. Podobna situacija je nastala tudi v Sloveniji, čeprav iz drugačnega razloga. Način dela v Sloveniji je sicer temeljil na osnovi varovanja narave, vendar zato potrebnih sredstev komunalno gospodarstvo ni uspelo zagotoviti in se je sredstva iz amortizacije porabljalo za samo delovanje in pokrivanje variabilnih stroškov upravljavca javne infrastrukture. Ta trend se nadaljuje tudi v zadnjih letih. Pristop maksimalno z razpoložljivi sredstvi je lahko tudi dvorezen meč. V kolikor sredstev ni dovolj niti za enostavno reprodukcijo, ta metoda odpove, ker brez finančnih virov ni mogoče vzdrževati infrastrukture. Načelni pristopi k načrtovanju obnove kanalizacijskega omrežja i f Ohranitev narave prioriteta Minimalni celotni stroški Maks. dobiček Maksimalno z razpoložljivi mi sredstvi n Tveganje Cena n Tveganje Cena Različne prioritete in časovni roki za obnovo primerljivih kanalskih odsekov Slika 21: Shema načelnih pristopov k načrtovanju obnove kanalizacije Fig. 21: Fundamental principles of planning sewer rehabilitation 2.5.6 Sodobna računalniška orodja in modeli simuliranja staranja kanalizacijskega omrežja Matematična orodja s katerimi so snovalci popisovali proces staranja omrežja in napovedovanja odpovedi posameznih kanalskih odsekov je veliko. Trenutno lahko rečemo, da so prevladali trije načini, ki se uporabljajo v več variantah. Če odmislimo, Herzove krivulje staranja, ki se še vedno uporabljajo zaradi velikega števila podatkov, ki omogočajo njihovo dokaj natančno uporabo, so vendar nove metode zanimive s stališča napovedovanja ob relativno malih vzorcih in nekontinuiranih podatkih. Kratka predstavitev matematičnih modelov: a. Analiza relativnega tveganja (Relative risk based analysis) Analiza relativnega tveganja (RRBA) je zanimivo orodje za oceno tveganja (definirano, kot konvolucija med verjetnostjo in posledicami) nedelovanja v skladu z zahtevami, če vemo, da imamo zelo malo podatkov (TV pregledov) in še ti so izvedeni na malem % omrežja (10%). b. Model Markovih verig (Markovian process (MP)) Model Markovih verig oceni verjetnost prehoda zato, da opiše proces staranja med dvema soslednima stanjema. V običajnem Markovem modelu je verjetnost prehoda ocenjena: • Z uporabo relativne frekvence prehoda razredov stanj brez povezave z vplivnimi faktorji za posamezne odseke (nas ne zanima od kod izhaja) • Ali pa jih pridobi z uporabo modela tveganja na osnovi faktorjev z omejenim številom stanj na 2. Z namenom, da poveže podatke s pregledov kanalizacije z razlikami uradnih parametrov in parametrov okolja in se pri tem truditi, da ne bi zmanjšal natančnosti ocene verjetnosti z Markovo transformacijo, je proces staranja formuliran z eksponencialnim modelom tveganja. Ta način, ki so ga prvič uporabili za oceno staranja mostnih konstrukcij (Tsuda and all.), ima sposobnost modeliranja več stanj staranja čeprav predpostavljamo, da so verjetnosti prehoda neodvisne od starosti posamezne sekcije. V bistvu modeliramo vzorec in si pri tem pomagamo z metodo fuzzy logike. c. Model verjetnostnih nevronskih mrež (Probabilistic neural network (PNN)) Tretji pristop (PNN) je postal pogosto uporabljen kadar je bila povezava med vhodnimi podatki (v našem primeru faktorji in ugotovljene poškodbe na posameznem odseku) in izhodni podatki (delovanje odseka) zelo kompleksna in slabo poznana. Modeli z nevronsko mrežo izhajajo iz medsebojnih povezav med seti nelinearno povezanih enot - »nevronov«, pri čemer ima vsak »nevron« svojo enostavno nalogo. Strokovna javnost in uporabniki (Echachi, Alaegre, forum 2008), so enotnega mnenja, da so ekspertne metode določevanja prioritet kanalizacijskih sistemov še vedno na stopnji zanesljivosti enostavnih metod določitve prioritet, ki so bile zasnovane ne metodi stanja kanala in ocene poškodb. Seveda temu odločno nasprotujejo ponudniki posameznih celovitih rešitev, ki so prepričani, da je določanje stanja in ocena dobljena s pomočjo računalniških simulacij naprednejša in bolj zanesljiva. (RERAU, KANAL++, SYSTEM). Pri pregledu različnih metod in ugotavljanju nepravilnosti v avtomatskem procesu določanja prioritet so jasna nekatera dejstva: Pri avtomatskem računalniško vodenem določanju prioritet, uporabnik nima več nadzora nad dogajanjem - Ocena pravilnosti rezultata je nemogoča, ker toka odločitev ni mogoče slediti. Za strokovnjaka so zato intuitivne metode, ki slonijo na logičnih povezavah veliko bližje. Pri preverjanju dela avtomatskega odločanja in odločitev, ki so jih sprejeli strokovnjaki so ugotovljene precejšnje razlike. Vzroki za odstopanja so bili tako v napačno vnesenih podatkih v sistem, kot različno (subjektivno) vrednotenje človeka v podobnih situacijah. V naši nalogi smo zato odločili za vrednotenje stanja in določanja prioritet obnove na osnovi ocene tveganja upravljavca kanala. 2.5.7 Kriteriji za odločanje o rehabilitaciji kanalizacijskega omrežja Izbor kriterijev oz. prioritet je bistvenega pomena ob predpostavki, da so podatki na osnovi katerih se izbor izdela zanesljivi, pravilni in zbrani v dovolj velikem številu, ki omogoča njihov prenos z vzorca na posamezni primer. Pri izboru smo upoštevali naslednja merila: • Podatki morajo biti rutinsko dostopni, enoznačni in zanesljivi, • Za analizo uporabljamo le najpomembnejše kazalce - tiste, ki predstavljajo največjo nevarnost in se nahajajo na območju največjega škodnega potenciala - potencialno pomenijo največje tveganje, • Zbiranje podatkov mora biti enostavno, • Baza podatkov se lahko vedno dopolnjuje in spreminja, • Omogočena mora biti uporaba podatkov iz različnih virov in oblik (opisni, numerični, slikovni..) . Do vzpostavitve katastra poškodb in izvedene analize za posamezne sklope cevnih materialov se pri določitvi prioritete obnove upošteva naslednje faktorje: • ustrezna hidravlična prevodnost odseka, • vrsta odpadne vode - padavinska, stopnja onesnaženosti komunalne vode, • starost odseka, • razred stanja kanalskega odseka, • število in velikost poškodb glede na klasifikacijo po ATV 143, • vodovarstvena območja, • območja z visoko podtalnico, • število oskrbovanih strank, • preplavitve, zastoji, prelivi v vodotoke, • Glede na ocenjeno količino infiltrirane, oz. eksfiltrirane vode (in opis poškodbe), • Zunanji naročniki (investitorji), ki zaradi novogradnje menjavajo obstoječe starejše omrežje, • Možnost pridobitve vseh potrebnih soglasij, služnosti oz. gradbenega dovoljenja, • Pobude strank, občin in večjih predvidenih porabnikov , • Nadaljevanje že začetih gradenj v predhodnem koledarskem letu, • Časovna uskladitev izvajanja obnov dotrajanih odsekov vodovoda in kanalizacije z drugimi komunalnimi vodi in ureditvami cestišč, • Dokončanje nalog, za katere so že zagotovljena finančna sredstva. Posamezne kriterije se uporablja v skladu z obstoječo zakonodajo, tehničnim pravilnikom in konkretno situacijo na terenu - komu in čemu je vodovod, kanal namenjen, kje se nahaja, kakšni so predvideni stroški izgradnje in vzdrževanja in ne nazadnje, kdo bo zagotovil finančna sredstva.. Vse te pogoje se je ocenjevalo po občutku in iz izkušenj s precejšnjim faktorjem subjektivne ocene. Ocena eksperta je seveda potrebna, in ostaja tudi pri računalniško podprtem določanju prioritet, le da je tu veliko manj možnosti za napako, omogočen je veliko bolj celostnem pregled in pristop, možna je izdelava variantnih rešitev in njihova primerjava, sama izdelava analiz pa je občutno hitrejša in zanesljivejša. Kriteriji pri GIS podprtem določanju prioritete obnove po metodi največjega tveganja so na prvi pogled skoraj identični, le da je za izbor po teh kriterijih potrebno zahtevane podatke pridobiti v digitalni obliki in primerno urejene ter strokovno ocenjene tako, da je mogoča računalniška obdelava, ki v primeru dobro zastavljene in zanesljive baze podatkov omogoča primerjavo kanalskih odsekov med seboj in tako določanje realne prioritete obnove, ki ima veliko prednosti pred obstoječo prakso dolgega in mukotrpnega dela določanja prioritet obnove brez ustreznih podatkov, polne napak zaradi časovnih pritiskov in pomanjkanja kadrov. Ker baze podatkov za analizo ni, je seveda toliko bolj vprašljivo določanje prioritet obnove na osnovi subjektivne ocene, ki prav tako sloni na skopih podatkih izpostavljenih kanalskih odsekov, ki so na robu propada. Benchmarking - primerjanje - definira Watson (1993) kot sistematičen in nepretrgan proces ocenjevanja in primerjanja organizacijskih procesov s poslovnimi procesi, ki jih uporabljajo druga svetovno uspešna podjetja za pridobivanje informacij, ki bodo organizaciji pripomogle k izboljšanju njene učinkovitost in uspešnosti. V okviru delovne skupine IWA - (Alegre et. all., 2000) je bil izdelan katalog PI-jev (Performance Indicators for Wastewoter Services (v nadaljevanju PI-WS) - indikatorji uspešnosti delovanja) in nato na osnovi rezultatov uporabe v praksi izdelan priročnik najboljše prakse kot nadgradnja osnovnega dokumenta - (Matos et. all., 2003). Predlagane indikatorje iz kataloga PI- WS IWA smo klasificirali in naredil izbor PI-jev primernih za vrednotenje stanja kanalizacijskega omrežja. Na osnovi izbora želenih PI-jev smo naredili ožji izbor PI-jev, za katere je realno mogoče zbrati podatke in nekaj takšnih, za katere bi bilo priporočljivo podatke začeti zbirati v obliki, ki omogoča določanje PI-jev in njihovo vrednotenje. V Sloveniji je bil v letu 2008 izveden benchmarking podjetij za oskrbo s pitno vodo pod okriljem ministrstva za okolje in prostor, na področju odvajanja in čiščenja odpadne vode, pa v Sloveniji podobnih primerjav še ni bilo izvedenih. 2.5.8 Nadzor nad kanalizacijskim omrežjem Nadzor nad stanjem kanalizacijskega omrežja je predpisan že v pravilniku. Nikjer pa ni določeno katere in na kakšen način ter v kakšni obliki je potrebno podatke zbirati, urejati oz. kako jih uporabiti. Podatki, ki se zbirajo za razna poročila o delovanju in stanju kanalizacijskega omrežja, ki jih zahteva država, velikokrat nimajo nobene prave povezave z realnim stanjem kanalizacije ali delovanjem objektov. 2.6 Ocena stanja kanalizacijskega omrežja Kazalniki stanja kanalizacijskega sistema gledano generalno za celotno kanalizacijsko omrežje nam pomagajo pri dolgoročnem načrtovanju obnove in rezervaciji potrebnih finančnih sredstev za njihovo realizacijo. Ugotavljanje in ocena stanja kanalizacijskega sistema je zahtevana že v standardu EN 752-5 - ki zahteva, da se v ta namen uporabi vse razpoložljive in pomembne informacije, ki so osnova za planiranje vseh nadaljnjih ukrepov. Pri tem priporoča ATV-DVWK-M 143-1 [2], oz novi standard SIST EN 13508-2:2003, da se vse pridobljene podatke kritično analizira in oceni z ozirom na aktualnost, zanesljivost, popolnost, natančnost, opisno moč itd - . Kanalizacijsko omrežje Ljubljane je bilo sistematično pregledovano s TV kamero od leta 1994. Uporabljala se je klasifikacija stanja v skladu s priporočili ATV 143, ATV M 149. Od leta 2008 smo tudi v JP VO-KA pristopili k novi metodologiji zapisa pregledov s TV kamero v skladu s standardom SIST EN 13508-2:2003. Nov zapis nam omogoča boljšo klasifikacijo, lažje vrednotenje kanalskih odsekov glede na izkazano tveganje, ki ga kanalski odsek predstavlja za svoje okolje, saj je opis poškodbe prilagojen lažjemu vrednotenju intenzivnosti napake. Podatke lahko nato koristimo za takojšnje ukrepanje (vzdrževanje, sanacija) in preventivno delovanje (Muller 2005). Osnova za vsa ta načrtovanja je kot že omenjeno v predhodnih poglavjih - poznavanje razreda stanja kanalizacijskega sistema in digitalni kataster evidentiranih in klasificiranjih poškodb. Ocena stanja se določi na dva načina: • S preveritvijo tesnosti kanalizacijskega odseka (voda, zrak - EN 1610, Wasserdruckprüfung gemäß ATV-DVWK M 143 Teil 6) • Z vizualnim oz. TV pregledom posameznega odseka S prvim načinom ugotovimo da netesnost obstaja, z natančnim pregledom cevovoda pa kaj je vzrok netesnosti oz. kje se poškodba nahaja. Glede na izkazane poškodbe se v nadaljnjem postopku odločanja določi način in čas obnove. Hišni kanalizacijski priključki: Enako lahko pregledamo hišne kanalizacijske priključke s primerno prirejeno ali posebno opremo. Pri hišnih priključkih običajno preverimo še pravilnost priključitve v primeru da je ločen kanalizacijski sistem oz. je predvideno ponikanje odpadnih padavinskih voda. To najlažje ugotavljamo z dimljenjem, oz. z barvanjem vode. Ker so lastniki hišnih kanalizacijskih priključkov sedaj tudi finančno odgovorni za izvedbo rehabilitacije in ugotavljanje stanja hišnega priključka, ustreznih vzvodov za izvajanje zakonskih obvez pa v praksi ni, ostaja ta del kanalizacijskega omrežja siva cona. Lastniki priključkov so slabo obveščeni o svojih obveznostih, odloki niso objavljani na dostopen način, lastnik prvič zve za svoje obveznosti, ko jih mora sam izvesti. Lastnik priključka si takrat običajno postavi naslednja vprašanja: • Zakaj naj dam pregledati kanalski priključek - saj v redu dela, • Ekološki riziko, ki ga povzročam (bolj ozaveščeni), • Kdo je pristojen za to, in kdo zna to izvesti, • Kakšne so posledice, če ne izvedem pregleda, • S kakšnimi stroški moram računati, • Kdo mora stroške poravnati, • Kdo nudi posamezna usluge, • Kako do več primerljivih ponudb. Dokler ne bo jasnih dogovorov, ugodnih in cenenih rešitev za vprašanja, ki si jih lastnik priključka postavi, ko se od njega zahteva pregled hišnega priključka s strani javnega upravljavca omrežja ter temeljitega nadzora ustreznih služb s pooblastili za kaznovanje, zasnovani sistem ne bo deloval, kljub zakonskim obvezam. 2.6.1 Ocena stanja kanalizacijskega omrežja na podlagi opravljenega TV pregleda s kamero Pregled s TV kamero (prirejeno po CGS - Krašovec-hidrospeleo) Korekten pregled cevnih sistemov s TV kamero je pomembna faza nadzora pred začetkom uporabe, med uporabo in ob vzdrževalnih posegih na kanalizacijskem sistemu. Pokriva konstrukcijski, hidravlični in okoljski vidik ustreznosti cevnega sistema. Za obravnavani cevni sistem se v okviru vsakega pregleda posname vse jaške in cevne odseke. 2.6.1.1 Tehnologija in način snemanja Snemanje naj se izvede skladno s standardom SIST EN 13508-2:2003 in skladno z nemškimi smernicami ATV-M 143-2 - do sedaj po ATV. • Pred pričetkom snemanja se stene kanalov in jaškov očisti z vodnim curkom pod visokim tlakom, • Usedline se izčrpa, • Snemanje se izvaja z robotsko kamero, ki video posnetke zapiše v digitalni format in hkrati samodejno beleži dolžine in naklon pregledanih odsekov. Snemanje se izvaja dovolj počasi, da je možno opaziti vse relevantne posebnosti oz. značilnosti. Kamera mora imeti vrtljivo glavo, da je možno bližnje (pravokotno) snemanje problematičnih mest. Kamera pa se premika naprej po cevi le, ko je leča obrnjena v smer cevi, • Vsa opažanja se sproti zapisujejo, • Po pregledu se izdela poročilo, • Pregledi se izvajajo nad nivojem terena, pod nivojem terena, lahko pa tudi pod vodo. Kakšni naj bodo in kaj obsegajo zbrani podatki snemanja? Obsegati morajo: • Film trase cevnega sistema z detajlnim pregledom cevnih odsekov, priključkov in jaškov, • sprotne vpise vseh ugotovitev (lokacije, vrste poškodb, posebna opažanja, ovire toku, pripombe); klasifikacijo poškodb v slovenskem jeziku in usklajeno s standardom SIST EN 13508-2:2003. To standardizirano kodiranje vseh opažanj snemanja omogoča primerjavo opažanj snemanj, • avtomatski kontinuiran zapis razdalje od startne točke snemanja, • avtomatski kontinuiran zapis trenutnega nagiba cevnega voda. Pristnost oz. kredibilnost podatkov snemanja zagotavljajo tudi naslednji zaščitni ukrepi: • Program izdela avtorsko zaščiten digitalni zapis, ki onemogoča kasnejše spreminjanje podatkov, • Koordinate vstopnih jaškov (pričetka snemanja) se preko sistema GPS zapišejo na video posnetek. Zbrani digitalni podatki snemanja morajo omogočati, da jih uporabnik kasneje lahko uvozi v svoje aplikacije, npr. za izdelavo in dopolnjevanje katastrov cevnih sistemov in sicer: • Za zajem manjkajočih odsekov, jaškov in priključkov, • Za popravek oz. točnejše preciziranje položaja jaškov (GPS meritev, natančnost pozicije do 1 cm), • Za prenos podatkov v GIS, • Za zapis kopije podatkov snemanja v bazo infrastrukturnih objektov, • Za dostop do podatkov snemanja s pomočjo GIS pregledovalnika. Arhiviranje podatkov • Filmi naj bodo urejeni po posameznih odsekih, podatkih o poškodbah, poročilih in drugih dokumentih, • Istočasno naj bo možen pregled katastrov, načrtov, skenogramov, ortofoto posnetkov, • Možna naj bo integracija podatkov z obstoječimi poslovnimi aplikacijami, • Zagotovljen mora biti programski del rešitve in vsa orodja za vzdrževanje in arhiviranje banke podatkov. Izvajalec snemanja Izvajalec snemanja mora predhodno predložiti reference vsaj 10 snemanj v zadnjih treh letih (z referenčnimi pismi citiranih naročnikov). Vsak snemalec mora imeti potrdilo o šolanju snemanja s TV kamero, izdano s strani dobavitelja snemalne opreme. Pri izvajanju pregleda s TV kamero se je do sedaj uporabljalo standard ATV, sedaj pa se pregledi izvajajo v skladu z novimi EN standardi. ATV - M 143-2 Deutsche Vereinigung für Wasserwirtschaft, Abwasser und Abfall: Optični pregled kanalizacij SIST EN 13508-2:2003 Standard za ugotavljanje stanja drenažnih in kanalizacijskih sistemov zunaj stavb - 2.del: Sistem za vizualni nadzor in kodiranje Razred stanja se je do sedaj določal po smernicah ATV. V spodnji preglednici smo podali opis posameznih razredov stanj in dodal oceno tveganja, ki ga posamezni razred stanja kanalizacijskega odseka predstavlja za človeka in okolje, na sliki pa je podan primer izdelanega poročila o pregledu s TV kamero. Vsa zbrana dokumentacija o stanju kanalizacijskega omrežja, ki je bila pridobljena s TV pregledi kanalizacije Ljubljanskega kanalizacijskega omrežja do leta 2008 je bila izdelana v skladu z ATV priporočili. Preglednica 2: Nevarnostni potencial, ki ga posamezni razred stanja kanala prinaša v prostor. Prirejeno v skladu s klasifikacijo razredov stanj po VSA Table 2: Hazard potential coused by deterioration state classified with VSA clasification scale Raz. Stanja kriterij ocenjevanja predvideni ukrep nevarnostni potencial 0 Netsnost, zelo velike razpoke, stisnjen, stene močno načete, velika verjetnost porušitve Kanal je potrebno takoj popraviti zelo velik 1 kanal je korozijsko močno načet ali izpran, črepinje, razpoke, odprti stiki, eksfiltracija kanal je potrebno hitro rehabilitirati velik 2 zaznane so poškodbe, razne razpoke, luknje, korozija, srednje izpan material stene, razne poškodbe kanal je potreben sanacije ali obnove sreden 3 kanal izkazuje poškodbe, rahla izpranost materiala cevi, v primeru hkratne obnove drugih komunalnih vodovod, se ga zamenja majhen 4 Kanal je v dobrem stanju ni predvidenih ukrepov ga ni .MASKE ( C : \ T KAS 13 \ KOE PFE\ OD5EK) SI Kraj■pregleda-..... Video ■ st ......... Odsek - st . -......... od- j as tea- -......... do-j as tea- -......... prof i 1 ■ c; ev ±........ smer - t o tea -......... kanalski - sistem■ - - ■ Ma rilo----......... ±±±±±±±±±±±±±±±±±±± Foto -V i da o - - - Ra Ed. - • KU Z M X C EVA ■ UL ICA9I • 470............. • 291 • 298,39.......... • 298, 60.......... • 3 009I • G-OR9I • MS 1:-lOO ± ± ± ± ± ± •Koman ■ Dat um- ■li. io . 2 ooigi - Kota-poterova- - - : - 3 □ □ , 5 2 91 ■ Kota - pokrova- - - : - 3 □ □ , ■'IVSl .....cevni - mater ial - ■ : ■ BETONSI □ 91 ±±±±±±±±±±±±±±±±±±±±±±±±±±±±±±±±±±±±±±±±±±±±±±±±±±±±±±91 tar 91 ■Ü02 , Om - -aZacetek-pregledaD-GRev. - j asekDSI .........Cist. :298,39DDStevilka-ods. :2DDPregled -protiD9I .........□ sme r i - t o teaO ■□Pregled - pote tea - i z - nas p r o t neD 91 .........□ s t r an '31 ■009, Sin - - □ Ko r o s i j a - ( C —S O % ) LEVO- IN - DESNO - SPODAJD 91 ■ OOS, 6 in - ■ Priklj uc e te - na - t eme nu9I -Oil, S rti - - □ Ko r o s i j a - ( C *4 □ % } CEL - OD SE KCl 91 .........□ Ra z r e d - s t an j a - 2 □ 91 ■Oil, -4 rti ■ ■ □ Mat e r i a 1 ■ v ■ kana lu- — ■ Kame r a ■ ne ■ gr e - nap r e j □ 91 ........■□Pregled-mogoc■sele-po■ciscenjuD® ........ ■ □kanal a?DDNasp r o t na ■ s t r an - n i ■ dose aenaO ■ DPr egl e dO'31 ........ . □ i s . nas pro t na - s t ran i - ni - mogocD - n Konac - prag ladaD9I . MASKE ( C : \ X KAS 13 \ KOE P FE\ ODSEK) 91 Kraj - pregleda- - - Video■st.-...... Odsate-st. -...... od-jastea- -...... do-j as tea- -...... prof11 -c e v i..... smer■toka-...... teanalstei-sist em-Me rilo----...... ■ KU Z M X C EVA - UL XCA91 ■ 470.........................Datum- ■ ■ 391 ■298,39......................Kota - p o ter ova ■297, SS......................Kota - p o ter ova ■ 3009I ■ DOL 91 ■ MS...........cevni - mater ial - - : - B E TOM 91 L : ■ 10009I 11 . IO . 2 0049I ■300, 52 91 ■3GO, 62 91 Privzeta slika 6: Primer poročila o TV pregledu v skladu s ATV - M 143-2, JP VO-KA Adopted Fig. 6: CCTV report according to ATV - M 143-2 classification Privzeta slika 7: Primer poročila o TV pregledu po SIST EN 13508-2:2003 (tudi 2d) - IBAK, JP VO-KA Adopted Fig. 7: CCTV report according to SIST EN 13508-2:2003 classification- IBAK, JP VO-KA Nazoren prikaz lege in vrste poškodb glede na dejansko pozicijo v kanalskem odseku je v veliko pomoč pri vrednotenju in oceni stanja kanalskega odseka in o odločanju o potrebnih ukrepih za odpravo pomanjkljivosti (zgornja slika - IBAK). 2.6.1.2 Stroški pregledov in pričakovane koristi: Vpliv faze planiranje pri izgradnji kanalizacijskega omrežja je premalo upoštevan. Če se zavedamo, da v se v fazi planiranja, kamor spada tudi zajem podatkov o sistemu, odloča o kar 65% vse vrednosti investicije lahko hitro ugotovimo, da je natančno poznavanje stanja kanala zelo pomembno. Stroški čiščenja, pregleda, in ocene stanja znašajo po oceni 2.5% (5 EUR/m) vseh stroškov izkazanih pri izgradnji kanalizacijskega odseka , Nezanesljivi in slabi podatki kot osnova za načrtovanje obnove sistema imajo lahko za posledico: • napačno načrtovanje, • dodatne stroške, • pomanjkljivo izvedbo, • neprimeren izbo materiala cevi, • nestrokovno izvedbo priključkov, • probleme s statičnimi in dinamičnimi obremenitvami, • neprimerno delovanje in vzdrževanje kanala, • neprimerno rehabilitacijo - skrajšana življenjska doba kanala. 2.6.1.3 Zanesljivost in natančnost pridobljenih podatkov opravljenih s pregledom kanala s TV kamero Od pridobljenih podatkov (običajno s pregledom s TV kamero) zahtevamo: • popolnost, • kompatibilnost, • točnost, • prikladno merilo, • konsistentnost podatkov, • aktualnost, • verodostojnost. Izkušnje kažejo, de je ponovljivost podatkov pridobljenih s pregledom s TV kamero zalo slaba, in zelo variira glede na izvedenca, ki posnetek izdela, in okoliščine v katerih je bil posnetek izdelan. Zato lahko podatke o pregledu s TV kamero ocenimo kot relativno nezanesljive in subjektivne. Kljub tej oceni so ti podatki zelo pomembni in v bistvu edini, ki so na razpolago, zato jih uporabljamo in pri tem upoštevamo stopnjo nezanesljivosti. Osnova za ugotavljanje stanja kanalizacijskega omrežja in posledičnega planiranja in načrtovanja vzdrževanja in obnove so vsi razpoložljivi podatki je navedeno v EN 752-3 in ATV-DVWK-M 143-1. Kvaliteta podatkov pridobljenih s pregledom je odvisna od usposobljenosti, izkušenj in motivacije pregledovalca. Sistem ocene je dokaj zahteven in hitro lahko pride do nepravilnega vnosa oz. ocene stanja. Dodatno vplivajo na kvaliteto poročil tudi očiščenost kanala, dnevna višina odpadne vode v kanalu. Velja ocena (Stein 2005), da je netočnih ali napačnih podatkov nekje med 10 in 20%! Po raziskavi RTHW Aachen pa celo 40%. Ne pričakujemo izboljšanja stanja, saj je tukaj faktor človeška napaka, in relativno velik pritisk na količino pregledanega sistema za posameznega pregledovalca. Kljub temu je potrebno pridobljene podatke vzorčno preverjati in ugotavljati njihovo zanesljivost (ponovitev pregleda na vzorčnem obsegu). Po ATV-DVWK-M143-1 je potrebno preveriti: • formalno pravilnost podatka • logično pravilnost podatka • ujemanje starih in novih podatkov Na tak način zagotovimo zmanjšanje napak v katastru poškodb in povečanje njihove zanesljivosti. Kanalski sistem naj bi bil v skladu z odlokom v celoti pregledan vsakih 10 let. Praksa je običajno drugačna. Za primer naj navedem, da je v letu 2007 bilo pregledanega 78 km od 1130 km ljubljanskega kanalizacijskega sistema, pregledi hišnih priključkov po novem odloku se še niso začeli izvajati - kar pomeni, da brez dodatnih kapacitet za pregledovanje stanja omrežja s TV kamero omrežja ne bo mogoče pregledati prej kot v cca. 15 letih. Alternativa je metoda selektivnega pregledovanja kanalizacijskega omrežja (pregled podobnih kanalov z vzorčnimi odseki.), vendar takšen način v odloku ni predviden, zahteva pa dobro organiziranost in načrtovanje pregledov. S pomočjo GIS tehnologije je to danes relativno enostavno izvedljivo. 2.6.2 Ocena stanja kanalizacijskega omrežja na podlagi okvar - upravljanje s tveganjem S časom cevni material iz katerega je zgrajen kanal utrpi različne poškodbe in zmanjšanje prvotne tesnosti. Posledica je, da začne prihajati do infiltracije(vdora okoliške vode)/eksfiltracije (izliv onesnažene vode v okolico kanala) vode. Princip oz. osnovni vplivni faktorji na velikost infiltracije so identični faktorjem, ki imajo vpliv na eksfiltracijo in so v osnovi odvisni le od nivoja podtalnice in koeficienta pretočnosti okoliške zemljine. Seveda pa obstajajo tudi drugi viri tuje vode - napačni priključki, in prepovedane navezave npr, zalednih ali strešnih voda. V mešanem kanalizacijskem sistemu se v primeru nalivov prevelika količina dotečene odpadne vode preliva (v bližnji odvodnik), pri čemer, naj bi bil prvi najbolj onesnaženi val zadržan v zadrževalnem bazenu, in nato, prečrpan nazaj v kanalizacijski sistem, da se očisti na ČN. Zaradi tega je dejansko infiltracijo v sistem nemogoče natančno oceniti, saj meritev pretokov ni (prelivi v Ljubljanico npr. so začeli izvajati šele oktobra 2008). Tudi če bi bile, pa ne moremo z gotovostjo določiti, kolikšen delež vode je infiltriran zaradi netesnosti kanalizacijskega omrežja. Ker je tuja voda v kanalizacijskem sistemu velik problem za ČN (Horjul, Šujica, IG..) in njeno dobro delovanje, želimo seveda tujo vodo omejiti v čim večji meri. Dotok tuje vode se tako poizkuša ugotovit pri pregledih s TV kamero in pregledi na terenu. Dejanski vdor podtalne vode v sistem pa je mogoč le v območjih z visoko podtalnico (Ljubljansko barje). Vplivni faktorji Ui zaradi nevarnosti infiltracije pri določanju prioritet obnove zvišujejo izkazano tveganje pri ugotovljenih poškodbah na kanalizacijskem sistemu. 3.0 METODA NAJMANJŠEGA TVEGANJA - PODROBNEJŠA PREDSTAVITEV 3.1 Uvod Za določanje prioritet obnove obstaja veliko različnih modelov, ki vsak po svoje določa prioriteto obnove. V grobem lahko delimo modele na: a) modele ki prioriteto določajo na osnovi krivulj staranja in predvideni odpovedi, ki izhajajo iz starejših standardov za klasifikacijo poškodb in oceno stanja kanalizacije (npr ATV 149), b) modele, ki izhajajo iz stanja evidentiranih poškodb, in njihovega vrednotenja, ti modeli so hote ali nehote sovpadli z novimi evropskimi standardi ocene oz. klasifikacije poškodb kanalizacijskih cevi po EN 13508. Model najmanjšega tveganja še ni bil izdelan za kanalizacijsko omrežje, je pa bil izdelan podoben model za določanje kritičnih odsekov na vodovodnem omrežju. Pri modelih na principu a) se odloča o sanaciji ali obnovi kanalizacijskega omrežja na podlagi ocene stanja in modeliranja staranja omrežja. Strategija temelji na teoriji verjetnosti in na predpostavki, da je mogoče na podlagi različnih matematičnih verjetnostnih porazdelitev napovedovati prenehanje življenjske dobe tehničnih naprav ter na tej osnovi načrtovati najprimernejše obdobje za rehabilitacijo. Slabosti te metode so v njeni statistični naravi - za zanesljivo napovedovanje je potrebno imeti dovolj velike vzorce enakih primerov cevovodov, ki so podrobno raziskani in nato njihovo statistično popisano delovanje prenesti na večji obseg kanalizacijskega omrežja. Ker je metoda relativno nezanesljiva in ugotavlja predvsem trende ne upošteva pa lokalnih posebnosti in dejanskih vrednosti smo princip dela uporabili pri strategiji srednjeročnega načrtovanja obnove omrežja. Pri modelih tipa b), pa izhajamo iz dejanskega stanja cevovoda, vendar ne vemo, kam nas bo le to pripeljalo. Najboljša kombinacija je upoštevanje obeh metod, ker pa ima za posledico višje zahteve po času, višje stroške načrtovanja, zbiranja podatkov in izdelovanja analiz. VERJETNOST NEVARNOST M - RAZPOKA £ iSKODNI POTENCIAL ^(onesnaženje podtalnice} ^A\► VEÖANJE = T !r= N*ŠP=(V*I)SŠP Slika 22: Shematski prikaz faktorjev tveganja na primeru poškodbe cevovoda Fig. 22: Risk parameters on example of damaged pipeline Izdelana je baza podatkov o dogodkih nevarnostih, in škodnem potencialu, ki se uporablja pri analizi z ArcView programom. EN 752 - 5 zahteva , da se mora pri načrtovanju rehabilitacije uporabiti vse razpoložljive podatke! Ta zahteva postavlja pred upravljavca dokaj zahtevno nalogo, če želi korektno zadostiti zahtevam. Na razpolago je namreč veliko raznovrstnostih podatkov, v različnih vrstah zapisov in oblikah datotek, veliko podatkov je na papirju itd. Postavlja se vprašanje kako vse te podatke vključiti v enoten sistem - skupno bazo podatkov, ki bo omogočal enotno in uniformirano vrednotenje - To problematiko smo upoštevali pri zasnovi metode vrednotenja z minimalnim tveganjem. Pri zasnovi sistema smo izhajali iz vrste in vzrokov poškodb, ki se na kanalizacijskem sistemu pojavljajo. 3.2 Raziskava vzrokov poškodb v kanalizacijskem sistemu Izbor ustreznega materiala vpliva na ekonomičnost, primernost in življenjsko dobo kanalizacije predvsem pa na nevarnosti, ki jih k skupnemu tveganju doprinese stanje cevovoda . Pri vseh teh kategorijah igrajo pomembno vlogo poškodbe na kanalizacijskem omrežju. Dejansko se lahko s pravilno izbiro materiala izognemo le nekaterim poškodbam kanalizacijskega omrežja, saj imajo ob pravilni vgradnji vse cevi, ki so izdelane po uveljavljenih standardih (EN, DIN), zadovoljivo veliko trdnost in vodoneprepustnost. Od posameznih proizvajalcev pa je odvisno, koliko prekoračujejo posamezne standarde. Vendar pa imajo različni materiali različno stopnjo tveganja v specifičnih pogojih polaganja cevovoda. Spodnja preglednica nam prikazuje vzročne povezave med poškodbami in njihovimi vzroki v Nemčiji (RAL, 1996): Privzeta preglednica 3: Poškodbe na kanal. omrežju in njihovi vzroki po raziskavi RAL 1996 Adopted Table 3: Damages and couses on sewer pipelines results from RAL research Poškodba najpogostejši vzrok poškodbe rel.% pošk. nepravilna izvedba napačen, nekvaliteten material, drugi vzroki prelomi 1.7 Ö ovire, usedline 5.6 Ö korenine, obloge 12.3 Ö poškodbe spojev 21.4 Ö odklon od nivoja 13 Ö obraba 5 Ö korozija 0.7 Ö deformacija 0 Ö razpoke 37 Ö napačni priključki 3.2 Ö Iz tabele je razvidno, da je napačen izbor materiala vzrok le za slabih 6% poškodb na cevnem materialu. Večina poškodb je posledica nepravilne ali površne vgradnje. Na testnem območju šiške nam analiza poškodb na kanalizacijskem omrežju da nekoliko drugačno sliko, kar kaže na specifiko vsakega posameznega območja kanalizacije, ki je pogojena od zunanjih (zemljina, teren, odpadna vode) in notranjih (material cevi, DN, globina vkopa, starost) dejavnikov. 3.3. Raziskava tesnosti kanalizacije Na izbiro materiala vpliva tudi dejansko obnašanje cevi pri vgradnji. V spodnjih dveh preglednicah so podani rezultati preizkušanja tesnosti novozgrajenih cevovodnih odsekov slovenskih cest in avtocest iz različnih materialov in njihov delež pri preizkusih v letu 1996 v Sloveniji: beton 39% keramika 1% 14% TesalSalonit 2% 2% PEHD 14% 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 11 92 87 18 13 <6,8 32 00 7, 2 65 35 ker PV PE Sal Te NL bet am C HD oni sal on ika t □ pozitivni □ negativni Delež preizkušenih cevovodnih Rezultati preizkušanja tesnosti novozgrajenih odsekov iz različnih materialov odsekov iz različnih materialov Privzeti grafikon 6: Preizkušanje vodotesnosti cevovodov - kanalizacija 1996 (povzeto po poročilu - Varinger, 1996) Adopted Graph 6: Watertightness investigation of sewer pipelines, (Varinger, 1996) beton PEHD 7% 17% NL 76% 120 100 80 60 40 20 0 92 94 92 3,5 00 98 45 55 o # □ pozitivni □ negativni 8 6 0 2 Delež preizkušenih cevovodnih odsekov Rezultati preizkušanja tesnosti novozgrajenih iz različnih materialov - slov. avtoceste odsekov iz različnih materialov - cela Slov. (95'-97') Privzeti grafikon 7: Preizkušanje vodotesnosti cevovodov - kanalizacija - 1997 (Varinger, 1998) Adopted Graph 7: Watertightness investigation of sewer pipelines, (Varinger, 1997) Na privzetem grafikonu št. 7, pa so prikazani rezultati preizkušanja tesnosti novozgrajenih cevovodnih odsekov iz različnih materialov in njihov delež pri preizkusih v letu 1997 v Sloveniji Pričujoči tabeli nam kažeta na veliko vlogo nadzora in izvedbe vgradnje za posamezen cevni material saj bi teoretično morali biti vsi odseki 100% tesni. Najbolj niha kvaliteta cevi iz betona, izvedba hišnih priključkov pri PEHD ceveh ter netesnosti zaradi poškodb keramičnih cevi po vgraditvi in zasipu. Velika zastopanost PVC in PEHD cevi je posledica nihanja kvalitete betonskih cevi in relativno težkega zagotavljanja tesnosti (spoji), povečan delež cevi iz NL pa strogih zahtev na območju vodovarstvenih pasov ljubljanskih obvoznic in novih trendov pri gradnji kanalizacije na ostalih avtocestah. Novejših podatkov od izvajalca nismo uspeli pridobiti. Stanje tesnosti novozgrajenih kanalizacijskih cevi se je v zadnjih letih močno izboljšalo in se še izboljšuje ravno zaradi uvedene kontrole tesnosti posameznih kanalskih odsekov pred prevzemom v obratovanje. Kljub temu je potrebno vedeti, da se tesnost po ugotovljenem zadovoljivem stanju tesnosti ne preverja več ponovno v nekem časovnem zamiku (5, 10 let), kar ustreza predvsem betonskim cevovodom, ki po določenem . Vzroki netesnosti so lahko zelo različni, običajno pa so posledica neke mehanske poškodbe ali pomanjkljive izvedbe. Pri ugotavljanju vzrokov poškodb so nam bili v pomoč evidentirani neželeni dogodki in njihovi vzroki ter posledice, ki so hkrati tudi parametri tveganja in nastopajo ob: • poplavah, • zamašitvah, • porušitvah kanalov, • boleznih, poškodbah, smrtnih slučajih vzdrževalnega osebja, • boleznih, poškodbah, smrtnih slučajih drugih oseb, • poškodb kanalov, • upoštevanju pogojev na vtokih in izpustih v in iz sistema za odvod vode, • pregledih kanalov s TV kamero, • pritožb o širjenju smradu, • hidravličnih preverb, • delovanju mehanskih in električnih naprav, • rezultatih tlačnih preskusov, • delovanju in stanju regulacijskih naprav, • preobremenitvah. Vzroki poškodb na omrežju so predvsem: • pomanjkljiva, nepravilna izvedba, • staranje materiala, • pomanjkljivo vzdrževanje, • uporaba neprimernih materialov slabe kakovosti, • agresivna tla in podtalnica, • korozija pri metalnih vodovodih zaradi nezadostne zunanje in notranje antikorozijske • zaščite, zaradi blodečih tokov železnice in železobetonskih temeljev sodobnih zgradb, • posledice mehanskih obremenitev in zareznih učinkov pri plastičnih vodovodih, • kakovost vode (korozivnost ali tvorba notranjih oblog), • prodor korenin v cevovod, • zmrzovanje tal, • vibracije in premiki tal zaradi prometa, gradbenih del, • poškodbe zaradi gradbenih del v bližini cevovodov (posredne ali neposredne obremenitve, posedki). Za določitev informacij o stanju kanalizacijskega omrežja, je nujno poznati posledice nepravnosti. Preveriti je potrebno predvsem naslednje: • Posedanje (vzrok, intenzivnost, bližina ogroženih objektov) • Prelivanje (kje se nahaja, kje se razliva, uporaba prelitega zemljišča, čas trajanja preplavitve) • Onesnaženje podzemne vode in zemlje (prepustnost zemljine, oddaljenost od drugih podzemnih vodov, sposobnost filtracije zemljine, vrste in sestave odpadne vode) • Onesnaženje površinskih voda (kvaliteta površinskih voda, onesnaženost odpadne vode, pretokih in času trajanja onesnaževanja) • Zmanjšana stopnja čiščenja (neprimerna sestava odpadne vode - nedovoljene substance, ali preveč razredčena voda) Druge posledice so lahko: • neposredni stroški (npr. stroški za sanacijo ali povečani stroški energije zaradi infiltracije), • posredni stroški (npr. škode na objektih in inventarju), • socialno nezadovoljstvo, • posledice za javno zdravstvo in varnost, • druga škoda za okolico(npr. smrad, hrup ali poškodbe) Možnostim za nastanek okvar se moramo že vnaprej izogniti: • s kakovostnim načrtovanjem, • s pravilnim izborom materiala za specifične pogoje vgradnje, • s kakovostjo izbranega materiala z ustrezno življenjsko dobo, • z izborom izvajalcev, ki svojo kakovost dokazujejo s certifikati in referencami, • z natančnim nadzorom pri izvedbi, • z analizami vrst in vzrokov okvar. Na podlagi vrste okvar pa lahko sklepamo o lastnostih materiala in o tem, ali je bil za dane razmere, ki so odvisne od fizikalnih in kemijskih lastnosti tal in vode, mehanskih obremenitev itd. uporabljen primeren material. Najpogostejše vrste okvar so vzdolžni in prečni prelomi, razpoke, točkovne okvare, korozija, okvare tesnilnih in spojnih elementov. Tako lahko načrtujemo in optimiramo izbiro materiala in pogojev vgradnje in predvidevamo razvoj in pojavljanje poškodb v bodoče. Poznavanje poškodb in stanja kanalske cevi pa je ključni element določitve tveganja, saj brez izkazane nevarnosti, tudi tveganja ni. 3.4. Računalniški kriteriji za določitev prioritet obnove - sedanja praksa Različne metode podprte z računalniškim obdelavo podatkov za izbor in določitvijo prioritet obnove, uporabljajo različne kriterije ali pa le te uporabijo na različne načine pri določanju skupne končne vrednosti oz. vrstnega reda pri razvrščanju v prioritete obnove. Nekaj principov z navedbo programskih orodjih, ki so v Evropi največ uporabljani, je predstavljenih v nadaljevanju. KOKAS: Program KOKAS obsega veliko različnih modulov, med drugim tudi določanje prioritete obnove. Privzeta slika 8: Določanje prioritet obnove - KOKAS - Berlin, Munchen, (Milojević, 2008, str. 13 ) Adopted Fig. 8: Rehabilitation priorities decision chart used in KOKAS software, (Milojević, 2008, pg. 13) Glavni kriterij pri programu KOKAS je netesnost kanalizacije in posledično ogrožanje podtalnice. INFOKAS: Programsko orodje eno bolj promoviranih in veliko uporabljenih v Nemčiji. Privzeta slika 9 Določanje prioritet obnove - Stein & partners - INFOKAS, (Stein, 2006, str. 7) Adopted Fig. 9: Rehabilitation priorities decision chart used in INFOKAS software, (Stein, 2006, pg. 7) V programu INFOKAS je poudarek na razredu stanja in razredu obrabe posameznega kanalskega odseka. Glede na klasifikacijo razredov stanj, je posredno vključena tudi stopnja netesnosti samega sistema. Klasifikacija se izvaja z algoritmi po Fuzzy logiki in uporabo Markovnih verig. RERAU: Privzeta slika 10: Določanje prioritet obnove -: RERAU - Francija, (Mazry, 2007, str. 8) Adopted Fig. 10: Rehabilitation priorities decision chart used in RERAU software, (Mazry, 2007, pg. 8) Po metodi RERAU se prioriteta določa glede na tveganje , ki ga s pomočjo štirih razredov ranljivosti in poškodb določijo iz ocene stanja za posamezni kanalski odsek. Klasifikacija se izvaja z uporabo Fuzzy logike s programom Electre III. Na sliki sta prikazana dva primera za klasifikacijo, ki se za iste podatke o sistemu razlikujeta glede na vrednost uteži za ranljivost. Posamezni programi osnovno metodo nadgrajujejo in kombinirajo z drugimi ocenami in korekcijami ter upoštevanjem dodatnih faktorjev. Pri zasnovi metode najmanjšega tveganja, smo poizkušali združiti različne vidike in metode ovrednotenja, ki se že uporabljajo v praksi in jih nadgraditi tako, da bo metoda kar najbolj univerzalna in zanesljiva ter prijazna uporabniku. 3.5 Teorija tveganja in definicija pojmov: Konfliktna območja se matematično gledano pojavijo na preseku dveh površin (površine območja nevarnostnega potenciala in površine območja škodnega potenciala in jih je treba obravnavati z vidika družbeno-socialnih in ekonomskih vrednosti. Pri določevanju tveganja in določevanju prioritet obnove ločimo dva tipa tveganj. Ločimo lahko tveganje, da bo prišlo do neželenih škodnih posledic (Đurovič in Mikoš, 2004): a) v okolju - vezano na lokacijo (ekološko, sociološko, zdravstveno, stroškovno -odpravljanje posledic povzročene škode in so delno funkcija zemljine in hidroloških danosti na terenu in predvidene rabe zemljišča oz. podtalne vode, ki se na lokaciji nahaja) b) na cevovodu - lokacijsko in časovno determinirano (da bo prišlo do eksfiltracije oz. infiltracije - tu lahko dogodke tudi časovno opredelimo oz. napovedujemo verjetnost v časovnem intervalu - glede na poznavanje staranja materiala in posledično nastajanja poškodb, glede na obremenitve materiala (pritisk, vibracije, sestava odpadne vode. ki so različni za različne cevne materiale in različne pogoje vgradnje. Obe sta med seboj neločljivo povezani, a izhajata iz dveh povsem različnih baz podatkov. Za potrebe določitve skupnega tveganja, ki ga za okolje predstavlja kanalizacijski odsek smo združili dejavnike obeh sklopov tveganj. Tveganje je odvisno od treh dejavnikov in ga matematično lahko opredelimo tako: T = N*■ R *■ V (4) T (tveganje): Pričakovane izgube (onesnaženje podtalnice, zastrupitve, okužbe, škoda na premoženju in motnje v ekonomski dejavnosti) zaradi določene nevarnosti in za neko površino ter referenčno obdobje. Na podlagi matematičnih izračunov je tveganje zmnožek nevarnosti, ranljivosti in vrednosti ogrožene stvari. N (nevarnost): Dogodek ali fizikalno stanje, ki je potencialen vzrok onesnaženja, škode na premoženju, škode na infrastrukturi, izgub poljščin, okoljskih škod, prekinitev poslovanja ali drugih vrst poškodb ali izgub. Magnituda pojava, verjetnost njegovega nastopa in razsežnost ter jakost njegovega učinka lahko variirajo, čeprav jih je v številnih primerih mogoče predvideti ali oceniti (tv pregled s kamero, geologija tal, krivulje staranja). R (ranljivost): Značilnost okoliškega terena in njegova dovzetnost za učinke npr. izlivanja onesnažene vode iz cevovoda. Enako velja za značilnosti cevnega materiala oz. cevovoda kot celote, tehničnih in fizikalnih okolij, ki opisuje stopnjo dovzetnosti (ali odpornosti) učinkom npr. Tehničnim obremenitvam. Ranljivost je določena s kombiniranjem poznavanja nevarnosti, stanja infrastrukture, javne politike in administracije in organizacijske moči pri obvladovanju neželenih dogodkov. Pomanjkanje denarnih sredstev je pri mnogih upravljavcih komunalne infrastrukture eden glavnih vzrokov ranljivosti. Sklepamo lahko, da se znotraj členov N in R nahajata tudi dva verjetnostna parametra, ki sta lastna nevarnostnemu in škodnemu potencialu. Gre za: - verjetnost nastopa nevarnosti določene magnitude Pm na mestu objekta ter - verjetnost prisotnosti objekta Iv na tem istem mestu (ki pa je za komunalno infrastrukturo vedno poznana in je vrednosti 1. Torej določa verjetnost kolizije K nevarnost in ogroženost, možnost interakcije med obema, nevarnostnim in škodnim potencialom ter pogojuje nastanek konfliktnega območja in s tem tudi tveganja: K = N (P) Iv (5) Produkt nevarnosti in ranljivosti iz enačbe 1 je specifično tveganje ali ogroženost (Crosta et all., 2001): OG = K*• R (6) Opazimo, da je izpostavljenost Iv ogroženca obravnavana ločeno od ranljivosti ogroženca, čeprav bi jo morda lahko šteli tudi k temu kompleksu dejavnikov (npr. Konstrukcijski materiali, starost, vzdrževanost ...). Bistvena dejavnika, ki določata nevarnost, sta poleg njene časovno-prostorske razsežnosti njena magnituda in verjetnost nastopa na mestu infrastrukture. V (Vrednost) povzročena škoda - je stvar ocene (kakovost življenja se spremeni, če morajo občani piti očiščeno vodo, in ne več naravno filtrirano podtalnico) ali objektivnega ekonomskega vrednotenja (stroški obnove poškodovane lastnine.) enako velja za vrednost infrastrukture in stroške za njeno rehabilitacijo. Produkt ranljivosti in vrednosti imenujemo škodni potencial ŠP, torej je tveganje (Romang, 2004): T = OG *■ V (7) Oziroma T = K* ŠP (8) Tako kot je lahko nevarnost za dve lokaciji enaka, pa ni nujno da je enaka tudi njuna ogroženost in še manj škodni potencial, ki ga poizkušamo zmanjšati. Ta enačba nam omogoča upoštevanje staranja sistema in napovedi povečevanja tveganja v prihodnje. Vpliv staranja smo rešili na »klasičen« način, kjer imamo zbranih in urejenih veliko podatkov tudi v tuji literaturi (Stein 06, Hertz 99, Hertz 05) - kot krivulje staranja, ki se lahko uporabijo tudi za določanje verjetnosti nastanka novih nevarnosti oz. spremembe razreda stanja. V primeru, da izhajamo iz zatečenega stanja - že poznanih - evidentiranih poškodb, je torej verjetnost nastopa poškodbe znana ter ima vrednost 1, ki je za vse evidentirane dogodke enaka. Tako lahko enačbo (5) poenostavimo in zapišemo: T = N* ŠP (9) Pri čemer upoštevamo, da je nevarnost določena z vrsto nevarnosti Nv in verjetnostjo njenega nastopa ter predvideno intenzivnostjo In. N = Nv * In (10) Rešitev, ki je v skladu s konceptom trajnostnega in celovitega reševanja problemov na konfliktnih območjih, je zmanjševanje škodnega potenciala znotraj konfliktnih območij (cevovoda). Iz enačbe (6) je razvidno, da je za zmanjšanje tveganja treba zmanjšati bodisi nevarnost ali škodni potencial bodisi oboje hkrati. Optimizacija teh razmerij je odvisna od stopnje sprejemljivega tveganja Tdop, ki pa je močno odvisna od vrednostnega sistema posameznika (strokovnjaka upravljavca) ali interesne skupine posameznikov, ki tveganje ocenjujejo in ga določamo znotraj procesa vrednotenja tveganja (potrebnih denarnih sredstev za izvedbo - stroški - doseženo stanje in riziko). Torej, če je T > Tdop, je z zmanjšanjem členov N, R in/ali V treba izničiti razliko AT =T - Tdop. Limitni postopek AT ^ 0 imenujemo preventivno obvladovanje tveganja! Obvladovanje tveganja Po Kienholzu (1998) se obvladovanje tveganja lahko izvaja: • preventivno (z zmanjšanjem verjetnosti ali škod na nivo sprejemljivega tveganja -zagotovitev ustrezne gradnje , predimenzioniranje, kakovostni materiali, nadzor.. in ustrezno strategijo obnove), • reaktivno (z ukrepanjem ob ugotovljenem nedopustnem stanju - intervencije, obnove po metodi gašenja požarov) in • neaktivno (s preprosto ohranitvijo in nadzorom statusa quo - npr. dotečena tuja voda, ki je posledica sistemskih napak na kanalizacijskem sistemu, napačnih priključkov.. in potrebuje celovito rešitev in ne le hitre enkratne posege, ki so dolgoročno opredeljeni kot potrebni rekonstrukcije...). Cilj obvladovanja tveganja pa je najvišja možna efektivnost (mera za stopnjo doseženosti cilja, brez upoštevanja porabe sredstev) in učinkovitost (razmerje med doseženim delovanjem ukrepa in porabljenimi sredstvi). Optimiramo enostavno enačbo, ki pogojuje zmanjševanje tveganja s povečevanjem stroškov. Reaktivno in neaktivno obvladovanje tveganja, ki sta sedaj običajna praksa dela, nikakor nista primerna načina reševanja problema, če želimo celoten sistem optimirati tako glede zanesljivosti delovanja kot minimalnih stroškov. Res je, da reaktivni pristop k obvladovanju tveganja upravičeno uporabimo ob nastopih izjemnih dogodkov, ki imajo zanemarljivo verjetnost nastopa, torej ob zelo redkih (nepredvidenih) nevarnostih (porušitev cevovoda zaradi slabe izvedbe in predhodne porušitve, ki je posledica prevelike obremenitve zaradi povečanja prometa..); pasivno obvladovanje pa izvajamo na monitorinški način, ki ohranja in nadzira obstoječe stanje (poročila, zapiski itd). Pri obeh pristopih je težko govoriti o dejavnem obvladovanju tveganja, ampak gre bolj za področje delovanja služb, ki so zadolžene za ukrepanje ob nesreči (intervencija) ter za sistem monitoringa in pravočasnega opozarjanja, ki je ravno tako tesno povezan s temi službami. Preventivno obvladovanje tveganja je učinkovitejša in dolgoročno tudi cenejša oblika varovanja oz. ohranjanja sistema v delovanju, kar kaže tudi vedno bolj uveljavljena praksa v večjih komunalnih podjetjih po celotni Evropi. Če želimo preventivno delovati pa to pomeni, da moramo poznati tveganje (stanje sistema), ki se pojavlja, ga znati napovedati in ustrezno pravočasno ukrepati, da tveganje zmanjšujemo in s tem seveda tudi potencialno povzročeno škodo. Pasivno obvladovanje je v obliki monitoringa in zbiranja podatkov lahko tudi že del aktivnega obvladovanja tveganja, če seveda te podatke namensko in sistematično zbiramo in koristimo za nadaljnje ukrepe. 3.5.1 Določitev vrednosti tveganja. Za določanje tveganja smo zato uporabili osnovno formulo (6), za določaje vrednosti nevarnosti in škodnega potenciala. Za posamezne specifične primere iz prakse, pa smo morali opredeliti dodatne metode oz. klasifikacije, kot je navedeno v nadaljevanju. Velikost evidentirane nevarnosti ocenimo glede na vrednosti iz posameznih tabel, vse tako dobljene vrednosti nato normirano na maksimalno vrednost 10 točk. 3.5.1.1 Netesnosti: Določitev škodnega potenciala za onesnaženje podtalnice, smo uporabili modificirano metodo uporabljeno in preizkušeno v svetu imenovano DRASTIC. S pomočjo modificirane metode predlagane s strani CARE-S projekta delovni paket 3.3. , ki smo jo še dodatno prilagodili potrebam ocenjevanja škodnega potenciala, smo določili območja z določenim škodnim potencialom, ki se upošteva glede na lego oz. položaj kanala v zemljini. V enačbi ni upoštevana stopnja eksfiltracije, ker je ta faktor že upoštevan pri določitvi stopnje nevarnosti zaradi eksfiltracije. Privzeta preglednica 4: Ocena pogostosti pojavljanja različnih poškodb na kanalizacijskem sistemu (Stein 2005, str. 40) Adopted Table 4: Frequency of differnet damages found on sewer pipelines, (Stein 2005, pg. 40) Data to Figure Material Rigid pipes Flexible pipes Defect Type 1 intruding connection (BAG) 2.5 def./lüüm 1.2 def./1 00m Defective connection (BAH) 1.3 def..'1 Oüm Fissure/ Break (BAB/ BAG) 3.4 def./lüüm 1.7 def./1Q0m Obstacles [BBA/ BBB.' BBC/ BBE) 6 & def./l üüm 4.5 def./1 OGm Defamation (BAA) 4 1 def ./100m Surface damage (BAF) 3.5 def./10üm 2.2 def./100m Displaced joint (BAJ) 3.9 def./100 m 3.7 def/100m Infiltration (BAI/ BBF) 3.ü def./1Düm 7.7 def /100m Privzeta preglednica 5: Primer tabele poškodb po EN 13508 in njihova potencialna nevarnost za ekfiltracijo (Stein, 2005, str. 18-20) Adopted Table 5: Possible damage potential for checked hazard potential according to EN 13508 classification, (Stein, 2005). 18-20) i i i i 5AE-- E-E-Lre A Never B Likely Very small Very b g Very small Small C Always 5ma I Ve ry b g Bg Very big =AC-B rea k/Cn llsp &e A Always M edi jr- Ve ry b g MeciLm Big E Always 5r-a I Very big Bg Big C Always Very big Vety b g Very big Very big BAD-DefectivE Brickwork sr Masonry A Likely Very small Ve ry b g None M e di jr~ C Always M edi jr- Vety b g None Very big Always Very big Ve ry b g None Very big E A IndefiraDle E Always M edi jr- Ve ry b g None Big Pogostost pojavljanja napak nam da približno sliko o stanju omrežja oz. pričakovanem delovanju ter primerjanju različnih cevovodov, vendar je močno odvisna od starosti in vrste kanala (privzeta preglednica 4). Nevarnost - stopnjo eksfiltracije smo določili v skladu z ugotovitvami EU raziskovalnega projekta (Stein 2005) - spodnja preglednica, kjer so opredeljene verjetnosti eksfiltracije glede na vrsto poškodbe: Vrednosti dejanske iztečene količine onesnažene vode pa so določene v skladu s preglednico na strani 197 - Rutsch 2005, in grafikonom na strani 193 - Blackwood 2006 ter glede na oceno vrednosti eksfiltracije podane za posamezne velikosti poškodb v raziskavi Dr. Wolf-a (2007), stran 198. Kot je v nadaljevanju razloženo (poglavje 3.3.5.2) absolutnih vrednosti ne moremo z gotovostjo določiti, pomembnejša za določitev prioritete obnove so relativna razmerja med posameznimi poškodbami. Škodni potencial se določi po enačbi: ŠPeks = 4 * NP + 3 * Z (11) ŠP - škodni potencial (ranljivost) NP - nivo podtalnice Z - vrsta zemljine Koriščenje podtalnice se določi z Utežjo U1 (varovana območja), kot je razloženo v nadaljevanju (primer Preglednica 3). Preglednica 3: Primer Uteži U1 za Vodovarstvena območja za vodno telo vodonosnika ljubljanskega polja: Table 3: Weights U1 for Ljubljana water protection cones Vodovarstveno območje Utež Ui - tesnost VVO 1 2 VVO II A 1.8 VVO II B 1.4 VVO III 1.2 3.5.1.2 Stanje in nosilnost: Za statično nosilnost kanalizacijske cevi je pomembna obtežba, stanje cevi in vrsta poškodbe, ki je evidentirana. Za vsako vrsto cevnega materiala so izdelane krivulje nosilnosti tudi za primer staranja materiala, saj se trdnost materiala in druge lastnosti s časom spreminjajo na slabše. £ö]___ ttf- M 7:- <30 'D piMltmkdibilicđ, ItiM: Privzeti grafikon 8: Maksimalne dopustne obremenitve cevi iz betona - glede na debelino stene - (Stein, 2006) Adopted Graph 8: Max. admissible load for concrete pipelines - different DN and thickness of pipeline wall (Stein, 2006) Za primer betonskih cevi, kjer je prisotna tudi korozija in posledično tanjšanje stene cevovoda lahko nevarnostni potencial (verjetnost nevarnosti) določimo tudi s pomočjo tabel nosilnosti. Določitev škodnega potenciala za predvideno porušitev oz. statično nosilnost je določena glede na mesto poškodbe (cestišče, raščen teren, bližina objekta, DN). 3.5.1.3 Neželeni dogodki: Neželeni dogodki so običajno posledica slabe izvedbe ali načrtovanja kanala. Usedline, prelivanje, vraščanje korenin, posedanje, sifoni.. Nevarnostni potencial se določi na osnovi njihove vrste in intenzivnosti ter frekvence pojavljanja. Škodni potencial pa glede na lego in ogroženost okoliških objektov in ljudi. 3.5.2 Vrednotenje in določitev normiranih vrednosti tveganja za kanalski odsek Določitev tveganja za posamezno ugotovljeno nevarnost na kanalskem odseku določimo po formuli: Tk=1-3(j) = Ith N(j)* ŠPt(j) (12) Tk= 1-3 = tveganje 1-3 - sklopi nevarnosti: 1 - eksfiltracija, infiltracija 2 - porušitev, statična nosilnost 3 - dogodki, nedelovanje N - evidentirana nevarnost t na odseku j ŠP - določen škodni potencial na območju nahajanja odseka j za napako t Pri tem je potrebno opozoriti, da smo omejili maksimalno vrednost točk, ki jih posamezna nevarnost lahko dobi pri točkovanju na 10. Dejanske vrednosti, ki so bile izračunane ali ocenjene in uporabljene pri analizi poškodb, stopnji infiltracije, resnosti ovire itd. so zaradi omogočanja primerljivosti posameznih sklopov nevarnosti med seboj normirane na maksimalno vrednost 10 točk, razlike med posameznimi sklopi nevarnosti pa so upoštevane z utežjo U. TOC - skupna vrednost tveganja za kanalski odsek j U -utež za posamezno vrsto nevarnosti k na območju nahajanja cevovoda j T - skupno tveganje določeno iz predhodnih izračunov glede vseh evidentiranih nevarnosti n in škodnega potenciala na kanalskem odseku j Uteži se določajo prostorsko (GIS), ali glede na vrsto poškodbe (ocena strokovnjaka): Us - skupno utež po izvedenem upoštevanju faktorjev uteži drugega reda izračunamo kot produkt vseh uteži izkazanih za posamezen kanalski odsek v skladu s preglednico 4 (stran 142). TOC( j) = Ik U (j)* Tk (j) (13) Us=ni=u (j) (14) Dolžina kanalskega odseka - določa tveganje na tekoči meter (m) kanala - normirano veličino, ki jo lahko med posameznimi kanalskimi odseki primerjamo. Kanalske odseke določimo običajno v dolžini 25 - 50 m (razdalja med dvema revizijskima jaškoma). Ocenjeno skupno vrednost tveganja smo pripisali posameznim kanalskim odsekom s pomočjo GIS programskega orodja ArcView. Primerljivost podatkov zajetih v različnih časovnih obdobjih (zajem s TV kamero vsakih cca. 10 let) se simulira in popravlja z uporabo krivulj staranja, kjer se običajno upošteva povečanje tveganja za 2-3% na leto (mešan kanalizacijski sistem, betonske cevi, starostno obdobje cevovoda od 10 do 50 let). Izvedeno vrednotenje izkazanega tveganja za evidentirane nevarnosti na kanalskem odseku je prvi korak določanja prioritete obnove, ki skupaj z oceno obstoječe in potrebne hidravlične prevodnosti kanalskega odseka predstavlja tehnični del vrednotenja. Temu sledi še netehnični del vrednotenja, kjer se upošteva tudi »zunanje« faktorje v skladu s preglednico 4. Opozoriti velja, da so določeni izkazani pogoji lahko hkrati tudi že zadostni pogoji, za takojšen pristop k rehabilitaciji kanalskega odseka ali njenemu nadaljevanju. Preglednica 4: Kriteriji za določitev prioritet obnove kanalskih odsekov - določitev uteži Table 4: Criterion for rehabilitation sewer pipelines - definig weights Kriteriji za rehabilitacijo kanalizacijskih odsekov Tveganje Utež Ui Max. vrednost 1.0 Tehnični kriteriji - prioriteta obnove 1.1 Netesnost ogrožanje podtalnice, VOV, višina 2 1.2 Statična in dinamična nosilnost možnost porušitve 2 ogrožanje človeka, okolja in lastnine, 1.3 Neželeni dogodki neposredni stroški, moteči dejavniki 2 1.4 Zahteve hidravlike Preplavitve, prelivanje 5 2.0 Ekonomski kriteriji 2.1 Omejen dostop zaradi poznejših gradbenih posegov Otežena izvedba rehabilitacije, kontrole 1.2 2.2 Ogroženi kanali zaradi teh. neskladnosti Možnost nedelovanja, poškodbe, dostopa 2.3 Ze začete gradnje, zagotovljena finančna.Povečana verjetnost dokončanja del, sredstva izvedbe, plačila ZP 2.4 Število oskrbovanih strank Število potencialno ogroženih strank 1.2 3.0 Zunanji kriteriji (tudi ekonomski) 3.1 Obnova, izgradnja drugih komunalnih vodov Možnost nedelovanja, poškodbe 2 - v isti trasi (skupen izkop) Ni možno varovanje - v drugi trasi 3.2 Obnova cestišča Otežena obnova v naslednjih 10-tih l. - poseg v spodnji ustroj 1.5 - poseg v gornji ustroj 1.1 3.3 Možnost pridobitve soglasij, GD, služnosti Možnost realizacije *ZP 3.4 Izgradnja novih objektov ZP Prestavitev, povečanje kapacitete 3.5 Nezavarovani kanali v tujem zemljišču Pravni spori, lastništvo, uporaba zemljišča - zahteva za prestavitev ZP - brez zahteve za prestavitev 1.1 4.0 Ekološki kriteriji Varovanje podtalnice, Ze upoštevani v točki 1.1, 1.4 Večji onesnaževalci, kakovost odpadne vode Ze upoštevani v točki 1.1, 1.4 5.0 Dodatni kriteriji 5. 1 Ugled podj etja v j avnosti Javna podoba, pritožbe strank 1.2 - pogoste, naraščajoče pritožbe potrošnikov 1.5 - daljše prekinitve pri odvajanju odpadne vode Možnost onesnaženja in okužbe 1.8 - večje oviranje prometa in dostopa, zastoji, hrup, onesnaževanje zraka Materialna škoda, nezadovoljstvo 2 - materialna škoda kot posledica okvar Materialna škoda 1.4 5.2 Obnova kanalskih priključkov, objektov.. Skupen izkop, delo 1.6 ZP - zadosten pogoj - za realizacijo Določeni kriteriji se upoštevajo šele, če je izkazano predhodno ugotovljeno slabo stanje kanalskega odseka (*ZP - pridobitev gradbenega dovoljenja - predpogoj je zelo slabo stanje kanalizacijskega odseka npr. ) 3.7 Statistika in dinamika okvar Okvare predstavljajo nevarnost za okolje in človeka. Za določitev tveganja je pomembno poznati vrsto okvare, njeno intenziviteto. V kombinaciji s predvidenim škodnim potencialom lahko določimo stopnjo tveganja, ki ga posamezna okvara na kanalizacijskem sistemu predstavlja. Kazalnik - št. poškodb - % obnove omrežja na leto E o a ta e n ej lv o n b o 0.5 0.45 0.4 0.35 0.3 0.25 0.2 0.15 0.1 0.05 0 leto --%omrezja ■m— poškodb Grafikon 12: Število poškodb v odvisnosti od % obnove omrežja - vodovodno omrežje Ljubljana Graph 12: Number of damages in dependance with % of rehabilitated water supply system Pri takšni oceni okvare govorimo o trenutnem stanju in trenutni ogroženosti. Za načrtovanje obnove omrežja je potrebno poznati tudi trende in širše kazalce stanja. Na grafikonu 12 je prikazan trend porasta poškodb v odvisnosti od obnove omrežja za vodovodni sistem (Schwarzbartl, 2000), kjer je bila ugotovljena relativno dobra korelacija. Predvidevam, da obstaja podobna povezava tudi v primeru kanalizacijskega omrežja. Splošni kazalniki nam dajejo vpogled v omrežje kot celoto, ne omogočajo pa primerjave med posameznimi cevovodi in določitve prioritet. Zato je potrebno določiti specifične kazalnike o stanju kanalizacijskih odsekov in na osnovi teh primerjav določiti prioritetne naloge. 3.7.1 Stopnja okvar - stopnja nevarnosti Nevarnosti so logična posledica staranja in zmanjševanja funkcionalne sposobnosti kanala kot infrastrukturnega objekta. Vsaka okvara, poškodba, pomanjkljivost predstavlja določeno nevarnost. Kolikšno je tveganje zaradi te nevarnosti je pogojeno s karakteristikami te nevarnosti in odgovarjajočim škodnim potencialom, ki je na določeno nevarnost vezan. 3.7.2 Zmanjševanje okvar kanalizacijskega sistema - zmanjševanje potencialne nevarnosti Zmanjševanje okvar - nevarnosti dosegamo na dva načina -z zmanjševanjem nevarnosti (popravilo, sanacija, obnova) in / ali - z zmanjševanjem škodnega potenciala. Medtem, ko je zmanjševanje škodnega potenciala lahko le administrativni ukrep - npr. določeno območje vodnega vira ukinjamo oz. vpeljemo drugačen način ali stopnjo varovanja, je v zmanjševanje nevarnosti vedno vključeno tudi opravilo, ki ga je potrebno izvesti na konkretnem kanalskem odseku. 3.7.3 Stroškovni vidik rehabilitacije, infiltrirane vode in okvar Stroški so posledica nepravilnega delovanja kanalizacijskega omrežja, ki ima za posledico : • Onesnaženje (zajetja pitne vode, podtalnice, okolice, vodotokov. ), • Materialno škodo (poplavitev, udor, porušitev.), • Vtok čiste vode v kanalizacijsko omrežje - obremenitev omrežja in porušitev delovanja ČN. Dejanske stroške onesnaženja lahko le ocenimo, enako velja za povračila škode zaradi npr. preplavitve objekta (kleti), saj to običajno ni neposredni strošek upravljavca. Zaradi slabšega delovanja ČN se poveča taksa za obremenjevanje okolja, ki se nato zaračunava vsem lastnikom priključkov katerih odpadne vode se čistijo na določeni ČN. Kolikšen je % tuje dotečene vode lahko ponovno le ocenimo. Na grafikonu na strani 144 (Schwarzbartl 2004), je prikazan graf cen izgradnje kanalizacije na tekoči meter kanala v EUR za različne materiale cevovoda in različne premere DN cevi. Primer je povzet iz študije Schwarzbartl 2001, (Novelirane cene za leto 2004) kjer so podrobneje razdelani različni primeri vgradnje v odvisnosti od vrste zemljine (raščen, asfaltiran teren), nosilnosti zemljine (dobro nosilna zemljine, slabo nosilna barjanska tla) in premera kanala (DN 250, 300, 400, 800). Privzeti grafikon 9: Cene izgradnje kanalizacije na tekoči meter kanala v EUR, (Schwarzbartl, 2001) Adopted Graph 9: Building costs per running meter in EUR, (Schwarzbartl, 2001) Preglednica 5: odstotek cene v skupni vrednosti stroškov izgradnje kanala (Schwarzbartl, 2004) Table 5: percent of pipe cost in total pipeline building costs for different pipe materials, (Schwarzbartl, 2004) °/o PE PVC TE BETON NL gradnj a 97 94 85 98 94 cevovod 6 15 2 6 Ugotovljeno je, da izbira materiala cevovoda za izgradnjo kanalizacijskega omrežja ne predstavlja velike možnosti prihranka stroškov investicije, saj cena cevovoda predstavlja le 5 do 20% cene celotne izgradnje kanalizacijskega odseka. Glede na zelo različno predvideno življenjsko dobo vgrajenega cevovoda, pa je priporočljivo vgrajevati le najbolj kvalitetne cevi, ki zagotavljajo nemoteno delovanje kanalizacijskega sistema na zelo dolgi rok (minimalno 50 let - pričakovana življenjska doba 100 let). Privzeti grafikon 10 prikazuje delež cene materiala cevovoda v skupnih stroških izgradnje kanala za različne cevne materiale pri premeru cevi DN 250. cena cevi v skupni ceni izgradnjeizgradnje kanala 250 200 D? 150 D 100 201 50 11 182 35 189 121 PE PVC 14 222 □ cevovod □ gradnja L>7 TE BETON NL material 0 Privzeti grafikon 10: Delež cene cevnega materiala DN 250 v skupni ceni izgradnje kanala (Novelirane cene za leto 2004 za gradnjo v asfaltiranem cestišču - študija Schwarzbartl, 2001) Adopted Graph 10: Share of pipe cost in total pipeline DN 250 building costs in asphalt road for different pipe materials, Schwarzbartl, 2001, updated to prices in 2004) Začetna investicija v izgradnjo ali obnovo kanala nam ne pove veliko, če ne poznamo dejanske oz. vsaj predvidene življenjske dobe kanala. Ker je življenjska doba ključni faktor pri določanju ekonomičnosti investicije, saj so cenovne razlike med cevnimi materiali relativno majhne, enako velja tudi za stroške celotne izgradnje kanalskega odseka, je potrebno celotno strategijo rehabilitacije zasnovati tako, da se to dejstvo upošteva že pri zasnovi in načrtovanju rehabilitacije. To pomeni v prvi vrsti, da naj se izgradnja kanala in vodovoda načrtuje za delovno dobo 100 let, in se posameznih odsekov ne menjava ločeno, za posamezne odseke, razen, če je seveda izkazana nepravilnost oz. dovolj veliko tveganje nepravilnega delovanja kanala. Na spodnjem privzetem grafu 11 je prikazana razlika med vrednotenjem investicije glede na skupne stroške in glede na predvideno življenjsko dobo kanala ob upoštevanju časovne vrednosti denarja (SVNP, i = 3%) stroški izgradnje - stroški na leto v življenjski dobi ai m >tn o 600,00 500,00 400,00 300,00 200,00 100,00 0,00 12,00 10,00 8,00 6,00 4,00 2,00 0,00 celotni stroški cene material stroški/žd Beton PVC PE-HD Poliester NL MATERIAL Privzeti graf 11: Prikaz vrednosti celotnih stroškov izgradnje kanala v primerjavi s stroški na leto v času celotne življenjske dobe kanala (po metodi SVNP), (Študija Schwarzbartl 2001) Adopted Graph 11: Total pipeline building costs for different pipe materials (left Y axis) and considering total predicted pipeline lifetime (right Y axis) Leva Y os - vrednost celotnih stroškov v EUR na tekoči meter zgrajenega kanala. Desna Y os - vrednost stroška cevovoda v EUR za tekoči meter na leto v celotni predvideni življenjski dobi kanala. 3.8. Določitev vrste rehabilitacije Odločitev za izvedbo rehabilitacije se pripravi v več korakih. Uporabili smo kar proces odločanja o vrsti rehabilitacije kot jo predlaga in zahteva standard EN 752-5 in je shematsko prikazan na privzeti sliki 11. Privzeta slika 11: Proces odločanja za izbiro gradbene rešitve (EN 752-5) Adopted Fig. 11: Decision process for choosing right rehabilitation method according to EN 752-5 Na osnovi določitve obsega potrebne rehabilitacije in vrste rehabilitacije se določi metodo obnove. Obstoječa praksa in tehnične možnosti izvedbe obnove kanalizacije so shematsko prikazane na sliki 23.. Slika 23: Shema posegov na kanalizacijskem sistemu za zagotavljanje obratovalne sposobnosti Fig. 23: Wastewater rehabilitation technology survey Obnova kanala in hišnih kanalizacijskih priključkov s klasičnim izkopom je osnovna in najpogostejša metoda obnove kanalizacije. Z razvojem tehnologije gradnje in obnov kanalizacije so se pojavile mnoge nove metode obnove, kot je razvidno s slike 23, oz. je podrobneje opisano v poročilu EU projekta CARE S - DP 22. Vseh v svetu poznanih metod rehabilitacije kanalskega odseka v Sloveniji ne izvajamo zaradi premajhnega trga in posledične neekonomičnosti ter nezmožnosti dosega enakega učinka z izvedbo po razpoložljivi, dostopni in zato cenejši metodi slovenskega ponudnika storitve. Predstavil bom le nekaj primerov metod rehabilitacije brez izkopa, ki se izvajajo na območju Slovenije. 3.8.1 Metode sanacije brez izkopa: Predstavitev najpomembnejših in uporabljenih metod obnove kanalov in kanalskih priključkov po metodah brez izkopa, ki se izvajajo v Sloveniji. 3.8.1.1 Točkovne sanacije cevovodov Postopek uporabljamo za sanacijo krajših odsekov cevovodov premera od 150 mm do 1200 mm. Na površino »valjastega balona« namestimo tkanino iz steklenih vlaken, ki je prepojena z dvokomponentno smolo. Ob razširitvi balona v cevi se tkanina popolnoma prilagodi površini poškodovane cevi. Z nastavitvijo ekspanzijskega pritiska je mogoč iztek dela smole iz cevi in njen vnos v razpoke cevovoda, tako, da cementira in utrdi površino. Po zaključku procesa strjevanja tkanine iz balona izpustimo zrak ter ga izvlečemo iz cevi. Na saniranem mestu ostane popolnoma gladka notranja prevleka, ki minimalno zoži prvotni notranji presek. Namesto tkanine lahko uporabljamo tudi nerjavečo pločevino. Privzeta slika 12: Točkovne sanacije - Gradnje Polak Adopted Fig. 12: Point rehabilitation techniques - Gradnje Polak Tako se zagotovi: • odlične mehanske lastnosti saniranih delov, • obnavljanje statične kontinuitete cevi, • hidravlično tesnjenje. Sanacija obstoječih jaškov Kanalizacijski jaški so ravno tako kot cevi izpostavljeni različnim vplivom. Deformacije najpogosteje nastopajo zaradi tehnološkega staranja oz. slabe izvedbe del v fazi izgradnje. Za doseganje vodotesnosti kanalizacijskih jaškov uporabljamo kakovostne in obstojne premaze, ki jih nanašamo direktno na plašč jaška. V odvisnosti od področja uporabe in stanja kanalizacijskih jaškov uporabljamo različne cementne oz. plastificirane premaze. 3.8.1.2 Sanacija z robotom Za vzdrževanje krajših odsekov cevovodov uporabljamo daljinsko voden robot. Celoten postopek upravljamo s pomočjo računalniške opreme v mobilni enoti in nadzorujemo z video kamero, ki omogoča natančno pozicijo ter napredovanje dela. Z uporabo različnih priključkov robota popravljamo slabo tesnjene spoje, odstranjujemo različne tujke v cevi, vstavljamo krajše dele cevi ter v steno deformirane cevi injiciramo različne komponente za doseganje tesnjenja cevovoda. Privzeta slika13: Sanacija z robotom - Gradnje Polak Adopted Fig. 13: Robotic repairs - Gradnje Polak Odločitev o načinu sanacije cevovodov je odvisna od tehničnih in ekonomskih kriterijev. Slednje narekuje vzdrževanje cevovodov na najvišjem kakovostnem nivoju. Z uporabo postopkov sanacije cevovodov brez izkopov lahko saniramo cevovode v urbanih prostorih brez večjih motenj prometa in v proizvodnih objektih, kjer lahko v relativno kratkem času zaključimo vzdrževalne posege brez motenj proizvodnje. Ravno zaradi tega je za lastnika oz. vzdrževalca infrastrukture bistvenega pomena seznanitev z dejanskim stanjem cevovoda. Dolgoletno delo in izkušnje na področju izgradnje in obnove različnih vrst cevovodov so nas vseskozi vodile k izboljšanju obsega in kakovosti naših storitev ter k ponudbi celovitih, cenejših rešitev za naše poslovne partnerje. 3.8.1.3 Oplaščenje (relining) - "cev v cevi" Izvajanje: Impakta holding, Gradnje Polak s.p. S to metodo je mogoča izvedba sanacije vseh oblik in vrst cevovodov in sicer od premera 100mm do 1200mm. Postopek »cev v cevi« zagotavlja popolno združitev oziroma prilagoditev nove cevi na steno obstoječe. Zaradi brezšivne konstrukcije in posebnih karakteristik nove cevi se le-ta popolnoma prilagodi in prekrije vse deformacije obstoječe cevi. primer - Cevasti vložek - vnos cevi v obliki nogavice: Vložek iz posebne dvojne in brezšivne polietilenske tkanine se predhodno prepoji s polimerno smolo. Tako impregniran vložek se vstavi v poškodovani cevovod, se ga na obeh koncih zatesni in nato razširi z vnosom vroče vode ali pare. Vložek se zaradi visokega pritiska vode ali pare razširi do stene obstoječe cevi. Celoten proces je računalniško nadzorovan in upravljan preko komandne plošče v mobilni enoti, iz katere so razvidni vsi parametri v fazi strjevanja polimernih smol (pritisk, čas, temperatura,.). Po zaključku procesa pridobi sanirana cev strukturo, ki je povsem odporna proti statičnim obremenitvam in obenem zagotavlja tudi hidravlično tesnjenje. Vse priključke odpremo z notranje strani ter jih obdelamo s pomočjo različnih priključkov robota ter kamere, ki ju upravljamo v mobilni enoti. Legenda 1. mobilna enota z opremo 2. grelna enota 3. inverzijska cev 4. impregniran vložek 5. cev za dovod vode Privzeta slika 14: Oplaščenje - Impakta hold. Adopted Fig. 14: Relining - Foreverpipe To je zelo učinkovita tehnologija pri kateri dodatno ne obremenjujemo okolja. Celoten postopek sanacije je hiter in neodvisen od vremenskih razmer, negativni vplivi zaradi izkopavanja odpadejo, ker novo cev uvlečemo preko obstoječih jaškov. Možna je sanacija krajših razdalj med posameznimi jaški ter daljših odsekov do dolžine 500m. Ta postopek je še posebej uporaben za sanacijo plinovodnih in industrijskih cevovodov, preko katerih se pretakajo tudi agresivni mediji različnih temperatur. Uporabljamo različne smole, kar je odvisno od vrste cevovoda, temperature, pritiska in kemičnih lastnosti medija, ki se po njem pretaka . Privzeta slika 15: Oplaščenje - v praksi - Gradnje Polak Adopted Fig. 15: Sliplining tehnique in practice - Gradnje Polak Obstaja še več različnih metod sanacij oplaščenja - »cev v cevi. Običajno jih poznamo pod komercialnimi imeni kot npr.: - Troling - vnos plastične cevi in zalitje s cementno malto, Flexron - vnos dvostenske fleksibilne cevi, NU-postopek - vnos zvite cevi v obliki črke U, nanosi različnih oblog na notranjo stran cevovoda itd. Vsi ti postopki le delno izboljšujejo statično nosilnost osnovne cevi, izboljšajo pa vodotesnost. Pomanjkljivost teh postopkov je, da se hkrati z obnovo javnega kanal ne obnovijo tudi hišni priključki. V kolikor želimo obnoviti tudi te, se stroški obnove močno povečajo in ekonomičnost postopka močno pade še posebej če gledamo z vidika celotnih stroškov v predvideni življenjski dobi cevovoda. 3.8.1.4 Uvlačenje cevi - pipebursting Postopek uvlačenja nadomestne cevi uporabljamo v primerih popolne porušitve obstoječega cevovoda oziroma kjer ni možna uporaba drugih metod sanacije brez izkopa. To je specialni postopek, pri katerem v obstoječo cev vodimo posebej prirejeno kalibrirno glavo, ki jo poganja stisnjen zrak. Pri tem »kalibrirna glava« staro cev zdrobi, ostanke pa odrine v okoliško zemljino. Sočasno se uvleče nova cev enakega ali večjega premera. Morebitni prazni prostori se lahko zapolnijo s vtiskavanjem tiksotropne mešanice bentonita in cementa. Uporaba tega postopka je možna v primerih, ko je obstoječa cev iz betona, sive litine PVC. Postopek je še posebej primeren: • pri sanacijah cevovodov, ki so dotrajani ali porušeni in statično ne morejo prenašati obremenitev, • pri odstranitvi starega cevovoda ter vgraditvi novega v isto traso, • kadar želimo zadržati ali povečati premer obstoječe cevi, • kadar ni možnosti klasičnega izkopa, na razpolago pa imamo obstoječo cev. Privzeta slika 16: Popolnoma porušene Prehod rušilne glave metoda uvlačenja - Vilkograd cevi saniramo z uvlačenjem nove cevi Adopted Fig. 16: Pipe bursting method - Vilkograd Uporabljamo posebne plastične cevi, ki so odporne proti udarcem, drgnjenju in razenju. Notranjost cevi je gladka, zato ne prihaja do izgub, sedimentacije ali tvorbe oblog. Sestavljene so iz osnovne cevi (jedra) in zaščitne cevi (plašča). Zaradi ekstrudirnega plašča jih ostro kamenje in ostanki starih cevi iz različnih materialov ne morejo poškodovati. Cevi so obstojne pri uporabi agresivnih pretočnih medijev in v tleh obremenjenih s škodljivimi snovmi, polagati pa jih je možno direktno oz. brez peščene posteljice v zemlji. 3.8.1.5 Sanacija cevovodov po tehnologiji grundoburst Izvedba sanacije kanalizacije z uvlečenjem nove cevi. Obstoječi, porušeni, oziroma dotrajani vodi se nadomestijo s kvalitetnimi polietilenskimi, polipropilenskimi ali drugimi cevmi, na katere je možno izvesti vse potrebne priključke. Pri rekonstrukciji kanalizacije je možno obnoviti zgolj cevi, jaški pa ostanejo nepoškodovani. Pri sami izvedbi je možno zamenjati cevi s cevmi manjšega, istega ali večjega premera Privzeta slika 17: Metoda Groundburst - shema Adopted Fig. 17: Groundburst method Obstoječi, porušeni, oziroma dotrajani vodi se nadomestijo s kvalitetnimi polietilenskimi, polipropilenskimi ali drugimi cevmi, na katere je možno izvesti vse potrebne priključke. Pri rekonstrukciji kanalizacije je možno obnoviti zgolj cevi, jaški pa ostanejo nepoškodovani. Pri sami izvedbi je možno zamenjati cevi s cevmi manjšega, istega ali večjega premera Privzeta slika 18: Metoda Groundburst v praksi - Vilkograd Adopted Fig. 18: Groundburst method in the field Metoda je namenjena zamenjavi starih, dotrajanih vodovodnih, plinskih ali kanalizacijskih cevi. Je statična metoda. Za izvedbo potrebujemo minimalno gradbeno jamo na vhodni in izhodni strani. Izvedba obnove cevovoda je zelo ekonomična ter hitra. Kot nove cevi lahko vgrajujemo polietilenske cevi, kovinske cevi, polipropilenske cevi, poliestrske ter duktilne cevi.. Metoda ne povzroča vibracij ter hrupa med izvedbo. S to metodo je mogoče obnavljati: • vse vrste cevi (beton, železo, plastika, polietilen, duktil, poliester, • uvlačiti nove cevi manjšega,večjega ali istega premera, • premera od fi 40 mm do 1200 mm, • dolžine do 500 m v enem kosu, • vstavljati nove cevi brez gradbene jame. Metoda je namenjena zamenjavi starih, dotrajanih vodovodnih, plinskih ali kanalizacijskih cevi. Je statična metoda. Za izvedbo potrebujemo minimalno gradbeno jamo na vhodni in izhodni strani. Izvedba obnove cevovoda je zelo ekonomična ter hitra. Kot nove cevi lahko vgrajujemo polietilenske cevi, kovinske cevi, polipropilenske cevi, poliestrske ter duktilne cevi.. Metoda ne povzroča vibracij ter hrupa med izvedbo. 3.8.1.6 Sanacija kanalizacije po tehnologiji grundocrack Grundo Crack je dinamični način uvlačenja cevi in je primeren za sanacijo: • kanalizacijskih cevi iz betona, plastike, poliestra., • premeri cevi od fi 100 mm do 800 mm, • dolžine sanacij v kosu do 100 m, • uvlečenje novih cevi iz polietilena, polipropilena, duktila, itd. Privzeta slika 19: Metoda Grundocrack - shema - Vilkograd Adopted Fig. 19: Grundocrack method - Vilkograd Tehnologija se že nekaj časa uporablja v zahodni Evropi, sedaj tudi v Sloveniji. Obstoječi, porušeni, oziroma dotrajani vodi se nadomestijo s kvalitetnimi polietilenskimi, polipropilenskimi ali drugimi cevmi, na katere je možno izvesti vse potrebne priključke. Pri rekonstrukciji kanalizacije je možno obnoviti zgolj cevi, jaški pa ostanejo nepoškodovani. Pri sami izvedbi je možno zamenjati cevi s cevmi manjšega, istega ali večjega premera. Za obnovo hišnih priključkov niso primerne vse predstavljene metode 3.9 Določitev metode obnove Določitev metode izvedbe obnove je pogojena v prvi vrsti s ceno, tehnično možnostjo izvedbe in posebnimi zahtevami (možnost pridobitve zapore za zelo prometno cesto..). Na osnovi razpoložljivih metod, s katerimi je mogoče izvesti zahtevano obnovo in izkazane cene izvedbe ter predvidene življenjske dobe obnovljenega kanalskega odseka izračunamo povprečne stroške obnove na leto. Kdaj uporabiti metodo brez izkopa, kot alternativo obnovi po klasičnem načinu z izkopom? Metode se med seboj razlikujejo in so primerne za različne načine rehabilitacije. Načeloma pa velja, da je metoda brez izkopa primerna v naslednjih primerih: • Izkopi so nemogoči ali predragi (posebni pogoji gradnje), • Premostitev naravnih ovir (reke, varovana območja...), • Premostitev komunalne in prometne infrastrukture, • Pogojevanje odškodnin za poseg na zemljišču, • Potrebna hitra izvedba, • Je želeno omejevanje motenj v urbanem okolju, • Iščemo okoljsko prijazne rešitve. Praktični primeri odločanja o načinu obnove kanalizacijskega odseka: Graf stroškov prikazan na privzetem grafikonu 14 nas lahko hitro zavede. Stroški obnove so namreč odvisni od več različnih faktorjev, ki pa v »osnovni različici« niso upoštevani. Podrobnejša analiza ekonomičnosti posamezne metode rehabilitacije kanalizacijskega odseka je izvedena in prikazana v točki 4.6. 4 globina Privzeti grafikon 14: Primerjava stroškov na tekoči meter obnove kanala pri uporabi različnih metod obnove - Gradnje POLAK s.p. Adopted Graph 14: Price comparison between different rehabilitation methods 3.10 Vrednotenje investicije Pri določanju najugodnejše metode rehabilitacije kanalskih odsekov, smo uporabili podatke iz različnih virov. Ker tudi različnega časovnega razporeda stroškov in koristi investicij ne moremo obravnavati s statičnimi metodami vrednotenja investicij, smo uporabili eno izmed dinamičnih metod vrednotenja investicij in sicer metodo neto sedanje vrednosti. Metoda neto sedanje vrednosti (NSV) Neto sedanja vrednost je razlika med diskontiranim tokom vseh prilivov (sedanjo vrednostjo prihodkov) in diskontiranim tokom vseh odlivov (sedanjo vrednostjo odhodkov) naložbe (enačba 11). Sn NSV (S) = x;=0 • St + S1 - + - S + K +- S (1 + d )0 (1 + d)1 (1 + d )2 .....(1 + d); NSV - neto sedanja vrednost projekta (investicij) St - finančni tok virov (priliv ali odliv v letu t) t - leto, v katerem nastanejo prilivi in odlivi n - trajanje časovnega obdobje (let), v katerih nastajajo prilivi in odlivi a - diskontni faktor d - diskontna stopnja (15) 3.11 Večkriterijska analiza - Metoda AHP: Z metodo AHP (Analytic Hierarchy Process) združujemo sodbe in osebno vrednotenje na logičen način. AHP nam kaže, kako povezati elemente ene strani problema s tistimi na drugi strani, tako da dosežemo celovit izid. To je proces, v katerem je potrebno identificirati, razumeti in določati interakcije za sistem kot celoto. Metoda analitični hierarhični proces temelji na načelih hierarhičnosti, postavljanja prioritet in logične doslednosti. Omogoča celostno obravnavanje problema (Čančer 2003, 59). Metoda AHP je ena najbolj znanih in najbolj popularnih metod večparametrskega odločanja. Komponent večparametrskega modela ne zajema neposredno ampak uporablja neposredni način primerjave po parih. Uteži pri AHP določimo posredno tako, da paroma primerjamo parametre, vsakega z vsakim. Pri zajemanju osnovnih koristnosti alternativ pri AHP določimo z medsebojno primerjavo alternativ. Prednosti in slabosti metode AHP so sledeče: pri AHP uporabljamo koncept hierarhije parametrov, kar pomeni, da nimamo težav z odločitvenimi problemi, pri katerih nastopa veliko število parametrov. Način, s katerim zajemamo podatke o alternativah, nam omogoča, da se izognemo neposrednemu zajemanju osnovnih koristnosti alternativ. Tako povsem enakovredno obravnavamo numerične (kvantitativne) ali simbolične (kvalitativne) parametre. Cena, ki jo plačamo za to, je razmeroma visoka: alternative je treba primerjati po parih, pri čemer število zahtevanih primerjav hitro narašča s številom alternativ. Zato so primerjave po parih uporabne le pri omejenem in razmeroma majhnem številu alternativ (ne več kot 8 do 10 alternativ). Slabost metode AHP so tudi razmeroma zahtevne računske operacije. Teh praktično ne moremo opraviti brez ustrezne programske opreme. Dobra stran pa je v tem, da je teh programov veliko in so lahko dostopni (ponudba na internetu). Izražanje sodb izvajamo, da dobimo prioritete za kriterije glede na cilj in za alternative glede na vsak atribut. V preglednici na strani 159 je zapisana skala osnovnih stopenj pomembnosti glede na nadkriterij ali preferenc glede na atribute. Te uporabimo pri metodi AHP za primerjanje po parih. Uporabljamo pa lahko tudi vrednosti med osnovnimi stopnjami (Čančer, 2003, str. 70). Privzeta preglednica 6: Skala stopenj pomembnosti in preferenc pri AHP, (Čančer, 2003, str. 70) Adopted Table 6: Importance values expressed verbaly in AHP methodology, (Čančer, 2003, str. 70)__ Numerično izražena stopnja Verbalno izražena stopnja 1 Kriterija sta enako pomembna, alternativi sta enako zaželeni. 3 Kriterij je zmerno pomembnejši od primerljivega kriterija, alternativi dajemo zmerno prednost. 5 Kriterij je močno pomembnejši od primerljivega kriterija, alternativi dajemo močno prednost. 7 Kriterij je zelo močno pomembnejši od primerljivega kriterija, alternativi dajemo zelo močno prednost. 9 Kriterij je ekstremno pomembnejši od primerljivega kriterija, alternativi dajemo ekstremno prednost. 3.11.1 Računalniški program Expert Choice Za razvrščanje alternativ po metodah z razmerno skalo lahko uporabljamo različne računalniške programe. V našem primeru smo se odločili za AHP specializiran računalniški program Expert Choice, ki ga je razvila delovna skupina avtorjev metode AHP. Expert Choice je vodilni na svetu med kolaborativnimi računalniškimi programi na področju sprejemanja odločitev (Expert Choice 2007). Expert Choice je program, ki ga lahko uporabljamo kot pomoč pri izboru najugodnejše alternative. To alternativo izbiramo iz končne množice alternativ glede na več med seboj konfliktnih kriterijev hkrati. Program sestavljata dva dela. Prvi del se imenuje Structuring. Namenjen je strukturiranju problema. Drevo odločanja z globalnim ciljem kot izhodiščem ter hierarhijo podkriterijev in alternativ kot listi je rezultat tega dela programa. Drugi del programa se imenuje Evaluation and Choice in je kreiran na osnovi metode AHP. Namenjen je za: • določanju uteži, s katerimi se meri pomembnost kriterijev glede na preference odločevalca ali odločevalcev, • vrednotenju alternativ glede na podkriterije nižjega nivoja, • izračunu končnih vrednosti alternativ z upoštevanjem vzajemne preferenčne neodvisnosti kriterijev, • različnim analizam občutljivosti vrednosti alternativ glede na spremembe preferenc odločevalcev. Na vsakem koraku pa se meri konsistenca odločevalca. Določene metode so pogojene s tehničnimi zahtevami in robnimi pogoji dela - npr. zagatnice v nestabilni zemljini, varovanje obstoječih komunalnih vodov.), ali pa pogojene s ceno. Cene različnih metod brez izkopa so odvisne od več različnih faktorjev, ki jih je potrebno upoštevati pri ugotavljanju tehnične možnosti izvedbe in ekonomičnosti izvedbe izgradnje oz. pri primerjavi metod obnove med seboj: • Premer cevi DN, • Dolžina odseka, ki je potreben rehabilitacije , • Vrsta okvar na cevovodu, • Globina vkopa in sprememba višine vkopa, • Dostopnost revizij skih j aškov, • Število dodatnih delovnih jam, ki jih je potrebno izkopati, • Števila in lokacije drugih komunalnih vodovod, ki se jim želimo izogniti , • Zagotovitev obvoda vode, • Števila hišnih priključkov, ki jih je potrebno priključiti (obnoviti, zatesniti, obrezati.), • Število sprememb smeri. Če želimo posamezne metode primerjati med seboj je priporočljivo upoštevati naslednje vplivne faktorje : • Možnost izvedbe (glede na pogoje obstoječe infrastrukture), • Cena izvedbe (skupni stroški rehabilitacije), • Cena izvedbe na leto v pričakovani življenjski dobi (predvidena življenjska doba), • Ekološki - (hrup, zaščita okolja), • Tehnični - (čas izvedbe, maks. DN, material cevi, možni zapleti, min. št. jaškov, drugi komunalni vodi), • Sociološki - (vpliv na prebivalce, promet, družbeni stroški). Določitev metode obnove je lahko odvisna tudi od postavljenih prioritet in zahtev, ki jih ne moremo zaobiti, kot na primer - varovanje dreves v neki ulici, prepoved prometne zapore v zelo prometnem cestišču, nemogoča zapora mednarodnega železniškega primeta, velika gostota komunalnih vodov, ki še niso potrebni obnove, velika globina vkopa, nedostopnost z gradbenimi stroji. V takšnih posebnih primerih se seveda odločamo tudi o drugačnih metodah obnove (ne klasičnih) obstoječega kanala ne glede na ekonomičnost izvedbe s tehničnega vidika - preferiramo drugačne uteži in kriterije kot v normalnih pogojih dela. Po metodi AHP smo izvedeli primerjavo med tremi različnimi postopki rehabilitacije ob upoštevanju zgoraj naštetih kriterijev. Za metodo smo se odločili, ker omogoča primerjavo vplivnih faktorjev, ki imajo različne numerične (kvantitativne) ali simbolične (kvalitativne) parametre, med seboj. 4.0 UPORABA METODE MINIMALNEGA TVEGANJA ZA DOLOČANJE PRIORITETE OBNOVE NA OSNOVI STANJA KANALIZACIJSKEGA SISTEMA 4.1 Uvod Aplikacijo navedene teorije smo razdelili na štiri sklope. • V prvem sklopu (4.1) predstavili koncept baze podatkov, ki izhaja iz zahtev in potreb za izvedbo analiz in sprejemanje odločitev tako kratkoročnih kot dolgoročnih, • V drugem delu (4.2) smo predstavili analizo trendov in osnove za preventivno odločanje pri dolgoročnem načrtovanju rehabilitacije omrežja, • V tretjem sklopu (4.3) smo prikazali uporabo zasnovanega modela minimalnega tveganja za določitev prioritet obnov posameznih kanalskih odsekov, • V četrtem sklopu (4.4) pa je podana metodologija izbora optimalne metode izvedbe obnove za odseke, ki so bili določeni kot prioritetni odseki za obnovo. Aplikacija je bila izvedena na delu kanalizacijskega omrežja mesta Ljubljane - model Šiška. Območje Šiške obsega 4.7 % celotnega kanalizacijskega omrežja Ljubljane in je bilo izbrano, ker: • So bili na razpolago novejši pregledi s TV kamero za celotno območje , • Območje je zgrajeno v mešanem kanalizacijskem sistemu, ki predstavlja večji del obstoječega kanalizacijskega omrežja, • Omogočeno je bilo ugotavljanje vpliva netesne kanalizacije na podtalje (AISUWRS 2003). 4.2 Vzpostavitev konceptualnega modela in baze podatkov Ustrezno pripravljenih podatkov je malo. Določiti je potrebno vse obvezne podatke, kdo in kje jih zajema, ter v kakšni obliki pripravi. Vedeti moramo, kaj želimo narediti, kaj želimo vedeti in na osnovi želenih končnih produktov pripraviti ustrezno bazo podatkov, ki bo omogočala njihovo izvedbo. Za izdelane modele se izdeluje variantne rešitve, ki se kalibrirajo s pomočjo dejanskih podatkov o sistemu. Možnost izvoza podatkov za nadaljnje analize z drugimi orodji Ker podatki prihajajo iz različnih baz podatkov v različni obliki, je potrebno, kot je bilo že nakazano v poglavju o zasnovi GIS sistema zagotoviti izmenljivost pridobljenih podatkov. V osnovi velja, da najbolj osnovno obliko zapisa najlažje uvažamo za potrebe obdelave v različnih programskih orodjih. Pri zasnovi baze podatkov smo se posluževali enostavne tabele, z georeferenciranim točkovnim podatkom in klasifikacijo - ena točka vsi potrebni podatki. Relacijske baze podatkov omogočajo večjo diferenciacijo in klasificiranje, vendar otežujejo preglednost podatkov na osnovnem nivoju. Grafični prikaz in grafična analiza podatkov Pridobljeni podatki so zbrani in urejeni tako, da jih je možno prikazati grafično to je v prostoru, kar je glavni namen GIS. Z vzpostavitvijo GIS baze podatkov omogočimo tudi GIS analizo podatkov - prostorsko analizo podatkov glede na različne ravnine kjer so sklopi podatkov zbrani. Računalniško orodje Arc-view in Arc GIS omogočata analizo prisotnosti podatka v prostoru, kot računanje in zbiranje sklopov podatkov po kriterijih, filtrih, skupnih lastnostih, bližini itd. Več o zasnovi in uporabi GIS baze podatkov je podano v točki 2.3.4. V nadaljevanju so predstavljeni podatki, ki jih uporabljamo pri analizi stanja in določanju prioritet obnove kanalskega odseka. 4.2.1 Podatki o omrežju Podatki o omrežju so izhodiščni podatki iz katerih izhajajo vse nadaljnje odločitve o potrebnih obnovah in napovedi stroškov, ki bodo z obnovo nastali - kar je pomembno za pansko rezervacijo sredstev, ki se običajno rezervirajo in planirajo vsaj za eno leto naprej -kratkoročno planiranje. Podatke o omrežju delimo na podatke o cevovodu, ki so statični in na podatke o stanju omrežja, spojev in objektov na omrežju, ki s časom spreminjajo. Osnovni podatki o kanalskem cevovodu, ki jih spremljamo v JP VO-KA so naslednji: • Vrsta kanalizacijskega sistema (pomembno z vidika vrste odpadne vode, ki se v njem pretaka, in na predvidene količine odpadne vode, ki jo mora cevovod odvesti), • Material cevovoda, • DN - premer cevovoda, • Starost - datum vgradnje, • Že izvedena rehabilitacija. Shema obstoječega digitalnega katastra za kanalizacijski sistem v JP VO-KA Ljubljana je prikazana na spodnji sliki. Vodi se evidenca o več kot 100 različnih atributih, ki so med seboj relacijsko povezani preko svojih ID (identifikacijske številke v bazi podatkov). Privzeta slika 20: Obstoječi digitalni GIS kataster - kanalizacija JP VO-KA - shema relacijske baze podatkov Adopted Fig. 20: GIS digital sewer system kadastre used in JP VO-KA Za potrebe analize stanja kanalizacijskega omrežja smo uporabili le nekaj specifičnih podatkov o posameznem kanalskem odseku. Te podatke nato povežemo z drugimi bazami podatkov, ki so osnova za izdelavo analize. Za starejši sistem ocene stanja kanalizacije in evidentiranje poškodb po ATV metodologiji, nismo izdelovali relacijske baze podatkov, ker so bili vsi potrebni podatki zbrani v skupni bazi - tabeli. Preglednica 5: Relacijske povezave podatkov uporabljenih v analizi stanja kanalizacijskega sistema Table 5: Relational database structure used in sewer analysis Kanalski odsek ID KA DN Leto vgradnje Sistem Material XV začetni XV končni 2435554 400 1967 MS B — \ Pregled s TV kamero ID TV ID KA DATUM ST POSNE ID Poškodba EN Ocena stanja 335 2435554 11.2.2004 407 113454 4 EN klasifikacija poškodbe ID Poškodba EN klasifikacija li 1 tesnost u2 nosilnost u3 dogodki xy poškodbe 113454 BOA 80 0 0 Posameznemu kanalskemu odseku je pripeta relacija s podatki o TV pregledu. Evidentirane poškodbe pri posameznem snemanju so relacijsko povezane z bazo evidentiranih poškodb klasificirane v skladu s standardom EN 13580. 4.2.2 Podatki o inkasu in priključkih (atributni podatki) Inkaso služba vodi evidenco o vseh hišnih kanalizacijskih priključkih in objektih, ki so in tisti, ki še niso priključeni na javno kanalizacijsko omrežje. Evidence o stanju hišnih priključkov ni, baza je namenjena izključno obračunu kanalščine. Količina odvedene vode se določi na osnovi porabe pitne vode. 4.2.3 Podatki o stanju omrežja (okvare, korozija, nepravilnosti) - atributni podatki Podatki o omrežju so pridobljeni z vizualnim pregledom stanja pohodnih kanalov oz. s pregledom s TV kamero vseh kanalom manjšega premera. Do letošnjega leta so se ti podatki zbirali v obliki poročil na papirju, stanje kritičnih odsekov se je sporočalo v ostale službe, kjer se na njihovi osnovi izvede izdelava projektne dokumentacije in nato obnova kanalizacijskih odsekov. To je klasičen primer metode »gašenja požarov«, ki je posledica neprimerno zajetih podatkov, ki niso sistematično pregledani in analizirani ter ustrezno predstavljeni za celotno omrežje. Na osnovi izvedenih pregledov kanalskih odsekov s TV kamero in njihovega vnosa v bazo poškodb kanalizacijskega sistema smo vzpostavili prvo resno možnost ocenitve dejanskega odtoka onesnažene vode v podtalje. Vse evidentirane poškodbe smo dodatno klasificirali glede na potencialno možnost eksfiltracije oz. infiltracije v kanalski sistem. Kot primerne smo izbrali naslednje kazalnike, ki predstavljajo nevarnost za okolje in človeka: • Velikost, vrsta poškodbe (po klasifikaciji ATV 149, EN 13508), • Mesto poškodbe - dno, stene, vrh, XY koordinata, • Nivo odpadne vode in pretoki v kanalu (kjer je bilo mogoče), • Kemična sestava odpadne vode (upoštevanje večjih onesnaževalcev v omrežju - galvana, mlekarna, pivovarna, obrati, tovarne..). Kazalci, ki vplivajo na velikost škodnega potenciala za izbrane okvare (nevarnosti) pa so: • Stopnja varovanja podtalnice glede na vodovarstvena območja, • Nivo podtalnice v odvisnosti od globine kanala, • Vrsta zemljine okoli kanala, • Zamašitvene in samo zapiralne sposobnosti razpoke in okolice. 4.2.4 Podatki o projektih komunalnih vodov (vektorski grafični podatki - linije) V JP VO-KA vodimo GIS kataster izdelane projektne dokumentacije za izgradnjo vodovodnega in kanalizacijskega omrežja (slika 24). Zavedeni so vsi izdelani projekti kot idejno projekti (IP), projektne naloge (PN), in projekti PGD ter PZI. V katastru so podane približne trase predvidenih vodovodov, leto izdelave projektne dokumentacije in številka ter naslov dokumentacije kot je zavedena v arhivu JP VO-KA, kjer je možno dobiti tiskano verzija projekta. V GIS kataster obstoječe dokumentacije se vnaša tudi predvidene trase drugih komunalnih podjetij, ki jih uspemo pridobiti - predvsem trase v planih izgradnje plinovodnega in toplovodnega omrežja in večjih kinet elektro, telekoma ter optičnih povezav - Gratel. Predvidene obnove ali novogradnje je potrebno medsebojno usklajevati predvsem zaradi rezervacije tras, skupnih manjših stroškov investicije, kadar se v cestišče hkrati polaga več oz. vsi predvideni komunalni vodi, manjše motnje okolja in ljudi zaradi enkratnega posega. Prednosti je veliko, vendar praksa kaže, da je za takšno usklajevanje potrebno veliko napora in medsebojnega usklajevanja različnih služb, ki načeloma niso imele v kratkoročnih planih predvidene obnove svojih vodov in imajo načelno drugačne interese (plinovod - nove stranke, kanal - čim daljšo življenjsko dobo). Slika 24: Usklajevanje gradnje komunalnih vodov - zbirna karta komunalnih vodov Fig. 24: Reconciliation of building and rehabilitation of different municipal utilities Izdelava projektne dokumentacije in pridobitev gradbenega dovoljenja na osnovi PZI projektne dokumentacije zaradi pridobivanja soglasij traja od 6 mesecev do 3 let. Usklajevanje gradbenih posegov na določnem območju (ulici) med vsemi upravljavci komunalnih vodov je zato projekt srednjeročnega značaja. Kljub dogovorom o skupni gradnji pri večjih posegih pa še vedno prihaja do tega, da zaradi tržno orientiranih interesov (npr plin in toplovod, optične povezave) določen upravljavec komunalnega voda ne čaka na skupen poseg - izgradnjo v skupnem izkopu, temveč na osnovi usklajenega zbirnika in izdelane projektne dokumentacije izvede poseg v prostor samostojno. To ima za posledico višje stroške izgradnje in oteženo gradnjo naslednjih komunalnih vodov, ki so tam predvideni. 4.2.5 Podatki o terenu in geologiji (vektorski prostorski grafični podatki - poligon) Slika 25: Geološka sestava tal na območju ljubljanskega kanalizacijskega sistema. Fig. 25: Geological ground survey for Ljubljana sewer system Geološko sestavo tal na območju Ljubljanskega kanalizacijskega omrežja lahko v grobem razdelimo v dve »geološki« coni - severni del - ljubljansko polje s prodnimi naplavinami rek in potokov in v južni del - ljubljansko barje s slabo nosljivim barjanskim terenom in relativno kislo zemljino. Pogoji vgradnje in delovanje kanalizacijskega sistema so v prodnem materialu (gramozu) bistveno boljši kot v barjanskem terenu. Upoštevati je potrebno tudi nivo podtalnice, in posebno pozornost nameniti varovanju vodnih virov, ki so določeni z vodovarstvenimi območji vodonosnikov, kot je podrobneje predstavljeno v naslednjem poglavju. 4.2.6 Podatki o nivojih in toku podtalnice in varovanih območjih (vektorski prostorski grafični podatki - poligon) Slika 26: Nivoji podtalnice in smeri ter hitrosti podzemnih tokov - primer za Ljubljansko polje Fig. 26: Underground water levels and flow in Ljubljana field Nivoji podtalnice in hitrost podvodnih tokov ter uporaba podtalne vode je eden od ključnih faktorjev pri določanju prioritet obnove kanalizacijskega omrežja (slika 26). Vodovarstvena območja imajo zaradi svojega strateškega in praktičnega pomena za oskrbo ljudi s čisto pitno vodo izvedene posebne varovalne ukrepe in omejen način dela. Zahtevana je 100% vodotesnost javnega kanalizacijskega omrežja in poostren režim kontrole stanja kanalizacijskega omrežja. Tveganje onesnaženja podzemne vode, ki je vir pitne vode, je zaradi izkazane nevarnosti na določeni lokaciji odvisna od danih geoloških, hidrogeoloških in hidroloških pogojev (Veselič, Petauer, 1997) -, ki med drugim določajo velikost škodnega potenciala. Postopek ocenjevanja ogroženosti okolja vodnega vira obsega: • kazalce količinske in kakovostne analize okolja, • oceno regeneracijskih in nevtralizacijskih sposobnosti okolja, • oceno dosežene stopnje skupne obremenjenosti okolja, • ceno še sprejemljivega obsega obremenjevanja okolja, • skupno oceno ogroženosti okolja in predlog stopnje varovanja okolja vodnega vira. Naravni pogoji, ki določajo ranljivost in ogroženost vodonosnika so: • tip vodonosnika, • nivo podtalnice, • prepustnost krovne plasti, • prepustnost in lastnosti nenasičene cone, • smer toka podzemne vode (upoštevani v določitvi varstvenih pasov vodnih virov). Regeneracijske in nevtralizacijske sposobnosti okolja vodnega vira dobimo z vrednotenjem v Metodologiji (Veselič, Petauer, 1997) in Študiji ranljivosti (Brečko, 1999) predlaganih in z razredi opredeljenih elementov, ki označujejo lastnosti vodonosnika in podtalnice. Višji razred pomeni manjše regeneracijske sposobnosti okolja in obratno, nižji razred pa večje regeneracijske sposobnosti okolja. V oceni regeneracijske sposobnosti okolja vodnega vira je upoštevana debelina vodonosnika, hitrost obnavljanja podtalnice, ki je odvisna od pronicanja rečne vode in padavin, tok podtalnice in dotoki iz sosednjih vodonosnikov ter lastnosti krovne plasti (Brečko, 1999). Na osnovi zbranih podatkov iz literature (Blackwood, 2005; Wolf, 2008) smo ocenili iztok in stopnjo onesnažene vode v podtalnico in jo primerjal z ugotovljeno stopnjo onesnaženja (Sveinung, 2006). Problem netesne kanalizacije še vedno ostaja predvsem kot potencialna nevarnost vnosa visoko toksičnih snovi preko netesne javne kanalizacije v podtalje, ki je zaradi svoje precejšnje prevodnosti in hitrosti toka podzemne vode lahko usodno tudi za zdravje ljudi, predvsem pa za nemoteno oskrbo prebivalcev s pitno vodo. 4.2.7 Podatki o meritvah pretoka in obremenjenosti omrežja (atributni podatek) Dejanski pretoki v kanalizacijskem sistemu se ne merijo stalno. V času brez padavin imamo merjene pretoke prečrpane vode v večjih črpališčih, kjer se odpadna voda dviguje na višji gravitacijski nivo. Merjena je dotečena voda na čistilne naprave, ni pa merjen preliv pred čistilnimi napravami, kot tudi ne na razbremenilnikih ob vodotokih. Izdelan je plan preureditve razbremenilnih mest na obeh bregovih reke Ljubljanice, ki se bo predvidoma realiziral v naslednjih nekaj letih. Predviden je dvig prelivnih robov tako, da bo frekvenca prelivanja zmanjšana na 10 letne vode, izvedeno bo avtomatsko merjenje pretokov prelite vode preko razbremenilnikov. Ti podatki bodo zelo koristni za poznavanje hidravličnega delovanja sistema in načrtovanje nadaljnjih ukrepov na glavnih zbiralnih kanalih mešane odpadne vode in s tem zmanjševanja onesnaženja odvodnikov z onesnaženo odpadno komunalno vodo. Razmere bodo delno izboljšane tudi z izgradnjo predvidenih zadrževalnih bazenov ob glavnih kanalskih kolektorjih. 4.2.8 Podatki o večjih onesnaževalcih (atributni podatek) Določeni proizvajalci imajo zaradi narave dela večje tveganje za odvod onesnažene vode, ki ne ustreza predpisom glede temperature, toksičnosti ali vnosa nedovoljenih koncentracij škodljivih snovi v javno kanalizacijsko omrežje (galvane, kovinsko predelovalna industrija, mlekarne, bolnišnice.). Za takšno proizvodnjo je predpisan nadzor in odvzem vzorcev, v posebnih primerih pa tudi zahtevo po pridobitvi IPPC dovoljenja. Na mestih priključitve takšnega kanalizacijskega priključka se običajno lastnosti komunalne vode bistveno poslabšajo, lahko tudi samo občasno. S poslabšanjem kakovosti odpadne vode, pa se poveča tudi tveganje za onesnaženje okolice zaradi netesnosti kanalizacijskega omrežja, da ne omenjamo težav, ki nastajajo pri čiščenju odpadne vode na čistilni napravi. Primer evidentiranih potencialnih večjih izpustov onesnažene odpadne vode v javno kanalizacijsko omrežja je podan na sliki 27. Slika 27: Lokacije večjih potencialnih onesnaževalcev na javnem kanalizacijskem omrežju Fig. 27: Possible pollution points (overdose) on Ljubljana sewer system 4.3 Analiza podatkov kanalizacijskega omrežja in ocena stanja - srednjeročno planiranje Za celostno in kontinuirano načrtovanje obnove kanalizacijskega sistema je poleg zanesljivih in natančnih podatkov potrebno uporabiti tudi zanesljiv model ocenjevanja dejanskega in predvidenega stanja. Pri tem želimo upoštevati poznane podatke (obstoječe baze podatkov), ki opisujejo dejansko stanje kanala - poškodbe in stopnjo obrobe - in iz teh podatkov pridobiti kar največ izhodnih informacij o sistemu. Upoštevati moramo seveda tudi netočnosti v sami bazi podatkov in jih v modelu upoštevati tako, da zaradi njih ne bo prišlo do večjih nepravilnosti v rezultatu, gledano na celoto. Zastavljeni problem ne more biti zadovoljivo rešen z običajnimi metodami ocenjevanja, ki večinoma temeljijo na Boolovi logiki klasificiranja glede na poškodbo ali oceni stanja, zato se pri vrednotenju in klasificiranju podatkov uporablja različne metode. Proces staranja in krivulje staranja so bile opisane v točki 2.4.2 - Staranje in življenjska doba kanala. Tam so podane tudi ocene življenjske dobe posameznik kanalskih cevovodov. Izvedli smo analizo stanja kanalizacijskega omrežja za omrežje v upravljanju JP VO-KA. Staranje omrežja in predvideni časi odpovedi nam podajajo okvirne trende in približne ocene stanja kanalizacijskega omrežja. Na osnovi analiz trendov je mogoče v primeru, da imamo na razpolago dovolj zanesljive podatke, določati tudi preventivno obnovo omrežja za konkretne odseke z namenom zniževanja tveganja nedelovanja, kar pa za kanalizacijski sistem Ljubljane ni primer. Zato smo rezultate trendne analize uporabili le za dolgoročno planiranje z vidika poznavanja sistema in načrtovanja porabe sredstev. Strokovna ocena stanja celotnega omrežja in poudarki za sanacijo so seveda drugačni, kot za posamezne cevovode. Glede na izkušnje in poznavanje kanalizacijskega sistema ugotavljamo, da je kljub pospešeni zamenjavi kanalizacijskega omrežja v zadnjih letih omrežje tako na centralnem sistemu kot na lokalnih sistemih še vedno v slabem stanju. Na kratko lahko opišemo splošno stanje in problematiko ljubljanskega kanalizacijskega sistema tako: • visoka povprečna starost glavnih kolektorjev, • vgrajeni so različni materiali in profili, • na omrežje je priključena tehnološka odpadna voda iz industrije brez predčiščenja lete, • vdiranje rečne vode v kanalizacijski sistem preko razbremenilnikov ob visokih vodah Ljubljanice, • neenakomerno posedanje kanalov in posledična tvorba sifonov predvsem na barjanskih tleh, • priključevanje zalednih voda ob vznožju Gradu in Golovca na kanalizacijski sistem in s tem vnos sedimentov - velikih količin peska in mulja, • nepravilno priključevanje hišnih priključkov, predvsem na območjih ločenega kanalizacijskega sistema - vtok padavinske vode, • velika infiltracija čiste vode zaradi nevodotesnosti cevi in neurejeno - neprimerno priključevanje vodotokov na javno kanalizacijsko omrežje. Del problematike je tesno povezan s stanjem kanalizacijskih odsekov, delno pa so rešitve odvisne od sistemskih in projektantskih rešitev zasnove kanalizacije. Z vidika tveganja moramo ločiti nevarnosti in škodni potencial, saj se lahko nanašata na isto tveganje. 4.3.1 Staranje omrežja Pomemben element pri dolgoročnem načrtovanju omrežja je upoštevanje staranja omrežja. Osnovni podatki o starosti posameznih kanalskih odsekov so zbrani v digitalnem katastru kanalizacije. Kljub dostopnosti podatkov, pa do sedaj še ni bila izvedena analiza teh podatkov z vidika predvidenih trendov potrebne obnove oz. stanja vrednosti (substanzwert) omrežja, ki naj bi se z vidika medgeneracijske odgovornosti ohranjal oz. eventualno povečeval nikakor pa ne zmanjševal. Na grafikonu 13 je prikazana dolžina vseh kanalskih odsekov določene starosti, ki so v upravljanju JP VO-KA Ljubljana. dolžina kanalskih odsekov v m po letih izgradnje - celotno omrežje 70000 60000 50000 ■ä 40000 ra c •ž 30000 o ■c 20000 10000 lil LonJ-n. „LllJ Jnnll oooocococococococococococococococococococococo 00 C\l CM leto vgradnje 0 Grafikon 13: Dolžina kanalskih odsekov glede na leto vgradnje - kanalsko omrežje Ljubljane Graph 13: Sewer system lenght of differnet age on time axis - Ljubljana sewer system Prikaz vseh obstoječih kanalskih odsekov po starosti nam pokaže trend izgradnje kanalizacije v preteklosti in omogoča grobo oceno trendov staranja omrežja v prihodnje. Na grafikonu 14 je prikazan še kumulativni diagram obsega (dolžine) kanalizacijskega omrežja mesta Ljubljane. Iz grafa je razvidno, da se je gradnja kanalizacije začela pospešeno izvajati po letu 1965 in se nato približno v enaki vrednosti nadaljevala vse do leta 2000. kumulativno dolžina kanalskih odsekov v časovnem obdobju 1400000 1200000 1000000 — 800000 N 600000 o d400000 200000 0 m cm OGi > 00 o1 ^ 4 0 cn 0 cn m 2 cn cn 2 cn co 4 cn 4 6 cn 8 6 cn 4 8 cn 2 cn cn 04 00 00 22 leto vgradnje Grafikon 14: Kumulativno dolžina vseh kanalov glede na leto izgradnje - kanalsko omrežje Ljubljane Graph 14: Cumulative lenght of Ljubljana sewer system on time axis ■ I — I -I.I1 RE PVC PE OP NL LZ KA JE GRP B AC CN CO CN CN 0)0)0)0)0)0)0)0)0)0)0)0)0)0)0)0)0)0)0)0) CN CN Grafikon 15: Vrsta materiala glede na leto vgradnje - kanalsko omrežje Ljubljane - 2008. Graph 15: Pipe material use for building sewer pipelines in Ljubljana Sestava obstoječega kanalizacijskega omrežja glede na vgrajeni material po letih izgradnje nam kaže zanimive trende. Opazimo lahko, da se pri starejših gradnjah pojavlja del kanalov, ki 10000 0 je bil saniran z oplaščenjem - relining - (rumeno - RE). Življenjska doba teh kanalov je podaljšana, vendar so ti kanali v bistvu že del izvedene rehabilitacije (pomanjkljivost obstoječe baze podatkov za kanalizacijsko omrežje je bilo v onemogočeni sledljivosti obnovljenih kanalskih odsekov - kateri kanal je bil zamenja, v kateri starosti, vzrok zamenjave, ker je bil obstoječi odsek zamenjan z novo vrednostjo atributa za obnovljeni odsek, sedaj se je ta pomanjkljivost odpravila). V letih od 1970 do 1992 je prisoten delež cevovoda zgrajena iz AC (azbest cementnih cevi), ki so po letu 1994 niso več vgrajevale. Po letu 1985 je opazen trend zgrajenih kanalov iz PVC cevi, in od leta 1994 povečan trend kanalov iz cevi Tesal - TE- armirani poliester, ki ga je v letu popolnoma zamenjal armirani poliester GRP - Hobas (proizvodnja Tesal cevi je bila ukinjena) - grafikon 15. nflHnn (M CD m m oi (M (M ro ro ro CO (M CD m m cd CD CO (M CD CO CO OT Ol O! CO (M □ p.b.kor. □ kor. v obj. □ bet.kor. □ 900/1800 □ 900/1500 □ 900/1350 □ 900 □ 850/1200 □800+400 □ 800/1300 □ 800/1200 □ 800 □ 80 □ 750/1700 □ 750/1350 □ 750/1200 □ 750 □ 700/1100 □ 700/1050 □ 700/1000 □ 700 □6x100 □ 650/1000 □ 630 □600x2600 □ 600/900 (M (M Grafikon 16: Sestava obstoječega kanalizacijskega sistema glede na DN - po letu vgradnje -kanalsko omrežje Ljubljane Graph 16: Structure of pipelines in Ljubljana sewer system according to pipeline diameter DN on the time Axis 10000 0 -I» Zanimiv je tudi graf, ki prikazuje delež posameznih profilov - DN - v celotnem kanalizacijskem omrežju (grafikon 16). Največ je cevovodov profila DN 250, 300 in 400 to je manjših premerov cevovodov, ki so običajni za sekundarno omrežje in povezovalne kanale. Sestava obstoječega kanalizacijskega sistema glede na premer cevovodov po letih vgradnje nam kaže kdaj so bili zgrajeni največji zbiralni kanali, in kdaj preostalo omrežje. V kombinaciji s hidravličnim izračunom, pa lahko ocenjujemo predviden čas obnove. sestava kanalizacijskega sistema glede na premer DN 350000,000 300000,000 250000,000 "T 200000,000 (o C >n 150000,000 o 73 100000,000 50000,000 0,000 1IIJ J J n n 0 ro o (O > 0 0 0 0 0 5 5 0 CO 0 1 3 1 CO ro ro ro 1 1 ro ro o o o (O (O (O o o > > > (O > (O > 0 ro 0 0 0 2 0 0 0 0 0 0 0 0 0 5 ID 0 0 0 0 5 5 ID o (O > CO 1 2 ID 0 0 3 3 1 1 X X X 0 0 1 1 1 1 2 2 2 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 ro ro ro ■ > > o (O o (O o o o o o o > > (O (O (O (O (O (O > > > > > > premer DN (cm) Grafikon 17: Sestava kanalizacijskega omrežja glede na premer cevovoda - kanalsko omrežje Ljubljane Graph 17: Structure of pipelines in Ljubljana sewer system according to pipeline diameter DN S staranjem omrežja je povezano tudi povečevanje števila poškodb na omrežju in objektih in splošno stanje omrežja. Ob upoštevanju stanja omrežja po ATV 143 - klasifikaciji, ki smo jo uporabljali tudi pri oceni stanja s TV pregledom kanalizacije v našem podjetju so posamezni kanalski odseki razporejeni v razrede od 0 (velike poškodbe) do - 4 (brez poškodb) - novi standard - EN- 13508 razrede stanj ukinja, saj pripravlja klasifikacijo, ki je manj subjektivna in veliko bolj določna ter tako omogoča natančnejšo in bolj ciljno analizo pridobljenih podatkov, vendar zaradi možnosti hitre primerjave z obstoječimi podatki o stanju kanalizacije le to še vedno določimo. Podrobnejšo analizo stanja kanalizacijskega omrežja pa smo naredili za vzorčno območje Šiške, ki smo ga uporabili kot testni model za preverjanje in aplikacijo modela minimalnega tveganja pri določanju optimalne rehabilitacije kanalizacijskega sistema v praksi. Na sliki 50 je prikazana struktura obstoječega kanalizacijskega sistema na območju testnega modela glede na dolžino zgrajenega kanala v časovni skali. Delež zgrajenih kanalov glede na leto izgradnje - območje - Šiške 8000 - 7000 6000 £ 5000 > § 4000 >N O 73 3000 2000 1000 0 leto izgradnje h, n ,n„ ,1,1,-Ji J. i Grafikon 18: Starostna struktura kanalizacije za območje testnega modela Šiške Graph 18: Age distribution of built sewer pipelines for Šiška test model area Osnovni podatek je poznavanje starosti posameznih odsekov in njihovo stanje po enotni klasifikaciji (grafikon 18). Grafikon 18 prikazuje dolžine posameznih razredov stanj po ATV - M 149 klasifikaciji v različnih letih izgradnje za obstoječe kanalizacijsko omrežje na območju modela Šiške - Ljubljana - v letu 2004. Če podatke prikažemo relativno - glede na delež posameznega razreda dobimo takšno sliko (grafikon 19): razred stanja kanalski cevi glede na leto vgradnje -0= SUM ju, m □ rs1 ] rs0 leto vgradnje (leto) Grafikon 19: Razredi stanj (preglednica 3, str. 122) - glede na leto vgradnje - test. obm. Šiške Graph 19: Deterioration states (table 3, page 119) of built sewer pipelines for Šiška test model area relativna zastopanost razredov stanja kanalskih cevi glede na leto vg rad nje ! t" J «p ^ 4> ftp & t>S* & <%> «b° & & & & & 4 •JP .Of* .Of* .of .or .Of* .Op .oP .Op .Op .Op .Or .oP .oF .oP .oP .0)' .Ol' .Ol' .Ol' I 9° & J J? J> & rff -9' -9' -9' -9 -v" -v" -9 -9 -9' -9 -9 -V® -9 -9 -9 -9 -9 -9 -9 -9 -9 -9 -9 -9 -9 -9 -9 -9 -9 -9 -9 -9 -9 i? -V0 I? leto vgradnje (leto) 80% 60% 20% Grafikon 20: Razredi stanj - zastopanost glede na leto vgradnje - prikazani relativno za testno območje Šiške (2004) Graph 20: Relative deterioration states distribution of built sewer pipelines on Šiška test model Opazno je, da je pri novejših kanalskih odsekih praviloma večji delež dobro ohranjenih (razred stanja 4). Slika se spreminja z vsakim novim pregledom omrežja in novo pridobljenimi podatki o sistemu, zato obravnavamo stanje sistema kot dinamičen proces in kot takšne tudi zaključke izvedenih analiz. Razredi stanja se z novim načinom ocenjevanja stanja kanalizacijskega omrežja po EN 13508 ne ocenjujejo več, vendar je zaradi kontinuitete dela in opazovanja trendov v JP VO-KA interno dogovorjeno, da se ta praksa nadaljuje iz dveh razlogov - zaradi lažjega nadaljevanja tradicije gašenja požarov, do izdelave baze podatkov o stanju kanalizacijskega omrežja v GIS za celotno omrežje, zaradi usposobljenosti in znanja delavcev na terenu, ki ocene stanja podajajo in zaradi možnosti, ki jih tak sistem nudi za oceno trendov staranja kanalizacijskega omrežja v prihodnje. potrebna denarna sredstva za obnovo KA v EUR 900000 800000 700000 600000 500000 400000 300000 200000 100000 0 1 J 1 1 r. rt IT h 1 ■ 1 ■ 1 J bUmn...................... # o* # & o* J? ^ ^ ^ ^ ^ # # <$> # leto obnove Grafikon 21: Predvidena potrebna denarna sredstva za obnovo kanalizacije (KA) za naslednje dolgoročno obdobje - izračun na osnovi realistične pričakovane življenjske dobe kanalizacijskih odsekov - testni model Šiška Graph 21: Needed founds for rehabilitation of sewers in Šiška model area according to realistic scenario Na grafikonu 21 je prikazan trend potrebnih obnov izračunan na osnovi ugotovljenega stanja kanalizacijskih odsekov pri pregledu s TV kamero (varianta - samo za pilotno območje Šiška) ob upoštevanju predvidene življenjske dobe kanala 95 let (optimistična varianta!!! - ob dopuščenih določenih netesnostih) in ocenjenih razredov stanj (zamik prehodov iz razreda v razred do odpovedi). Vrednosti sredstev za obnovo so izračunane iz povprečnih vrednosti že izvedenih projektov obnove kanalizacije v preteklih letih in dolžin posameznih kanalskih odsekov potrebnih obnove. V primeru da je predvidena življenjska doba 40 let krajša (izpolnjevanje »vseh« zakonov in pravilnikov) se vrednosti na x osi prestavijo za 40 let! Kar pomeni, da z obsežnejšo obnovo že zamujamo - grafikon 22. Upoštevamo dejstvo, da se dejanskega stanja kanalov ne spomnimo več - stara poročila o TV pregledu so bila uporabljena za takojšnje ukrepanje - »gašenje požara«, kaj se je s preostalim kanalom dogajalo zadnjih 10 let pa "nikogar" ne zanima oz. ni vodene evidence ali napovedi. potrebna denarna sredstva za obnovo KA v EUR 4000000 3500000 3000000 2500000 £ g 2000000 1500000 1000000 500000 ^^r^^n rOvn -R—i—i—i i i i— O-P O* O* O* <$> & ^ ^ ^ ^ leto obnove 0 Grafikon 22: Predvidena potrebna denarna sredstva za obnovo kanalizacije za naslednje dolgoročno obdobje - izračun na osnovi pesimistične pričakovane življenjske dobe kanal. odsekov - upoštevana potrebna takojšnja obnova vseh netesnih kanal. Odsekov v - testno območje Šiška. Graph 22: Needed founds - long term pesimistic predicition assuming that all pipelines must be tihgt Glede na visoke potrebe po denarnih sredstvih za zagotavljanje netesne kanalizacije, si zatiskamo oči in dovoljujemo določeno stopnjo netesnosti - toleranco tveganja zvišujemo z namenom sedanjih nižjih vlaganj denarnih sredstev v infrastrukturo. predvidena dolžina kanala potrebna obnove (glede na leto vgradnje in ocenjeno življenjsko dobo 60 let - celotno omrežje Lj.) Grafikon 23: Predvidena dolžina kanalov potrebnih obnove - Ljubljansko kanalizacijsko omrežje - predvidena življenjska doba 60 let (manj strogi režim ocene glede na tesnost -optimistična varianta), računsko dobljeni vrhovi še niso razporejeni na daljše časovno obdobje - zato opazne špice. Graph 23: Estimated lenght of sewers that needs to be rehabilitated - optimistic variant assuming averige lifetime is 60 years Enak model upravljanja s tveganjem in razpoložljivimi sredstvi se ponavlja pri upravljanju obnove celotnega sistema javne kanalizacije. S tega vidika je nepoznavanje stanja sistema za lastnika omrežja celo zaželeno, saj brez podatkov tudi nepravilnosti ni mogoče ugotavljati. Ocenjene vrednosti potrebne za obnovo celotnega javnega kanalizacijskega omrežja smo izračunali iz povprečne vrednosti že izvedenih obnov kanalskih odsekov, starosti obstoječih kanalskih odsekov in predvidene življenjske dobe kanala. Predvidena dolžina kanalov potrebnih obnove za različne variante je predstavljena na grafikonih 24 in 25. predvidena dolžina kanala potrebna obnove (glede na leto vgradnje in ocenjeno življenjsko dobo 30 let - celotno omrežje Lj.) leto predvidene obnove Grafikon 24: Predvidena dolžina kanalov potrebnih obnove - Ljubljansko kanalizacijsko omrežje - predvideno življenjska doba 35 let (glede na zahtevo po tesnosti - strategija minimalnega tveganja). Graph 24: Estimated lenght of sewers that needs to be rehabilitated - pesimistic variant assuming averige lifetime of sewer pipeline is 35 years Pri izračunu smo upoštevali naslednja dejstva in posplošitve: • Povprečna vrednost za obnovo kanala je preračunana na kanal DN 250 - 400, ki predstavlja 95% vseh vgrajenih kanalov v omrežju, • Vgrajeni material je GRP, ki se največ uporablja pri gradnji v zadnjih 5-tih letih, • Dolžina vsega kanalskega omrežja je obstoječe javno kanalizacijsko omrežje v upravljanju JP VO-KA kar zanaša 1130 km, • Kot osnova je uporabljena je strategija ohranjanja sedanje vrednosti kanalizacijskega omrežja, variante se računajo na to osnovo, • Starostna razporeditev obstoječega kanala je osnova za predvideno odpoved kanala -prehod v stanje razreda 0 - potrebna takojšnja obnova, zamiki zaradi delov kanala v drugačnem stanju kanala - se upošteva kot zamik po segmentih glede na delež kanalov v posameznem razredu stanja (vrednosti so ocenjene glede na ocenjeno in prirejeno krivuljo staranja omrežja za mesto Munchen saj analiza stanja celotnega Ljubljanskega kanalizacijskega omrežja še ni izvedena). V preteklosti se je omrežje že premalo obnavljalo (cca. 2000 m / leto), glede na predvideno oz. zahtevano in pričakovano življenjsko dobo vgrajenega kanala. Ocenjena je potreba po 4800 m obnovljenega kanalizacijskega omrežja na leto ob predpostavljeni življenjski dobi vsakega vgrajenega kanala 60 let. Kar je bolj zaskrbljujoče je nakazani trend, ki kaže na naraščanje potrebnih obnov v naslednjih 50 letih do faktorja od 4 do 5 x-ne sedanje vrednosti. Ker je cena obnove kanala vezana linearno na dolžino kanalskega odseka (cena /m) dobimo identičen graf tudi za potrebna denarna sredstva za izvedbo obnove kanalizacije. 4.4 Analiza stanja omrežja na podlagi ocene stanja in okvar - določitev tehnično ekoloških prioritet obnov na osnovi izkazanega tveganja 4.4.1 Izbor kriterijev za proces optimizacije Pri oceni delovanja kanalizacijskega sistema si pomagamo z indikatorji delovanja (IWA - PI -performance indicators). Različni raziskovalci in različne ustanove uporabljajo in predlagajo uporabo različnih PI, ki jih je potrebno izbrati glede na specifičnosti posameznega kanalizacijskega sistema. Predstavil bom običajne PI, v nadaljevanju pa še ožji izbor PI - ki smo jih izbrali za oceno stanja in delovanja kanalizacijskega sistema po metodi KISS (keep it simple stupid) - naredi kar najbolj enostavno - za osebje, ki podatke pripravlja, kot tudi za obdelavo podatkov in njihovo analizo ter predstavitev rezultatov analize. Kriteriji ki smo jih izbrali za določitev prioritet in načrtovanje obnove omrežja so: Tehnični: • Hidravlika: nivo vode v kanalu (meritve samo na zbirnih kanalih, podatki namenjeni hidravličnemu umirjanju), • Razmerje med maks. pretokom v suhem in deževnem vremenu, • Hitrost vode v cevovodih (minimalne, maksimalne), • Število odkritih preprek v kanalu, • Stanje kanalskega odseka. Okoljski: • Koncentracija onesnaženosti vode in njihova sestava, • Količina prelite odpadne vode in število prelivnih robov (merilna mesta so v izdelavi, poskusno delujejo tri), • Septičnost hišnih in individualnih sistemov, • Vrsta zemljine in prepustnost tal, • Višina podtalnice in bližina vodnih virov. Strukturni: • Število poškodb na kanalu, stanje kanalizacijskih cevi in objektov Vodne izgube -ključni dejavnik za načrtovanje obnove (tako strukturni kot okoljski). Ekonomski: • Stroški vzdrževanja sistema, stroški za odpravo poškodb in sanacije (interventne), • Stroški za porabljeno energijo, • Stroški skupne gradnje z ostalimi komunalnimi vodi. Socialni: • Motnje v cestnem prometu (vpliva tudi na odločitve o metodi predvidene obnove), • Pritožbe javnosti, smrad, hrup. Podatki pomembni pri kratkoročnem planiranju: • Pomembnost kanala glede na DN, vrsto odpadne vode, • Lega in globina, • Zemljina in podtalnica, • Starost, konstrukcija in material, • Dosedanje poškodbe in sanacija, • Hidravlična obremenjenost, • Vrsta poškodbe, • Mesto poškodbe, • Velikost poškodbe, • Število poškodb / km (enak material in DN). Delovanje sistema = f (vrste dogodka, frekvenca ponavljanja na istem ali bližnjem mestu evidentiranja, vpliv na delovanje glede na kanal, glede na celoten sistem, dejanski stroški zaradi povzročene škode, dejanski stroški za odpravo oz. popravilo kanala) • Porušitev, • Ranljivost. Netesnosti =f ( vrsta, velikost, položaj, višina podtalnice, pretok odpadne vode v kanalu -polnitev) • Podtalnice, • Vrsta zemljine, • Nivo podtalnice, • Kemična sestava odpadne vode. 4.4.2 Tveganje za onesnaženje okolja in zdravstvenega ogrožanja ljudi: Osnovna izhodišča Delovanje kanalizacijskega sistema in posameznih kanalskih odsekov v skladu s pričakovanji oz. zahtevami mora upoštevati tudi okolje in prostor v katerem deluje. Ker tu prihaja do več nivojev interakcije v zelo konkretnih medsebojnih vplivih, ki so posledica pojavljanja na istem območju in v istem času si poglejmo najprej načelna izhodišča, ki nam določajo polje delovanja: a) Vse nekam gre. (Everything must go somewhere) Nič se samo od sebe ne izgubi. Snovi se presnavljajo, spreminjajo obliko, so lahko bolj ali manj strupene, ne moremo jih pa popolnoma uničiti. Ko jih odložimo v vode, jih le te nekam odnesejo v jezero ali morje, tudi če izhlapijo jih dež prej ali slej vrne na zemljo. b) Vse je med sabo povezano (Everything is connected to everything else). V naravi so vsi procesi med seboj povezani. Odnosi so izredno kompleksni in jih skoraj nemogoče v celoti dojeti. c) Nič ni zastonj. Vse kar naredimo ima posledice. (There is no such thing as a free lunch). Kar koli naredimo ima na nek način lahko negativne posledice. Vprašanje je kako delovati in povzročiti čim manj škode. Ukrepa brez posledic ni. Tudi če nič ne naredimo ima to neko posledico. Ukrepi za zaščito imajo svojo ceno. Obstoječe rešitve in praksa z izvedenimi negativnimi ukrepi za okolje so posledica predvsem favoriziranja ekonomike z želenimi minimalni stroški in slabo necelovito prostorsko načrtovanje (Brilly, 2000). Če navedena dejstva konkretiziramo na polju onesnaževanja, ki je najbolj moteče z vidika prebivalcev na določenem območju, moramo opredeliti izvor in vrsto nevarnosti, ki jo onesnažena voda predstavlja. Onesnaženo vodo lahko delimo na: • komunalne odpadne vode, te vsebujejo le mikrobiološko razgradljive snovi (npr. živilska industrija), • industrijske odpadne vode, te pa vsebujejo predvsem anorganske spojine in težko razgradljive ali pa sploh ne razgradljive organske snovi (npr. kovinska in papirna industrija). Pri industrijskih odpadnih vodah je razpon porabe vode na enoto proizvoda ( običajno na 1 tono ) zelo različen, zato v grobem ločimo industrijo v dve skupini: • obrate s tehnološkimi postopki, ki potrebujejo veliko vode, drugače jim rečemo tudi mokra industrija, • obrate in tehnološke postopke, ki potrebujejo malo vode - suha industrija. Vse odpadne vode iz živilske industrije imajo visok odstotek predvsem organskih spojin, torej močno zvišan BPK5. Omembe vredna je tudi povečana količina fosforja in kalija, posebno v tistih predelavah, kjer imamo opravka s celičnim sokom kot dodatek - na primer predelava krompirja... V tekočo vodo in podtalnico lahko pridejo tudi kemikalije, ki jih uporabljamo v kmetijstvu, in se izpirajo v vode z agrarnih površin. Običajno gre za ostanke raznih herbicidov, insekticidov, fungicidov in mineralnih gnojil (N, P, K,...). Problemi pri obstoječih cevovodih za odvod odpadne vode in kanalih so pogosto med seboj povezani. Zaradi tega so ukrepi za izboljšanje stanja sistema istočasne rešitve več različnih problemov. Raziskovanje in načrtovanje ukrepov za izboljšave bodo zato razširjeni na celotno prispevno območje in tako upoštevani vsi problemi celovito v skladu s SIST EN 752-5. Ločimo dva vplivna področja onesnaževanja s strani kanalizacijskega omrežja glede na območje izkazanih posledic in odgovarjajočega škodnega potenciala: a. Podtalnice b. Reke, jezera in drugi odvodniki oz. prejemniki onesnažene vode a. Podtalnico potencialno ogrožajo (nevarnosti): • Netesni hišni priključki, • Netesne greznice, • Nepravilno izvedene gnojne jame, gnojišča, • Netesna kanalizacija - eksfiltracija v okoliško zemljino, • Točkovno omejeni izlivi industrijskega ali drugačnega značaja v odprte jame in zemljino, • Onesnaženi vodotoki, ki podtalnico napajajo, • Odvod onesnažene vode s cestišč in javnih površin. b. Reke, jezera in drugi odvodniki so ogroženi od (nevarnosti): • Prelivi iz javne kanalizacije, • Neočiščene vode iz naselij in industrije, • Pomanjkljivo očiščena odpadna voda iz čistilnih naprav, ali brez ČN, • Izlivi onesnaževala neodgovornih posameznikov, • Vtok iz onesnažene podtalnice, • Odvod onesnažene vode s cestišč in javnih površin. S strani kanalizacijskega omrežja pa je potrebno še opozoriti na infiltracijo vode v sam kanalizacijski sistem, ki običajno sicer ne ogroža funkcioniranja samega kanalizacijskega omrežja, čeprav ga tudi hidravlično obremenjuje, povzroča pa težave pri obratovanju čistilnih naprav in zvišuje stroške čiščenja odpadne vode. V določenih delih naselja in manjših naseljih prav infiltrirane oz. dotečene odpadne padavinske vode (potoki..), infiltrirane vode (podtalnica, deževni vtok skozi netesne spoje, razpoke..) povzroča izpiranje aktivnega balata iz sistema ČN kar ima za posledico slabše čiščenje onesnažene vode na ČN. 4.4.3 Eksfiltracija onesnažene vode v okolje zaradi netesnosti kanalizacijskega omrežja V tem poglavju bomo poizkušali oceniti vpliv posameznih dejavnikov in tveganje, ki ga za onesnaženje predstavlja vsak posamezni dejavnik. Tako bomo ocenili dejanski in relativni vpliv, ki ga v prostor, kot vir onesnaženja, doprinese sam kanalizacijski sistem. Na osnovi ocene tega vpliva se bomo lažje odločali o vrednosti in prioriteti posameznega dejavnika, pri čemer ne smemo pozabiti, da je to le groba ocena stanja namenjena boljši umestitvi problema rehabilitacije samega kanalizacijskega sistema v širši kontekst. Razporeditev stanja kanalizacijskega omrežja (razred 0-4 - ATV klasifikacija) v absolutnih dolžinah glede na leto vgradnje in opisom poškodb, nam poda osnovni vpogled v stanje kanalizacijskega sistema. To za podrobnejšo analizo ni dovolj podatkov. Tudi simulacija in ocena eksfiltracije odpadne vode iz kanalizacije v okoliško zemljino je le približna ocena. Različni raziskovalci so in še prihajajo do močno različnih ocen dejanske eksfiltracije, ki se je na terenu ne da izmeriti. Meritev onesnaženosti zemljine pod izkazanimi poškodbami, ki eksfiltracijo omogočajo, v Ljubljani še nismo izvedli, čeprav je pobuda že bila podana. Pripravljen je bil predlog za odvzem vzorcev na štirih globinah ob cevnih spojih pri obnovi obstoječega kanala z dokazano netesnostjo cevnih spojev. Vzorci naj bi se jemali v neposredni bližini netesnega spoja, 20cm, 50 cm in 100 cm pod spodnjim robom kanalske cevi. Analiza in odvzem vzorcev je bila prestavljena za nedoločen čas zaradi pomanjkanja finančnih sredstev. Dejansko onesnaženje podtalnice lahko ugotovimo le z meritvami onesnaženja le te. Pilotno območje obdelave podatkov o stanju kanalizacijskega omrežja (model Šiška) leži na vplivnem območju toka podtalnice skozi območje analize stanja podtalnice, ki ga je v okviru AISUWRS projekta ugotavljanja vplivov urbanizacije na podtalnico izdelal IRGO (Souvent 2005). Za osnovo smo privzeli vzorčni model 24 urnih meritev na štirih lokacijah mesta Ljubljana. Meritve pretokov so bile izvajanje na lokaciji pivovarne Union z umerjenim venturi merilcem pretoka in na izhodu iz vzorčnega območja po metodi hitrost/površina. Analiza vzorcev odpadne vode in analiza vzorcev podtalnice je bila uporabljena za kalibracijo UVQ modela in primerjavo medsebojnega vpliva. Območje vpliva stanja kanalizacijskega omrežja na onesnaženost podtalnice na obravnavanem območju smo določili glede na tokovnice podtalnice na območju obdelave (slika 62) in rezultatov izvedene analize vzorcev onesnažene vode in podtalnice. Slika 28: Območje obdelave modela - Šiška - Ljubljana - AISUWRS - IRGO (Souvent, 2005) Fig. 28: Ljubljana model area - AISUWRS - IRGO (Souvent, 2005) Pri ugotavljanju vpliva stanja kanalizacijskega omrežja na podtalnico smo v raziskavi upoštevali izsledke raziskav eksfiltracije kanalizacijskih sistemov (Blackwood 2003, Wolf 2008), in oceno vplivov drugih okoljskih vplivnih dejavnikov na podtalnico ter primerjavo z evidentiranim stanjem podtalnice pod drugimi urbanimi območji. Slika 29: Tok podtalnice na območju modela kanalizacije - MIKE SHE simulation 2006 Fig. 29: Ljubljana underground water flow model - MIKE SHE simulation 2006 Za samo območje testnega modela, smo se pri oceni dejanskega vpliva na podtalje naslonili na izsledke raziskave AISUWRS - IRGO (Souvent, 2005). Na osnovi izvedenih raziskav v preteklosti so bile podane ugotovitve, da glavni problem onesnaževanja vodonosnika podtalnice za mesto Ljubljana ni vpliv urbanega delovanja ali industrije temveč kmetijskega obdelovanja in točkovnih vnosov nečistoč v podtalje. Vpliv onesnaženja s strani kanalizacijskega sistema je opazen le v sledovih in v zelo nizkih koncentracijah. Tudi ta vpliv pa je delno možno pripisati gnojiščnim jamam, ki so še vedno prisotne tudi v mestu Ljubljana. Gledano s tega vidika, bo vlaganje v rehabilitacijo netesnega kanalizacijska omrežja imelo večjo vlogo pri varovanju podtalnice in posredno čiste pitne vode šele v dolgoročnem obdobju in na območjih, kjer se v odpadno vodo vnašajo v naravi nerazgradljive snovi -ostanki zdravil, kemikalije, težke kovine. 4.4.4 Eksfiltracija - določitev količine iztečene vode Glavno tveganje, ki za okolje in človeka predstavlja kanalizacijski sistem je netesna kanalizacija. Določitev dejanskega vpliva netesne kanalizacije na podtalnico in posredno na zalogo pitne vode je težko določiti. Osnovni principi so bili razdelani v okviru evropskega projekta APUSS in AISUWRS. Kratek povzetek ugotovitev te in podobnih raziskav je podana v nadaljevanju. Eksfiltracija - izliv vode iz cevovoda v okolico je mogoč zaradi netesnosti v kanalski cevi je shematsko prikazan na privzeti sliki 21. Manjše netesnosti se lahko samodejno zatesnijo z nastankom tako imenovanega čepa. Tvorba čepa, ki zavira hitrost eksfiltracije je vedno prisotna, in pri mirnem toku lahko popolnoma zamaši netesnost. Lastnosti čepa in njegova rušitev so odvisni od različnih faktorjev, kot je polnitev cevovoda, okoliška zemljina, vrsta netesnosti, onesnaženost odpadne vode itd. • /—*> T ..... Water level during 'S ...... E\ v j JU_ ..... Water level during ..... dry weather flow Pipe wall i/Vater level ^^ W ■—j Clogging layer, saturated Z? ^clogging wall j 1 ..........iž^/'-r -j. - ' Surrounding soil, unsaturated. Level of reference (h=0). .-.Transition-,-,.....H........ ..........- - zone ■ —. ........ ........... . . "Vi ....... Privzeta slika 21: Princip delovanja eksfiltracije iz netesne kanalizacijske cevi - primer razpoka in tvorba čepa (Wolf, 2008) Adopted Fig. 21: Exfiltration from Sewer and formation of calmation layer, principle sketch Večina raziskovalcev je enotnega mnenja, da se eksfiltracija s časom zmanjšuje prav zaradi tvorbe čepa, različne pa so ocene o dejanski količini eksfiltracije iz sistema oz. netesnosti. O.JOOO 0.25(10 : 0.20(10 1=0.15(10 3 a £0.10(10 o.osao 0.00(10 1 1 1 1 -»- Exf 1. Rale 0.5V; 42mm 1 —E*BI. Rale 36mm 1 1 -* ■ Exf I. Rate ■'s-|- 10m m 2; 36mm \ 20 io en Time ''Vi";) mo 120 Privzeti grafikon 15: Ocena velikosti eksfiltracije pri različnih velikostih razpoke -laboratorijski testi (AISUWRS, W8, D20, 2005) Adopted Graph 15: Lekeage exfiltration rates at different sizes of defects, (AISUWRS W8, D20, 2005) Privzeti grafikon 16: Prikaz zmanjševanja pretoka eksfiltracije iz kanalske cevi čez daljše obdobje - ločeno za suho in deževno obdobje, (Blackwood, 2003) Adopted Graph 16: Lekeage rates decrease in time, (Blackwood, 2003) Privzeti grafikon 17: Vrednosti eksfiltracije na osnovi meritev na testnem modelu (Wolf 2007) Adopted Graph 17: Measured lekeage rates - model tests, (Wolf , 2007) Ocene eksfiltracije odpadne komunalne vode v okolico so zelo različne. Tudi laboratorijske raziskave, ki so bile do sedaj izdelane ne dajejo enotne ocene o količini iztečene vode in samem dogajanju na mestu eksfiltracije. Glede na dobljene podatke iz raziskav o velikosti eksfiltracije in podatkov o stanju kanalizacijskega sistema smo ocenili vrednosti eksfiltracije v okoliško zemljino glede na optimistično, realistično in pesimistično varianto v skladu s podatki, ki jih je zbral Wolf (2007). Večji nalivi lahko povzročijo delno porušitev zatečenega zmanjšanja eksfiltracije zaradi tvorbe eksfiltracijskega čepa, vendar se ta ponovno vzpostavi. Določitev vrednosti eksfiltracije je podana v privzeti tabeli 7 in v privzeti sliki 22 s prikazom ocen eksfiltracije. Korelacije med stanjem kanalizacije in eksfiltracijo onesnažene vode iz cevovoda ni mogoče izvajati, saj podatki o eksfiltraciji izhajajo oz. so izpeljani iz podatkov o stanju kanalskih cevi - evidentiranih poškodb. Več je o količinah eksfiltracije podano še v točki 3.3.5.2. 4.4.5 Onesnaženje podtalnice - širši vidik Tveganje onesnaženja podtalnice (kot vodnega vira za pitno vodo) v nekoliko širši kontekst vseh večjih potencialnih onesnaževalcev podtalnice: Štiri večja evidentirana onesnaženja podtalnice na območju varovanih vodnih virov v zadnjih 20 letih so bila vsa točkovnega izvora - odlagališča odpadkov (Brest), industrijski odtok galvana - Cr (kleče), onesnaženje v vodarni Hrastje leta 2005 (povzročitelj še ni bil dokazano določen), splošno večje onesnaženje na Ljubljanskem polju pa je imelo izvor v poljedelstvu -škropiva (Antracin) in gnojne jame. Ceste onesnažujejo podtalnico predvsem s soljo, in delno z oljem - predvsem obstaja potencialna nevarnost razlitja tovornjaka-cisterne s toksičnimi tekočinami. Potencialni viri onesnaženja so tudi industrijski objekti in galvane ter netesne greznice in gnojne jame kot je razvidno iz slike 30. Slika 30: Potencialni onesnaževalci podtalnice Fig. 30: Ground-water poluttants Vplive ločimo glede: • okoljskih disciplin (zemlja, voda, zrak, biosfera ipd.), • dobrih in slabih vplivov (pozitivni ali negativni vplivi), • lokalni vplivi ali vplivi širšega pomena, • kratkoročni in dolgoročni vplivi, • občasni ali stalni, • direktni ali indirektni (primarni ali sekundarni oziroma posredni ali neposredni), • povratni ali nepovratni. V okviru Evropskega raziskovalnega projekta AISUWRS je bilo v izvedbi inštituta IRGO izvedeno tudi vzorčenje in analiza podtalnice na delu mesta Ljubljane. Vzorčenja so potekala na štirih odjemnih mestih na treh ali dveh različnih globinah štirikrat na leto v letu 2003. V prvotni interpretaciji rezultatov je bilo ugotovljeno, da v vzorcih ni bilo večje koncentracije onesnaževal, ki bi bili povezani z netesno kanalizacijo, saj je bila evidentirano mikrobiološko onesnaženje na enem vzorčnem odjemnem mestu pripisano napaki pri jemanju vzorca. V nadaljnjih interpretacijah in člankih (na iste rezultate) pa se interpretacija spreminja. Tako ugotavljajo, da je prisotnost nitratov enaka kot v okoliških kmetijskih zemljiščih, koncentracija se z globino zmanjšuje, enako velja tudi za mikrobiološko onesnaženje. Zaznano je bilo tudi onesnaženje antropološkega izvora (zdravila, kemikalije). Največje onesnaženja je bilo izkazano s strani prometa - soljenje cest, prisotno pa je bilo tudi onesnaženje s težkimi kovinami. Glede na poročila in izsledke raziskav lahko v grobem zaključimo, da so bili zaznani dokazi prisotnosti onesnaženja v mestnem vodonosniku tudi z izvorom onesnaževala v netesni javni kanalizaciji. Takšno onesnaženje se do sedaj ni spremljalo oz. niti ni kontroliralo s strani javnih služb predvsem ne v smislu stalnega spremljanja dogajanja na dolgi rok. Nedavna večja onesnaženja podtalnice, ki so ogrozila delovanje ene od vodarna mesta Ljubljana, so imele za posledico tudi podrobnejšo raziskavo vseh parametrov, ki lahko eventualno vplivajo na onesnaženje podtalnice. Pri tem konkretnem primeru je bilo dokaj nedvoumno ugotovljeno, da vir onesnaženja ni prihajal iz javne kanalizacije, temveč je moral biti točkovno povzročen, z izlivom v podtalje. 4.4.6 Eksfiltracija onesnažene vode v podtalje V privzeti preglednici 7 so zbrane ocenjene vrednosti eksfiltracije iz kanalizacijskega sistema iz različnih virov v literaturi (Blackwood, 2005). Ocene so podane tako na osnovi terenskih meritev kot meritev v laboratorijih. Obstajajo dve osnovni vrsti ocene eksfiltracije. Prevzeta preglednica 7: Vrednosti eksfiltracije ocenjene s strani različnih avtorjev (Rutsch, 2005) Adopted Table 7:Compilation of the methods currently used for estimating exfiltration (Rutsch, 2005) ! Srađ>" Method Aim Res-uLt Asses-irnem of Uncertamry DsTa need^ port potEutial Verz et iL. (lflW) " Bauen et iL. ■ (ISST) "em et iL. (200») TVolf (2 004) T:anfL e: ai, (lrS5) yLsipf sud Krebs (1004) (jronndivate: flow m-odelLin;. solute bslaucei (catcnmenT irsLe; SpadaL snd teirpursl anjoimti of urban lecbaTEE 10 mina (±100%) äEnsitiiin' of :srs:eT solute coucerhation-L id changes of mains and sewer re:nsrse TLUI-5 ber.e^ D: zrci'.oip.THtdr flij'.v and LV.ahty low (jronndivate: sampling (cannmenT iisle; SpatLaL sad temporal amounts of urban recharge Qualitative statement or SE'.ver Lealiaae zrci'.oip.THtdr flow and qualily. sewsee flew aud quality, rainfall. :iver flow aud qualily, aud rosin; water flow srd quali:v low Groundwater flow modelling sohlte bslaucei (cannmenT iisle; IdentificartuD srd quannfic stion of enfiJiXiititin dwf zro .odwater flow and quality lew Lxk of pipe m-fonnsdon. ny-droseoLoey. ard sohlte bslaucei (caiciruenT irsle; Quantification, feasibility of mar lis' species Significauce of E^lTadon pro"oed - CCT1-." dais. Eroimdwater flow aud qnalin'. hydio-eeoIoslcsL dan m edi vim EaLaucin? time ieriei (:a:c]unert QuanrificatioL of E^- and infiltration O.Oli-0.« L s Vir - fi™ srd drmline water :ou£iurption. :a:u data low EaLaucine time SErie; (:a:chriert iialsO Quantification of e^filtrstion 2.S*fcdwf Ldlz rime Mtiet of E^'.vcjs?-; flow aid diir-tinr '.vst^r con^'.ujp-in;. zro.od^atir Level: medi.un " UlLmann CIS«) PrELHire and ZTO'.od-water sampling (pipe irsLe) Quantification. a;p-ecriou aud " 0-9 ] d join: reiabtliiatian 0- L d m planning C CT1-." dan. zroiodivatEr quality ■"in'-iriniTi Pa] (19P9) Rieckeramm et ai. (2005) Rutsch aud I-irebi. (in p:ep. 2005) Vollertsen aid hrin-ei-."a-iDb&ei BLacinood et al (2005) PrELHire WLth dean water (pipe irsLe) Quantification. Correlation e\-r.ltra-ur-dsmaEe 0.04-1.1 L d. čep C C TV dais EaLaucE of anificLal Ttsrer bad [reach scale) Quantification aud assessment of uncertainty 11% tfctf [± Monte C silo siuiu-laT.ors. Gjd'.üLar eno: pr^pasaT.OLi E^pedriertal data (Taier. flow, laboratory ansLybi^; for uncenainn1 aualviit EaLaucE of anificlal Tsier l: ad leacL scale) Quantification aud assessment d: urcertairtv 5-20 «i dwf (: 30») 7-150 L-d.an: Monte CgiLd iioiu-lat.ari. G^.i-i-isr eno: pr-jpasat-ou EiqiEninfirtal data (Tacer. flow, laboratory ans.Ly;h; for iiuc-=jtainv.' aual^it Cuclirz waite water ÜJDV.zI lealy pipe (laboia:orv Quality srd Quantity of E^filtrstinE water 0.02-0.0đ L d. čep none Cir:jrz iva;te water üjdi'.eL lealos abs velik li omi i rüii SK POT 2 1832 44360312 DRABOSNJAKC 1 b.2004 438 300 300 BETON (HDG) 40%- ' 460908 104132 H 40 4 1 A 3 17 34070912 FRANKOPANSI- 1 " 2004 417 400 400 BETON (HDS)10% 461488 102047 H 10 1 1 ,4 4 .22 34080912 FRANKOPANSI- 1 2 2004 417 400 400 BETON (HDS)10% 461557 102084 H 10 1 1 ,4 5 126 30760912 MAURERJEVA 2.2004 416 250 250 BETON fHDS)15% 461443 102507 H 15 2 1.4 6 211 34020912 Zl BE RTOVA 1-".:;..2004 430 400 300/400 BETON (HDS)15% 461610 102200 H 15 2 1 ,4 7 966 29510912 VEROVSkOVA ■2 ... 2004 448 400 400 BETON 1 mm 461467 102776 L 10 1 1,2 8 474 1030812 PAR M OVA 1E 3 2004 472 500 500 BETON 20%-KORENIN 461902 102533 H 20 2 1 ,4 9 928 28940912 RUNKOVA 1 . 2004 446 400 400 BETON 2mm 461072 102990 I L 20 2 1 l2 10 987 29450912 ■VIDEMSKA ;2D K 2004 448 300 300 BETON 2mm 461469 102932 I L 20 2 1 ,2 11 210 34020912 Zl BE RTOVA 16.; 2004 430 400 300/400 BETON 80% PROD 461618 102205 H 80 8 ■ ,4 12 821 30370912 KNEZOVA 29 6 2004 448 300 300 BETON BA-100cm2 461362 102711 E L 100 10 1 ,2 13 1216 26610912 FREYERJEVA :-20 2.2004 422 400 400 BETON BC-:20cm2 460338 102975 E L 20 2 1 ,2 14 1708 54400312 VODNIKOVA "2- 5 .2004 443 600 600 BETON BC;100cm2 459954 103202 E L 100 10 1 ,2 1597 56750312 TUGOMERJEW •2F, 2.2004 422 300 300 BETON BC-1 Ocm 460522 103150 E L 10 1 1,2 16 268 9480812 EINSPILERJEV^ 11 .: 2004 470 300 300 BETON BC-10cm2 462290 102482 E L 10 1 1,2 17 1051 25270912 BIZJANOVA 2:- : .2004 426 400 400 BETON BC-10cm2 460129 102858 E L 10 1 1,2 18 1486 25500912 POD HRIBOM 19.3.2004 426 300 200/300 BETON BC;10cm2 460035 102794 E L 10 1 1,2 19 1613 56750312 TUGOMERJEW '26." 2004 422. 300 300 BETON BC-10cm2 460495 103158 E L 10 1 ■ 2 20 1064 25280912 BIZJANOVA 24'.3 2004 426 400 400 BETON BC-20cm2 460129 102875 E L .20 .2": 1,2 21 1381 29870912 NA JAMI 1 2004 442 300 300 BETON BC-20cm2 461012 102591 E L 20 2 1,2 '■22: '238 9330812 BEZI G RAD 1E .2004 472 400 400 BETON BC»300cm2 462253 102297 E L 300 10 " 2 23 998 59240312 ZOFKE KVEDR 1*i. .2004 446 400 400 BETON BC-300cm2 461103 103233 E L 300 10 ; .2 24 1590 55260312 TUGOMERJEW 23.:-: 2004 422 400 300/400 BETON BC-3cm2 460616 103266 E L 3 1 1gs 25 404 1700812 KUZMICEVA 12 0.2004 471 300 300 BETON BC-50cm2 462229 102582 E L 50 5 1,2 26 1070 25430912 CEPELNIKOVA pji'3 "2004 427 300 300 KERAMIKA BC-50cm2 460062 102842 E L 50 5 1,2 27 1295 26800912 KNEZA KOCLJ/ ■ 2004 423 300 300 BETON BC-50cm2 460964 102912 E L 50 5 12. 28 1361 29800912 NA JAMI 1 5 2004 442 300 300 BETON BC-50cm2 461068 102501 E L 50 5 2 29 1364 29780912 NA JAMI 11S 2004 442 300 300 BETON BC-50cm2 461064 102510 E L 50 5 1,2 30 1623 56950312 TUGOMERJEW 27.::. .2004 422 300 300 BETON BC-50cm2 460406 103001 E L 50 5 1,2' 31 465 17780812 PAR M OVA 1E u. 2004 472 600 600 HOBAS BS 462006 101988 I L 10 1 : .2 32 1711 54590312 VODNIKOVA ■24.!". 2004 443 1100 600/1100 BETON BS- 5cm2" 460015 103123 I L 5 1 1,2 33 836 56250312 LJUBELJSKA U 8 E 2004 445 300 300 BETON BS-100cm2 460840 103467 I L 100 10 1 l2 34 1241 27060912 GOSPODINJSK 3:3 "2004 423 400 400 BETON BS-100cm2 460660 102888 I L 100 10 1,2 35 358 10410812 JAKS IC EVA 21.11 2004 473 400 400 BETON BS-10cm2 462074 102114 I L 10 1 1,2 36 510 1690812 RAVBARJEVA 11 02004 470 300 300 BETON BS-10cm2 462203 102577 I L 10 1 1,2 37 633 60220312 ALJAŽEVA 2". S.2004 447 400 400/300 BETON BS-10cm2 461379 103037 I L 10 1 1,2 38 448 10300812 PAR M OVA 18.11 2004 472 400 400 BETON BS-15cm2 462000 102240 I L 15 2 1,2 39 446 10350812 PAR M OVA 1E ij. 2004 472 400 400 BETON BS-20cm2 462023 102090 I L 20 2' 1,2 40 490 BS PAR M OVA 21 .: 2004 473 400 400 BETON BS-20cm2 462000 102239 I L 20 2 1,2 41 492 BS PAR M OVA 21.10.2004 473 400 400 BETON BS-20cm2 462001 102238 I L 20 2 1,2 42 1396 30060912 NA JAMI 1.' ■■: "2004 442 400 400 BETON BS-20cm2 461031 102629 I L 20 2 1,2 43 1489 25500912 POD HRIBOM 19.:- 2004 426 300 200/300 BETON BS-20cm2 460039 102816 I L 20 2 1,2 44 1054 25260912 BIZJANOVA 2-3.3 2004 426 400 400 BETON BS-25cm2 460135 102826 I L 25 3 1,2 45 362 1700812 KUZMICEVA 11 :"..2004 470 300 300 BETON BS-5cm2 462208 102574 I L 5 1 1,2 46 368 1700812 KUZMICEVA 11 ' I.* .2004 470 300 300 BETON BS-5cm2 462228 102581 I L 5 1 1,2 .......h ,---n-jm.-i ,™ i,. d Ž • " ""