Vesijohto- ja viemäriverkostojen mallien päivittäminen ja kehittämistarvetarkastelu

Transkriptio

1 YLÖJÄRVEN KAUPUNKI YLÖJÄRVEN VESI Vesijohto- ja viemäriverkostojen mallien päivittäminen ja kehittämistarvetarkastelu Raportti FCG SUUNNITTELU JA TEKNIIKKA OY P28808P001

2 Raportti 1 (49) Vuorinen Janne / Kuronen Mika Sisällysluettelo 1 JOHDANTO VESIJOHTOVERKOSTOMALLI Päivitetyt alueet Vedenkäyttäjät Vesitase Ohjaustavat VIEMÄRIVERKOSTOMALLI Päivitetyt alueet Vuotovedet VERKOSTOJEN TULEVAISUUSENNUSTE TAMPEREEN KAUPUNKISEUDUN RAKENNESUUNNITELMAN 2040 MUKAAN Vesijohtoverkosto Viemäriverkosto TULOKSET NYKYTILANTEESSA Vesijohtoverkosto Paine Virtausnopeus Viipymä Viemäriverkosto Virtaus Kapasiteetti Kaivojen kriittinen pinnankorkeus Huuhtoutuvuus TULOKSET Vesijohtoverkosto Lisävesilähteen kytkeytyminen - Siivikkalaan pintavesilaitos Lisävesilähteen kytkeytyminen - vettä Tampereen verkostosta Paine (min) Painevaihtelut Virtausnopeus (max) Viipymä Viemäriverkosto Virtaus Kapasiteetti Kivilähteen paineviemärin jatko Ulkoilijantielle, Saurion pumppaamon suurentaminen YHTEENVETO JA TOIMENPIDE-EHDOTUKSET... 47

3 Raportti 2 (49) Vuorinen Janne / Kuronen Mika 7.1 Vesijohtoverkosto Viemäriverkosto... 47

4 FCG SUUNNITTELU JA TEKNIIKKA OY Raportti 1 (47) Vesijohto- ja viemäriverkostojen mallien päivittäminen ja kehittämistarvetarkastelu 1 JOHDANTO Tämä raportti kuvaa Ylöjärven vesi- ja viemäriverkostomalleihin tehdyt muutokset. Mallissa käytiin läpi verkostojen rakenne ja täydennettiin uudet rakennetut alueet. Myös ennestään mallinnettuja alueita tarkennettiin muun muassa lisäämällä jätevesikaivojen korkotietoja sekä mallintamalla ylävesisäiliön muoto. Verkostomallin vedenkäyttötiedot päivitettiin molempiin verkostomalleihin ja alueiden vuodot päivitettiin automaatiojärjestelmän raportoiman tiedon pohjalta. Verkostomalleihin laadittiin ennustetilanteet vuoden 2040 arvioidulle vedenkulutukselle Tampereen kaupunkiseudun rakennesuunnitelma 2040 raportin mukaisesti.

5 FCG SUUNNITTELU JA TEKNIIKKA OY Raportti 2 (47) 2 VESIJOHTOVERKOSTOMALLI 2.1 Päivitetyt alueet Vesijohtoverkostomalliin (FCGnet) päivitetyt alueet on esitetty kuvassa 1. Muita muutoksia mallissa: päivitettiin vedenkäyttäjien vuosikulutusarviot korjattiin Soppeenmäen vesisäiliön muoto lieriöstä kartioksi lisättiin vanhan vesitornin täyttö- ja tyhjennyslogiikka. Kuva 1. Vesijohtoverkostomalliin lisätyt ja muutetut alueet (punaiset viivat)

6 FCG SUUNNITTELU JA TEKNIIKKA OY Raportti 3 (47) 2.2 Vedenkäyttäjät Mallin vanhat vedenkäyttötiedot poistettiin ja korvattiin uusilla vesikannasta haetuilla tiedoilla. Kulutuspisteille haettiin osoitetta vastaavat koordinaatit ja pisteet kohdistettiin kartalle. Kulutuspisteistä poistettiin tarkastelualueen ulkopuolelle sijoittuneet pisteet (Viljakkala, Kuru). Vedenkäyttäjien sijoittuminen verkostokartalle on esitetty kuvassa 2. Vesiosuuskuntien alueilla kulutuspisteet ovat harvemmassa ja käyttö on osoitettu yhdestä pisteestä. Kuva 2. Vedenkäyttöpisteiden (5 156 kpl, m³/d) sijoittuminen verkostokartoille

7 FCG SUUNNITTELU JA TEKNIIKKA OY Raportti 4 (47) Vedenkäyttäjien tuntikulutus pidettiin vanhan mallin mukaisena. Vedenkäytön tuntikäyttökertoimet on esitetty kuvassa 3. Vuorokauden huipputunnin kulutus on illalla seitsemältä ja vedenkulutus on 1.7-kertaa keskimääräistä suurempaa. 2.3 Vesitase Kuva 3. Vedenkäyttäjien tuntikulutuskertoimet Ylöjärven Veden vesijohtoverkostoon pumpataan vettä kahdelta päävedenottamolta: Sauriolta ja Ahvenistolta. Vedenottamoilta verkostoon pumpattu vesimäärä välisenä aikana on esitetty kuvassa 4. Vuoden 2015 heinä elokuun välisenä aikana Saurion vedenottamolta pumpattu vesimäärä ei ole tallentunut oikein automaatiojärjestelmään. Ylöjärven Veden verkostoon liittyneiden vedenkäyttö on tällä hetkellä keskimäärin noin m³/d. Vedenlaskutusjärjestelmästä (Vesikanta) saadun tiedon mukaan laskutettu vedenkäyttö on noin m³/d. Vesilaitoksen tieto laskutetusta vedenkäytöstä on noin m³/d, jolloin laskuttamattoman veden osuus on noin 900 m³/d. Vedenottamoilta saadun datan (verkostoon pumpattu vesimäärä) perusteella muutaman kerran vuodessa toistuva maksimivuorokauden vedenkäyttö on noin m³/d, joka on noin 1,2 kertainen keskimääräiseen vuorokausikäyttöön nähden. Nykyisellään Ahveniston vedenottolupa (3 500 m³/d) ylittyy muutamana vuorokautena vuoden aikana. Verkosto tarvitsee lisää vettä ollakseen huoltovarma ja tyydyttääkseen väestönkasvun vedentarpeen. Tulevaisuuden vedenkäyttötarpeen lisäys on esitelty tarkemmin luvussa 4. Verkostomallin nykytilanne-skenaario kuvaa keskimääräisenä vuorokautena verkostossa kuluvaa vesimäärää. Skenaariossa vedenkäytön summa (kuluttajat ja vuotovedet) on m³/d.

8 FCG SUUNNITTELU JA TEKNIIKKA OY Raportti 5 (47) Kuva 4. Verkostoon pumpattu vesi Saurion ja Ahveniston vedenottamoilta Ohjaustavat Verkostomallin pumppujen ja venttiilien ohjaustavat uusittiin päivityksen yhteydessä. Asemien ohjaustavat ja asetusarvot on koottu taulukkoon 1. Kuvassa 5 on esitetty vedenottamoiden virtaus mallin laskentavuorokauden aikana sekä toteutunut verkostoon pumpatun virtauksen mediaani. Malliin asetetut säädöt vastaavat toteutuneita arvoja. Taulukko 1. Verkostomallin asemien ohjaustaulukko Asema: Ahvenisto ohjaustapa käynnistysraja pysäytysraja virtausasetus Soppeenmäen vesitornin pinta 6,66 m 7,252 m 150 m³/h Asema: Saurio ohjaustapa virtausasetus Vakiovirtaus 64,5 m³/h Asema: Vanha VT Kellonajat Ohjaustapa vakiovirtaus seis vakiopaine seis Virtausasetus Paineasetus 0 0 0,1 0 Pintalukitus 3,6 0 0,3 0

9 FCG SUUNNITTELU JA TEKNIIKKA OY Raportti 6 (47) Kuva 5. Vedenottamoiden tuotanto: Mallinnettu vs. toteuma Kuvassa 6 on esitetty vesisäiliöiden pinnankorkeudet ja varastoitu vesimäärä. Säiliöiden pinnankorkeutta ei ollut mahdollista verrata toteutuneisiin arvoihin, koska automaatiojärjestelmän tallentama pinnankorkeustieto ei ollut luotettavaa, ilmeten muuttumattomana arvona vuorokaudesta toiseen. Mallin perusteella Soppeenmäen ylävesisäiliön pinnankorkeus vaihtelee normaalitilanteessa noin 0,6 m vuorokauden aikana. Kuva 6. Vesisäiliöiden pinnankorkeudet, mallinnustulokset keskimääräisenä vuorokautena

10 FCG SUUNNITTELU JA TEKNIIKKA OY Raportti 7 (47) 3 VIEMÄRIVERKOSTOMALLI 3.1 Päivitetyt alueet Viemäriverkostomalliin (FCGswmm) päivitetyt alueet on esitetty kuvassa 7 punaisella värillä. Viemäriverkostomallia täydennettiin paljon jo ennestään rakennetuilla alueilla lisäämällä tarkastuskaivojen vesijuoksutietoja malliin. Täydennysten myötä malli on entistä kattavampi ja kapasiteettikapeikot ovat helpommin havaittavissa. Uutena alueena verkostomalliin lisättiin Veittijärven pohjoisen puolen paineviemärit Vahannan pumppaamolle saakka. Kuva 7. Viemäriverkostomalliin täydennetyt alueet (punaiset viivat)

11 FCG SUUNNITTELU JA TEKNIIKKA OY Raportti 8 (47) 3.2 Vuotovedet Viemäriverkoston vuotovedet asetettiin malliin erikseen kahdeksalle pumppaamoalueelle, jotka ovat Saurio, Keihäsniemi, Jopintie, Petäjäntie, Veittijärvi, Pohtosilta, Vuorentausta ja Vihattula. Kunkin alueen vuotovesimäärät määritettiin analysoimalla pumppaamoiden virtaustietoja ja vertailemalla niitä alueen laskutettuun vedenkäyttöön. Kuva 8. Viemärivuotojen määrittely alueittain viemäriverkostomalliin

12 FCG SUUNNITTELU JA TEKNIIKKA OY Raportti 9 (47) Pumppaamoiden virtaustiedoista haettiin ajanjakso, jolloin viemäriverkostossa on ollut paljon vuotovesiä. Kuvassa 9 on esitetty jätevesipumppaamoiden vuorokausivirtaus Valtaosalla pumppaamoista virtaukset ovat olleet korkeimmillaan keväällä Kevään 2013 jälkeen virtauspiikit ovat olleet selvästi matalampia. Malliin asetettiin huipputilanteen vuotovedet joulukuun 2015 huippuvirtausten mukaisesti. Vastaavan suuruiset virtauspiikit on havaittu kahtena edeltäneenä keväänä. Elovainion pumppaamon (virheelliset) virtaustiedot on esitetty kuvassa 9 keltaisella viivalla. Elovainion pumppaamon lähtövirtauksen mittaus olisi hyvä korjata vuotojen seurannan helpottamiseksi. Kuva 9. JV-pumppaamoiden virtaus , viikon liukuva keskiarvo

13 FCG SUUNNITTELU JA TEKNIIKKA OY Raportti 10 (47) Viemäriverkoston vuotovedet asetettiin pumppaamoiden virtaustietojen perusteella (maksimi)vuorokauden virtaukset ovat olleet taulukon 2 mukaiset. Huomaa, että pumppaamot ketjuttuvat: Petäjäntie pumppaa Jopintielle; Jopintie ja Veittijärvi Keihäsniemelle; Keihäsniemi Saurion pumppaamolle. Jopintien pumppaamon kohonnut virtaus on lähes täysin Petäjäntien pumppaamon suuralueelta. Maksimitunnin virtaus on Saurion pumppaamolla 362 m³/h, joka on hyvin lähellä kahden pumpun yhtäaikaista käyntiä. Virtaus asettuu maksimiarvoon vuotovesihuippujen aikana. Malliin asetetut huipputilanteen vuotovedet on esitetty taulukossa 2. Vuotovesi on allokoitu pumppaamoalueen (kuva 8) solmuihin niin, että vuodot painottuvat solmuihin liittyvien putkien sisähalkaisijoiden ja putkipituuksien mukaan. Taulukko 2. Viemäriverkoston vesitase, kun verkostossa on paljon vuotovesiä ( tilanne). Taulukon tiedot ovat yksikössä m³/d. Pumppaamo Vuorokausivirtaus Maksimitunnin virtaus 24 Vuorokausivirtaus pumppaamoalueelta Laskutettu jätevesi pumppaamoalueelta (vesikannan tiedot) Vuotovesi alueelta Saurio Keihäsniemi Veittijärvi Jopintie Petäjäntie Pohtosilta Vihattula Vuorentausta Yhteensä

14 FCG SUUNNITTELU JA TEKNIIKKA OY Raportti 11 (47) 4 VERKOSTOJEN TULEVAISUUSENNUSTE TAMPEREEN KAUPUNKISEUDUN RAKENNESUUNNITELMAN 2040 MUKAAN Tampereen kaupunkiseudun rakennesuunnitelman 2040 mukaan Ylöjärven väestömäärä kasvaa merkittävästi tulevaisuudessa. Väestönkasvuun varaudutaan laajentamalla Keskustan, Metsäkylän, Siltatien sekä Mäkkylä-Teivaalan asuinalueita. Kuvassa 10 on esitetty alueet, joihin väestönkasvu keskittyy. Tulevaisuuden vedenkäytön lisäys laskettiin alueelle kohdistuvan asutusmäärän perusteella niin, että asukkaan keskimääräinen vedenkäyttö on 150 l/as/d. Tulevaisuuden vedentarve kasvaa m³/d:lla asutuksen lisäyksestä johtuen. Väestökasvuennusteen perusteella laskettu lisävedentarve alueittain on nähtävissä kuvasta 10. Vedenkäytön kasvu lisättiin verkostomallien tulevaisuusskenaarioihin tasaisesti alueittain. Alueet jaettiin m kokoisiin ruutuihin ja jokaiselle ruudulle kohdistettiin ruutujen lukumäärällä jaettu kokonaisvedenkäyttö. Vedenkäyttö kohdistuu malleissa lähimpään verkoston solmuun, ellei toisin ole määritetty. Vesi- ja viemäriverkoston vuotovesimäärät ovat tulevaisuustarkastelussa nykyisellä tasollaan. Kuva 10. Uuden asutuksen keskittyminen alueittain

15 FCG SUUNNITTELU JA TEKNIIKKA OY Raportti 12 (47) 4.1 Vesijohtoverkosto Lisävedenkäyttöalueet ja vesijohtoverkosto on esitetty kuvassa 11. Vedenkäytön lisäys ohjataan lähimpään verkoston solmuun. Vesijohtoverkoston vuodot ovat tulevaisuusskenaariossa nykyisellä tasollaan, eli noin 900 m³/d. Vedenkäytön lisäys huomioiden, verkostoon pumpataan vettä m³/d m³/d vedentuotanto ei ole nykyisillä vedenottoluvilla mahdollista (luvat yhteensä m³/d, kuva 4). Mallilla tarkasteltiin tilannetta, jossa lisävesilähde kytkeytyisi Ylöjärven verkostoon kaakon tai etelän suunnasta (kuva 12). Ennustetilanteessa verkostoon on lisätty 250PEH-putkiyhteys Siltatien alueen läpi. Kuva 11. Tulevaisuuden vedenkäytön lisäyksen sijoittuminen vesijohtoverkostoon

16 FCG SUUNNITTELU JA TEKNIIKKA OY Raportti 13 (47) Kuva 12. Lisätyt verkostot vuoden 2040 skenaarioon. Lisäveden kytkeytyminen verkostoon on kuvattu sinisillä nuolilla

17 FCG SUUNNITTELU JA TEKNIIKKA OY Raportti 14 (47) 4.2 Viemäriverkosto Viemäriverkoston painelinjojen rakenne muuttuu paikoin nykytilanteesta vuoden 2040 ennustetilanteeseen mennessä. Jopintien pumppaamon paineviemäri jatkaakin Keihäsniemen pumppaamon sijaan Kivilähteelle. Elovainion pumppaamon painelinjan uusi purkupiste sijaitsee jatkossa Vaasantien eteläpuolella. Kuva 13. Paineviemärien putkimuutokset viemäriverkostossa vuoden 2040 skenaariossa

18 FCG SUUNNITTELU JA TEKNIIKKA OY Raportti 15 (47) Uusien vedenkäyttäjien sijoittumista viemäriverkostoon on esitetty kuvassa 14. Siltatien alueen jätevedet johdetaan kokonaisuudessaan Kivilähteen pumppaamon kautta. Metsäkylän viemärivedet johdetaan Elovainion pumppaamon kautta. Keskusta-alueella osa tulevasta vedenkäytöstä ohjautuu Keihäsniemelle, osa suoraan Saurion pumppaamon valuma-alueelle. Vuorentaustan väestönkasvun jätevedet johdetaan kokonaisuudessaan Vuorentaustan pumppaamon välityksellä Tampereelle. Mäkkylä-Teivaalan jätevedet ohjataan kokonaisuudessaan Saurion pumppaamolle. Vihattulan pumppaamon jätevesimäärät eivät kasva. Pohtosillan kasvanut jätevesimäärä johdetaan Pohtosillan pumppaamon kautta Tampereelle. Kuva 14. Uusien vedenkäyttäjien sijoittuminen viemäriverkostoon vuoden 2040-skenaariossa

19 FCG SUUNNITTELU JA TEKNIIKKA OY Raportti 16 (47) Pumppaamoiden vuorokausivirtaukset vuodelle 2040 on esitetty taulukossa 3. Saurion pumppaamon vuorokausivirtaus kasvaa m³/d väestönkasvun myötä. Pohtosillan sekä Vuorentaustan pumppaamoiden vuorokausivirtaus kasvaa 150 m³/d. Keihäsniemen pumppaamon virtaus pienenee m³/d. Vaikka Keihäsniemen pumppaamon viettoalueelle tuleekin lisää vedenkäyttöä (255 m³/d), pienentää Jopintien purkupisteen siirto merkittävästi Keihäsniemen pumppaamon virtausta. Vuotovesimäärät alueittain pidettiin ennallaan tulevaisuusskenaariossa. Saurion pumppaamon tuotto ei nykyisellään riitä vuoden 2040 vesimäärien siirtämiseen, vaikka pumppaamon pumput kävisivät vuorokauden ympäri (maksimituotto m³/d, taulukko 2). Taulukko 3. Viemäriverkoston vesitase vuodelle Taulukon yksiköt ovat m³/d. Pumppaamo Virtaus Virtauksen muutos nykytilaan Virtaus pumppaamoalueelta Virtauksen muutos pumppaamoalueelta Laskutettu jätevesi pumppaamoalueelta (vesikannan tiedot) Vuotovesimäärä alueelta Saurio Keihäsniemi Veittijärvi Jopintie Petäjäntie Pohtosilta Vihattula Vuorentausta Yhteensä TULOKSET NYKYTILANTEESSA 5.1 Vesijohtoverkosto Paine Keskimääräisen vuorokauden verkoston minimipaineet on esitetty kuvassa 15. Vesijohtoverkoston paineet ovat verkostossa riittävät koko laskentavuorokauden ajan. Matalimmat minimipaineet ovat Hopeatiellä (21 mvp), Metsäkylän länsipuolella (27 mvp) sekä Näsiäkujalla (34 mvp). Veittijärven pohjoispuoleisella alueella minimipaineet ovat paikoin hyvin korkealla (yli 80 mvp).

20 FCG SUUNNITTELU JA TEKNIIKKA OY Raportti 17 (47) Kuva 15. Verkoston minimipaineet Laskentavuorokauden maksimipaineet on esitetty kuvassa 16. Paineet ovat erityisen korkealla Ylöjärven pohjoisosassa Vahannassa sekä Ylisellä, jopa 100 mvp. Veittijärven pohjoisen alueen painetta olisi mahdollista alentaa 30 mvp ilman, että verkostossa minimipaineet laskisivat liian alas. Paineenalennusventtiilien avulla voitaisiin vähentää alueen vuotoja. Jos tulevaisuuden lisävesilähde tulee pohjoisen suunnasta, voitaisiin Veittijärven pohjoispuolen alue jättää omaksi painepiirikseen.

21 FCG SUUNNITTELU JA TEKNIIKKA OY Raportti 18 (47) Kuva 16. Verkoston maksimipaineet Verkoston painevaihtelu on hyvin vähäistä suurimmassa osassa verkostoa (kuva 17). Painevaihtelu on Veittijärven pohjois- ja itäpuolella 11 mvp. Nämä alueet ovat kahden yhteyden varassa (Mäkisenkentäntie 100VRA, Kuruntie 200M/200A). Keijärvi-Asuntila -suunnan painevaihtelu on kuvattu tarkemmin kuvassa 18.

22 FCG SUUNNITTELU JA TEKNIIKKA OY Raportti 19 (47) Kuva 17. Painevaihtelu mallinnusalueella

23 FCG SUUNNITTELU JA TEKNIIKKA OY Raportti 20 (47) Kuva 18. Painevaihtelu Haaviston ja Asuntilan alueilla

24 FCG SUUNNITTELU JA TEKNIIKKA OY Raportti 21 (47) Virtausnopeus Yleensä verkoston kapasiteetti on hyvällä tasolla, kun keskiarvovuorokauden suurimmat virtausnopeudet ovat pääsääntöisesti 0,3 0,5 m/s. Mikäli jo keskiarvokäytöllä virtausnopeudet nousevat lähelle 1,0 m/s, verkoston välityskapasiteetti ei enää välttämättä riitä huippuvuorokauden aikana. Virtausnopeuden muuttuessa 0,6:stä 1,0:aan m/s painehäviöt kilometrillä voivat jopa kolminkertaistua putkikoosta riippuen. Ylöjärven verkoston maksimivirtausnopeudet tavallisena päivänä on esitetty kuvissa 19 ja 20. Maksimivirtausnopeuden suurimmat arvot ovat 1 m/s tuntumassa Kuruntien 200M putkessa. Yli 0,7 m/s maksimivirtausnopeuksia on Kuruntien yhteyden lisäksi Perkiöntanhuan 110M putkessa, Lähdevainiointien ja Haavistontien risteyksen eteläpuolella 150VRA putkessa sekä Kivitiellä 110M putkessa. Kuva 19. Maksimivirtausnopeus

25 FCG SUUNNITTELU JA TEKNIIKKA OY Raportti 22 (47) Viipymä Kuva 20. Putkiosuudet, joissa maksimivirtausnopeus on yli 0,6 m/s Yleisesti ottaen veden viipymän on hyvä olla alle viikon, kaksi viikkoa on jo liikaa. Verkostomallissa viipymä voi kasvaa huomattavasti, jos verkosto-osalle ei ole löytynyt koordinaattipohjaisesti malliin tuotoa vedenkäyttöä. Vedenkäyttäjien sijoittuminen Ylöjärvellä on esitetty kuvassa 2. Veden viipymät on esitetty kuvassa 21. Veden viipymä Ylöjärven vesijohtoverkostossa on pääosin alle 30 h. Pitkien linjojen päissä, esimerkiksi Sorvajärven linjassa, viipymä on 110 h luokkaa.

26 FCG SUUNNITTELU JA TEKNIIKKA OY Raportti 23 (47) Kuva 21. Veden viipymä kuukauden simuloinnin jälkeen. Ympyröidyllä katkoviivalla merkityillä alueilla ei ole koordinaatteihin sidottua vedenkäyttöä, jonka vuoksi viipymät kasvavat.

27 FCG SUUNNITTELU JA TEKNIIKKA OY Raportti 24 (47) 5.2 Viemäriverkosto Viemäriverkoston tulokset edustavat lumen sulamisen aikaista huipputilannetta (taulukko 2) Virtaus Viemäriverkoston vuorokausivirtaus on esitetty kuvassa 22. Suurimmat vesimäärät liikkuvat Jopintie JVP Saurio JVP välillä sekä Elo JVP Saurio JVP välillä. Vuorokausivirtaus Tampereelle on mallinnustilanteessa Pohtosillan JVP:ltä noin m³/d ja Saurion JVP:ltä m³/d. Vuorentaustan pumppaamon lähtövirtaus on 750 m³/d Kapasiteetti Kuva 22. Viemäriverkoston virtaus, kun verkostossa on paljon vuotovesiä Mallinnettu Qmax/Qfull arvo kuvaa suurimman simuloidun virtauksen ja putken laskennallisen maksimivirtauksen suhdetta. Mikäli arvo on 1, putki ei padota koko simuloinnin aikana, ja mikäli arvo >1, putki nostaa vedenpintaa putken pohjaan nähden. Putkiosuuksilla, joissa viettoa ei ole kaivojen välillä, on mallin antama Qmax/Qfull tulos ääretön ( ). Qmax/Qfull tulokset on esitetty kuvassa 23. Viettoviemärin kapasiteetti ei ole riittävä Jopintien pumppaamolta Keihäsniemelle johtavassa viettoviemärilinjassa (tarkennettu kuva 24). Putkien kapasiteetti ylittyy paikoin moninkertaisesti.

28 FCG SUUNNITTELU JA TEKNIIKKA OY Raportti 25 (47) Viemäri vuotaa yli Siironmaantiellä Viljakkalantien vieressä sekä Nuottakalliontien itäpuolella. Siironmaantiellä tulviva kaivo on mallissa (kannen korkotiedon puuttuessa) mallinnettu maanmittauslaitoksen korkeusmallin mukaiselle maanpinnatasolle, mikä teki vain hieman yli metrin korkuisen kaivon. Tilanne ei kuitenkaan kokonaisuutena muutu, vaikka kyseinen kaivo olisikin todellisuudessa syvempi tällöin mallissa vedet siirtyvät tulvimaan läheisistä Viljakkalantien kaivoista. Linjan tuloksista on esitetty pituusleikkaus kuvassa 25. Ahtaimmat putket ovat Kuruntiellä liittyvä 200M-putki (kaivojen 0902 ja 2060 välillä: Qmax/Qfull 3,5) sekä Keihäsniemen pumppaamolle pohjoisesta tuleva 300B/315M-linja (Qmax/Qfull 0,9 5,4). Verkosto-osan virtaamat tulevat pienenemään tulevaisuudessa, kun Jopintien paineviemärilinjaa muutetaan. Jopintien pumppaamon uusi purkupiste tulee olemaan rautatien lännen puoleisessa verkostossa, ennen Kivilähteen pumppaamoa. Verkoston toimintaa ennustetilanteessa käsitellään luvussa 6. Kuva 23. Maksimivirtauksen osuus täyden putken kapasiteetista viettoviemäreissä

29 FCG SUUNNITTELU JA TEKNIIKKA OY Raportti 26 (47) Kuva 24. Maksimivirtauksen osuus täyden putken kapasiteetista välillä Jopintie - Saurio JVP Kuva 25. Pituusleikkaus Siironmaantieltä Keihäsniemen JVP:lle

30 FCG SUUNNITTELU JA TEKNIIKKA OY Raportti 27 (47) Elovainion JVP:ltä Vaasantielle asti putkien kapasiteetin käyttöaste on 0,2 1,3 kertainen (kuvat 26 ja 27). Vaasantien ja Kuruntien risteyksestä Saurion pumppaamolle Qmax/Qfull-arvot ovat lumensulamisaikaan 0,5 0,8. Kapasiteetissa on hieman varaa virtauksen kasvulle. Kuva 26. Qmax/Qfull Elon pumppaamolta Saurion pumppaamolle Kuva 27. Pituusleikkaus Elo JVP - Saurio JVP

31 FCG SUUNNITTELU JA TEKNIIKKA OY Raportti 28 (47) Putkien vapaa kapasiteetti välillä Kivilähde JVP Saurio JVP on esitetty kuvassa 28. Vapaa kapasiteetti kuvaa virtaamaa (l/s) mikä voidaan lisätä linjaan, ilman että linja alkaa kohottaa vedenpintoja. Elotiellä putkilla on vapaata kapasiteettia jäljellä 10 l/s (864 m³/d) tai enemmän. Jos Kuruntieltä Saurion pumppaamolle virtausta lisätään yli 9 l/s, alkavat putket padottamaan. Käytännössä virtaus voi kasvaa kapasiteetin yli tiettyyn rajaan asti, ennen kuin verkostossa ilmenee tulvimista tai kriittinen pinnankorkeus ylittyy. Verkoston toimintaa tulevaisuustilanteessa käsitellään luvussa 6. Kuva 28. Putkien vapaa kapasiteetti Kivilähde JVP - Saurio JVP välillä nykytilanteessa Kaivojen kriittinen pinnankorkeus Tarkastuskaivojen kriittinen pinnankorkeus on määritelty 0,5 metriksi tarkastuskaivon ylimmän putken yläpuolelle. Keväällä lumen sulamisen aikaan kriittinen pinnankorkeus ylittyy Viljakkalantiellä sekä ennen Keihäsniemen pumppaamoa (kuvat 29 ja 30). Muilla alueilla kriittinen pinnankorkeus ei ylity.

32 FCG SUUNNITTELU JA TEKNIIKKA OY Raportti 29 (47) Kuva 29. Tarkastuskaivojen kriittisen pinnankorkeuden ylittymiset Viljakkalantiellä

33 FCG SUUNNITTELU JA TEKNIIKKA OY Raportti 30 (47) Kuva 30. Tarkastuskaivojen kriittisen pinnankorkeuden ylittymiset ennen Keihäsniemen pumppaamoa Huuhtoutuvuus Hankausjännitys kuvaa putken itsepuhdistuvuutta. Itsepuhdistuvuutta voidaan arvioida myös virtausnopeuksien perusteella, varsinkin paineputkissa, mutta viettoviemäreiden kohdalla hankausjännitys antaa paremman kuvan. Kun hankausjännitys on yli 1,0 1,5 N/m², voidaan putkea pitää itsepuhdistuvana. Hankausjännitys lasketaan yhtälöllä T = γ g I R, missä γ on veden tiheys (1 000 kg/m³), g on painovoimakiihtyvyys (9,81 m/s²), I on putken kaltevuus ([I] = m/m) ja R putken hydraulinen säde. Hydraulinen säde riippuu putken vesisyvyydestä, joka riippuu mm. virtauksesta ja alapuolisen kaivon vesipinnasta. Kuvassa 31 on esitetty punaisella ne putket, joissa hankausjännitys on alle 0,5 N/m³. Magentan värisellä on näkyvillä putket, joiden pituuskaltevuus on 0. Kun pituuskaltevuus on 0, on myös hankausjännitys 0.

34 FCG SUUNNITTELU JA TEKNIIKKA OY Raportti 31 (47) Kuva 31. Hankausjännitys viemäriverkostossa

35 FCG SUUNNITTELU JA TEKNIIKKA OY Raportti 32 (47) 6 TULOKSET Vesijohtoverkosto Vuoden 2040 ennustettu vedenkäyttö on m³/d. Nykyiset vedenottoluvat mahdollistavat m³/d vedenoton. Tulevaisuusskenaarioon on lisätty lisävesilähde, joka kytkeytyy verkostoon kaakon suunnasta. Kappaleissa ja on esitetty lisävedenlähteiden paikalliset erot Mäkkylä- Siivikkala suunnalla. Muun verkoston toiminta on molemmissa tilanteissa varsin samanlaista. Kappaleissa esitetyt tulokset ovat tilanteesta vettä Tampereelta, mutta verkoston toiminta kokonaisuudessaan ei siis juuri eroa verrattuna ottoon Siivikkalasta Lisävesilähteen kytkeytyminen - Siivikkalaan pintavesilaitos Malliin lisättiin vesilähde Siivikkalaan (kuva 32). Pintavesilaitosta ohjataan vakiopaineasetuksella, ylläpitäen Siivikkalan painetasoa +169 m. Verkostoon lisättiin paineenkorotusasema nykyisen paineenalennusventtiilin kohtaan (kuvassa 32 Mäkkylä ). Paineenkorotusasemaa ohjataan Soppeenmäen vesitornin pinnan mukaan pintakompensoidulla vakiovirtaussäädöllä. Kuva 32. Vuoden 2040 skenaario, jossa lisävesi saadaan Siivikkalaan rakennettavalta pintavedenottamolta Paineenkorotusaseman avulla voidaan ottaa vettä Siivikkalan suunnasta 20 l/s. Tällöin maksimivirtausnopeus 250M-putkessa Vaasantieltä kohti itää on noin 0,7 m/s (kuva 33). Siivikkalan alueen minimipaineet ovat tällöin 27 mvp, tai enemmän (kuva 34).

36 FCG SUUNNITTELU JA TEKNIIKKA OY Raportti 33 (47) Jos Siivikkalaan rakennetaan pintavesilaitos, täytyy Siivikkalan verkostoa vahvistaa (virtausnopeus paikoin 1,3 m/s). Myös yhteyksiä Ylöjärven keskustaan pitäisi lisätä toimintavarmuuden kannalta. Kuva 33. Maksimivirtausnopeudet, kun Mäkkylän paineenkorotusasema ottaa vettä 20 l/s Kuva 34. Minimipaineet Siivikkalassa, kun Mäkkylän paineenkorkotusasema ottaa vettä 20 l/s

37 FCG SUUNNITTELU JA TEKNIIKKA OY Raportti 34 (47) Lisävesilähteen kytkeytyminen - vettä Tampereen verkostosta Lisävesi Tampereelta kytkettiin vesijohtoverkostomalliin Mikkolantien 225Mputkeen (kuva 35). Maksimivirtausnopeus putkissa on esitetty kuvassa 36. Mikkolantieltä pohjoiseen lähtevän 225M-putken maksimivirtausnopeus on 0,88 m/s virtauksella 25,5 l/s. Idän suuntaan virtausnopeus on maksimissaan 0,6 m/s (virtaus 17,5 l/s). Vesilähteen kytkeytyminen Mikkolantien putkiin on hydraulisesti järkevämpi vaihtoehto, kuin siirtää vesi Siivikkalasta. Paineenalennusaseman itäpuoleiseen verkostoon ei tule muutoksia ja virtaussuunnat pysyvät ennallaan. Myös virtausnopeudet Vaasantien itäpuolella 225M putkessa jäävät pienemmiksi (900 m³/d virtaus kohti itää vs m³/d virtaus kohti länttä). Kuva 35. Vuoden 2040 skenaario, jossa lisävesi pumpataan Tampereen verkostosta Mikkolantien linjaan

38 FCG SUUNNITTELU JA TEKNIIKKA OY Raportti 35 (47) Kuva 36. Maksimivirtausnopeus putkissa, kun vettä pumpataan Tampereen verkostosta 2400 m³/d Paine (min) Kuvassa 37 on esitetty ennustetilanteen minimipaineet, kun vedenotto tapahtuu Tampereen verkostosta. Minimipaineet ovat pääosin verkostossa muutaman metrin nykytilannetta matalampia, suurempien virtausten lisäämien painehäviöiden kasvun myötä. Paineiden kannalta hankalimmat kohteet ovat nykytilannetta vastaavat, erityisesti Hopeatiellä ja Metsäkylän länsipuolella, missä valmiiksi matalat minimipaineet ovat ennustetilanteessa vielä useamman metrin nykyistä matalammat.

39 FCG SUUNNITTELU JA TEKNIIKKA OY Raportti 36 (47) Kuva 37. Ennustetilanteen minimipaineet verkostossa Painevaihtelut Verkoston paineenvaihtelut ennustetilanteessa on esitetty kuvassa 38. Suurimmat muutokset nykytilanteeseen nähden ovat Siivikkalan suunnalla, jonne veden kasvanut siirtotarve 225-linjaa pitkin Mäkkylästä kasvattaa häviöitä suuren kulutuksen tunteina, aiheuttaen jopa noin 1 bar paineenvaihteluita vuorokauden sisällä. Kyseisen suunnan todellinen tuleva tilanne on hyvin riippuvainen tulevista muutoksista vedenotto- ja pumppausjärjestelyissä, kuvan tilanteen vastatessa ohjaukseltaan nykytilannetta.

40 FCG SUUNNITTELU JA TEKNIIKKA OY Raportti 37 (47) Kuva 38. Verkoston paineenvaihtelut ennustetilanteessa.

41 FCG SUUNNITTELU JA TEKNIIKKA OY Raportti 38 (47) Virtausnopeus (max) Ennustetilanteessa vesijohtoverkoston välityskapasiteetti on riittävä valtaosassa verkostoa. Virtausnopeus (kuva 39) kasvaa paikoin yli 0,6 m/s. Kapeita kohtia verkostossa ovat 225M-putki Mikkolantien varrella (0,9 m/s) sekä 280M putki Elotiellä (0,8 m/s). Virtausnopeudet putoavat nykytilanteesta 0 0,3 m/s Keijärven pohjoispuolella Siltatielle rakennetun 250PEH-yhteyden myötä Viipymä Kuva 39. Maksimivirtausnopeus ennustetilanteessa Veden viipymät verkostossa ovat tulevaisuuden ennustetilanteessa nykytilannetta matalammat eli paremmat. Kasvanut vedenkäyttö parantaa veden vaihtumista verkostossa, kun vesitornin tilanne on pidetty suunnilleen nykytilannetta vastaavana. Tulevaisuustilanteen viipymä on esitetty kuvassa 40.

42 FCG SUUNNITTELU JA TEKNIIKKA OY Raportti 39 (47) Kuva 40. Veden viipymä verkostossa tulevaisuuden ennustetilanteessa.

43 FCG SUUNNITTELU JA TEKNIIKKA OY Raportti 40 (47) 6.2 Viemäriverkosto Virtaus Vuoden 2040 ennustemalliin on lisätty vedenkäyttöä uusille rakennettaville alueille, sekä Jopintien ja Elovainion pumppaamoiden painelinjojen purkupisteet on muutettu. Tarkempi kuvaus viemäriverkostomallin muutoksista vuoden 2040 tulevaisuusskenaarioon on kappaleessa 4.1. Viemäriverkoston vuorokausivirtaukset pumppaamoittain ennustetilanteessa on esitetty kappaleen 3.2 taulukossa 3. Verkoston vuorokausivirtaukset on esitetty kuvassa 41. Kuva 41. Vuorokausivirtaus viemäriverkostossa vuoden 2040 ennustetilanteessa, kun verkostossa on paljon vuotovesiä Kapasiteetti Vuoden 2040 ennustetilanteessa verkoston kapasiteetti ei riitä runkolinjassa Kivilähteeltä Saurion pumppaamolle. Mallinnetussa tilanteessa virtaus Kivilähteeltä on pumpatessa 75 l/s. 200M-putken kapasiteetti loppuu Elotiellä. Viemäriverkosto tulvii Elotien ja Sinivainiontien risteyksessä (kuva 42).

44 FCG SUUNNITTELU JA TEKNIIKKA OY Raportti 41 (47) Kuva 42. Pituusleikkaus Elotieltä. Verkosto tulvii vuoden 2040 ennustetilanteessa. Saurion jätevedenpumppaamon kapasiteetti ei riitä (max. virtaus mallissa 110 l/s). Vesi padottuu tarkastuskaivoihin Vaasantiellä. Pinnankorkeudet ylittävät kriittisen rajan ja vapaata korkeutta vesipinnasta kaivon kanteen jää noin metrin verran. Kuva 43. Elotie - Saurio jvp pituusleikkaus maksimitilanne Kivilähteen paineviemärin jatko Ulkoilijantielle, Saurion pumppaamon suurentaminen Kappaleessa havaittujen ongelmien vuoksi Kivilähteen paineviemäriä jatkettiin ulkoilijantielle (kuva 44). Myös Saurion pumppaamoa suurennettiin niin paljon, että vesi ei enää padota viettoviemäriin.

45 FCG SUUNNITTELU JA TEKNIIKKA OY Raportti 42 (47) Kuva 44. Kivilähteen paineviemärin jatkaminen Ulkoilijantielle saakka Muutetussa tilanteessa verkosto ei enää tulvi. Veden pinta tarkastuskaivoissa nousee 20 cm kriittisen pinnankorkeuden (50 cm putken laesta) yläpuolelle kahdessa tarkastuskaivossa Vaasantien varrella kulkevassa 400Mviettoviemärissä (kuva 45). Pinnankorkeus ylittää kriittisen rajan vain yhdessä tarkastuskaivossa Keihäsniemen pumppaamon viettoalueella, lähellä Suojaistenlahtea. Muutetun ennustetilanteen Qmax/Qfull arvoja on esitetty kuvissa 46 ja 47.

46 FCG SUUNNITTELU JA TEKNIIKKA OY Raportti 43 (47) Kuva 45. Kriittisen pinnankorkeuden ylittymiset muutetussa tulevaisuusennustetilanteessa

47 FCG SUUNNITTELU JA TEKNIIKKA OY Raportti 44 (47) Kuva 46. Maksimivirtauksen osuus täyden putken kapasiteetista, muutettu tulevaisuusennuste 2040

48 FCG SUUNNITTELU JA TEKNIIKKA OY Raportti 45 (47) Kuva 47. Maksimivirtauksen osuus täyden putken kapasiteetista keskusta-alueella, muutettu tulevaisuusennuste 2040 Kuvissa on esitetty pituusleikkaukset runkoviettoviemärilinjoista Keihäsniemen ja Saurion jätevedenpumppaamoille muutetussa ennustetilanteessa. Kuvissa on punaisella viivalla esitetty kriittinen pinnankorkeus kaivoissa. Kuva 48. Pituusleikkaus Jopintie JVP purku Keihäsniemi JVP, 2040 muutettu ennustetilanne

49 FCG SUUNNITTELU JA TEKNIIKKA OY Raportti 46 (47) Kuva 49. Pituusleikkaus Ulkoilijantie - Saurio JVP, 2040 muutettu ennustetilanne Kuva 50. Pituusleikkaus Elo JVP purku - Saurio JVP, 2040 muutettu ennustetilanne

50 FCG SUUNNITTELU JA TEKNIIKKA OY Raportti 47 (47) 7 YHTEENVETO JA TOIMENPIDE-EHDOTUKSET 7.1 Vesijohtoverkosto 7.2 Viemäriverkosto Vesijohtoverkoston tilanne on kokonaisuudessaan verkoston kapasiteetin puolesta kohtuullisella tasolla, mutta vedentuotanto on kapasiteettinsa ylärajoilla. Verkoston keskeisimmät kapasiteettikapeikot ovat nykytilanteessa veden johtamisessa kohti pohjoista Haaviston alueen läpi. Linjoissa on jo paikoin nykytilanteessa korkeita virtausnopeuksia, keskeisimpinä Kuruntien 200M-linjat sekä tämän yhteyden rinnakkaislinjat mm. Lähdevainiontiellä ja Kivitiellä. Samalla suunnalla muita yksittäisiä kapasiteettiongelmakohtia on mm. Rotikossa Perkiöntanhualla. Tilanteen kriittisyyttä kuitenkin lievittää se, että pääosin pohjoisen suunnan paineet ovat turhankin korkeat, joten painehäviöiden kasvu ei muodosta herkästi ongelmaa. Varsinkin Veittijärven pohjoispuolella alueen paineet ovat hyvin korkeita ja paineenalennusta tulisi harkita Ennustetilanteeseen lisätty 250PEH yhteys Siltatien alueen läpi helpottaa merkittävästi nykytilanteen mainittuja verkoston ongelmakohtia. Mallinnuksessa verkosto toimii suhteellisen hyvin jo pelkästään tällä verkostomuutoksella kokonaisuutta ajatellen. Tarkempi vedenkäyttöjen sijoittuminen verkostoon todennäköisesti laukaisee paikoin yksittäisiä lisätarpeita saneerauksille. Edellä mainittujen lisäksi keskeinen haaste ja toimenpiteitä määräävä tekijä on lisävedentarpeen tyydyttämisen tarkentuminen. Viemäriverkoston kapasiteetti ei ole nykytilanteessa riittävä kevään sulamisvesien aiheuttamien huippuvirtaamien välittämiseen. Viemäriverkostoon tulee erityisen paljon vuotovesiä Petäjäntien, Keihäsniemen sekä Pohtosillan pumppaamoille. Verkoston kannalta kriittistä olisi vähentää erityisesti Petäjäntien yläpuolisen verkoston vuotovesiä, koska nämä vuotovedet pumpataan moneen kertaan ennen puhdistamoa ja koska viettoviemärin kapasiteetti ylittyy Jopintien ja Keihäsniemen pumppaamon välisellä osuudella usealta kohdalta. Kapasiteetin ylittyminen johtaa mallissa kaivojen tulvimiseen Viljakkalantien tuntumassa, mikä onkin mallinnuksen perusteella keskeisin viemäriverkoston ongelmakohta. Kapean putkiosuuden kapasiteettia voidaan saneerauksen vaihtoehtona parantaa vähentämällä vuotovesiä Petäjäntien ja Keihäsniemen pumppaamoalueilla tai siirtämällä vesiä vaihtoehtoisia reittejä pitkin. Ennustetilanteessa vuodelle 2040 Jopintien paineviemärin purkupaikkaa siirrettiin Kivilähteen pumppaamolle ja Elon pumppaamon purkuputki käännettiin Vaasantien yli. Jopintien linjan muutos vähentää huomattavasti Keihäsniemen viettoviemäriverkoston kuormitusta, jolloin myös tulevaisuuden vedenkäytön lisäys saadaan välitettyä hyvin Keihäsniemen pumppaamolle. Toisaalta Jopintien paineviemärin muutos tuo ongelmia muille alueille. Muutetussa tilanteessa viemäriverkosto tulvii yli Elotiellä. Myös Saurion pumppaamon kapasiteetti loppuu ennustetilanteessa ja vesi padottuu Vaasantien vieressä kulkevaan viettoviemärilinjaan. Tulvimista maanpinnantasolle ei ko. linjassa kuitenkaan tapahdu. Näiden ongelmien mahdollisia ratkaisuja on Elotien ahtaan 200M putkiosuuden ohittaminen, jatkamalla Kivilähteen paineviemäriä ja yhdistämällä paineviemäri vasta 315M-putkeen Elotien itäpuolella. Lisäksi tarvitaan Saurion pumppaamon pumppujen sekä paineputken saneeraus.