Leakage calculation with measured water consumption using hydraulic modeling software

Det har i denne oppgaven blitt sett på om norske kommuner kan få en bedre oversikt over lekkasjesituasjonen på vannledningsnettet ved å bruke data fra fjernavleste husstandsvannmålere og sonevannmålere sammen med en ledningsnettmodell. For å undersøke dette er det tatt utgangspunkt i Hvaler kommune som er en ideell kommune fordi nær alle forbrukere har fjernavleste vannmåler montert. I 2018 ble det estimert at 29,8% av det produserte vannet i Norge rant ut i grunnen. Dette er et høyt tall sammenlignet med gjennomsnittet i Europa som er beregnet til å være 23%. Det er knyttet store usikkerheter til beregninger av lekkasjemengder. International Waterworks Association angir to ulike metoder for grovlokalisering av vannlekkasjer; vannbalansemetoden og nattforbruksmetoden. Hvaler kommune leverer vann til omtrent 5000 abonnenter. I 2019 rapporterte Hvaler kommune at de hadde 2% lekkasje på sitt ledningsnett, tilsvarende 0,1m3/år/m, og at det spesifikke husholdningsforbruket i kommunen var 205l/pers/døgn. En ledningsnettmodell er et verktøy som simulerer strømninger og trykk i et vanndistribusjonssystem. Ved å legge inn data fra sonevannmålere kan det opprettes målesoner i modellen. I disse målesonene anvendes vannbalansemetoden time for time av ledningsnettmodellen. Ved å legge inn data fra fjernavleste forbruksvannmålere istedenfor å estimere vannforbruket i hver sone vil dette gi bedre beregninger for lekkasjevannmengde i hver av sonene. Resultatene fra ledningsnettmodellen viser at Hvaler kommune hadde ca. 40% ikkefakturert vann i 2019, tilsvarende 0,65m3/år/m. Spesifikt husholdningsforbruk er beregnet til ca. 131l/pers/døgn i 2019, betydelig lavere enn det som er innrapportert. Kjent lovlig forbruk til veggspyling på kloakkpumpestasjoner er estimert til å være 0,2m3/år/m. Beregnet lekkasjemengde for Hvaler kommune i 2019 blir da 0,45m3/år/m. Det har blitt gjort beregninger for ikke-fakturert vann i de fem største målesonene i Hvaler kommune den 28 og 29 april 2020. I tre av målesonene består de beregnede mengdene ikke-fakturert vann hovedsakelig av vannlekkasjer. Målesonen nordre Asmaløy hadde den minste mengden ikke-fakturert vann per meter vannledning som ble beregnet til 0,78m3/år/m. Målesonene Skjelsbusund og nordre Spjærøy kom nokså likt ut med henholdsvis 1 06m3/år/m og 1,07m3/år/m. I de to siste målesonene er det kjent ikke-målt forbruk som også inngår i det ikkefakturerte vannet. I den ene sonen er det dokumentert spyling av vannledninger og i den andre mistenkes det overfylling av basseng. Både overfyllingen og spylingen kommer tydelig frem i beregningene for ikke-fakturert vann i disse sonene. Resultatene fra ledningsnettmodellen gir en detaljert beskrivelse av hvordan ikke-fakturert vann og lekkasjer fordeler seg mellom de ulike målesonene i Hvaler kommune den 28. og 29. april. De beregnede lekkasjemengdene, både for hele 2019 og for 28. og 29. april 2020, er betydelig større en det som er rapportert. For andre kommuner som ønsker å anvende en ledningsnettmodell til å regne på vannbalansen er anbefalingen å installere fjernavleste vannmålere på alle faste steder det skjer vannforbruk. I tillegg bør sonevannmålere plasseres strategisk for å lage målesoner som er hensiktsmessige. Ved bruk av sonevannmålere, husstandsvannmålere og en ledningsnettmodell kan norske kommuner få en langt bedre oversikt over lekkasjesituasjonen enn idag.This thesis has studied the possibility for Norwegian municipalities to get a better overview of water leakages in the water distribution network using data from remotely read consumption water meters and bulk water meters in a water distribution model. For investigation this study has used Hvaler municipality which is an ideal municipality because almost all consumers have remotely read water meters mounted. It is estimated that 29.8% of the produced water in Norway were leakages in 2018. This is a high figure compared to the European average, which is estimated to be 23%. Calculations of water leakages have major uncertainties. The International Waterworks Association specifies two methods for estimating water leakage; the water balance method and the night consumption method. Hvaler municipality supplies water for approximately 5000 subscribers. Hvaler municipality reported that the leakage in their distribution network was 2% or 0,1m3 per year/m in 2019 and that the specific water consumption in households in the municipality was 205l/capita/day. A water distribution model is a tool that simulates flow and pressure in a water distribution system. The model creates measurement zones based on data from bulk water meters. The water balance method is applied in each zone. By using data from remotely read consumption water meters instead of estimates for the water consumption the water balance method will be more accurate in calculating leakages. It is calculated that Hvaler municipality had approximately 40% non-revenue water in 2019, corresponding to 0,65m3/year/m. Specific water consumption in households is calculated to 131l/capita/day in 2019, significantly lower than reported. Legal consumption at sewage pumping stations is estimated to 0,2m3/year/m. It then follows that the leakage rate in Hvaler municipality is estimated to 0, 45m3/year/m. Calculations have been made for non-revenue water in the five largest metering zones in Hvaler municipality on the 28th and 29th April 2020. In three of the measurement zones the calculated quantities of non-revenue water mainly consisted of water leaks. The measurement zone northern Asmaløy had the smallest amount of non-revenue water per meter of water pipe which was calculated at 0,78m3/year/m. The zones Skjelsbusund and northern Spjærøy were quite similar with 1,06m3/year/m and 1,07m3/year/m respectively. In the two other zones there where known disturbances to the calculation. This being maintenance flushing of pipes and a suspected overflow at a utility storage tank. This water usage is visible in the calculated Non-revenue water for each zone. By using the water distribution model it is calculated and described how the leakages are distributed in the zones on the 28th and 29th of April. The calculated leakages are significantly larger than those reported. For other municipalities wishing to use a water distribution model to calculate the water balance, the recommendation is to install remotely read water meters in all locations where water consumption normally occurs. In addition bulk water meters should be placed strategically to create suitable zones. Norwegian municipalities can get a much better overview of the leakage situation than today by using bulk water meters, household meters and a water distribution model.submittedVersionM-V