Stanford-Forscher entwickeln einen besseren Weg, um unterirdische Wasserlecks aufzuspüren

Sie können die Bewässerung des Rasens oder das Waschen des Autos so lange hinauszögern, wie Sie wollen, aber um wirklich eine große Delle in der Wassereinsparung zu machen, müssen wir die Wasserverschwendung stoppen, lange bevor die kostbare Ressource überhaupt unsere Wasserhähne erreicht.

Eine neue Methode zur Erkennung von Lecks in alternden Rohren unter der Erde könnte Geld und Milliarden von Gallonen Wasser sparen. (Bildnachweis: HiddenCatch / iStock)

Schätzungsweise 20 bis 50 Prozent des Wassers gehen durch Lecks im nordamerikanischen Versorgungssystem verloren – ein großes Problem, da die Versorgungsunternehmen damit zu kämpfen haben, wie sie eine wachsende Bevölkerung in einer Zeit der Wasserknappheit versorgen können.

„Die Leute reden darüber, die Duschzeit zu reduzieren, aber wenn man bedenkt, dass 50 Prozent des Wassers, das durch das System fließt, verloren geht, ist das eine andere Größenordnung“, sagte Studienautor Daniel Tartakovsky, ein Professor für Energieressourcen-Engineering an Stanfords School of Earth, Energy & Environmental Sciences (Stanford Earth).

In einem Schritt, der möglicherweise Geld und Milliarden Liter Wasser sparen könnte, hat Tartakovsky zusammen mit Abdulrahman Alawadhi von der University of California, San Diego, einen neuen Weg vorgeschlagen, um Daten von Drucksensoren, die üblicherweise zur Erkennung von Lecks verwendet werden, schnell und genau zu interpretieren.

Neben Wasserversorgern könnte die Methode laut Tartakovsky auch in anderen Branchen angewendet werden, in denen Drucksensoren zur Lecksuche eingesetzt werden, z. B. in Öl- und Erdgas-Transportnetzen, die unter dem Meer verlaufen und zusätzliche Umweltrisiken bergen.

Die Forschungsarbeit wurde am 12. Februar online in der Fachzeitschrift Water Resources Research veröffentlicht.

Wasserhammer

Die neue Methode zielt auf Wasserlecks in Transportleitungen ab, die in der Regel unterirdisch verlegt sind. Wasserleitungsnetze in Nordamerika und einem Großteil Europas sind mit Sensoren ausgestattet, die den Druck messen, um den Durchfluss zu messen.

Die Forscher bauten auf einer Technik auf, die als Wasserhammertest bekannt ist – der Industriestandard für die Vorhersage der Lage von Lecks. Bei diesem Test wird der Durchfluss durch ein Rohr plötzlich unterbrochen und mithilfe von Sensoren werden Daten darüber gesammelt, wie sich die resultierende Stoßwelle, der sogenannte „Wasserschlag“, ausbreitet. Tartakovsky und Alawadhi schlagen einen neuen Weg vor, diese Daten in ein mathematisches Modell zu integrieren, um die Position eines Lecks einzugrenzen.

Die derzeitige Methode zur Erkennung von Lecks ist rechenintensiv; um die Kosten zu reduzieren, müssen die Analysten viele vereinfachende Annahmen treffen, so Tartakovsky.

„Wir haben eine Methode vorgeschlagen, die schnell genug ist, dass man diese Annahmen nicht treffen muss, und die daher genauer ist – man könnte sie in Echtzeit auf einem Laptop durchführen“, sagte Tartakovsky. „

Durch die Verbesserung von Geschwindigkeit und Genauigkeit spart die Methode der Forscher Geld, sowohl in Bezug auf Zeit und Arbeit als auch auf die Kosten für verschwendetes Wasser. Wenn man zum Beispiel ein Leck in einem Rohr von der Länge eines Fußballfeldes finden wollte, könnte man das ganze Feld aufgraben, bis man auf nassen Boden stößt, oder man könnte die neue Methode verwenden, um die Position des Lecks auf einen 10-Meter-Abschnitt des Rohres zu beschränken.

„In Städten ist es schwieriger, weil die Rohre unter Gebäuden liegen und man Asphalt und solche Dinge aufbrechen muss, also ist es umso besser, je genauer die Vorhersage der Position ist“, sagte Tartakovsky.

Städte haben das größte Potenzial für größere Wasserlecks – und je älter die städtischen Gebiete sind, desto größer sind die Probleme mit ihren komplexen Netzwerken aus alternden Rohren.

„Für Betreiber, die routinemäßig Wasserschlagtests verwenden, sind die Kosten hierfür gleich Null – dies ist nur eine bessere Möglichkeit, diese Tests zu interpretieren“, sagte Tartakovsky. „Wir verkaufen es nicht und patentieren es auch nicht. Die Leute können es einfach benutzen und sehen, ob sie bessere Vorhersagen erhalten.“