Multi-stage response to contaminant ingress into water distribution systems and probability quantification

A multi-stage response procedure for identifying possible ingress nodes (PINs) and quantifying the likelihood that a PIN in a given water distribution system is the actual point of ingress is described. The procedure uses data mining to successively decrease the number of PINs based on a pre-constructed database. In each stage, query sentences are executed to locate the PINs and a Euclidean distance is proposed to estimate the probability, to allow the identification of locations with the highest probabilities of being the true ingress location. As demonstrated in a case study, the ranges of PINs are reduced in the 1st, 2nd, and 3rd stages; except the first sensor alarm, the Euclidean distance metric can identify the true ingress node with the program run-time of less than 2 min; the multi-stage procedure saves roughly 3 h in identifying the true ingress node after the second sensor alarm, instead of waiting for a third sensor alarm to provide the location information. The multi-stage response procedure is shown to be an effective and efficient way for identification and probability quantification of PINs. Key words: data mining, water distribution systems, contaminant source identification, contaminant ingress, probability. Une procedure d'intervention a plusieurs etapes est decrite pour identifier les neouds d'entree possibles (<< PIN >>) et quantifier la possibilite qu'un PIN soit le point reel d'entree dans un systeme de distribution de l'eau. La proce dure utilise l'exploration de donnees pour diminuer successivement le nombre de PIN en se basant sur une base de donne es preconstituee. A chaque etape, des phrases d'interrogations sont executees afin de localiser les PIN et une distance euclidienne est proposee afin d'estimer la probabilite, cela dans le but d'identifier les emplacements possedant les plus fortes probabilites d'etre le veritable endroit d'entree. Tel que demontre dans une etude de cas, les plages de PIN sont reduites dans les etapes 1, 2 et 3. Sauf pour la premiere alarme de capteur, la mesure de la distance euclidienne peut identifier le veritable noeud d'entree avec un temps de programme de moins de deux minutes; la procedure a plusieurs etapes sauve environ trois heures pour l'identification du vrai noeud d'entree apres la deuxieme alarme de capteur, au lieu d'attendre une troisieme alarme de capteur qui fournirait de l'information sur l'endroit. La procedure d'intervention a plusieurs etapes est une maniere efficace et efficiente d'identification et de quantification de la probabilite des PIN. Mots-cles : exploration de donnees, systemes de distribution de l'eau, identification des sources de contaminants, entree de contaminants, probabilite. [Traduit par la Redaction]
Introduction Many utilities are concerned with the potential for contaminant ingress into water distribution systems (WDS). Contaminant ingress may occur from scenarios including watermain breaks, cross connections, backflow, pressure transients, [...]