Proposal of resilience indices for water mains subject to hydraulic transients and case study in Franca (Brazil)

ABSTRACT Water main bursts not only lead to financial losses, but also water losses. Climate change and water resources scarcity puts in perspective the need to understand the conditions of the water transportation infrastructure to prevent accidents. The objective of this work is to present resilience indices related to the operation of the water system and infrastructure operational limits to aid decision maker to evaluate risk. The resilience indexes were established based on four indexes arising from transient flows simulation: burst pressure, minimum transient pressure, maximum air volume and resultant forces. Decision making on a complex problem with many parameters based on a simple index is not straightforward, therefore we used a multicriteria decision technique to assist, the simplified three-scale Analytic Hierarchy Process (AHP). To test the proposed method, a case study of a trunk main from the municipality of Franca, Brazil is presented. To calculate the indexes a hydraulic model with transient flows of the referred system was simulated. For the case study, a few scenarios were evaluated. The scenario where no protection devices are present is the most critical. RESUMO Acidentes em adutoras de água, como rompimentos, não só provocam perdas financeiras, como também perdas de água. As mudanças climáticas e a escassez de recursos hídricos colocam como prioridade a necessidade de entender as condições da infraestrutura de transporte de água para prevenir estes prevenir acidentes. O objetivo deste trabalho é apresentar índices de resiliência relacionados com a operação do sistema de água e com os limites operacionais da infraestrutura, para auxiliar os tomadores de decisão na avaliação dos riscos. Os índices de resiliência foram estabelecidos com base em quatro índices decorrentes da simulação do escoamento transitório: pressão máxima, pressão mínima do transitório, volume máximo de ar e máxima força do transitório. A tomada de decisão sobre um problema complexo com muitos parâmetros com base num índice simples não é um processo direto, sendo assim foi utilizada uma técnica de decisão multicritério: o Processo de Analítico Hierárquico (AHP) simplificado de três escalas. Para testar os índices propostos, é apresentado um estudo de caso de uma adutora do município de Franca, Brasil. Para o cálculo dos índices foi simulado o modelo hidráulico do sistema com escoamento transitório. Para o estudo de caso, foram avaliados vários cenários. O cenário sem