Entscheidungsunterstützungsmodell für das Asset Management von Wasserversorgungssystemen: Auswirkungen von Wasserrohrbrüchen auf Straßen- und Wassernetze

Der Ausfall einer unterirdischen Wasserpipeline kann sich negativ auf benachbarte Infrastrukturen, insbesondere auf Straßennetze, auswirken. Die Auswirkungen des Ausfalls von Wasserpipelines auf Straßennetze und Wasserversorgungssysteme (WDS) erhöhen erheblich die wirtschaftlichen und sozialen Folgen eines solchen Ausfalls. Diese Arbeit präsentiert einen risikoinformierten Entscheidungsunterstützungsrahmen für WDS, der das Risiko und die Kritikalität der Komponenten berücksichtigt, um die Priorisierung der Wartung zu unterstützen. Die Wahrscheinlichkeit eines Rohrbruchs wird mit einem physikalischen probabilistischen Ansatz geschätzt. Die wirtschaftlichen, betrieblichen, umweltbezogenen und sozialen Folgen des Ausfalls der integrierten Wasser- und Straßenabschnitte werden unter Verwendung von 14 Faktoren bewertet. Die wirtschaftlichen, betrieblichen, umweltbezogenen und sozialen Folgen werden mithilfe von unscharfer hierarchischer Inferenz kombiniert, um die Gesamtauswirkungen des Ausfalls jedes integrierten Segments (Straßen- und Wassernetz, die denselben geografischen Raum teilen) zu bestimmen. Das Risiko der Vermögenswerte wird unter Verwendung zweier Ansätze bestimmt: Risikogleichung und Risikomatrix. Ein auf dem kürzesten Weg basierendes Netzwerk-Effizienzmaß wird dann verwendet, um die Auswirkungen des Ausfalls von Wasserpipelines auf beide Infrastruktursysteme zu identifizieren. Die endgültigen Entscheidungsalternativen werden erstellt, indem die Ergebnisse der Risikoanalyse und des Netzwerk-Effizienzmaßes kombiniert werden, um Wartungsaufgaben zu priorisieren. Ein geografisches Modell wird verwendet, um abhängige Straßen- und zusammengelegte Wassersegmente, die denselben geografischen Raum teilen, zu identifizieren. Die Wasser- und Straßennetze des Rancho Solano Zone III-Gebiets der Stadt Fairfield, Kalifornien, werden verwendet, um den vorgeschlagenen Rahmen zu veranschaulichen. Die Ergebnisse zeigen, dass der Ausfall eines kritischen Segments erhebliche Auswirkungen auf die Effizienz beider Netze haben kann. Im betrachteten Fallstudienbeispiel kann der Ausfall eines kritischen Segments zu einem Verlust der Systemeffizienz von etwa 7,5 % und 9,6 % in den Wasser- und Straßennetzen führen. Das vorgeschlagene Modell wird voraussichtlich bei der integrierten Entscheidungsfindung im kommunalen Asset Management helfen.