Ratkaisuja äkillisten säämuutosten vaikutuksiin

Transkriptio

1 Ratkaisuja äkillisten säämuutosten vaikutuksiin RATKAISUJA LUONNOSTA LYNETIN TUTKIMUSPÄIVÄ Juhani Korkealaakso & Erika Holt, VTT & )

2 Esitys pohjaa seuraaviin kehityskokonaisuuksiin SmartAlarm Urban Flood Alarm System ( ): Helsingin ydinkeskusta toimi kehitetyn kaupunkitulvien varoitusjärjestelmän prototyyppitestauksen pilottialueena CLASS - Climate Adaptive Surfaces ( ): Uudet vettäläpäisevät materiaalit ja rakenteet hulevesivaikutusten hallinnassa StormFilter ( ): Hajautettu hulevesien laadun hallinta bio- ja mineraalipohjaisilla materiaaleilla WaterSmart ( ): Vesisysteemin dynaaminen mallinnus ja optimointi päätöksentekoprosessin mukainen reaaliaikainen operointi mittausten pohjalta Yleinen monitoroinnin kehitys: kohti reaaliaikaista monitorointia ja aktiivista, adaptiivista ohjausta

3 Kaupungistuminen ja ilmastonmuutos Kaupungistuminen lisää läpäisemättömän pinnan määrää sekä tehostaa pinnan kuivatusta ojilla sekä viemäreillä ja kasvattaa täten pintavalunnan osuutta vesitaseesta samalla kun virtaamahuiput kasvavat Luonnollinen imeytyminen ja haihtuminen vähenee samoin kuin hulevevesien laatu huononee Taajamatulvia aiheuttavat sateet ovat pääasiassa konvektiivisia ja usein ne ovat lyhytkestoisia ja intensiteetiltään voimakkaita Ilmastomalleilla tehdyt tutkimukset osoittavat rankkasateiden toistuvuuden ja voimakkuuden lisääntyvän Suomessa tasaisesti tällä vuosisadalla Myös lämpötilan ennustetaan nousevan Vanhenevat ja usein alimitoitetut Verkostot Taustakuvan lähde: Ruotsalainen Grey-Green -project Kimmo Ruosteenoja, Ilmatieteen laitos 3

4 Esimerkkejä rankempien kesäsateiden intensiteetin vaihteluista ajan suhteen Rankkasadeasteikko: >= - 2,5 mm 5 minuutissa - 5,5 mm 30 minuutissa - 7,0 mm 1 tunnissa - 10 mm 4 tunnissa - 15 mm 12 tunnissa - 20 mm 24 tunnissa Kööpenhamina 2011:>2 150mm/2h, jopa ~100mm/h Vahingot kiinteistöille yli 800 M Pori mm/3h Vahingot kiinteistöille yli 10 M Helsinki 2010:28mm/1.5h, jopa 25 mm/h

5 Rankkasateita Helsingissä Year 1910 Year 1934 Year 2010 Year 1967 Year 1974 Year

6 Esimerkki simulointi: Helsinki

7 Esimerkki simulointi: Helsinki

8 Esimerkki simulointi: Helsinki

9 Reality check 9

10 Rankkasateiden vaikutusten dynaaminen kaupunkimalli Sadannasta valunnaksi Valunnasta vedenpinnan korkeusennusteeksi Tulva-alueen ajallinen ja paikallinen laajuus Viemäriverkon vaikutus, katot ja maanalaiset tilat otetaan huomioon Porin sade Helsingissä Kööpenhaminan sade Helsingissä Reaaliaikainen ennustaminen - yhdistettynä säätutkaennusteisiin, varoitusjärjestelmä (SmartAlarm) Tulvariskien kartoitus Mitoitustyökaluna viemäriverkoston uudistamishankkeissa Läpäisevät päällysteet ja muut hajautetut hallintamenetelmät

11 So What Ratkaisuvaihtoehtoja Varoitusjärjestelmät valmistautuminen ja toimenpideohjeet Verkostojen modifiointi kalliovarastot jne. - älykkäät verkostot Hajautetut vedenhallintaratkaisut (sekä veden laadun ja määrän hallinta) Älykkäät hajautetut ratkaisut (reaaliaikainen monitorointi sekä aktiivinen ja/tai adaptiivinen kontrolli) Älykkäät verkostot + älykkäät hajautetut ratkaisut

12 Lainsäädäntö ja ohjeistus EU Soil Sealing Guidelines (2012) Ratkaisuja hulevesin hallintaan kaupunki-ympäristöissä Tien/kadunvarsien ym. alueiden vettä läpäisevät viheralueet, imeytyspainanteet, viherkatot Myös vettä läpäisevät päällysteet! Maankäyttö- ja rakennuslaki ja muut lait (ympäristö, vesi- ym.) - keskeinen (lain muutos 682/2014) Suomen rakentamismääräyskokoelma Hulevesiopas (Kuntaliitto) Kaupunkien omat ohjeet ja strategiat Kuvat: Johanna af Hällström, Helsingin kaupunki

13 Virtauksen simulointi sekaviemärijärjestelmässä

14 Reaaliaikaiset mittaukset verkostoista ja maanpinnalta

15 Älykkäät verkostot: virtausten, pintojen, kemian, sadetiedon jne. reaaliaikainen monitorointi jatkuva malliparametrien ja ennusteiden päivitys adaptiivinen ohjaus

16 Rankkasateiden aiheuttaminen kaupunkitulvien varoitusjärjestelmän pilotti SmartAlarm; kolme vaihetta:

17 17

18 18

19 19

20 Erilainen hälytystieto eri tyyppisille loppukäyttäjille (kiinteistösektori, pelastushenkilökunta, palveluntarjoajat, turvasektori ) ja erilaisille loppukäyttäjän päätelaitteille (valvomon PC, tabletti, älypuhelin ) Esimerkki mobiilikäyttöliittymästä Kiinteistön, kaupungin tai isomman alueen tulvahälytysjärjestelmä monitoroi vedenkorkeuden ennusteita kriittisissä pisteissä Yhteys Serverille 2 Valitse tulvaennuste Valitse kriittinen piste Valitse informaatio 20

21 HULEVESIEN HAJAUTETTUJA HALLINTARAKENTEITA: - hulevesien synnyn vähentäminen, imeyttäminen ja viivyttäminen ja johtaminen Läpäisevät päällysteet Kasvillisuuden käyttö Viherkatot Kattovesien johtaminen Viherpainanne Avoin imeytys/viivytyspainanne Kosteikot Lammikot Altaat Imeytys- ja viivytyskaivannot Imeytysojat Ylisuuret hulevesiputket jne

22 HULEVESIEN HALLINTA JA LUONNONMUKAISTEN HALLINTAMENETELMIEN HYDROLOGINEN ROOLI 22

23 CLASS - Climate Adaptive Surfaces 23

24 Vettä läpäisevä päällyste Vettä läpäisevä päällyste (Pervious/permeable pavement) Päällysterakenne, jonka pintakerros koostuu monoliittisesta läpäisevästä materiaalista (AA, LB) tai päällystekivistä tai laatoista (betoni/luonnonkivi), jotka itse tai joiden saumat tai aukkokohdat sekä niiden täyttömateriaali kuten myös tasauskerroksen materiaali mahdollistavat veden pääsyn alapuolisiin rakennekerroksiin, jotka on mitoitettu huleveden viivyttämiseen. a) Avoin järjestelmä, jossa kaikki päällysteen läpäissyt vesi imeytetään maahan. b) Suljettu järjestelmä, jossa kaikki päällysteen läpäissyt vesi viivytetään ja johdetaan muualle. c) Yhdistetty järjestelmä, jossa osa vedestä imeytetään maahan ja osa viivytetään ja johdetaan muualle 24

25 Läpäisevien päällysteiden materiaalit ja tuotteet Päällystekivet/laatat (betoni, luonnonkivi), joissa vettä läpäisevää saumamateriaalia Läpäisevä betoni (LB) Avoin asfaltti (AA) Tasaus/asennuskerroksen läpäisevä kiviaines Rakennekerrosten suuren huokoisuuden murskeet Sidotut kantavat materiaalit (kuten LB) Geotekstiilit - ja eristeet Muut, vaihtoehtoiset, materiaalit: Lecasora, Leca-betoni, Betonimurske, kaupalliset sidotut vettä läpäisevät tuotteet (saumamateriaalit, pintamateriaalit) Putket, salaojaputket Hulevesikasetti- ja tunnelijärjestelmät ym. Varastosäiliöt ja -altaat 25

26 Läpäisevien päällysteiden käyttökohteet Tietyn katuluokan kadut, pienet liikennemäärät (autoa/d (KVL) <1000) Kävely- ja pyöräilyväylät Pysäköintialueet Välialueet, katujen, pysäköintialueiden ja viherkaistojen välillä Torit Urheilukentät, urheilu- ja liikunta-alueet Yhdistetyt alueet Rudus Oy Beeldens/BRRC Rudus Oy 26

27

28 28

29 StormFilter-projekti Water Quality - Reinventing Stormwater Infiltration and Filtration to Enhance Urban Water Supplies Although engineered infiltration systems have capacity to remove contaminants, the potential has not be fully exploited, controlled or optimized The opportunities to effectively optimize treatment of stormwater include choice of infiltration media with adsorptive/reactive materials as well as manipulation of system hydraulic behaviour and redox conditions without disturbing the hydrologic mission New innovative, embedded sensor and actuator platforms offer possibilities to remotely monitor and control the activity of the infiltration systems

30 Esimerkkejä potentiaalisista bio- ja mineraalipohjaisista materiaaleista, puhdistusprosessista Calcite Adsorption, Precipitation Antracite Coal Adsorption Iron-oxides Biochars (different base materials, process temperature) Adsorption Perlite Adsorption Expanded clay products, Activated Carbon, Mn-oxides Artificial Filters Surface chemistry Everything is happening on a mineral surface, including Zeolite Adsorption Dissolution and Precipitation Sand Adsorption, Cation exchange reactions Adsorption Coated Sand Adsorption Ion exchange Iron Filling Adsorption, Precipitation Oxidative and reductive dissolution

31 Älykkäät hajautetetut hulevesijärjestelmät - monitavoiteoptimointi (veden laatu, tulvaohjaus ) altaan operointi Sade-ennusteet ja -mittaukset sensori adaptiivinen ja/tai aktiivinen ohjaus

32 KIITOS

33 TEKNOLOGIASTA TULOSTA