Leckerkennung in Wasserversorgungsnetzen

Fließendes Wasser erzeugt Geräusche und Veränderungen im Strömungszustand des Wassers äußern sich in einer Änderung des Fließgeräusches. Mit empfindlichen Schallmessgeräten, die idealerweise an zugänglichen Stellen des Wassernetzes, wie Schieber oder Hydranten, dauerhaft installiert sind oder bei Inspektionsgängen manuell eingesetzt werden sind, lassen sich diese Veränderungen detektieren. Wurde eine Veränderung, die auf eine undichte Stelle hinweist, gemessen, muss der Schadensort vor der Sanierung lokalisiert werden. Um festzustellen, an welcher Stelle genau sich eine Leckstelle befindet, werden die Geräuschmesswerte an zwei benachbarten Messpunkten, zwischen denen sich das Leck befindet, korreliert: das Signal von der Messstelle mit der größeren Entfernung zum Schadensort kommt später am Geräuschsensor an als das vom nähergelegenen Messpunkt. Aus dem Zeitverzug lässt sich bei Kenntnis der Schallgeschwindigkeit im Rohr und der Leitungslänge zwischen beiden Messpunkten der Abstand zwischen Messpunkt und Leck berechnen. Dabei sind das Rohrleitungsmaterial und die Länge der Korrelationsstrecke von entscheidender Bedeutung, denn die erfolgreiche Ortung setzt die Kenntnis der Schallgeschwindigkeit in der Leitung voraus.

Die Erfassung von Schalländerungen an bestimmten Punkten in Wassernetzen lässt sich mit Hilfe von Datenloggern gut automatisieren, indem diese ihre Daten über ein Mobilfunknetz senden, so dass sie über eine Cloud abgerufen werden können. Dieses ist sowohl für fest installierte Datenlogger als auch für solche, die über bestimmte Zeiträume an bestimmten Orten angebracht werden, möglich. Angesichts der Länge von Leitungsnetzen und der damit verbundenen hohen Zahl an denkbaren Messpunkten stellt sich allerdings die Frage: Wie viele Datenlogger werden gebraucht und wenn sie nicht dauerhaft senden, wo, in welchen Zeitabständen und für wie lange sollen sie eingesetzt werden? Das ist sicher nicht nur eine Frage der Kosten für diese Geräte, sondern auch des personellen Aufwandes bei der mobilen Installation und der Menge an Daten, die empfangen und ausgewertet werden müssen, um sicher zu sein, dass der Zustand des gesamten Netzes gut genug überwacht werden kann. Denn der Anspruch, Wasserverluste zu minimieren und spektakuläre Schäden durch vorausschauende Instandhaltung zu vermeiden, sollte auch so effizient wie möglich erfüllt werden.

Um den Einsatz von Geräuschpegelloggern in diesem Sinne zu optimieren, entwickelten Wissenschaftler:innen des IWW Zentrums Wasser in Mülheim im Rahmen eines von E.ON SE geförderten Forschungsprojektes ein Excel-Tool, das Anwender bei der Entscheidungsfindung zur optimalen Nutzung von Geräuschpegelloggern unterstützt. In Zusammenarbeit mit drei Wasserversorgern entstand ein System, mit dessen Hilfe Anwender ihre Rohrnetze bewerten, neuralgische Leitungsabschnitte identifizieren und nach Instandhaltungsprioritäten einteilen können. Abhängig von den Umgebungsbedingungen der Netze (Bodenverhältnisse) lassen sich kosteneffektive Szenarien zum Einsatz von Geräuschpegelloggern ableiten. Die Details dieses Projekts und des Excel-Tools sind in [2] veröffentlicht.