Stanford-onderzoekers ontwikkelen een betere manier om ondergrondse waterlekken op te sporen

Je kunt het besproeien van het gazon of het wassen van de auto uitstellen wat je wilt, maar om echt een grote deuk in waterbesparingen te slaan, moeten we waterverspilling stoppen lang voordat de kostbare hulpbron ooit onze kranen bereikt.

Een nieuwe manier om ondergrondse lekken in verouderde leidingen op te sporen, kan geld en miljarden liters water besparen. (Image credit: HiddenCatch / iStock)

In Noord-Amerika gaat naar schatting 20 tot 50 procent van het water verloren door lekkages – een groot probleem nu nutsbedrijven zich afvragen hoe ze de groeiende bevolking op peil kunnen houden in een tijdperk van waterschaarste.

“Mensen praten over het verminderen van de tijd dat je doucht, maar als je bedenkt dat 50 procent van het water dat door het systeem stroomt verloren gaat, is dat een andere grootteorde,” zei studie-auteur Daniel Tartakovsky, een professor in energiebronnen engineering in Stanford’s School of Earth, Energy & Environmental Sciences (Stanford Earth).

In een stap die mogelijk geld en miljarden liters water kan besparen, heeft Tartakovsky, samen met Abdulrahman Alawadhi van de University of California, San Diego, een nieuwe manier voorgesteld om snel en nauwkeurig gegevens te interpreteren van druksensoren die gewoonlijk worden gebruikt om lekken op te sporen.

Naast waterbedrijven kan de methode volgens Tartakovsky ook worden toegepast op andere industrieën die druksensoren gebruiken voor het opsporen van lekken, zoals in olie- en aardgastransmissienetwerken die onder zee lopen en extra milieurisico’s met zich meebrengen.

Het onderzoek is online gepubliceerd op 12 februari in het tijdschrift Water Resources Research.

Water hammer

De nieuwe methode richt zich op waterlekken in transmissieleidingen, die meestal ondergronds uit het zicht worden geleid. Waterleidingnetten in Noord-Amerika en een groot deel van Europa zijn uitgerust met sensoren die de druk meten om de doorstroming te meten.

De onderzoekers bouwden voort op een techniek die bekend staat als de waterslagtest – de industriestandaard voor het voorspellen van de locatie van lekken. De test bestaat uit het plotseling afsluiten van de stroom door een pijp en het gebruik van sensoren om gegevens te verzamelen over hoe de resulterende schokgolf, of “waterslag”, zich voortplant. Tartakovsky en Alawadhi stellen een nieuwe manier voor om deze gegevens in een wiskundig model te verwerken en zo de plaats van een lek te bepalen.

De huidige methode om lekken op te sporen is rekentechnisch duur; om de kosten te drukken, moeten analisten veel vereenvoudigende aannames doen, aldus Tartakovsky.

“Wij hebben een methode voorgesteld die snel genoeg is om deze aannames niet te hoeven maken, en dus is het nauwkeuriger – je zou het in real time op een laptop kunnen doen,” zei Tartakovsky. “Het is iets dat nutsbedrijven kunnen gebruiken met bestaande computermiddelen en de modellen die ze al hebben.”

Door de snelheid en nauwkeurigheid te verbeteren, bespaart de methode van de onderzoekers geld, zowel in termen van tijd en arbeid als in termen van de kosten van verspild water. Als je bijvoorbeeld een lek wilt vinden in een pijp met een lengte van een voetbalveld, kun je het hele veld afgraven tot je natte grond vindt, of je kunt de nieuwe methode gebruiken om de locatie van het lek te beperken tot een stuk van 10 meter van de pijp.

“In steden is het moeilijker omdat de pijpen onder gebouwen liggen en je asfalt moet breken en dat soort dingen, dus hoe nauwkeuriger je de locatie voorspelt, hoe beter,” zei Tartakovsky.

Steden hebben het grootste potentieel voor grote waterlekken – en hoe ouder de stedelijke gebieden, hoe groter de problemen, met hun complexe netwerken van verouderende leidingen.

“Voor exploitanten die routinematig waterslagtests gebruiken, zijn de kosten hiervan nihil – dit is gewoon een betere manier om deze tests te interpreteren,” zei Tartakovsky. “We verkopen het niet of patenteren het, dus mensen kunnen het gewoon gebruiken en zien of ze betere voorspellingen krijgen.”