HONGISTON ALUEEN HULEVESIEN HALLINNAN YLEISSUUNNITELMA

Transkriptio

1 HONGISTON ALUEEN HULEVESIEN HALLINNAN YLEISSUUNNITELMA Loppuraportti

2 FCG Finnish Consulting Group Oy Loppuraportti I R. Syvälä SISÄLLYSLUETTELO 1 JOHDANTO Selvityksen lähtökohdat ja tavoitteet Projektin organisaatio Käsitteitä SUUNNITTELUALUEEN NYKYTILA Maankäyttö Maaperä ja pinnanmuodot Valuma-alueet ja reitit SUUNNITELLUN MAANKÄYTÖN HYDROLOGISET VAIKUTUKSET Suunniteltu maankäyttö Vaikutukset valuma-alueisiin ja virtausreitteihin Vaikutukset hulevesien määrään ja laatuun SUOSITELLUT RATKAISUVAIHTOEHDOT Hulevesien hallinnan periaatteet Suositellut hulevesien hallintatoimenpiteet Yleisillä alueilla tehtävä hulevesien hallinta Vaihtoehto Vaihtoehto MITOITUS- JA TOIMIVUUSTARKASTELUT Mitoitussateet Hulevesimallinnus Hallintajärjestelmien mitoitus Toiminta erityistilanteissa YHTEENVETO JA JOHTOPÄÄTÖKSET...18 LIITE 1 VHT--201 Valuma-aluekartta, 1:2000 (A1) LIITE 2 LIITE 3 VHT--202 VHT--203 Hulevesien hallinnan yleissuunnitelma, asemapiirustus, 1:1000 (A1), vaihtoehto 1. Hulevesien hallinnan yleissuunnitelma, asemapiirustus, 1:1000 (A1), vaihtoehto 2. LIITE 4 Radan stabiliteettitarkastelu

3 FCG Finnish Consulting Group Oy Loppuraportti 1 (19) HONGISTON ALUEEN HULEVESIEN HALLINNAN YLEISSUUNNITELMA 1 JOHDANTO 1.1 Selvityksen lähtökohdat ja tavoitteet Suunnittelualue sijaitsee noin 2 km Hämeenlinnan keskusta-alueelta kaakkoon, Katumajärven ja Vanajaveden välisellä alueella. Suunnittelualue muodostuu asemakaavoitettavana olevasta Hongiston alueesta, jota rajaa pohjoisessa Harvialantie (mt 290), luoteessa Turun valtatie (vt 10), etelässä päärata ja idässä Patrian teollisuusalue. Asemakaavoitettavana olevan alueen pinta-ala on noin 25 hehtaaria. Kuvassa 1 on esitetty alueen rajaus ilmakuvassa. Kuva 1. Suunnittelualueen sijainti ( Tässä työssä on laadittu asemakaavoitettavana olevalle Hongiston alueelle hulevesien hallintasuunnitelma, joka pohjautuu alueella aiemmin tehtyihin tarkasteluihin ja suunnitelmiin. Hulevesien hallinnan tavoitteena on muodostuvien vesien imeyttäminen suunnittelualueella ja purkautuvan virtaaman rajoittaminen tasolle, joka ei aiheuta ongelmia alapuolisilla alueilla ja purkureiteillä. 1 Hämeenlinnan kaupunki

4 FCG Finnish Consulting Group Oy Loppuraportti 2 (19) 1.2 Projektin organisaatio 1.3 Käsitteitä Hulevesiselvitys on tehty konsulttityönä FCG Finnish Consulting Group Oy:ssä, jossa työn projektipäällikkönä on toiminut dipl.ins. Perttu Hyöty ja suunnittelijana dipl.ins. Riitta Syvälä. Hongiston alueen hulevesien hallinnan yleissuunnitelman tilaajana on kolme tahoa: HS Vesi, Hämeenlinnan kaupunki ja Optimia Oy. Tilaajan ohjausryhmään ovat kuuluneet: Jarno Laine Eija-Liisa Dahlberg Marja Mänty Irina Pohjola Jarno Kattelus Tarmo Lievonen HS Vesi Hämeenlinnan kaupunki Hämeenlinnan kaupunki Hämeenlinnan kaupunki Optimia Oy Optimia Oy Valunnalla tarkoitetaan sitä osaa sadannasta, joka virtaa vesistöä kohti maan pinnalla, maaperässä tai kallioperässä. Hulevesillä tarkoitetaan rakennetuilta alueilla muodostuvaa, sade- tai sulamisvesien aiheuttamaa pintavaluntaa. Luonnontilaisia alueita rakennettaessa veden normaali kiertokulku häiriintyy johtuen luontaisen kasvillisuuden sekä vettä pidättävän maan pintakerroksen poistamisesta, painanteiden tasaamisesta ja heikosti vettä läpäisevien pintojen rakentamisesta. Veden haihdunta- ja imeytymismahdollisuuksien heikentyessä pintavalunta lisääntyy. Tasaiset pinnat ja tehokas kuivatus puolestaan lisäävät virtausnopeutta. Lisääntynyt ja nopeutunut pintavalunta huuhtoo valumapinnoilta mukaansa enemmän erilaisia epäpuhtauksia, kuten kiintoainesta, ravinteita sekä bakteereita. Hulevedet ja muu pintavalunta on perinteisesti koottu ojilla ja hulevesiviemäreillä ja johdettu pois rakennetuilta alueilta mahdollisimman nopeasti ja tehokkaasti kosteuden aiheuttamien haittojen ehkäisemiseksi. Tästä voi seurata useita ongelmia, kuten vesistöihin kohdistuvan epäpuhtauskuormituksen kasvua, eroosiota purku-uomissa, pohjavedenpinnan alenemista sekä kasvien ja eläinten elinolojen huononemista 2. 2 US EPA Preliminary data summary of urban storm water best management practices. EPA-821-R Washington D.C.

5 FCG Finnish Consulting Group Oy Loppuraportti 3 (19) 2 SUUNNITTELUALUEEN NYKYTILA 2.1 Maankäyttö Alueen koillisosassa sijaitsee tyhjillään olevia viereisen tehdasalueen työntekijöiden käytössä olleita asuinrakennuksia, joista osa on Alvar Aallon suunnittelemia ja siksi suojeltuja. Alueella on kolme rivitaloa, kahdeksan pientaloa, johtajan asuintalo sekä kolmikerroksinen kerrostalo. Asuinrakennusten länsipuolella on noin 1 hehtaarin kokoinen alue, jonne on sijoitettu viereisen tehdasalueen uudisrakentamisen massanvaihtomaita sekä Harvialan tietyömaalla syntyneitä ylijäämämaita. Maa-ainesten läjitysalueen länsipuolella sijaitsee noin 50 metriä pitkä ja 5-6 metriä leveä kaivettu allas, jota on aikoinaan käytetty maasto- ja panssariajoneuvojen koeajoaltaana. Nykyisin altaaseen kertyy suurin osa alueen pintavalunnasta. Altaasta vedet johtuvat ylivuotona luoteeseen kohti Harvialantien kiertoliittymän länsipuolista kosteikkoaluetta. Muuten selvitysalue on suurelta osin rakentamatonta metsää. Nykyistä maankäyttöä on havainnollistettu Kuva 2 Kuva 2. Selvitysalue ilmakuvassa 2.2 Maaperä ja pinnanmuodot GTK:n tietokannan mukaan maaperä alueella on pääosin moreenia ja hiekkaa. Alueella on lisäksi laajoja kallioesiintymiä, joista merkittävin on eteläosassa sijaitseva Kirkkokallio. Alue ei sijaitse luokitellulla pohjavesialueella. Alueella on kaksi muuta maastoa selkeästi korkeampaa kohtaa: eteläosassa Kirkkokallio, joka kohoaa noin +120 m tasolle sekä pohjoisosassa noin +115 m tasolle kohoava mäki. Näiden väliin jää notko, joka viettää luoteeseen. Alueen mata-

6 FCG Finnish Consulting Group Oy Loppuraportti 4 (19) lin kohta, +84 m sijaitsee alueen luoteiskulmassa Turun valtatien läheisyydessä. 2.3 Valuma-alueet ja reitit Suunnittelualueelle on määritelty valuma-alue maaston pinnankorkeuksien mukaisesti. Valuma-aluetta rajaa etelässä Kirkkokallio ja pohjoisessa hieman matalampi mäki. Väliin jäävää notkoa myöden vedet kulkeutuvat kohti luodetta. Vedet kertyvät entiseen maasto- ja panssariajoneuvojen koeajoaltaaseen josta ne johtuvat ylivuotona luoteeseen. Kirkkokallion itäpuolella vedet valuvat rinnettä myöden kohti etelää. Vedet aiheuttavat ongelman rinteen juurella olevalle vanhalle kallioluolalle, jonka suuaukolle vedet kertyvät. Kuva 3 on esitetty suunnittelualueen päävaluma-alueen raja ja virtaussuunnat. Kuva 4. on suunnittelualueella sijaitseva kallioluola. Kuva 3. Päävaluma-alue ja virtausreitit 3 3 FCG Finnish Consulting Group Oy

7 FCG Finnish Consulting Group Oy Loppuraportti 5 (19) Kuva 4. Suunnittelualueella sijaitsevan kallioluolan suuaukko 1 3 SUUNNITELLUN MAANKÄYTÖN HYDROLOGISET VAIKUTUKSET 3.1 Suunniteltu maankäyttö Hongiston alueelle on suunniteltu pientalovaltainen alue, jossa olisi myös rivitaloja. Kaava-alueen länsireunalle on suunniteltu m suojavihervyöhyke (EV) asuinalueen ja rautatien väliin. Rakennettavalle alueelle on varattu useampia alueita lähivirkistysalueiksi (VL). Uutta katualuetta alueelle on suunniteltu lähinnä tulevan asutuksen lähistölle. Kuva 5 on esitetty Hongiston asemakaavaehdotus ( ). Kuva 5. Hongiston asemakaavaehdotus 1

8 FCG Finnish Consulting Group Oy Loppuraportti 6 (19) Tonttien yhteenlaskettu pinta-ala on m 2 ja yhteenlaskettu rakennuspinta-ala m 2. Tonttien pinta-alasta noin 35 % on kattopinta-alaa. Tontit on suunniteltu rakennettavan melko tiiviiksi ja ne tulisivat sisältämään paljon vettä läpäisemättömiä katto- ja asfalttipintoja. 3.2 Vaikutukset valuma-alueisiin ja virtausreitteihin Suunnittelualueen sisällä valuma-aluejakoa tarkennettiin pintavaluntareittien ja suunnitellun maankäytön mukaisesti. Samalla alue jaettiin vaikutusten arviointia ja hulevesien hallintamenetelmien sijoittamista varten useaksi osavaluma-alueeksi. Tarkennettu valuma-aluejako ja tärkeimmät virtausreitit on esitetty pääpiirteissään Kuva 6. Kuvassa on esitetty kokonaisuuden havainnollistamiseksi myös osa kappaleessa 4 käsiteltävistä hulevesien hallintamenetelmistä. Koska alue on nykyisellään suurelta osin rakentamatonta metsää, alueelta poistuu vesiä hiljalleen, sillä metsämaan pintakerros pidättää itsessään suuren osan vesistä. Rakentamisen jälkeen vedet tullaan purkamaan suurelta osin luoteeseen, rautatien varsiojaan. Suunnittelulla tullaan kuitenkin varmistamaan, etteivät virtaamat rautatien varsiojassa tule kasvamaan nykytilanteesta ja siten ehkäistään tulvariskejä. Osavaluma-alueelta 3 vedet tullaan johtamaan valuma-alueen eteläpuolelle rautatien alitse nykyiseen hulevesiviemäriin. Kuva 6. Tarkennettu valuma-alue ja sen tärkeimmät virtausreitit (VE 1) 3

9 FCG Finnish Consulting Group Oy Loppuraportti 7 (19) 3.3 Vaikutukset hulevesien määrään ja laatuun Läpäisemättömien pintojen määrä Suunnittelualueen rakentamisen hydrologiset vaikutukset arvioitiin läpäisemättömien pintojen perusteella, koska niiltä muodostuu suurin osa hulevesistä. Läpäisemättömistä pinnoista merkittävimpiä ovat kattopinnat, koska ne ovat usein kytketty suoraan tontin kuivatusjärjestelmään. Lisäksi kattojen kaltevuus on yleensä muita rakennettuja pintoja suurempi ja virtausvastus pieni, etenkin peltikatoilla. Näin ollen kattovedet johtuvat nopeasti syöksyputkien kautta hulevesiviemäriverkkoon, maan pinnalla oleviin hulevesikouruihin tai vastaaviin ja edelleen osavaluma-alueen purkupisteeseen. Valuma-alueilta määritettiin läpäisemättömien pintojen kokonaismäärä, jota on kuvattu kaupunkihydrologiassa yleisesti käytetyllä käsitteellä Total Impervious Area (TIA). Siinä vettä läpäisevienkin pintojen ajatellaan olevan osittain läpäisemättömiä eli esimerkiksi läpäiseviltä nurmipinnoilta muodostuu myös jonkin verran välitöntä hulevesivaluntaa. Tämä pätee etenkin rankkasadetilanteissa, joissa läpäisevät pinnat eivät kykene pidättämään tai imemään kaikkea niille satavaa vettä. Läpäisemättömien pintojen määrän lisäksi on huomioitava, että uudisrakentamisen myötä läpäisemättömien pintojen laatu tasoittuu ja kaltevuudet kasvavat. Näin ollen rakentaminen pienentää pintojen painanteisiin varastoituvan veden, eli painannesäilynnän määrää. Esimerkiksi luonnontilainen alue voi pidättää jopa 10 millimetrin sademäärän, kun taas uusi asfalttipinta pidättää vain alle millimetrin. Rakentamisen myötä myös päällystämättömät pinnat tiivistyvät luonnontilaan verrattuna. Kokonaisuudessaan rakentaminen tehostaa tonteilla tapahtuvaa hulevesien keräystä ja johtamista merkittävästi, mikä johtaa purkautuvien hulevesien määrän ja virtaaman selvään kasvuun. Tarkasteluissa käytetyt läpäisemättömän pinnan osuudet (TIA) ja painannesäilynnän ominaisarvot erilaisille pinnoille on koottu taulukkoon 1. Taulukko 1. Tarkasteluissa käytetyt rankkasadetilanteissa pätevät pintojen TIA-arvot sekä painannesäilynnän ominaisarvot. Pinta Läpäisemättömyys, TIA Painannesäilyntä katto 100 % 0 mm asfaltti 95 % 0,5 mm viherpinta, maa 15 % 6 mm metsä, puisto 10 % 12 mm Taulukossa 1 esitettyjen TIA-ominaisarvojen ja alustavien maankäyttötietojen perusteella määritettiin läpäisemättömien pintojen kokonaismäärät (TIA) nykytilanteessa ja rakentamisen jälkeen. Kaavamuutoksen myötä rakennettavaalue muuttuu pääosin luonnontilaisesta metsä- ja peltoalueesta (TIA 10 %) pientalovaltaiseksi asuinalueeksi. Muutos johtaa tehokkaasti sadevettä pidättävien metsäalueiden korvaamiseen vettä läpäisemättömillä katto- ja asfalttipinnoilla. Tonttien rakentamisen jälkeen niiden TIA-arvot ovat noin 80 %.

10 FCG Finnish Consulting Group Oy Loppuraportti 8 (19) Hulevesien määrä Hongiston alueelle on esitetty runsaasti uudisrakentamista sekä oletettavasti päällystettäviä tonttikatuja ja siksi hulevesien muodostuminen lisääntyy merkittävästi. Esimerkiksi sademäärältään 10 mm rankkasateella alueen nykytilan kaltaiselta metsä- ja peltoalueilta muodostuu vain vähän välitöntä hulevesivaluntaa. Valunnasta suurin osa pidättyy kasvillisuuteen, maanpinnan epätasaisuuksiin sekä maan pintakerrokseen ja vain osa tästä päätyy hitaasti purkuvesistöön. Sen sijaan tulevassa tilanteessa saman kokoiselta katto- ja asfalttipintoja sisältävältä alueelta 10 mm sademäärä muuttuu lähes kokonaan välittömäksi hulevesivalunnaksi. Selvitysalueelta muodostuvien hulevesien määrää arvioitiin keskimääräisellä valumakertoimella, joka kuvaa hulevesivalunnan osuutta yksittäisen sadetapahtuman sademäärästä. Valumakertoimen maksimiarvo on 1,0. Tarkastelussa oletettiin, että kaikki hulevesivalunta muodostuu edellä kuvatuilta läpäisemättömiltä pinnoilta (TIA). Kun otettiin lisäksi huomioon esitetyt painannesäilynnän aiheuttamat häviöt, voitiin laskea keskimääräinen rankkasadetapahtuman valumakerroin. Valumakerroin riippuu kuitenkin aina sadetapahtuman ominaisuuksista ja sitä edeltävistä olosuhteista kuten maaperän ja pintojen kosteudesta, joten tulosta ei voi yleistää koskemaan kaikkia tapauksia. Esimerkiksi erittäin rankoilla, harvoin toistuvilla rankkasateilla valumakertoimen arvot kasvavat. Tarkastelu havainnollistaa silti hyvin muodostuvien hulevesien määrän muutosta ja rakentamisen hydrologisia vaikutuksia. Taulukossa 1 esitettyjen ominaisarvojen ja tontin maankäyttösuunnitelmien pohjalta laskettiin läpäisemättömien pintojen kokonaismäärät (TIA) kaavamuutoksen jälkeen valuma-alueelta. Lisäksi laskettiin valumakertoimet rankkasateella, jonka sademäärä on 20 mm. Nykytilanteen ja tulevan tilanteen arvojen vertailu on esitetty Kuva 7. Valumakerroin nykytilanteessa ja rakennetussa tilanteessa Läpäisemättömän pinnan osuus (TIA) Valumakerroin (20 mm rankkasade) 0,60 0,50 0,52 0,40 0,42 0,30 0,20 0,18 0,13 0,10 0,00 Hongisto nyky Hongisto tuleva Kuva 7. Läpäisemättömien pintojen määrä (TIA) ja valumakertoimet 20 mm rankkasadetapahtumalla nykytilanteessa ja tulevassa tilanteessa 3. Kuva 7. nähdään, että valumakertoimen arvo kasvaa nykytilanteeseen verrattuna noin nelinkertaiseksi. Tämä tarkoittaa, että hulevesivalunnan määrä kasvaa merkittävästi eli noin nelinkertaistuu.

11 FCG Finnish Consulting Group Oy Loppuraportti 9 (19) Hulevesien laatu Hulevesien hallinnan tarve Kasvanut ja entistä nopeampi hulevesivalunta huuhtoo rakennetuilta pinnoilta epäpuhtauksia mukaansa. Suurimman kuormituksen aiheuttavat liikennöitävät asfalttialueet, joilta muodostuvat hulevedet sisältävät tyypillisesti liikenteestä ja materiaalien kulumisesta peräisin olevia epäpuhtauksia kuten raskasmetalleja ja öljyä. Asfalttipinnoilta syntyvä runsas hulevesivalunta huuhtoo mukaansa pintojen epäpuhtaudet tehokkaasti ja toistuvasti pienemmilläkin sadetapahtumilla. Asfalttipintojen ohessa rakennetuilta nurmi- ja sorapinnoilta hulevedet huuhtovat epäpuhtauksia ja ravinteita mukaansa huomattavasti tehokkaammin kuin luonnontilaisilta alueilta. Kattopinnoilta muodostuvat hulevedet ovat laadultaan suhteellisen puhtaita, vaikka voivatkin sisältää hieman mm. tuulen kuljettamaa kiintoainesta. Toisen merkittävän ongelman hulevesin laadulle ja purkuvesistön kunnolle aiheuttavat suuret hetkelliset hulevesien virtaamapiikit, joita muodostuu etenkin hulevesiviemäröidyillä alueilla. Suuret virtaamat aiheuttavat hulevesiviemäreiden purkupisteissä ja avo-ojissa uomaeroosiota, mikä johtaa veden samentumiseen alapuolisilla virtausreiteillä. Eroosio voi myös johtaa suuriin fyysisiin uoman muutoksiin kuten sortumiin ja kasvillisuuden irtoamiseen. Hongiston alueen keskimääräisen valumakertoimen suuruus eli hulevesivalunnan määrä kasvaa noin seitsemänkertaiseksi. Kasvun vaikutukset korostuvat, koska tulevassa tilanteessa rakennettava alue on pääosin katto- ja asfalttipintaa, joilla hulevesivalunta on erittäin nopeaa. Tämä johtaa hulevesimäärien hyvin merkittävään kasvuun ja lyhyillä rankkasateilla erittäin suuriin virtaamahuippuihin alueelta poisjohtavilla virtausreiteillä. Hongiston alue sijaitsee muuta ympäröivää rakennetta ylempänä. Alueelta purkautuvia virtaamia on erittäin tärkeä hallita, jotta purkautuvat vedet eivät aiheuttaisi vahinkoa alapuolisille alueille ja purkureiteille. Suuret hetkelliset virtaamat aiheuttavat eroosiohaittoja uoman penkkaan ja pohjaan, mikä vaurioittaa ojan kasvillisuutta ja aiheuttaa veden samenemista. Suuret virtaamahuiput voivat ylittää myös alueen oman hulevesijärjestelmän kapasiteetin ja johtaa pahimmillaan tulvimiseen alueen sisällä.

12 FCG Finnish Consulting Group Oy Loppuraportti 10 (19) 4 SUOSITELLUT RATKAISUVAIHTOEHDOT 4.1 Hulevesien hallinnan periaatteet Ongelmien ennaltaehkäisemiseksi täydennys- ja uudisrakentamisessa periaatteena tulee olla, että rakentaminen ei muuta ratkaisevasti veden kiertokulkua alueen sisällä. Veden kiertokulku tulee pyrkiä säilyttämään mahdollisimman luonnollisena hyödyntämällä luonnonmukaisia hulevesien hallintamenetelmiä perinteisen hulevesiviemäröinnin sijaan. Tavoitteiden saavuttamiseksi hulevesien hallinnassa ja johtamisessa suositellaan noudatettavan seuraavaa toimintatapojen tärkeysjärjestystä: I. Ehkäistään hulevesien muodostumista ja niihin kohdistuvaa laatuhaittaa II. Hulevedet käsitellään ja hyödynnetään syntypaikallaan (hulevesien käyttö ja maahan imeyttäminen) III. Hulevedet johdetaan pois syntypaikaltaan suodattavalla ja hidastavalla järjestelmällä (suodattaminen maassa ja maan pinnalla) IV. Hulevedet johdetaan pois syntypaikaltaan hulevesiviemärissä yleisillä alueilla sijaitseville hidastus- ja viivytysalueille ennen vesistöön johtamista (viivyttäminen avouomissa) V. Hulevedet johdetaan hulevesiviemärissä suoraan vastaanottavaan vesistöön. Hongiston alueelle laadittujen maankäyttösuunnitelmien perusteella toteuttamiskelpoisimmat menettelyt ovat toimintatavat III ja IV, jolloin hulevedet johdetaan hulevesiä viivyttävän järjestelmän kautta luoteeseen rautatien varsiojaan ja etelään rautatien alitse nykyiseen hulevesiviemäriin. Järjestelmää kuvataan tarkemmin seuraavissa kappaleissa ja se on esitetty liitteenä 2 ja 3 olevissa yleissuunnitelmakartoissa. Hulevesiä maahan imeyttävien ratkaisujen (II) käyttö todettiin olevan alueella vaikeasti toteutettavissa maaperäoloista johtuen. Maasto on jo nykyisellään vedellä kyllästynyttä ja kallionpinta on hyvin lähellä maanpintaa. Imeyttävillä ratkaisuilla ei myöskään pystytä vastaamaan tulvahallinnan tarpeisiin. 4.2 Suositellut hulevesien hallintatoimenpiteet Suunnittelualueelle esitettyä hulevesien hallintajärjestelmää on havainnollistettu Kuva 8. Esitetyn järjestelmän ansiosta vedet saadaan kerättyä tonteilta tehokkaasti. Yleisillä alueilla olevilla viivytysaltailla alueelta purkautuvien vesien virtaamaa saadaan hallittua, jotta vedet eivät aiheuta ongelmia purkupisteissä. Järjestelmää kuvataan tarkemmin seuraavissa kappaleissa ja se on esitetty liitteinä 2 ja 3 olevissa yleissuunnitelmakartoissa.

13 FCG Finnish Consulting Group Oy Loppuraportti 11 (19) Kuva 8. Hulevesien hallintajärjestelmä Yleisillä alueilla tehtävä hulevesien hallinta Yleisillä alueilla tehtävä hulevesien hallinta muodostuu hulevesialtaista, johon johdetaan alueellisella hulevesiviemäriverkolla tonttien ja katualueiden hulevedet. Hallintamenetelmien sijoittumista on kuvattu liitteenä 2 ja 3 olevissa yleissuunnitelmakartoissa. Hulevesialtaissa viivytetään hulevesiviemäreillä kerättyjä vesiä ennen niiden purkamista luoteessa rautatien varsiojaan ja etelässä rautatien alittavaan rumpuun. Hulevesialtaiden purkuratkaisut ovat vaiheittaisia, jolloin purkuvirtaama voidaan rajoittaa tavanomaisia tilanteita varten alhaiseksi, mutta tulvatilanteessa voidaan johtaa myös suurempia virtaamia hallitun ylivuodon kautta. Perusvirtaama voidaan johtaa hulevesialtaan tyhjennysputken kautta ja ylivuoto toteutetaan joko suuremmalla putkella tai patopenkereen yli esimerkiksi V-aukko- tai suorakaidepatona. Hulevesialtaaseen johdettavia hulevesiä voidaan viivyttää ja mahdollisesti käsitellä rakentamalla altaasta kaksiosainen. Tällöin altaan ensimmäinen osa toimii laskeutumisaltaana, josta pienen putken eteen voidaan toteuttaa matala pohjapato tai kynnys, joka tehostaa hulevesien käsittelyä ja viivytystä myös altaan toisessa osassa. Kuva 9 on nurmetettu viivytyspainanne, jonka pohjalla on perusuoma ja ympärillä tulvaaluetta. Hulevesialtaalta purkautuvien vesien virtausta rajoitetaan säätöpadolla. Kuva 10 on esimerkkinä esitetty Rumtec:in säätöpato sekä patopenkereen läpi asennettu ylimääräinen ylivuotoputki. Ylivuoto on mahdollista toteuttaa myös säätöpadon yhteyteen

14 FCG Finnish Consulting Group Oy Loppuraportti 12 (19) Kuva 9. Esimerkkikuva viivytyspainanteesta (Hannover) 3 Kuva 10. Esimerkkikuva purkukaivosta (Tampere, Herrainsuo) 3. Hongiston alueelle on kaavaluonnoksessa osoitettu suojaviher- ja lähivirkistysalueita, joista osa soveltuu sijainnin perusteella erinomaisesti viivytysaltaiden sijoituspaikoiksi. Mahdollisia viivytysaltaiden sijoituspaikkojen soveltuvuutta on arvioitu karttatarkastelun perusteella. Sijoituspaikat soveltuvat pinnanmuotojen ja purkureittien puolesta hyvin hulevesialtaan tai kosteikon toteuttamiseen. Alueella sijaitseva entinen maasto- ja panssariajoneuvojen koeajoallas on myös luontevaa hyödyntää tulevaisuudessa viivytysaltaana.

15 FCG Finnish Consulting Group Oy Loppuraportti 13 (19) 4.4 Vaihtoehto Vaihtoehto 2 Vaihtoehdossa 1 hulevesien määrällinen hallinta tehdään keskitetysti maanpäällisin järjestelmin, joihin johdetaan sekä olemassa olevien rakennettujen tonttien että uusien tonttien ja katualueiden hulevedet. Valuma-alueiden 1 ja 2 hulevedet kerätään rakennetuilta alueilta hulevesiviemäreillä nykyiseen vesialtaaseen, jota tarpeen mukaan muokataan esim. vedenkorkeuden nostamisen mahdollistavilla penkereillä. Hulevesiviemäreiden putkikoot ja viivytysaltaiden tilavuus selvitettiin mallintamalla. Mallinnuksen perusteet ja viivytysaltaiden tarvittavat koot on esitelty kappaleessa 5. Viivytysaltaan purkuvirtaamaa rajoitetaan säätöpadolla vaiheittain. Viivytysaltaalta 2 vedet johdetaan avouomassa luoteeseen, kohti Turuntietä. Vedet puretaan suunnittelualueen eteläpuolisen rautatien varsiojaan. Ennen purkamista radan ojaan vesiä viivytetään rautatien ja Turun valtaväylän kulmaukseen sijoitettavassa viivytysaltaassa 3. Viivytysallas tulee muotoilla siten että tilavuus saadaan riittäväksi. Vesiä viivytetään siten että rautatien varsiojan virtaama säilyy nykyisellä tasolla. Valuma-alueen 3 vedet johdetaan rakennetulta alueelta hulevesiviemärissä EV alueelle sijoitettavaan viivytysaltaaseen 4. Viivytysaltaalta vedet johdetaan purkuvirtaamaa rajoittavan säätöpadon jälkeen hulevesiviemärissä kohti etelää rinnettä alas noin 60 metriä. Putken päähän tehdään louheesta kivipesä, joka hajottaa ja hidastaa putkesta tulevan virtaaman ennen kuin vedet johdetaan avo-ojassa rinnettä pitkin rautatien alitusrumpuun. Alitusrumpu on mitoitettu Ratahallintokeskuksen rumpujen korjausohjeen mukaisesti. Mitoituksessa otettiin huomioon rummun koon riittävyys äärimmäisillä rankkasadetilanteilla. Rummun koko on esitetty liitteissä 2 ja 3. Alitusrummulta vedet johdetaan hulevesiviemärissä kohti etelää, josta vedet puretaan nykyiseen hulevesiviemäriin. Nykyisen hulevesiviemärin koko on 600. Nykyisellään hulevesiviemäriin johdetaan viereisen teollisuusalueen hulevedet. Virtaaman arvioitiin olevan kerran kymmenessä vuodessa toistuvalla, kolmen tunnin kestoisella sateella noin 300 l/s. Valuma-alueelta 3 tuleva virtaama samalla sateella tulisi olemaan rakennetussa tilanteessa arvion mukaan 40 l/s. Nykyisen putken arvioidaan olevan kooltaan riittävä vastaanottamaan valuma-alueelta 3 tulevia vesiä. Hulevesialtaiden mitat ja sijainnit on esitetty liitteessä 2, hulevesien hallinnan yleissuunnitelma, asemapiirustus, vaihtoehto 1. Myös vaihtoehdossa 2 hulevesien määrällinen hallinta tehdään maanpäällisin järjestelmin. Erona vaihtoehtoon 1 on valuma-alueen 2 vesien viivyttäminen valuma-alueen sisällä VL alueelle sijoitettavassa viivytysaltaassa. Alue soveltuu hyvin viivytysaltaan paikaksi, sillä karttatarkastelun perusteella alueen keskellä on kahden töyrään väliin jäävä notkelma. Viivytysaltaalta vedet puretaan maaperään säätöpadon avulla hallitusti. Koska valuma-alueelle 1 johdettavien vesien määrä vähenee valuma-alueelle 2 sijoitettavan viivytysaltaan myötä, on valuma-alueella 1 tarvittavan viivytysaltaan koko pienempi kuin vaihtoehdossa 1. Valuma-alueelta 3 vedet johdetaan samalla tavalla kuin vaihtoehdossa 1. Vaihtoehdon 2 hulevesialtaiden mitat ja sijainnit on esitetty liitteessä 3, hulevesien hallinnan yleissuunnitelma, asemapiirustus, vaihtoehto 2.

16 FCG Finnish Consulting Group Oy Loppuraportti 14 (19) Tulvareitit Hulevesien vähentämisen, viivyttämisen ja perinteisen johtamisen lisäksi on suunniteltava erityistilanteita varten hulevesien tulvareitit. Niillä turvataan hulevesien hallittu johtaminen ja rakenteiden kuivana pysyminen tilanteissa joissa hulevesiviemäriverkon ja hallintamenetelmien kapasiteetti ylittyy. Tonttien sisällä tulvareittejä voidaan muodostaa yksinkertaisimmillaan esimerkiksi käyttämällä yhtenäisiä reunakiveyksiä, jolloin hulevedet pysyvät tiettyyn rajaan asti katualueella. Myös pihojen kaltevuudet tulee suunnitella siten, että valumasuunnat ovat poispäin rakennuksista ja kaltevuudet riittävät hulevesien sujuvaan pintajohtamiseen. Katualueelta tulvavedet tulisi pyrkiä johtamaan maaston painanteisiin tai ojiin, joissa hulevedet eivät aiheuta aineellisia vahinkoja eivätkä haittaa alueiden käyttöä muuten kuin hetkellisesti. Hongiston alueella tulvareittinä toimii alueelle suunnitellut kadut, Autotehtaantie, Kirkkokallionkaarre, Siipanraitti ja Lepakonpolku, jotka johtavat viivytysaltaille. Myös olemassa olevien teiden reunaojat toimivat tulvareitteinä. Hulevesien hallintajärjestelmissä tulee olla aina hallitut ylivuotoreitit tulvatilanteita varten. Ylivuodon tarkoituksena on estää hallintajärjestelmän hallitsematon tulviminen esimerkiksi sen yläpuoliseen verkostoon ja rakennusten salaojiin asti. Tarkoituksena on myös estää rakenteelliset vauriot, joita hallitsemattomat tulvavedet voisivat aiheuttaa mm. altaiden maa- ja kasvillisuusrakenteille. Tulvareitit tulee ketjuttaa siten, ensimmäisen järjestelmän tulviminen pyritään hallitsemaan seuraavalla hallintamenetelmällä. Kun kaikkien järjestelmien viivytystilavuus täyttyy, tulvareitin on oltava sujuva purkuvesistöön asti, jotta aineellisia vahinkoja voidaan ehkäistä.

17 FCG Finnish Consulting Group Oy Loppuraportti 15 (19) 5 MITOITUS- JA TOIMIVUUSTARKASTELUT 5.1 Mitoitussateet Mitoitussade määritetään valuma-alueen pinta-alan, kertymisajan ja sateen toistuvuuden perusteella. Suurimmat hulevesivirtaamat saavutetaan yleensä silloin, kun rankkasateen kesto valitaan kertymisajan eli valuma-alueen etäisimmästä reunasta purkupisteeseen kuluvan virtausajan pituiseksi 4. Toisin sanoen kertymisaika määrittää suurimpien virtaamahuippujen esiintymishetken rankkasateen alkamishetkestä lukien. Hulevesiviemäriverkostossa pahin hetkellinen tulvatilanne syntyy lyhytkestoisella, intensiteetiltään suurella rankkasateella silloin, kuin usean osavaluma-alueen huippuvirtaamat esiintyvät samanaikaisesti samassa verkoston osassa. Sen sijaan esimerkiksi hulevesialtaissa pahimman tulvatilanteen aiheuttaa yleensä pitkäkestoisempi rankkasade, jonka sademäärä on suuri. Valuma-alueen koon ja muodon lisäksi kertymisaikaan vaikuttaa olennaisesti sateen rankkuus. Heikoilla sateilla vaaditaan pitkäkestoisempi sadetapahtuma virtaamahuipun saavuttamiseksi, kun taas hyvin rankoilla sateilla virtaamahuippu muodostuu pintojen nopean kastumisen johdosta selvästi lyhemmässä ajassa. Erot kertymisajoissa jäävät kuitenkin vähäisiksi, kun siirrytään kerran viidessä vuodessa tai tätä harvemmin toistuviin tilanteisiin. Tilanteessa, jossa hulevesien hallintajärjestelmiä ei olisi toteutettu, suunnittelualueen kertymisajaksi pohjoisreunan tonteilta eteläkärjen suojaviheralueelle arvioitiin noin 15 minuuttia. Suunniteltujen hallintamenetelmien viivyttävä vaikutus huomioituna kertymisajaksi arvioitiin noin minuuttia. Tarkasteluissa on käytetty Rankkasateet ja taajamatulvat (RATU) 5 loppuraportin mukaisia, tarkistettuja sateen keskimääräisiä intensiteettejä 1 km 2 aluesadannalle. Sadetiedot perustuvat Suomessa kesällä aikana tehtyihin tutkasadehavaintoihin ja vastaavat Etelä-Suomen sateita. Mallinnuksessa on käytetty kerran 2, 5 ja 10 vuodessa toistuvia sadetapahtumia, joiden intensiteetit ja sademäärät on esitetty kootusti taulukossa 2. Taulukko 2. Mallinnuksessa käytetyt rankkasadetapahtumat (1km 2 ). Kesto Toistuvuus Keskim. intensiteetti Sademäärä 15 min mm 1/2a 0,60 mm/min 100 l/s*ha 9 1/5a 0,73 mm/min 122 l/s*ha 11 mm 1/10a 0,94 mm/min 156 l/s*ha 14 mm 30 min 1/2a 0,37 mm/min 61 l/s*ha 11 mm 1/5a 0,50 mm/min 83 l/s*ha 15 mm 1/10a 0,60 mm/min 100 l/s*ha 18 mm 1/2a 0,25 mm/min 42 l/s*ha 15 mm 1 h 1/5a 0,32 mm/min 53 l/s*ha 19 mm 1/10a 0,39 mm/min 64 l/s*ha 23 mm 1/100a 0,60 mm/min 100 l/s*ha 36 mm Ilmastonmuutoksen on ennustettu kasvattavan rankkasateiden intensiteettejä keskimäärin % vuosiin mennessä 5. Arviot perustuvat Ilmatieteen laitoksen ennusteisiin. RATU:n 5 suositusten mukaisesti ilmastomuutos voidaan huomioida käyttämällä 20 % nykyistä rankempia sateita. Tämä tarkoittaa esimerkiksi, että nykyhetken 1/10a toistuvuus vastaa ennustetun ilmastonmuutoksen mukaisessa tilanteessa likimäärin 1/5a toistuvuutta. Vastaavasti nykyinen 1/5a toistuvuus vastaa ennustetussa tilanteessa likimäärin 1/3a toistuvuutta. 4 Suunnittelukeskus Oy Hulevesien luonnonmukaisen hallinnan menetelmät, suunnitteluohje. 5 Aaltonen, J. ym Rankkasateet ja taajamatulvat (RATU). Suomen Ympäristö, s.

18 FCG Finnish Consulting Group Oy Loppuraportti 16 (19) 5.2 Hulevesimallinnus Suunnitellun hulevesien hallintajärjestelmän toimivuutta kokonaisuutena sekä alueellisten hallintajärjestelmien mitoitusta tarkasteltiin hulevesimallin avulla. Mallinnus suoritettiin SWMM -ohjelmalla (Storm Water Management Model), joka sisältää hulevesien muodostumista kuvaavan hydrologinen valumaaluemallin sekä virtausreittejä kuvaavan hydraulisen mallin. Hydrologisella mallilla kuvataan erityisesti valuma-alueelta muodostuvan pintavalunnan määrää ajan suhteen. Hydrologinen malli perustuu syötteenä olevaan sadetapahtumaan ja valuma-alueiden ominaisuuksista johtuvien sadannan häviöiden laskemiseen. Malliin rakennettiin osavaluma-alueet ja valumareitit ominaisuuksineen, joista huomioitiin mm. pinta-ala, läpäisemättömän pinnan määrä, keskimääräinen kaltevuus sekä virtausvastuskerroin. Mallinnuksen tuloksena saatiin valuma-aluekohtaiset purkautumiskäyrät, jotka toimivat syötteenä hydrauliselle verkostomallille. Hydraulinen malli rakennettiin yhdistämällä edellä kuvattu hydrologinen valuma-aluemalli avo-uomista ja sadevesiviemäreistä muodostuvaan verkostomalliin. Hydrauliseen malliin sisällytettiin myös suunnitellut hulevesien hallintajärjestelmät. Mallin avulla voitiin tarkastella monipuolisesti mm. ajasta riippuvia virtaamien summakäyriä, vedenpinnan tasoja ja altaiden tilavuuksia. Hydraulisessa mallinnuksessa käytettiin nk. dynaamista menetelmää 6, jolla voitiin tarkastella monimutkaisiakin ilmiöitä kuten paineellista virtausta, taaksepäin virtausta sekä virtausreittien tulvimista ja padotusta. Ote rakennetusta hulevesimallista on esitetty kuvassa 11. Kuva 11. Ote suunnittelualueesta rakennetusta SWMM-hulevesimallista Error! Bookmark not defined.. 6 US EPA Storm Water Management Model, User s manual, version 5.0.