RANTA-KARTANON KAAVA-ALUEEN HULEVESIEN HALLINNAN YLEISSUUNNITELMA

Transkriptio

1 Lahden kaupunki RANTA-KARTANON KAAVA-ALUEEN HULEVESIEN HALLINNAN YLEISSUUNNITELMA Loppuraportti

2 FCG Finnish Consulting Group Oy Loppuraportti I SISÄLLYSLUETTELO 1 JOHDANTO Selvityksen lähtökohdat ja tavoitteet Projektin organisaatio Käsitteitä SUUNNITTELUALUEEN NYKYTILA Maankäyttö Valuma-alueet ja virtausreitit Maaperä ja pohjavedet SUUNNITELLUN MAANKÄYTÖN HYDROLOGISET VAIKUTUKSET Suunniteltu maankäyttö Vaikutukset valuma-alueisiin ja virtausreitteihin Vaikutukset hulevesien määrään ja laatuun Hulevesien hallinnan tarve ja tavoitteet SUOSITELLUT RATKAISUVAIHTOEHDOT Hulevesien hallinnan periaatteet Tonttikohtainen hulevesien hallinta Yleisillä alueilla tehtävä hulevesien hallinta Katualueiden hulevedet Tulvareitit Rakentamisen aikainen hulevesien hallinta MITOITUS- JA TOIMIVUUSTARKASTELUT Mitoitussateet Hulevesimallinnus Hallintajärjestelmien mitoittaminen Toiminta erityistilanteissa Hallintajärjestelmän riskit ja epävarmuudet YHTEENVETO JA JOHTOPÄÄTÖKSET...27 LIITE 1 VHT--201 Valuma-aluekartta, 1:4000 (A2) LIITE 2 VHT--202 Hulevesien hallinnan yleissuunnitelma, asemapiirustus, 1:1000 (A0)

3 FCG Finnish Consulting Group Oy Loppuraportti 1 (28) LAHDEN KAUPUNKI RANTA-KARTANON KAAVA-ALUEEN HULEVESIEN HALLINNAN YLEISSUUNNITELMA 1 JOHDANTO 1.1 Selvityksen lähtökohdat ja tavoitteet Työn suunnittelualue on Ranta-Kartanon asemakaava-alue, joka sijaitsee kaupunkirakenteellisesti sekä kulttuurihistoriallisesti merkittävällä paikalla Lahden keskustassa Vesijärven rannan ja Fellmaninpuiston, Pikku Vesijärven puiston ja Pikku-Vesijärven, sekä Kisapuiston välisellä alueella. Suunnittelualuetta rajaavat Paasikivenkatu, Svinhufvudinkatu, Teivaan satama-alue, Kariniemen puisto, Kisapuisto ja Lahdenkatu. Suunnittelualueen sijainti ja likimääräinen rajaus on esitetty kuvassa 1. Kuva 1. Suunnittelualueen sijainti. Ranta-Kartanon asemakaavan tavoitteena on synnyttää korkeatasoinen uusi asuin-, liike- ja julkisten rakennusten, puistojen ja aukioiden alue. Alueen suunnittelussa korostetaan kestävän kehityksen periaatteita ja ympäristönäkökulmia. Kohde on yksi Lahden kaupungin ekologisen rakentamisen kärkihankkeista, mikä korostaa myös hulevesien luonnonmukaisen hallinnan tarvetta. Hulevesisuunnittelun keskeisenä tavoitteena on lisäksi estää hulevesien aiheuttamat haitat suunnittelualueen välittömässä läheisyydessä sijaitsevaan Pikku-Vesijärveen ja Vesijärveen. Tässä työssä laaditaan alueen suunnittelua varten hulevesien hallinnan yleissuunnitelma, johon sisältyy hallintamenetelmien periaatteiden, sijoittumisen ja mitoituksen yleispiirteinen suunnittelu. Suunnitelmassa tutkitaan erityisesti kaava-alueen hulevesien luonnonmukaisen käsittelyn edistämistä sekä keinoja vesistökuormien vähentämiseksi. Lahden kaupungilla on tekeillä hulevesiohjelma, jonka tavoitteet, ohjeet ja määräykset huomioidaan suunnittelussa. Työ nivoutuu samanaikaisesti laadittaviin kaava-alueen muihin kunnallisteknisiin suunnitelmiin ja maisemasuunnitteluun.

4 FCG Finnish Consulting Group Oy Loppuraportti 2 (28) 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 pääsuunnittelijana dipl.ins. Hannes Björninen. Työn tilaaja on Lahden kaupunki, TEKY / Kunnallistekniikka, jossa yhteyshenkilönä on toiminut projektipäällikkö Riitta M. Niskanen. Lisäksi tilaajan ohjausryhmään ovat kuuluneet: Hannu Neuvonen TEKY / Kunnallistekniikka Mika Lastikka TEKY / Kunnallistekniikka Anne Karvinen-Jussilainen TEKY / Maankäyttö Ismo Malin Lahti / Ympäristöpalvelut Saara Vauramo Lahti / Green City Markku Heikkonen Lahti Aqua 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 1. 1 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 (28) 2 SUUNNITTELUALUEEN NYKYTILA 2.1 Maankäyttö Suunnittelualueen nykyinen maankäyttö muodostuu asfalttipintaisista pysäköintialueista ja Kyösti Kallion kadun ja Jalkarannantien välisistä rakennetuista tonteista. Suunnittelualueen kaakkoisreunassa sijaitsee Lahden linjaautoasema sekä sen yhteydessä laaja pysäköintikenttä. Linja-autoaseman toiminta tulee siirtymään jatkossa rautatieaseman yhteyteen. Asemarakennus jää kulttuurihistoriallisesti arvokkaana rakennuksena nykyiselle paikalleen ja rakennukseen osoitetaan uusia toimintoja. Hydrologisessa mielessä suunnittelualue on päällystetty lähes kokonaan vettä läpäisemättömillä asfaltti- ja kattopinnoilla. Alueen nykyistä maankäyttöä on havainnollistettu kuvassa 2 ja 3. Kuva 2. Suunnittelualueen nykyinen maankäyttö. Kuva 3. Suunnittelualueesta suuri osa on asfaltoitua, kohtuullisen viettävää pysäköintialuetta. Taustalla vasemmassa reunassa Lahden linja-autoasema. 2 2 Kuva: FCG Finnish Consulting Group Oy

6 FCG Finnish Consulting Group Oy Loppuraportti 4 (28) Ranta-Kartanon kaava-alueen pohjoisreunassa, osittain suunnittelualueen ulkopuolella sijaitsee Pikku-Vesijärven puisto, jonka maankäyttö muodostuu puiston laajojen viherpintojen lisäksi sorapintaisista ulkoilureiteistä ja pysäköintialueesta. Puistoon on rakennettu näyttävä vesiaihe, joka on erotettu patorakenteella Pikku-Vesijärvestä (kuva 4). Suunnittelualueen länsireunassa sijaitsevaa Kyösti Kallion katua ja sen rajautumista Fellmanin puistoon on havainnollistettu kuvassa 5. Kuva 4. Pikku-Vesijärven puiston rakennettu vesiaihe laskee taustalla näkyvään Pikku-Vesijärveen Valuma-alueet ja virtausreitit Kuva 5. Kyösti Kallion katu. Oikealla Fellmaninpuisto. 2 Ranta-Kartanon kaava-alue sijoittuu kokonaisuudessaan alueen länsireunassa kulkevan Kyösti Kallion kadun päähulevesiviemärin (1600 B) valuma-alueelle, joka purkaa Vesijärveen. Tarkastellun valuma-alueen pinta-ala on noin 82 hehtaaria. Valuma-aluekokonaisuutta on havainnollistettu kuvassa 6 sekä liitteenä 1 olevassa valuma-aluekartassa.

7 FCG Finnish Consulting Group Oy Loppuraportti 5 (28) Kuva 6. Tarkasteltu valuma-alue. Linja-autoaseman läheisyydestä hulevedet kerätään Vapaudenkadulta tulevaan verkoston haaraan (1000 B), joka yhtyy Kyösti Kallion kadun linjaan nykyisen huoltoaseman pohjoispuolella. Jalkarannantien ja sen viereisten laajojen pysäköintialueiden hulevedet kerätään Jalkarannantien (400 PVC) ja Kariniemenkadun hulevesiviemäreihin (400 B), jotka yhdistyvät Pikku-Vesijärven puiston vesiaiheen eteläpuolella yhdeksi 400 B hulevesiviemäriksi. Hulevesiviemäristä on puistossa kaksi ylivuotoputkea Pikku-Vesijärveen. Putken kapasiteetti on pieni suhteessa sen valuma-alueeseen, joten nykytilassa ylivuotoja tapahtuu rankkasadetilanteissa toistuvasti. Edellä mainittu 400 B hulevesiviemäri yhtyy Pikku-Vesijärven puistossa ennen satamarataa Kyösti Kallion kadun päähulevesiviemäriin (1600 B). Suunnittelualueen länsipuolella päähulevesiviemäriin yhtyy Ståhlberginkadulta 500 B hulevesiviemäri, joka kuivattaa kadun viereisten kortteleiden lisäksi suurimman osan Fellmaninpuistosta. Päähulevesiviemäriin yhtyy myös Svinhufvudinkadulta verkoston haara (600 B), mutta se rajattiin tarkastelun ulkopuolelle, koska se ei ole suunnittelualueen hulevesien vaikutusalueella. Valuma-alueen sisälle jää myös Aleksanterinkadun sekaviemäröity valuma-alue, mutta nykytilanteessa sen vedet eivät viemäröintitavasta johtuen päädy Kyösti Kallion kadun hulevesiviemäriin. Mallintamalla tarkasteltiin kuitenkin myös vaihtoehtoa, jossa Aleksanterinkadun katualueen hulevedet kerättäisiin uudella hulevesiviemärillä Kyösti Kallion kadun hulevesiviemäriin. Muutos ei vaikuta mainittavasti Kyösti Kallion kadun hulevesiviemärin kuormitukseen.

8 FCG Finnish Consulting Group Oy Loppuraportti 6 (28) 2.3 Maaperä ja pohjavedet Suunnittelualueen länsireuna kuuluu 1. luokan pohjavesialueeseen. Pohjaveden virtaussuunta on suunnittelualueen kohdalla länteen ja lounaaseen, mutta suunta kääntyy etelään likimain Satamaradan kohdalla. Tällä kohdalla sijaitsee kallioruhje, joka johtaa hyvin pohjavesiä. Suunnittelukohdetta ympäröiviä pohjaveden muodostumisalueita ja pohjavesialuetta on havainnollistettu kuvassa 7. Kuva 7. Pohjaveden muodostumisalueet, pohjavesialue ja pohjaveden virtaussuunnat suunnittelualueen ympäristössä 3. Suunnittelualueen maaperä on heikosti vettä läpäisevää vaihdellen silttimoreenista silttiin. Rakennettavuusselvityksessä 4 on todettu, että syvien kellaritilojen rakentaminen saattaa olla ongelmallista pohjamaan häiriintymisherkkyyden ja kuivatuksen järjestämisen takia. Rakennukset tulee salaojittaa ja rakennekerrokset erottaa pohjamaasta suodatinkankaalla. Alueella on myös puupaaluperustuksia, joiden kohdalla pohjavedenpintaa ei saa laskea. N2000- korkeusjärjestelmässä suunnittelualueen pohjoispuolella sijaitsevan Vesijärven ylävedenpinta (HW) on vuosina ollut +81,74 m, keskivedenpinta (MW) +81,50 m ja alivedenpinta (NW) +81,44. 5 Suunnittelualueelle on laadittu erillinen selvitys pilaantuneista maista. Pilaantuneet maat keskittyvät nykyisen linja-autoaseman läheisyyteen. 3 Kuva: Lahden kaupunki. 4 Ramboll Finland Oy Asemakaava-alueen maaperätutkimus ja rakennettavuusselostus. Ranta-Kartano, Jalkarannantie, Lahti Lahden Kaupunki, Satamapiste LA/MHe

9 FCG Finnish Consulting Group Oy Loppuraportti 7 (28) 3 SUUNNITELLUN MAANKÄYTÖN HYDROLOGISET VAIKUTUKSET 3.1 Suunniteltu maankäyttö Suunnittelualueelle on asemakaavassa esitetty tiivistä korkeatasoisesti toteutettavaa asuin-, liike- ja julkisten rakennusten aluetta, jossa tärkeän osan muodostavat erilaiset puistot ja aukiot. Kortteleiden sisäpihat toteutetaan kansirakenteiden päälle ja näiden alle toteutetaan maanalaista pysäköintiä. Kaava-alueen keskelle on suunniteltu kävelykatumaista julkista tilaa, jonka yhteydessä olisi myös erilaisia hulevesiaiheita. Lisäksi alueen eteläpäähän, linja-autoaseman läheisyyteen on suunniteltu talousvedellä toimivaa vesiaihetta, jolla ei ole vaikutusta hulevesien hallintaan. Suunniteltua maankäyttöä on havainnollistettu kuvassa 8. Kuva 8. Havainnekuvaluonnos suunnittelualueen tulevasta maankäytöstä Vaikutukset valuma-alueisiin ja virtausreitteihin Suunnittelualueen maankäytön muutoksen vaikutusta valuma-alueiden rajauksiin arvioitiin laaditun valuma-aluekartan, hulevesiviemäriverkostokartan ja maankäyttösuunnitelmien perusteella. Rakentaminen ei muuta mainittavasti Kyösti Kallion kadun valuma-aluerajausta. Alueen sisäiset valumareitit ja vedenjakajat, etenkin Vapaudenkadun ja Jalkarannantien hulevesiviemäreiden osalta, voivat kuitenkin muuttua hulevesisuunnittelun ja alueen kuivatusratkaisujen johdosta. Suunniteltujen hulevesiratkaisujen vaikutuksia nykyiseen verkostoon on käsitelty kappaleessa Arkkitehtitoimisto K2S Oy. Viistoilmakuva, massamalli. Luonnos

10 FCG Finnish Consulting Group Oy Loppuraportti 8 (28) 3.3 Vaikutukset hulevesien määrään ja laatuun Arvioinnin lähtökohdat 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 viherpinnat pidättävät tyypillisesti vähintään viiden millimetrin sademäärän, kun taas uusi asfalttipinta pidättää vain alle millimetrin. Rakentamisen myötä myös päällystämättömät pinnat tiivistyvät luonnontilaan verrattuna. Kokonaisuudessaan rakentaminen tehostaa merkittävästi tonteilla tapahtuvaa hulevesien keräystä ja johtamista, mikä johtaa purkautuvien hulevesien määrän ja virtaaman kasvuun. Tarkasteluissa käytetyt läpäisemättömän pinnan osuudet (TIA) ja painannesäilynnän ominaisarvot erilaisille pinnoille on koottu taulukkoon 1. Taulukko 1. Rankkasadetilanteissa pätevät pintojen keskimääräiset läpäisemättömyyden (TIA) sekä painannesäilynnän ominaisarvot. Pinta TIA Painannesäilyntä katto 100 % 0 mm uusi asfaltti 95 % 0,5 mm heikkokuntoinen asfaltti 95 % 1 mm kiveys, laatat, sora 60 % 2 mm viherpinta, maa 20 % 5 mm metsä, puisto 10 % 12 mm Läpäisemättömien pintojen määrä Läpäisemättömien pintojen määrän arviointi tehtiin koko Kyösti Kallion kadun päähulevesiviemärin valuma-alueen laajuudelta. Tavoitteena oli arvioida suunnittelualueen maankäytön muutoksen merkitystä koko valuma-alueen mittakaavassa ja samalla määrittää hulevesimallinnusta varten määritettyjen osavaluma-alueiden hydrologiset ominaispiirteet. Arviointia varten valuma-alueelta määritettiin nykytilassa seitsemän hydrologista maankäyttötyyppiä, jotka kuvaavat läpäisemättömyydeltään erilaisia alueita korttelin mittakaavassa. Maankäyttötyypeille laskettiin taulukossa 1 esitettyjen ominaisarvojen perusteella keskimääräiset hydrologiset parametrit

11 FCG Finnish Consulting Group Oy Loppuraportti 9 (28) ja lisäksi kantakartan ja ilmakuvien avulla karkeat aluerajaukset. Arvioidun maankäyttöjakauman ja valuma-aluerajojen perusteella voitiin laskea valuma-alueiden läpäisemättömien pintojen kokonaismäärät (TIA) nykytilanteessa ja rakentamisen jälkeen. Maankäyttötyypit ominaisarvoineen on esitetty taulukossa 2. Taulukko 2. Tarkastelua varten laaditut hydrologiset maankäyttötyypit. Pinta TIA Tiivis keskustakortteli 96 % Työpaikka-alue, oppilaitokset 85 % Kerrostaloalue 77 % Pientaloalue 57 % Katu- ja pysäköintialue 88 % puisto- ja viheralue 21 % metsä 10 % Hulevesien määrä Hulevesien laatu Nykytilanteessa Kyösti Kallion kadun päähulevesiviemärin valuma-alue on Radiomäkeä ja Fellmanin puistoa lukuun ottamatta tiiviisti rakennettua kaupunkialuetta. Laskennallisesti (TIA) valuma-alueesta noin 65 % on vettä läpäisemättömiä pintoja, mutta alueen sisällä läpäisemättömyys vaihtelee keskustakortteleiden korkeista arvoista (80 90 %) puisto- ja metsäalueiden alhaisempiin arvoihin (10 20 %). Kariniemenkadun eteläpuolella Ranta-Kartanon kaava-alueesta noin 90 % on päällystetty vettä läpäisemättömillä pinnoilla. Ranta-Kartanon asemakaavan mahdollistama rakentaminen ei lisää vettä läpäisemättömien pintojen kokonaismäärää, koska suunnittelualue on jo nykytilassa lähes kokonaan päällystetty. Nykytilaan verrattuna suurin muutos on asfalttipintojen väheneminen ja tätä vastaava kattopintojen määrän lisääntyminen. Tulevassa tilanteessa myös alueen sisäisten viherpintojen määrä tulee lisääntymään hieman nykytilanteeseen verrattuna. Tarkastellun valumaalueen muissa osissa ei ole tiedossa merkittäviä muutoksia, jotka vaikuttaisivat läpäisemättömien pintojen määrään suunnittelualueen yläpuolella. Rakentamisen ei vaikuta ratkaisevasti muodostuvien hulevesin määrään, koska jo nykytilanteessa alue lähes täysin pinnoitettu. Toteuttamalla hulevesien hallintaa suunnittelualueen sisällä, hulevesien määrää voidaan jopa vähentää ja vähintäänkin hulevesivirtaamat saadaan tasattua pidemmälle ajanjaksolle, jolloin hetkelliset suurimmat hulevesivirtaamat alenevat hulevesiviemäriverkoston solmupisteissä. Kattopinnoilta muodostuvat hulevedet ovat laadultaan suhteellisen puhtaita, vaikka voivatkin sisältää hieman mm. tuulen kuljettamaa kiintoainesta. Asfalttipinnoilta muodostuvat hulevedet sisältävät sen sijaan ajoittain runsaastikin ajoneuvoista, materiaalien kulumisesta ja talvikunnossapidosta peräisin olevia epäpuhtauksia kuten raskasmetalleja. Näin ollen, kun kattopintojen osuus suunnittelualueesta kasvaa, hulevesien keskimääräinen laatu paranee. Lisäksi jos suunnittelualueelle toteutetaan hulevesiä suodattavia hallintamenetelmiä, myös liikennealueiden epäpuhtauksia voidaan tietyssä määrin poistaa. Hallintatoimenpiteiden ansiosta suunnittelualueen hulevesien laatu voi parantua verrattuna nykytilanteeseen, jossa suuren asfalttipintaisen alueen hulevedet johdetaan suoraan Vesijärveen ja Pikku-Vesijärveen.

12 FCG Finnish Consulting Group Oy Loppuraportti 10 (28) Suunnittelualueen yläpuolelle sijoittuva Aleksanterinkadun sekaviemäri 1200 B liittyy Kyösti Kallion kadulla kulkevaan nykyiseen 1600 B jätevesiviemäriin. Jätevesiviemäristä on ylivuotokaivo Kyösti Kallion kadun hulevesiviemäriin suunnitellun Koiviston aukion kohdalla. Sekaviemärin ja jätevesiviemärin tulvimista voidaan pitää hyvin epätodennäköisenä, mutta mikäli näin tapahtuisi, likaiset tulvavedet ohjautuisivat suoraan Kyösti Kallion kadun hulevesiviemäriin, suunnittelualueen ohi. Suunnittelualueen rakentaminen ei lisää sekaviemärin tai jätevesiviemärin tulvimiseen ja tästä johtuvaan hulevesien laatuun liittyviä riskejä. 3.4 Hulevesien hallinnan tarve ja tavoitteet Suunnittelualue on Kyösti Kallion kadun hulevesiviemärin valuma-alueen pinta-alasta vain noin 8 %. Lisäksi suunnittelualue sijaitsee valuma-alueen alaosissa, jolloin siellä tehtävällä hallinnalla ei ole merkittävää vaikutusta muiden alueiden tulvariskeihin. Kyösti Kallion kadun hulevesiviemärin (1600 B) kapasiteetti on valuma-alueen mittakaavassa riittävä ja sen korkeusasema niin alhainen, että viemärin tulviminen maanpinnalle on erittäin epätodennäköistä. Näin ollen suunnittelualueen hulevesien määrän hallinnalle ei ole pakottavaa tarvetta muuten kuin suunnittelualueen sisäisten tulvariskien näkökulmasta. Niin haluttaessa suunnittelualueen hulevedet on johdettavissa hulevesiviemäröinnillä sujuvasti Kyösti Kallion kadun hulevesiviemäriin ja edelleen Vesijärveen. Tämä olisi kuitenkin vastoin hulevesien hallinnan hyviä periaatteita eikä edistäisi luonnonmukaisten hulevesien hallintamenetelmien käyttöönottoa, mitä Lahden hulevesiohjelma edellyttää. Lisäksi hulevesien määrän hallinta vaikuttaa osaltaan myös hulevesien laadun hallinnan edellytyksiin, koska hallitummat, rajoitetut virtaamat on helpompi käsitellä laadullisesti. Ranta-Kartanon kaava-alueen hulevesisuunnittelussa tärkein yksittäinen tavoite on minimoida suunnittelualueelta Vesijärveen kohdistuva hulevesikuormitus. Nykytilassa alueen hulevedet johdetaan suoraan Vesijärveen ja osin Pikku-Vesijärveen, mistä on menettelyinä päästävä eroon. Suunnittelualueella tehtävin toimenpitein on mahdollista parantaa Vesijärven tilaa paikallisesti. Lisäksi alueella on mahdollisuus käsitellä myös merkittävä osa Vapaudenkadun hulevesiviemärin virtaamasta, mikä on selvä parannus nykytilanteeseen nähden. Suunnittelualueella tehtävillä hulevesien määrään ja laatuun puuttuvilla hallintatoimenpiteillä voidaan vähentää huomattavasti mm. Kariniemenkadun ja Jalkarannantien hulevesiviemäreiden Pikku- Vesijärveen ja Vesijärveen kohdistuvia ylivuotoja. Hulevesien hallintamenetelmien kuten rakennettujen vesiaiheiden ja altaiden positiivista vaikutusta kaupunkiympäristöön ja maisemaan ei pidä myöskään vähätellä. Hulevesien hallinnan tavoitteena onkin yhdessä maisemasuunnittelun kanssa luoda viihtyisää, laadukasta ja omaleimaista kaupunkiympäristöä, jossa ympäristönäkökulmat on huomioitu parhaalla mahdollisella tavalla. Ranta-Kartanon asemakaava-alueella on merkittävä rooli Lahden kaupungin ekologisen rakentamisen esimerkkikohteena. Alueella tehtävillä hulevesien hallintaratkaisuilla vauhditetaan vaihtoehtoisten, luonnonmukaisten hulevesien hallintamenetelmien käyttöönottoa myös muilla kehittyvillä alueilla.

13 FCG Finnish Consulting Group Oy Loppuraportti 11 (28) 4 SUOSITELLUT RATKAISUVAIHTOEHDOT 4.1 Hulevesien hallinnan periaatteet Hulevesien hallinnan lähtökohtana on ehkäistä hulevesien muodostumista ja niihin kohdistuvaa laatuhaittaa sekä pyrkiä säilyttämään veden kiertokulku mahdollisimman luonnollisena. Valmisteilla olevan Lahden kaupungin hulevesiohjelman mukaisesti tavoitteisiin pyritään hallitsemalla hulevesiä seuraavan prioriteettijärjestyksen mukaisesti: I. Hulevedet käsitellään ja hyödynnetään syntypaikallaan (hulevesien käyttö ja maahan imeyttäminen) II. Hulevedet johdetaan pois syntypaikaltaan suodattavalla ja hidastavalla järjestelmällä (suodattaminen ja viivyttäminen maassa ja maan pinnalla) III. Hulevedet johdetaan pois syntypaikaltaan hulevesiviemärissä yleisillä alueilla sijaitseville hidastus- ja viivytysalueille ennen vesistöön johtamista (viivyttäminen avojärjestelmissä) IV. Hulevedet johdetaan hulevesiviemärissä suoraan vesistöön. Suunnittelualueella hulevesien hallinnan periaatteena tulee olla edellä kuvattujen toimintatapojen I III tehokas yhdistäminen. Tällöin hallintamenetelmien ketju alkaa hajautetusti hulevesien syntypaikalta, tonttien sisältä, ja päättyy yleisillä alueilla sijaitseviin keskitettyihin hulevesien hallintajärjestelmiin. Erityyppisiä hallintamenetelmiä yhdistelemällä voidaan vaikuttaa tehokkaimmin sekä hulevesien määrään että laatuun. Suunnittelualueelle esitetään kuvan 9 mukaista monivaiheista hallintajärjestelmää. Kuva 9. Suositellun hulevesien hallintajärjestelmän vaiheet.

14 FCG Finnish Consulting Group Oy Loppuraportti 12 (28) Kuvassa 9 esitetyn monivaiheisen ja hajautetun järjestelmän ansiosta yksittäisen hallintamenetelmän mitoituksen ylittyminen tai rakenteellinen vaurio ei johda välttämättä hulevesien johtamiseen suoraan purkuvesistöön. Näin ollen hulevesien hallinnan kokonaisvarmuus lisääntyy ja ylivuotojen riski alenee. Samalla yksittäisen hallintamenetelmän mitoitus ja tilavaraus pienenee, jolloin ne on mahdollista toteuttaa vähäisemmin rakennustöin ja sijoittaa joustavammin muun maankäytön mukaan. Järjestelmää kuvataan tarkemmin seuraavissa kappaleissa ja se on esitetty asemapiirroksena liitteenä 2 olevassa yleissuunnitelmakartassa. 4.2 Tonttikohtainen hulevesien hallinta Kattojen hulevesien hallinta Katoilla muodostuvien hulevesien hallintaan esitetään ensisijaisesti tavanomaisten kattopintojen korvaamista kokonaan tai osittain viherkatoilla. Viherkatoilla tarkoitetaan kasvillisuudella peitettyä kattopintaa, joka pidättää ja suodattaa vettä. Viherkaton maa- ja kasvillisuuskerrokseen pidättynyt vesi haihtuu joko suoraan tai kasvillisuuden käyttämänä. Ylimääräinen hulevesi johdetaan normaalisti ränneillä ja syöksyputkilla eteenpäin. Viherkattojen vettä pidättäviin ja viivyttäviin ominaisuuksiin vaikuttaa ratkaisevasti viherkattorakenteen paksuus, kasvillisuus sekä katon kaltevuus. Vettä viivyttävät ominaisuudet lisääntyvät rakenteen paksuuden kasvaessa ja kattokaltevuuden pienentyessä. Viherkattorakenteen paksuuden ja kasvillisuuden laadun perusteella viherkatot on jaettavissa yleistäen kahteen päätyyppiin: laaja-alaisiin ja intensiivisiin viherkattoihin. Laaja-alaisilla viherkatoilla käytetään pääasiassa ohuita sammalmaksaruohomattoja (sedum), joilla rakenteesta saadaan ohut ja neliöpainoltaan kevyt. Kuivatus ja kasvukerroksen yhteispaksuus vedeneristeen yläpuolella on tuotteista riippuen mm, jolloin rakenteen paino kosteana on vastaavasti noin kg/m². Sammal-maksaruohokattojen vedenpidätysominaisuudet ovat kasvukerroksen paksuuteen nähden hyvät, mutta ohut rakennekerros rajoittaa pidättyvän veden määrää. Tasakatoilla viivyttäviä ominaisuuksia voidaan kuitenkin kasvattaa sallimalla vedenpinnan nousu hieman kasvukerroksen yläpuolelle. Ohuen sammalmaksaruohokaton rakennetta on havainnollistettu kuvassa 10. Esimerkkejä sammal-maksaruohokatoista on esitetty kuvissa Kuva 10. Esimerkki ohuen sammalmaksaruohokaton rakenteesta. Vesieristeen päällä juurenestomatto, salaojamatto, geoverkko sekä kasvu- ja kasvillisuuskerros 2.

15 FCG Finnish Consulting Group Oy Loppuraportti 13 (28) Kuva 11. Sammal-maksaruohokerroksella toteutettuja viherkattoja 7. Kuva 12. Viherkatoilla voi luoda miellyttäviä näkymiä korkeammista rakennuksista. Sammal-maksaruohokatto Tukholmassa. 7 Kuva 13. Sammal-maksaruohokatto (5000 m²), Linköpingin kirjasto, Ruotsi. 7 7 Kuva: Veg Tech Ab

16 FCG Finnish Consulting Group Oy Loppuraportti 14 (28) Sammal-maksaruohokatto on helppohoitoinen, koska Suomen ilmastoolosuhteissa niitä ei tyypillisesti tarvitse kastella lainkaan rakentamisvaihetta lukuun ottamatta. Käytettävissä olevat kasvilajivalikoimat ovat laajat ja niiden avulla voidaan luoda katoille näyttävää ja vaihtelevaa ilmettä värien ja muotojen avulla. Sammal-maksaruohokaton talvikunnossapito muistuttaa tavanomaista tasakattorakennetta eli ylimääräinen lumi poistetaan katolta tarvittaessa. Viherkatoilla kasvukerroksen päälle jätetään kuitenkin noin 20 cm paksuinen kasvillisuutta suojaava lumikerros, joka yhdessä viherkaton kasvillisuuskerroksen kanssa ehkäisee lumen poistossa toisinaan tapahtuvia vesieristeen vaurioita. Intensiivisillä viherkatoilla tarkoitetaan kasvukerrokseltaan paksumpia, kasvillisuudeltaan runsaampia ja usein pinta-alaltaan pienempiä kasvillisuuspeitteisiä kattoja. Intensiiviset viherkatot liittyvät usein ns. kattopuutarhoihin, jotka voivat olla kasvillisuudeltaan selvästi rehevämpiä ja monipuolisempia kuin sammal-maksaruohokatot. Kasvillisuus voi olla monipuolista käsittäen esimerkiksi perenna- ja nurmi-, ja heinäistutuksia, pensaita ja jopa pieniä puita. Pinta-alaan suhteutettuna intensiivisten viherkattojen vettä pidättävät ja viivyttävät ominaisuudet ovat moninkertaisia sammal-maksaruohokattoihin verrattuna. Intensiivisten viherkattojen paksummista rakennekerroksista ( mm) johtuen myös niiden neliöpaino on jo kuivana moninkertainen sammal-maksaruohokattoihin verrattuna. Rakenteen paino kosteana vaihtelee kerrospaksuudesta riippuen noin kg/m² välillä. Intensiiviset viherkatot vaativat istutustensa mukaista säännöllistä hoitoa ja ovat siltä osin verrattavissa puutarhaan. Esimerkki kattopuutarhasta on kuvassa 14. Kuva 14. Kasvillisuudeltaan monipuolinen kattopuutarha Tukholmassa. 7 Viherkattojen vaikutukset hulevesiin Tutkimusten mukaan viherkatoilla voidaan vähentää hulevesivalunnan määrää vuositasolla vähintään 50 %, mutta lisäksi niillä on hulevesivaluntaa vähentävä vaikutus myös rankkasadetilanteissa. Viherkatoilla pystytään pidättämään matalan intensiteetin sateet usein kokonaan, kun taas rankemmilla sateilla ylimääräinen vesi valuu kasvillisuuskerroksen pinnalla ja johdetaan normaalisti ränneillä ja syöksyputkilla eteenpäin.

17 FCG Finnish Consulting Group Oy Loppuraportti 15 (28) Piha-alueiden hulevesien hallinta Hulevesien laadun parantamiseen viherkatoilla ei ole vaikutusta, koska katoille päätyy vettä vain suoraan ns. puhtaana sadevetenä. Lisäksi tutkimuksissa 8 on todettu, että laaja-alaiset viherkatot vapauttavat useimmiten saman verran tai jopa enemmän ravinteita, hiiltä ja joitain metalleja kuin sitovat. Erityisesti viherkaton lannoituksella ja kasvukerroksen maa-aineksen laadulla on tähän suuri vaikutus. Tutkimuksissa havaittiin toisaalta, että intensiiviset viherkatot pystyivät sitomaan hyvin ravinteita, hiiltä ja metalleja. Viherkattojen käyttö suunnittelualueella Hulevesien hallinnan kannalta viherkatot tulisi nähdä keinona ehkäistä hulevesien muodostumista ja keinona hidastaa hulevesivalunnan päätymistä yleisille alueille. Lisäksi Ranta-Kartanon suunnittelualueella rakennusten kerrosluvut vaihtelevat siten, että matalampien rakennusten kattopinnat hallitsevat näkymiä korkeammista rakennuksista. Tällöin hulevesien määrälliseen hallintaan liittyvien etujen lisäksi matalampien osien viherkatot parantaisivat merkittävästi näkymiä korkeammista osista. Viherkatot voisivat toimia myös asukkaiden kattopuutarhoina ja oleskelualueina. Ratkaisussa voitaisiin yhdistellä sekä laaja-alaisia että intensiivisiä viherkattotyyppejä monipuolisen kokonaisuuden aikaansaamiseksi. Ranta-Kartanon kunnallisteknisessä yleissuunnitelmassa on esitetty ehdotus kattojen oleskelualueiden muotoiluun. Piha-alueiden hulevesien hallinta alkaa kattovesien hallitulla johtamisella eteenpäin. Hallintaratkaisussa kattovedet esitetään johdettavan syöksytorvien juuressa oleviin kivipesiin, joiden kiviaineksen läpi hulevesien on virrattava ennen päätymistään eteenpäin, mikä tehostaa hajautettua hulevesien viivytystä. Kivipesistä hulevedet voidaan johtaa pihojen istutusalueille, jolloin hulevesien purkautumista tontilta yleiselle alueelle saadaan viivytettyä vieläkin enemmän. Vaihtoehtoisesti hulevedet voidaan johtaa kivipesistä hulevesiviemäriin tai pintaratkaisuin suoraan yleiselle alueelle. Menettelyä on havainnollistettu kuvissa 15 ja 16. Kuva 15. Kattovedet johdetaan kivipesiin ja näistä istutusalueille. Järjestelmä on osa piha-alueen laadukasta viherrakentamista. 8 Berndtsson J.C., Bengtsson L. & Jinno K Runoff water quality from intensive and extensive vegetated roofs.

18 FCG Finnish Consulting Group Oy Loppuraportti 16 (28) Kuva 16. Kivipesä syöksytorven yhteydessä. Rankkasadetilanteita varten kivipesistä tulee olla aina varmatoimiset ylivuotoreitit esimerkiksi hulevesiviemäriin tai katualueelle. Viivytysrakenteet vaativat säännöllistä ylläpitoa kuten roskien poistoa ja talvella lumen ja jään poistamista. Rakenteen tukkeutuessa tai jäätyessä vesien tulee päätyä turvalliselle tulvareitille poispäin rakennuksista. Tonttien sisäpihat toteutetaan pääosin kansipihoina autojen pysäköintihallien päälle. Näin ollen piha-alueilla ei voida käyttää varsinaisia hulevesiä imeyttäviä rakenteita eikä maanalaisia hulevesien hallintamenetelmiä. Piha-alueella muodostuvia hulevesiä voidaan kuitenkin suodattaa salaojitettujen rakenteiden, kuten kiveysten ja kasvillisuuskerrosten läpi, jolloin hulevesien muodostumista saadaan vähennettyä tavanomaisilla sadetapahtumilla huomattavasti. Rankkasadetilanteissakin hulevesivalunnan muodostuminen hidastuu sadetapahtuman alkuvaiheessa. Rankkasadetilanteissa kaikki piha-alueiden hulevedet eivät pysty suotautumaan rakenteiden läpi salaojiin, joten ylimääräisille hulevesille on järjestettävä turvalliset pintavaluntareitit yleisen alueen järjestelmiin. Piha-alueen salaojat kytketään yleisen alueen hulevesiviemäriverkkoon tai suoraan alueen keskelle hulevesikanaaliin. Esimerkki hulevesiä viivyttävästä piha-alueesta on kuvassa 17. Kuva 17. Hulevesiä viivyttävä piha-alue. 9 9 Kuva: City of Portland Stormwater management manual.

19 FCG Finnish Consulting Group Oy Loppuraportti 17 (28) 4.3 Yleisillä alueilla tehtävä hulevesien hallinta Pintajohtaminen ja hulevesiviemäröinti Yleisillä alueilla tehtävän hulevesien hallinta alkaa katualueella muodostuvien hulevesien hallitulla keräämisellä. Muodostuneiden hulevesien virtausta voidaan hidastaa käyttämällä hulevesiviemäröinnin rinnalla hulevesien pintajohtamista esimerkiksi kouruja, kivettyjä painanteita ja linjakuivatusta. Periaatteena voi olla, että pintaratkaisuja käytetään hulevesien keräämiseen pienikokoisten hulevesiviemäreiden sijasta, ja vasta keskittyneet virtaamat ohjataan huleveden kokoojaviemäreihin. Hulevesiviemäröinti toimii näin myös pintaratkaisujen tulvareittinä. Pintaratkaisuilla voidaan kerätä hulevedet piha-alueilta ja johtaa biopidätysalueille tai hulevesiviemäriin. Pintajohtamisen etuna on hulevesien hitaampi virtausnopeus, mikä alentaa hetkellisiä virtaamapiikkejä hulevesiviemäriverkon solmupisteissä. Pintajohtamismenetelmän yksityiskohdissa tulee huomioida talvikunnossapidon ja puhdistuksen vaatimukset. Esimerkkejä hulevesien pintajohtamisesta on kuvassa 18. Kuva 18. Esimerkkejä hulevesien keräämiseen ja pintajohtamiseen. Suunnittelualueen eteläosaan sijoittuvalla Paasikivenaukiolla hulevedet voidaan kerätä joko uudella hulevesiviemäröinnillä tai pintaratkaisuilla. Hulevesiviemäröinti tulee järjestää aukiolta Pellonkulmankujan kautta Kyösti Kallion kadun hulevesiviemäriin, koska aukion pohjoispuolella kulkee 1600 B jätevesiviemäri, jonka kanssa risteäminen on mahdotonta. Se estää vesien johtamisen Paasikivenaukiolta hulevesiviemärillä alueen läpi kulkevaan hulevesikanaaliin. Sen sijaan pintaratkaisuilla, kuten linjakuivatuksella, Paasikivenaukion hulevedet olisi mahdollista kerätä ja johtaa jätevesiviemärin yli suoraan pohjoiseen virtauksensäätökaivolle ja hulevesikanaaliin. Suunnittelualueen kesiosiin sijoittuvilta, tonttien väliin jääviltä aukioilta hulevedet kerätään pääosin pintaratkaisuin suoraan hulevesikanaaliin, mutta tarvittaessa voidaan käyttää myös hulevesiviemäröintiä. Esitetyn suunnitelmaratkaisun perusteella nykyisen hulevesiviemäriverkon muutostarve on pääpiirteissään seuraava: Linja-autoaseman pohjoispuoleiseen nykyiseen 1000 B hulevesiviemäriin rakennetaan virtauksensäätökaivo, jolla Vapaudenkadun suunnan hulevedet ohjataan ensisijaisesti suunnittelualueen sisälle hyödynnettäväksi. Virtauksensäätökaivosta rakennetaan pohjoiseen uusi, halkaisijaltaan noin 500 mm haara, joka puretaan hulevesikanaaliin. Virtauksensäätökaivosta rakennetaan ylivuoto länteen nykyiseen 1000 B viemäriin, joka liittyy Kyösti Kallion kadun nykyiseen hulevesiviemäriin. Ylivuotoa tapahtuu, kun uuden 500 mm haaran kapasiteetti ylittyy.

20 FCG Finnish Consulting Group Oy Loppuraportti 18 (28) Virtauksensäätökaivo voidaan varustaa nostettavilla ja vaihdettavilla settilevyillä, jolloin reittejä on mahdollista säätää ja sulkea. Nykyisen linja-autoaseman P-alueen hulevedet kerätään joko uudella hulevesiviemäröinnillä Pellonkulmankujan kautta Kyösti Kallion kadun hulevesiviemäriin tai linjakuivatuksella edellä mainitun virtauksensäätökaivon kautta hulevesikanaaliin. Menetelmiä voidaan myös yhdistää. Kaava-alueen nykyiset sisäiset kuivatusjärjestelyt uudistuvat täysin Hulevesikanaali Esitetty virtauksensäätökaivo johtaa siihen, että suunnittelualueen valumaalueen pinta-ala kasvaa. Tämä on tavoiteltavaa, jotta hulevesikanaalin ja altaan muodostamaan hulevesiaiheeseen saadaan normaalitilanteessa enemmän hulevesiä näkyväksi maisemaelementiksi. Erittäin rankoilla sadetapahtumilla suunnittelualueen yläpuoleiset hulevedet saadaan edellä mainitun ylivuotorakenteen ansiosta johdettua turvallisesti Kyösti Kallion kadun hulevesiviemäriin, jonka kapasiteetti on riittävä ääritilanteissakin. Suunnittelualueen keskelle on esitetty maisemasuunnitelmissa avonaista hulevesikanaalia, johon kerättäisiin koko Ranta-Kartanon kaava-alueen hulevedet ja johdettaisiin ne alueen pohjoisreunaan rakennettaviin hulevesien hallintajärjestelmiin. Lisäksi kanaaliin johdettaisiin Vapaudenkadun hulevesiviemärin haaran hulevedet tiettyyn rajaan asti. Kanaalin yhteyteen rakennettaisiin istutettuja vihervyöhykkeitä, jotka toimisivat samalla kanaalin tulva-alueina. Kanaaliin rakennettaisiin virtauksensäätörakenteita, joilla kanaali jaettaisiin kahteen osaan. Virtauksensäädön ansiosta hulevesiä saataisiin padotettua hallitusti vihervyöhykkeille myös pienemmillä sadetapahtumilla. Säätörakenteet olisivat kuitenkin monivaiheisia siten, että vedenpinnan nousu kanaalissa olisi hallittua myös rankkasadetilanteissa ja tietyn rajan jälkeen vedet johdettaisiin ylivuotoaukon kautta eteenpäin kanaalin seuraavaan osaan. Ote maisemasuunnitelman poikkileikkauksesta hulevesikanaalin kohdalta on esitetty kuvassa 19. Kaupunkiympäristöön rakennettua kanaalia on havainnollistettu kuvassa 20. Kuva 19. Maisemapoikkileikkaus hulevesikanaalin kohdalta. 2

21 FCG Finnish Consulting Group Oy Loppuraportti 19 (28) Hulevesiallas ja biosuodatusallas Kuva 20. Kanaali Tukholmassa Hammarby Sjöstadissa. 7 Säätörakenteiden avulla vedenpinnan annetaan padottua kanaaliin enintään 0,5 m, minkä jälkeen virtaus siirtyy ylivuotoreitille. Kanaalin maksimisyvyys on noin 0,8 m. Säätörakenteiden ylivuotoreitit suunnitellaan kapasiteetiltaan niin hyviksi, että kanaalien tulviminen jalankulkualueelle ei ole mahdollista. Koko järjestelmän kapasiteetin ylittävät hulevesivirtaamat ohjataan jo ennen hulevesikanaalia ylivuotoreitille Kyösti Kallion kadun hulevesiviemäriin (kts. kappale 4.3.1). Kuivaan aikaan hulevesikanaali on tyhjillään, mikä pitää ottaa huomioon kanaalin rakenteiden ja ulkoasun tarkemmassa suunnittelussa. Lisäksi puistoakselin aukioiden kohdalla hulevesikanaali joudutaan putkittamaan. Pienien peittosyvyyksien takia putket joudutaan toteuttamaan esimerkiksi litteäaukkoisella suorakaideprofiililla tai kahdella rinnakkaisella pienikokoisella rummulla, mutta näiden suurimman välityskyvyn tulisi vastata sisähalkaisijaltaan 600 mm rumpuputkea. Hulevesiallas esitetään rakennettavan hulevesikanaalin pohjoispäähän rakennettavalle Kekkosen aukiolle, uuden Kartanonkadun eteläpuolelle (nyk. Kariniemenkatu). Altaassa viivytetään suunnittelualueen ja sen yläpuolisen valuma-alueen hulevesiä. Allas kytketään kadun pohjoispuolelle rakennettavaan biosuodatusaltaaseen, jonka sijoituspaikan nykytilaa on havainnollistettu kuvassa 21. Kuva 21. Esitetty biosuodatusaltaan sijoituspaikka nykytilassa Jalkarannantien kohdalla. 2

22 FCG Finnish Consulting Group Oy Loppuraportti 20 (28) Biosuodatusallas on tyypillisesti loivapiirteisesti rakennettu viherpainanne, johon istutetaan vaihteleviin kosteusolosuhteisiin soveltuvia kasvilajeja. Biosuodatusaltaassa hulevesiä seisotetaan, jotta mahdollisimman suuri osa vesistä suotautuisi maakerrosten läpi eteenpäin, imeytyisi maaperään tai haihtuisi ilmaan. Suotautuessaan maakerrosten läpi hulevesien kiinteät epäpuhtaudet jäävät maakerroksiin ja liuenneetkin epäpuhtaudet vähenevät maaperän mikrobiologisen ja kemiallisen toiminnan ansiosta. Kuivaan aikaan biosuodatusallas voi olla tyhjä, mikä pitää ottaa huomioon altaan ilmeen suunnittelussa. Biosuodatusallasta on havainnollistettu normaalitilanteessa kuvassa 22 ja tulvatilanteessa kuvassa 23. Kuva 22. Biosuodatusallas normaalitilanteessa. 2 Kuva 23. Biosuodatusallas tulvatilanteessa. 10 Hulevesiallas purkaa hulevedet biosuodatusalueelle uuden Kartanonkadun alittavalla rummulla. Rummun alkupäähän tehdään hulevesivirtaama rajoittava säätörakenne, jolloin hulevesiä saadaan padotettua hulevesialtaassa ja biosuodatusaltaan toiminta paranee tasaisemman tulovirtaaman ansiosta. 10 Kuva: Anneli Lyytikkä

23 FCG Finnish Consulting Group Oy Loppuraportti 21 (28) Järjestelmien kunnossapito 4.4 Katualueiden hulevedet Hulevesiallas ja biosuodatusallas toimivat normaalitilanteessa yhtenä kokonaisuutena, jossa hulevesiä poistuu järjestelmästä vain suotautumalla biosuodatusaltaan rakennekerrosten läpi Pikku-Vesijärven suuntaan. Vasta kun Kartanonkadun eteläpuoleisen hulevesialtaan mitoitustilavuus ylittyy, hulevesiä aletaan johtaa sieltä hallitun ylivuodon kautta suoraan Kyösti Kallion kadun hulevesiviemäriin. Näin ollen tulvatilanteessa kaikki ylivuoto tapahtuu hulevesialtaasta, jolloin tulvavedet eivät vahingoita biosuodatusallasta ja sen toiminta ei mainittavasti häiriinny. Ylivuoto Kyösti Kallion kadun hulevesiviemäriin voidaan toteuttaa hulevesiviemärillä ja sen suuaukon eteen tehtävällä patoseinällä, jonka yli hulevedet päätyvät ylivuotoreitille. Hulevesikanaalin ja altaiden säätörakenteet vaativat puhdistusta ja toiminnan tarkastamista säännöllisesti. Kanaalin ja altaiden pohjat on siivottava roskista joitakin kertoja vuodessa. Roskia voi päätyä järjestelmiin Vapaudenkadun hulevesiviemäristä, mutta myös yleisestä roskaamisesta johtuen. Hulevesikanaalin talviaikaista kunnossapitoa saadaan vähennettyä sulkemalla tulovirtaama Vapaudenkadun hulevesiviemäristä kanaaliin kokonaan. Tämä voidaan tehdä esimerkiksi virtauksensäätökaivoihin asennettavien, vaihdettavien settilevyjen avulla, jolloin hulevesikanaalin johtava reitti suljetaan ja ylivuotoreitti avataan kokonaan. Tällöin talviaikainen virtaama päätyy suoraan Kyösti Kallion kadun hulevesiviemäriin. Katualueiden hulevedet on hallittava mahdollisimman hyvin jo katualueella. Perinteisesti katualueet on kuivatettu tehokkaasti hulevesiviemäröinnin avulla, jolloin hulevesien laatuun ei pystytä puuttumaan lainkaan. Ranta- Kartanon kaava-alueella tavoitteena on nimenomaan hulevesien laadun parantaminen, joten katualueiden hulevesien hallintaa suositellaan vaihtoehtoisia, maanpäällisiä menetelmiä. Kyösti Kallion kadun ja Kartanonkadun hulevesien hallintaan esitetään käytettäväksi vihertaskuja, jotka ovat käytännössä katualueen reunaan sijoitettavia istutuslaatikoita. Vihertaskut ovat salaojitettuja ja tarkoituksena on puhdistaa hulevesiä suodattamalla ne kasvillisuuden ja maakerroksen läpi. Vihertaskut eivät ole kuitenkaan imeyttäviä, vaan ne purkavat lopulta hulevesiviemäriin. Katualueen hulevedet kerätään pinnantasauksin ja johdetaan vihertaskuihin reunakiveykseen jätettävistä aukoista. Taskut rakennetaan hieman, esimerkiksi noin 20 cm, kadun pintaa syvemmälle, jolloin hulevesien padottaminen on mahdollista. Vihertaskuihin yhdistetään katualueen tavanomainen hulevesiviemäröinti, jolloin se toimii tulvareittinä ja salaojavesien purkupaikkana. Vihertaskut voivat olla vaihtelevasti kasvillisuudella ja kiveyksillä maisemoituja. Laadukkaasti toteutettuna ne voivat parantaa katualueen ilmettä. Vihertaskut, kuten muutkin istutetut viheralueet, vaativat säännöllistä hoitoa ja puhtaanapitoa. Esimerkkejä vihertaskuista on koottu kuvaan 24.

24 FCG Finnish Consulting Group Oy Loppuraportti 22 (28) 4.5 Tulvareitit Kuva 24. Katualueen hulevesien hallintaa vihertaskuilla. 2 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. Myös 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 ja biopidätysalueiden 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. Ranta-Kartanon alueellisina tulvareitteinä toimivat Kyösti Kallion katu, Kartanonkatu sekä alueen sisäinen aukio ja puistokäytävä hulevesikanaaleineen. Kaikkien em. reittien tasaus laskee kohti Vesijärveä johtaen vedet poispäin häiriintyvistä kohteista. Tonttien ja rakennusten tarkemmassa suunnittelussa tulee varmistaa, että pinnat kaatavat kohti tulvareittejä eikä päinvastoin. 4.6 Rakentamisen aikainen hulevesien hallinta Rakentamisen aikainen hulevesien hallinta tulee ottaa huomioon kohteen jatkosuunnittelussa. Rakentamisen aikaiset hulevedet ovat poikkeuksetta laadultaan huonoja, koska hulevesiin huuhtoutuu mm. häiriintyneistä maakerroksista runsaasti kiintoaineista. Rakennusvaiheen vesien käsittely kannattaa jär-

25 FCG Finnish Consulting Group Oy Loppuraportti 23 (28) jestää tilapäisillä ratkaisuilla erillään lopullisen tilanteen hulevesien hallintajärjestelmästä, koska hulevesijärjestelmää ei todennäköisesti voida rakentaa niin etupainotteisesti, että se olisi käyttökunnossa muun rakentamisen aikana. Lisäksi rakennusvaiheen runsas kiintoainehuuhtouma voi tukkia hulevesijärjestelmän. Rakentamisen aikaisien hallintaratkaisujen tulee olla sellaisia, että ne eivät estä käytännön toteutusta. Suunnittelualueen rakennuksista on ensimmäisenä suunniteltu toteutettavan Kyösti Kallion kadun varren rakennukset. Uuden Kartanonkadun varren rakennukset valmistuisivat vasta näiden jälkeen mahdollisesti useidenkin vuosien päästä. Ranta-Kartanon alueen rakentamisen alkuvaiheessa luontevin paikka hulevesien hallintaan on nykyisen Kariniemenkadun pohjoispuolella. Sinne voitaisiin toteuttaa osin kaivamalla ja osin pengertämällä viivytysallas tai altaita, jonne suunnittelualueen hulevedet voidaan kaltevuuksien puolesta johtaa helposti. Altaissa hulevesiä viivytettäisiin mahdollisimman paljon ennen purkamista vesistöön. Rakentamisen aikaiset hulevedet tulee purkaa ensisijaisesti Vesijärveen, jossa ne aiheuttavat vähemmän haittaa kuin Pikku- Vesijärvessä. 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 11. 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 pahimmat tulvatilanteet aiheuttavat yleensä pitkäkestoisemmat rankkasateet, joiden 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. Kertymisajaksi tarkastellun valuma-alueen reunoilta Ranta-Kartanon suunnittelualueen pohjoisosiin arvioitiin keskimäärin noin minuuttia. Tarkasteluissa on käytetty Rankkasateet ja taajamatulvat (RATU) 12 loppuraportin mukaisia, sateen keskimääräisiä intensiteettejä 1 km 2 aluesadannalle. Sadetiedot perustuvat Suomessa kesällä aikana tehtyihin tutkasadehavaintoihin ja vastaavat Etelä-Suomen sateita. Mallinnuksessa on käytetty 15 min, 30 min ja 1h kestoisia rankkasadetapahtumia, joiden intensiteetit ja sademäärät on esitetty taulukossa Suunnittelukeskus Oy Hulevesien luonnonmukaisen hallinnan menetelmät, suunnitteluohje. 12 Aaltonen, J. ym Rankkasateet ja taajamatulvat (RATU). Suomen Ympäristö, s.

26 FCG Finnish Consulting Group Oy Loppuraportti 24 (28) Taulukko 3. Mallinnuksessa käytetyt rankkasadetapahtumat (1km 2 ). Kesto Toistuvuus Keskim. intensiteetti Sademäärä 1/2a 0,60 mm/min 100 l/s*ha 9 mm 15 min 1/5a 0,73 mm/min 122 l/s*ha 11 mm 1/10a 0,94 mm/min 156 l/s*ha 14 mm 1/1a 0,30 mm/min 50 l/s*ha 9 mm 1/2a 0,37 mm/min 61 l/s*ha 11 mm 30 min 1/5a 0,50 mm/min 83 l/s*ha 15 mm 1/10a 0,60 mm/min 100 l/s*ha 18 mm 1/50a 0,80 mm/min 133 l/s*ha 24 mm 1/1a 0,20 mm/min 33 l/s*ha 12 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 1/50a 0,50 mm/min 83 l/s*ha 30 mm 5.2 Hulevesimallinnus Ilmastonmuutoksen on ennustettu kasvattavan rankkasateiden intensiteettejä keskimäärin % vuosiin mennessä 12. Arviot perustuvat Ilmatieteen laitoksen ennusteisiin. RATU:n 12 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. Suunnitellun hulevesien hallintajärjestelmän toimivuutta kokonaisuutena sekä alueellisten hallintajärjestelmien mitoitusta tarkasteltiin hulevesimallin avulla. Mallinnus suoritettiin FCG 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 13, jolla voitiin tarkastella monimutkaisiakin ilmiöitä kuten paineellista virtausta, taaksepäin virtausta sekä virtausreittien tulvimista ja padotusta. Ote rakennetusta hulevesimallista on esitetty kuvassa US EPA Storm Water Management Model, User s manual, version 5.0.