Przepływy zwrotne w rozgałęzieniowej sieci wodociągowej

Zmiana kierunku przepływu wody w sieci wodociągowej może prowadzić do zrywania osadów zalegających w przewodach, co powoduje nasilenie zjawiska wtórnego zanieczyszczenia wody dostarczanej do odbiorców. Dotychczas występowanie zmian kierunku przepływu wody kojarzone było z pierścieniowymi sieciami wodociągowymi. Przeprowadzone przez autorów badania terenowe i symulacyjne wykazały, że także w rozgałęzieniowej sieci wodociągowej obserwuje się krótko trwające przepływy zwrotne. Wykazano, że przepływy te pojawiają się nie tylko na skutek awarii, jak dotychczas opisywano w literaturze, ale także podczas krótkotrwałych zmian ciśnienia wody, wywołanych np. uderzeniem hydraulicznym czy też zmiennością poboru wody z sieci. Wyniki badań symulacyjnych wykazały, że w badanym układzie przewodów wodociągowych zjawisko przepływu zwrotnego miało charakter krótkotrwały. Okres fali przepływu zwrotnego i powrotnego do sieci wynosił ok. 4,5 s i nie zależał do wartości spadku ciśnienia wymuszającego przepływ zwrotny. Można sądzić, że mógł być on uzależniony od geometrii rozpatrywanego układu. Podjęto również próbę opisu tego zjawiska przy zastosowaniu specjalistycznego oprogramowania FLUENT, wykorzystywanego do modelowania dynamiki przepływów cieczy.

Changes in the flow direction in water distribution networks may cause the pipe incrustation to tear off, thus inducing self-contamination and deteriorating the quality of the water supplied to the user. So far, the occurrence of changes in the flow direction has been regarded as inherent in looped water distribution networks. However, in-situ measurements and simulations performed by the authors of this paper have revealed short periods of reverse flow also in branched water distribution networks. Furthermore, the results obtained have demonstrated that reverse flow occurs not only after a failure (as can be inferred from the investigations reported in the literature), but also during short-term pressure head variations induced (for example) by water hammer or by the change in water demand. The results of simulations indicate that the occurrence of reverse flow in the branched water distribution network is of a short duration. The observed period of the wave of reverse and return flow averaged 4.5 s and did not depend on the drop in the pressure which forces reverse flow. It may well be assumed that this period fails to depend on the geometry of the system being studied. The paper also presents the attempt to describe the phenomenon with the specialized FLUENT software, which is used when modeling the dynamics of fluids.