OULUN JÄTEVESIVERKOSTON VUOTOVESISELVITYS VIRTAAMIEN, SADANNAN JA LUMENSULANNAN PERUSTEELLA

TEKNILLINEN TIEDEKUNTA OULUN JÄTEVESIVERKOSTON VUOTOVESISELVITYS VIRTAAMIEN, SADANNAN JA LUMENSULANNAN PERUSTEELLA Okko Kurttila YMPÄRISTÖTEKNIIKAN KOULUTUSOHJELMA Diplomityö Toukokuu 215

TEKNILLINEN TIEDEKUNTA OULUN JÄTEVESIVERKOSTON VUOTOVESISELVITYS VIRTAAMIEN, SADANNAN JA LUMENSULANNAN PERUSTEELLA Okko Kurttila Ohjaajat: Pekka Rossi, Anne Tuomela YMPÄRISTÖTEKNIIKAN KOULUTUSOHJELMA Diplomityö Toukokuu 215

TIIVISTELMÄ OPINNÄYTETYÖSTÄ Koulutusohjelma (kandidaatintyö, diplomityö) Ympäristötekniikka Tekijä Kurttila, Okko Pekka Oulun yliopisto Teknillinen tiedekunta Pääaineopintojen ala (lisensiaatintyö) Työn ohjaaja yliopistolla Rossi P. (TkT), Tuomela A. (DI) Työn nimi Oulun jätevesiverkoston vuotovesiselvitys virtaamien, sadannan ja lumensulannan perusteella Opintosuunta Työn laji Aika Sivumäärä Vesi- ja Diplomityö Toukokuu 215 82 s., 2 liitettä geoympäristötekniikka Tiivistelmä Tämän työn tavoitteena oli selvittää alueellisia vuotovesimääriä ja syitä vuodoille jätevedenpumppaamojen virtaamatrendien sekä sadanta- ja lumitietojen avulla Oulun Veden toiminta-alueella. Viemäriverkostoon pääsevät vuotovedet muodostavat Oulussa merkittävän osan kokonaisjätevesimäärästä. Vuotovesiksi luetaan vedet, jotka pääsevä jätevesiviemäriin vuotavien putkiliitosten, rikkinäisten putkien ja vioittuneiden tarkastuskaivojen kautta. Lisäksi vuotovesiä ovat kuivatus- ja hulevedet, jotka johdetaan viemäriin tarkoituksenmukaisesti. Vuotovedet kuormittavat turhaan viemäriverkoston kapasiteettia, lisäävät käyttökustannuksia ja aiheuttavat padottumista ja ylivuotoja. Työn tavoitteena oli selvittää pahimmat vuotovesialueet, syitä vuotovesille ja viemäriverkoston ikärakenne, jotta verkoston saneerauksia voidaan kohdistaa oikeille alueille vuotovesien vähentämiseksi. Työn teoriaosiossa käsiteltiin viemäriverkoston toimintaperiaatetta, vuotovesiä ja vuotovesien tutkimusmenetelmiä. Vuotovesiselvityksessä tarkasteltiin Oulun vuotovesitilannetta kokonaisuudessaan ja alueellisesti. Alueellisessa vuotovesitarkastelussa Oulun Veden toiminta-alue jaettiin pumppaamopiirien mukaan tarkastelualueisiin. Oulunsalosta, Kiimingistä, Ylikiimingistä, Haukiputaalta ja Kellosta selvitys tehtiin omina kokonaisuuksinaan. Jokaisen alueen jätevesivirtaamista piirrettiin virtaamatrendi yhdistettynä sadanta- ja lumensyvyystietoihin. Jätevesivirtaaman muutoksista sateiden ja lumien sulamisvesien vaikutuksesta voitiin päätellä vuotovesien määrä ja vuotojen syitä. Virtaamatrendien perusteella laskettiin alueelliset vuotovesiprosentit. Vuotovesiprosenttien ja jätevedenlaskutustietojen perusteella pystyttiin arvioimaan myös vuotovesien absoluuttista määrä eri alueilta. Vuotovesiselvitys antaa hyvän kuvan vuotovesien alueellisista eroista. Selvityksessä nousi esiin selviä ongelmaalueita, pahimpina Vanhan Hiukkavaaran ja Karjasillan kaupunginosat sekä Korvensuoran suuralue. Myös Oulun keskustan sekaviemäröinnin vaikutus vuotovesimäärään on merkittävä. Syyt vuotovesille vaihtelevat alueittain. Vanhemmilla jätevesiverkostoalueilla pohja- ja vajovesien osuus vuodoista on merkittävämpi, kun taas uudemmilla ja saneeratuilla alueilla hulevesien osuus vuodoista on suurempi. Saatujen tulosten perusteella tarkempia vuotovesitutkimuksia, kuten savukokeita, virtausmittauksia ja putkistojen TV-kuvauksia voidaan kohdentaa niille alueille, joilta vuotovesiä pääsee viemäriverkostoon eniten. Viemäristön saneerauksia voidaan kohdentaa paremmin vuotovesiselvityksen perusteella. Käytettyä tutkimusmenetelmää voidaan hyödyntää jatkossa jatkuvaan vuotovesimäärien tarkkailuun liittämällä sadanta- ja lumitiedot osaksi pumppaamoautomaatiojärjestelmää. Tutkimusta voidaan laajentaa myös pienemmille alueille pumppaamoittain. Muita tietoja

ABSTRACT FOR THESIS University of Oulu Faculty of Technology Degree Programme (Bachelor's Thesis, Master s Thesis) Major Subject (Licentiate Thesis) Environmental Engineering Author Kurttila, Okko Pekka Thesis Supervisor Rossi P. (D.Sc.), Tuomela A. (M.Sc.) Title of Thesis Sanitary sewer inflow and infiltration study with flow rates, precipitation and snowmelt in Oulu municipality Major Subject Type of Thesis Submission Date Number of Pages Water and Master's Thesis May 215 82 p., 2 App. geoenvironmental engineering Abstract The aim of this thesis was to analyze the infiltration/inflow (I/I) amounts and reasons in wastewater network regionally on the basis of the wastewater hydrographs, precipitation and snow depth information. I/I waters form a significant part of the total wastewater amount in Oulu. Groundwater entering sanitary sewers through defective pipe joints and broken pipes and manholes is called infiltration. Inflow waters enter sanitary sewers from inappropriate connections like roof drains and yard drains. Dilution of sewage directly loads the capacity of the sewer network, increases operating costs and may cause backups or overflows. The objective of the thesis was to determine the worst I/I areas so that renewal of the sanitary sewer system can be focused to the right places in order to reduce I/I waters. The theoretical part of the thesis deals with the principles of the sewerage system, infiltration/inflow and sanitary system evaluation methods. In the I/I study part of the thesis Oulu Waterworks operating region was divided into examination areas according to wastewater pumping stations. Oulunsalo, Kiiminki, Ylikiiminki, Haukipudas and Kello were evaluated as their own areas. Wastewater hydrograph with precipitation and snow depth was drawn from every examination area. It was possible to conclude the amount of I/I water and the reasons for the leaks from the changes in the hydrograph due to rainfall and melting snow. Regional I/I percentages were calculated on the basis of wastewater trends. I/I water amounts were counted on the basis of I/I percentages and wastewater billing information. This inflow/infiltration study gives a good picture of the regional differences of leak waters. The study came up some problem areas, the worst areas were Vanha Hiukkavaara, Karjasilta and Korvensuora district. The effect of the combined sewer of Oulu city center to the total I/I amount is also significant. The reasons to I/I waters vary according to the different areas. Infiltration is more noteworthy than inflow in the older sewer system areas whereas in the newer and renovated areas the share of inflow of the leaks is bigger. On the basis of the obtained results more exact I/I studies, such as smoke tests, flow measurements and remote television monitoring can be focused on areas where most of inflow and infiltration get to the sanitary sewer system. Renewals of the sanitary sewer system can be better focused on the basis of this study. The used study method can be utilized in the future to the continuous monitoring of I/I by adding rainfall and snow depth information as part of a automation system. The study can be expanded also into smaller areas according to sewage pumping stations. Additional Information

ALKUSANAT Tämä diplomityö tehtiin Oulun Vedelle kevään 215 aikana osana Oulun jätevesiverkoston vuotovesien selvitystyötä. Tavoitteena oli selvittää Oulun eri alueiden vuotovesimääriä ja vuotojen syitä jätevedenpumppaamojen virtaamatietojen sekä sadanta- ja lumitilastojen perusteella. Työ tehtiin tiiviissä yhteistyössä Ville Pohjosahon kanssa, joka teki samanaikaisesti diplomityötä hulevesijärjestelmistä ja viemäriverkoston vuotovesistä aiheutuvista kustannuksista. Projektin ohjauksessa oli mukana Oulun Vedeltä johtaja Jouni Lähdemäki, suunnittelupäällikkö Riitta Lindström ja verkostopäällikkö Tero Kilpeläinen sekä Pekka Rossi ja Anne Tuomela Oulun yliopiston vesi- ja ympäristötekniikan laboratoriosta. Kiitokset mielenkiintoisesta ja antoisasta diplomityöpaikasta ja työn rahoituksesta kuuluvat Oulun Veden henkilökunnalle ja Ville Pohjosaholle, joka oli järjestämässä tätä työmahdollisuutta. Kiitokset apurahasta diplomityön viimeistelyyn Maa- ja vesitekniikan ry:lle. Työn valmistumisesta ja hyvästä ohjauksesta haluan kiittää työn ohjaajia Pekka Rossia ja Anne Tuomelaa Oulun yliopistolta. Lopuksi haluan antaa lämpimät kiitokset avopuolisolleni Rebeckalle ja perheelleni tuesta ja kannustuksesta. Kiitokset myös opiskelukavereilleni yhteisistä ja ennen kaikkea mukavista kokemuksista koko opiskeluajalta. Oulussa, 13.5.215 Okko Kurttila

SISÄLLYSLUETTELO TIIVISTELMÄ ABSTRACT ALKUSANAT SISÄLLYSLUETTELO MERKINNÄT JA LYHENTEET 1 JOHDANTO... 8 2 VIEMÄRIVERKOSTON TOIMINTAPERIAATE... 1 2.1 Erillisviemäröinti... 1 2.1.1 Jätevesiviemäröinti... 1 2.1.2 Hulevesiviemäröinti... 11 2.2 Sekaviemäröinti... 12 3 VUOTOVEDET... 13 3.1 Pohja- ja vajovedet... 15 3.2 Hulevedet... 15 3.3 Viemärivesien vuodot... 19 3.4 Vuotovesien tutkimusmenetelmät... 19 3.4.1 Vuotovesiselvitys vedenkulutuksen ja jätevesimäärien perusteella... 19 3.4.2 Virtausmittaukset... 19 3.4.3 Savukoe... 21 3.4.4 TV-kuvaus... 22 4 VUOTOVEDET OULUSSA... 25 5 TUTKIMUSMENETELMÄ... 28 6 TULOKSET JA NIIDEN TARKASTELU... 31 6.1 Vuotovedet alueittain... 31 6.1.1 Pateniemi ja Herukka... 31 6.1.2 Ritaharju ja Kuivasranta... 33 6.1.3 Kuivasjärvi... 35 6.1.4 Jylkynkangas, Pöllökangas ja Kaijonharju... 36 6.1.5 Korvensuoran suuralue... 38 6.1.6 Tuira ja Toivoniemi... 4 6.1.7 Myllyoja ja Kirkkokangas... 42 6.1.8 Haapalehto... 44

6.1.9 Vanha Hiukkavaara... 46 6.1.1 Karjasilta... 48 6.1.11 Svaaninsuo ja Lämsänjärvi... 5 6.1.12 Maikkula... 52 6.1.13 Knuutila ja Iinatti... 54 6.1.14 Heikkilänkangas ja Muhoksen siirtoviemäri... 56 6.1.15 Kaakkuri ja Metsokangas... 57 6.1.16 Kiviniemi ja Perävainio... 59 6.1.17 Oritkari... 61 6.1.18 Oulun keskustan sekaviemärialueen vuotovesien arviointi... 62 6.1.19 Oulunsalo... 64 6.1.2 Kiiminki ja Ylikiiminki... 65 6.1.21 Haukipudas... 67 6.1.22 Kello... 7 6.2 Vuotovesiprosentit ja -määrät... 72 7 JOHTOPÄÄTÖKSET... 75 8 YHTEENVETO... 78 9 LÄHDELUETTELO... 8 LIITTEET: Liite 1. Kuva sekaviemäröidyistä ja sadevesiviemäröimättömistä alueista Liite 2. Kuva tulvariskialueista

MERKINNÄT JA LYHENTEET C t JVP I/I kokonaisvaluntakerroin jätevedenpumppaamo Infiltration/Inflow, vuotovedet IPCC Intergovernmental Panel on Climate Change, hallitustenvälinen ilmastonmuutospaneeli KTVVS Kiinteistöjen tonttivesijohtojen ja -viemäreiden saneeraus SKTY Suomen kuntatekniikan yhdistys P sademäärä [mm] q sadetapahtumasta seurannut valunta [mm] RCP Representative Concentration Pathway VVY Vesilaitosyhdistys

8 1 JOHDANTO Tämän diplomityön tavoitteena oli selvittää Oulun jätevesiverkoston vuotovesitilanne jäteveden virtaamatietojen sekä sadanta- ja lumitietojen perusteella. Vastaavaa vuotovesiselvitystä ei ole aikaisemmin tehty. Vuotovesillä tarkoitetaan niitä vesiä, jotka pääsevät jätevesiviemäriin vuotavien putkiliitosten, rikkinäisten putkien tai vioittuneiden tarkastuskaivojen kautta. Lisäksi vuotovesiin luetaan kiinteistöjen kuivatus- ja hulevedet, jotka johdetaan tarkoituksenmukaisesti jätevesiviemäriin. Vuotovedet muodostuvat hulevesistä sekä pohja- ja vajovesistä. Hulevesillä tarkoitetaan maan pinnalta huuhtoutuvaa sade- tai sulamisvettä ja pohja- ja vajovesillä ympäröivästä maaperästä tai kaivannon täytteestä viemäriverkostoon heikkokuntoisten putkien tai putkiliitosten kautta tulevaa vettä. Oulussa viemäriverkostoon pääsevät vuotovedet muodostavat lähes puolet kokonaisjätevesimäärästä. Vuotovedet kuormittavat turhaan jätevesiverkostoa ja jätevedenpuhdistamoa. Kesän sateet ja kevään sulamisvedet aiheuttavat äkillisiä virtaamahuippuja viemäriverkostoon, jolloin pumppaamoiden ja puhdistamon kapasiteetit saattavat ylittyä. Kevään sulamisvedet myös viilentävät jätevettä ja näin ollen vaikeuttavat jätevedenpuhdistamon puhdistustoimintaa. Tämä työ tehtiin alueellisten vuotovesiprosenttien ja -määrien sekä verkoston ikärakenteen selvittämiseksi, jotta viemäriverkoston vuotovesiä voidaan jatkossa vähentää kohdistamalla saneerauksia niille alueille, joilla vuotovesiä tulee verkostoon eniten. Viemärivesien vuotoja maaperään ja pohjavesiin ei tällä tutkimuksella pystytty selvittämään. Vuotovesien aiheuttamat kustannukset ja vuotovesien vähentämisellä saavutettavat säästöt on eritelty Ville Pohjosahon tekemässä diplomityössä Hulevesijärjestelmien ja jätevesiviemäriverkoston vuotovesistä aiheutuvat kustannukset Oulussa, joka tehtiin Oulun Vedelle samanaikaisesti tämän työn kanssa. Kanta-Oulun alue jaettiin tarkastelualueisiin jätevedenpumppaamopiirien perusteella. Jokaiselta alueelta piirrettiin virtaamatrendi, joihin yhdistettiin sadanta- ja lumitietoihin. Kuvaajista saatiin selkeä kuva eri alueiden vuotovesimääristä ja siitä mistä vuotovedet ovat peräisin. Trendien perusteella laskettiin alueelliset vuotovesiprosentit. Lisäksi vuotovesimääristä tehtiin arvio jäteveden laskutustietojen perusteella. Vuotovesiselvitys

9 tehtiin Kanta-Oulun lisäksi Oulunsalosta, Kiimingistä, Ylikiimingistä, Haukiputaalta ja Kellosta jätevesien virtaamatietojen perusteella. Työn kirjallisuusosiossa on käsitelty viemäriverkoston toimintaperiaate, vuotovedet (hulevedet ja pohja- ja vajovedet) ja vuotovesien tutkimusmenetelmiä.

1 2 VIEMÄRIVERKOSTON TOIMINTAPERIAATE 2.1 Erillisviemäröinti Viemäröintijärjestelmät voidaan jakaa kahteen ryhmään: erillisviemäröintiin ja sekaviemäröintiin. Erillisviemäröinnillä tarkoitetaan viemärijärjestelmää, jossa jätevesi johdetaan puhdistettavaksi omassa putkiviemärissään ja hulevedet johdetaan vesistöön omassa putkistossaan tai avoviemäreissä. 2.1.1 Jätevesiviemäröinti Jätevesiverkoston tehtävänä on johtaa käyttökohteissa syntyvät jätevedet hallitusti puhdistettavaksi sekä purkaa puhdistettu jätevesi vesistöön. Verkoston on toimittava niin, ettei jätevesistä aiheudu ympäristölle tarpeettomia haittoja. Viemäröinti pyritään toteuttamaan mahdollisimman taloudellisesti viettoviemäröinnillä, jolloin jätevesien siirto tapahtuu painovoimaisesti. Mikäli viettoviemäröinnillä ei ole mahdollista johtaa jätevesiä puhdistamolle asti, jätevedet kerätään viettoviemäreillä alueen matalimpaan kohtaan, josta ne pumpataan paineviemärillä eteenpäin sellaiselle alueelle, että viettoviemäröinti on taas mahdollista. Jätevesiviemäröinti tulee toteuttaa sellaiseen korkeuteen ja sijaintiin, että kiinteistöt pystyvät liittymään viemäriin viettoviemärillä. Viemäristö voidaan luokitella kolmeen eri tasoon: pääviemäreihin (mukaan lukien siirtoviemärit), kokoojaviemäreihin ja tonttiviemäreihin (kuva 1).

11 Kuva 1. Jätevesiverkoston osat (Karttunen 21a). Viemäriputkien sijainti määräytyy yleensä alueen topografian ja suunnitellun viemärilinjan korkeustasojen asettamien vaatimusten mukaisesti. Viemärit on pyrittävä sijoittamaan katu- tai muulle yleiselle alueelle, ei kuitenkaan ojiin tai notkelmien pohjalle. Viemärilinjaan sijoitetaan vaaka ja pystysuuntaisiin taitekohtiin tarkastuskaivo putkien tarkastamisen ja huoltamisen helpottamiseksi. Tyypillisesti maksimi kaivoväli Oulussa on noin 6-7 metriä. Viemärinä käytettävän putkimateriaalin tulee kestää viemäriveden korroosiota ja kiintoaineksen aiheuttama mekaanista kulutusta. Tärkeimmät putkimateriaalit ovat muovi ja betoni. (Karttunen 21a) 2.1.2 Hulevesiviemäröinti Hulevesiviemäröinnin ensisijaisena tehtävänä on koota ja johtaa pois katu-, tie- ja pihaalueilla muodostuvat hulevedet ja tonttien kuivatusvedet. Hulevedet johdetaan yleensä puhdistamattomana sopivaan maaston kohtaan maahan imeytettäväksi tai suoraan vesistöön. Hulevesiviemäröintiä käytetään tavanomaisesti tiiviissä yhdyskuntarakenteessa, joissa avo-ojille ei ole riittävän leveitä katualueita. Viemärit mitoitetaan yleensä kerran kahdessa tai kolmessa vuodessa esiintyvälle sadannalle ja ne ovat suhteellisen herkkiä tulvimisille. Kuivatusta suunniteltaessa tuleekin suunnitella tulvareitit, mistä poikkeuksellisen runsaan sateen vedet pääsevät poistumaan alueelta aiheuttamatta vaaraa tai vahinkoa ympäristölle. (Kuntaliitto 212)

12 2.2 Sekaviemäröinti Sekaviemärijärjestelmässä hule-, jäte- ja kuivatusvedet johdetaan puhdistettavaksi samoissa putkilinjoissa. Sekaviemäreille tunnusomaisia ovat myös tulvakynnysrakenteet, joiden kautta tulva-aikaisia vesiä voidaan johtaa suoraan vesistöön (Karttunen 21a). Sekaviemäröinti on ollut pääasiallisin viemäröintimenetelmä tiheään rakennetuilla taajamien ja kaupunkien keskusta-alueilla. Uusia sekaviemäröintejä ei enää suositella tehtävän ja sekaviemäröidyt alueet tulisi mahdollisuuksien mukaan muuttaa erillisviemäröidyiksi.

13 3 VUOTOVEDET Viemäriverkoston ensisijainen tehtävä on kerätä ja johtaa jätevedet puhdistuslaitokselle. Verkoston kunto ja toiminta kuitenkin heikkenee ajansaatossa johtuen eri tekijöistä, kuten fyysisistä vioista (raot, halkeamat), suunnitteluvirheistä, laittomista liitännöistä, juuristojen tunkeutumisesta putkistoon, huonosti asennetuista tai vaurioituneista tarkastuskaivoista, korroosiosta ja aggressiivisista pohjavesistä (kuva 2). Verkoston kunnon huonontuessa putkistoon pääsee vuotovesiä, joilla tarkoitetaan pinta- tai pohjavesiä, jotka pääsevät tahattomasti viemäriverkostoon. Vuotovesien määrää arvioitaessa niihin luetaan myös laittomien tai väärin asennettujen liitäntöjen kautta verkostoon pääsevät vedet sekä rakennusperustusten ja vastaavien rakenteiden salaojituksesta kertyvät kuivatusvedet, jotka johdetaan viemäriverkostoon tarkoituksellisesti (kuva 1). Vuotovesistä lisääntyvä hydraulinen kuormitus heikentää verkoston kapasiteettia, lisää käyttökustannuksia ja aiheuttaa padottumista ja ylivuotoja. Englannin kielessä vuotovesistä käytetään nimitystä Infiltration/Inflow tai lyhyesti I/I. (Karttunen 24: 464, Federation of Canadian Municipalities and National Research Council 23)

14 Kuva 2. Vuotovedet (mukaillen York Region 215). Viemäreiden mitoituksessa vuotovedet huomioidaan yleensä SKTY:n (Suomen kuntatekniikan yhdistys) suosituksien mukaan. Tällöin jäteveden ja pohjaveden perusteella tehtävään mitoitukseen lisätään 5 2 % riippuen asutuksen tiheydestä. Harvaan asutuilla alueilla vuotovesien osuus on suhteellisesti suurempi jolloin käytetään ylärajan arvoja, kun taas tiheästi rakennetuilla alueilla voidaan käyttää alempaa lukuarvoa. Mitoituksessa viemäreiden huuhtoutuvuus on kuitenkin tärkeää, eikä putkia voida mitoittaa liian suuriksi. Yhdysvalloissa käytetään useita eri suosituksia sallittavista vuotovesimääristä. Taulukossa 1 on esitetty sallittuja vuotovesimääriä betoniviemäreille. SKTY:n antama suositusarvo vuotovesimäärälle on,3,6 l/s kilometriä kohden, jota voidaan käyttää myös vuotovesien mitoitusarvona. (Karttunen 24, Karttunen 21b)

15 Taulukko 1. Betoniviemäreille sallitut vuotovesimäärät (Karttunen 24: 467). Putken läpimitta Sallittu vuotovesimäärä [ ] 15 2 25 3 375 45 9,11,14,17,2,26,41 3.1 Pohja- ja vajovedet Veden virtaamiseen viemäriputkiin vaikuttaa useat eri tekijät, mm. maaperän ominaisuudet, kaivannon täyttö ja pohjaveden pinnan asema. Pohjaveden pinnan korkeus vaihtelee vuodenaikojen mukaan ja on merkityksellinen niihin viemäriputkiin, jotka ovat pohjaveden pinnan alapuolella. Keväällä lumien sulamisvedet ja kevättulvat nostavat pohjaveden pinnan korkealle ja tällöin myös vuotovesistä johtuvat virtaamahuiput ovat korkeimmillaan. Loppukesästä pohjaveden pinnat ovat syvemmällä ja virtaamat pienempiä. Tammi-helmikuussa vuodot ovat pienimmillään, kun maa on jäässä. Maaperän vedenjohtavuusominaisuudet vaikuttavat olennaisesti viemäriin johtuvan veden määrään. Hyvin vettäläpäisevissä maalajeissa, kuten sora ja hiekka vesi pääsee helposti virtaamaan viemäreiden lähelle, jolloin todennäköisyys viemärivuodoille kasvaa. Hyvin vettä johtava kaivannon täyttö tai putkien perustus voi aiheuttaa hyvinkin laajan vaikutusalueen vuotokohdalle. Myös viemäriputken yläpuolella olevasta vesijohdosta tai sadevesiviemäristä voi vuotaa vettä maaperään ja sitä kautta edelleen viemäriin. (Karttunen 21a, Karttunen 21b) 3.2 Hulevedet Hulevesillä tarkoitetaan rakennetuilta pinnoilta, kuten kaduilta, pihoilta ja katoilta valuvia sade- ja sulamisvesiä. Kaupunkialueilla vettä läpäisemätön pinta-ala muuttaa veden luontaista kiertokulkua ja vesi ei pääse imeytymään maahan. Sadanta voi olla

16 taajamissa luonnontilaista jopa 5-1 % runsaampaa johtuen taajama-alueiden runsaasta pienhiukkasmäärästä ilmassa ja korkeammasta ilman lämpötilasta. Haihdunta on taajamissa luonnontilaista vähäisempää. Hulevesimääriin vaikuttavat useat eri tekijät: sateen intensiteetti ja kesto, sadetapahtumaa edeltävän kuivan ajan pituus, maanpinnan kaltevuus, maaperän ominaisuudet ja läpäisemättömän pinnan osuus erityisesti kesäsateiden aikana. (Illgen 211, Kuntaliitto 212) Välitöntä pintavalunnan osuutta hulevedestä kuvataan valuntakertoimella, joka kuvaa valunnan ja sadannan suhdetta. Valunta-alueelle sadetapahtuman kokonaisvaluntakerroin määritetään kaavan (1) mukaisesti: (1) missä on kokonaisvaluntakerroin on sadetapahtumasta seurannut valunta [mm] on sademäärä [mm] (Melanen & Laukkanen 1981: 15) Mitä suurempi osuus valunta-alueen pinta-alasta on vettä läpäisemättömiä materiaaleja, sitä suurempi on valuntakerroin. Valuntakertoimia erilaisilla pinnoilla on esitetty taulukossa 2.

17 Taulukko 2. Valuntakertoimia erilaisilla pinnoilla (Tielaitos 1993). Pinta Valuntakerroin Katto,8 1, Asfalttipäällyste,7,9 Tien nurmetettu luiska,4,6 Avoin kalliomaasto,3,5 Soratie, soraluiska,2,5 Nurmipintainen piha, puisto,1,4 Niitty. pelto, puutarha,1,3 Suo,5,15 Kumpuileva sekametsä,5,2 Tasainen metsämaasto,1 Tasainen sorakenttä,,5 Hulevedet pääsevät helposti vuotamaan jätevesiviemäriin tarkastuskaivojen kansien kautta ja vuotavista putkiliitoksista. Vuotovesimäärä kansien kautta voi olla jopa,1,3 m 3 /min (1,7 5, l/s) riippuen kansien aukkojen koosta ja määrästä. Virheellisten tai laittomien liitäntöjen kautta hulevedet pääsevät suoraan jätevesiverkostoon. Esimerkiksi,1 ha suuruiselta kattopinnalta voi rankkasateen aikana kertyä vesiä 1 l/s. KTVVStutkimuksen (21) mukaan n. 5 % kiinteistöistä johtaa kuivatusvesiä luvatta jätevesiviemäriin ja n. 11 %:lla kiinteistöistä on sekaviemäröinti vaikka kuivatusvedet voisi johtaa sadevesiviemäriin. Näin ollen n. 16 %:sta kiinteistöjä tulee kuivatusvesiä jätevesiviemäriverkkoon. Hetkellisesti suuret vesimäärät voivat aiheuttaa viemäreiden padottumista ja viemäritulvia. (Karttunen 24, Ojala 22) Verkosto- ja katusuunnittelulla on tärkeä merkitys vuotovesien vähentämisessä. Taajamien päällystetyillä pinnoilla on usein epätasaisuuksia, joihin vesi kertyy. Tiivistetyillä maa-alueilla sateen intensiteetti ylittää helposti imeyntäkapasiteetin,

18 jolloin vesi lammikoituu (Kuntaliitto 212: 91). Kaivojen oikeinsijoittelulla hulevesien vuotoja jätevesiviemärin kansistojen kautta voidaan vähentää ja hulevedet ohjattua sujuvasti hulevesiviemäreihin. Notkelmiin sijoitetut kaivot sen sijaan voivat jäädä veden alle esimerkiksi kevättulvien tai rankkasateiden aikana ja näin ollen vuotovesimäärät alueelta saattavat kasvaa erittäin suuriksi jo yhden huonosti sijoitetun kaivon takia. Vesistöjen läheisyydessä kaivot tulisi aina sijoittaa vesistön tulvakorkeuden yläpuolelle. Viemäriverkoston vesistöön tai hulevesiverkostoon laskevista ylivuotoputkista saattaa vuotaa pinta- tai hulevesiä suoraan verkostoon vastaanottavan vesistön pinnan noustessa, mikäli ylivuotojärjestelyt on suunniteltu huonosti. Ilmastonmuutoksen seurauksena sateet ja erityisesti rankkasateet tulevat yleistymään, jolloin myös hulevesijärjestelmien mitoituskapasiteetti tulee ylittymään yhä useammin (Kuva 3). Todennäköisesti sademäärät kasvavat ja rankkasateet voimistuvat tulevaisuudessa kaikkina vuodenaikoina, mutta sademäärän vuosienvälinen vaihtelu saattaa jossain määrin kasvaa. Suurimmat sademäärät saadaan jatkossakin kesällä, joiden arvioidaan kasvavan vuosisadan lopulle tultaessa -2 % jaksoon 1971 2 verrattuna. (Putkuri et al. 213, Ilmasto-opas 213) Kuva 3. Vuoden sademäärän muutos Suomessa vuosina 2 285 verrattuna jakson 1971 2 keskimääräisiin arvoihin. Käyrät esittävät 28 maailmanlaajuisen ilmastonmuutosmallin tulosten keskiarvoa kolmelle eri RCP-kasvihuoneskenaariolle (Representative Concentration Pathways). RCP-Skenaariot ovat ilmastonmuutospaneelin (IPCC) käyttämiä skenaarioita. (Putkuri et al. 213)

19 Ilmastonmuutoksen myötä myös lämpötilojen odotetaan nousevan. Lämpötilojen noustessa talven pakkas- ja suojasääjaksojen vaihtelut tulevat yleistymään, jolloin sykliset sulamis-jäätymis-sulamis-ilmiöt voimistuvat. Vaihtelun seurauksena rumpujen, sadevesikaivojen ja -putkien ajoittaiset jäätymiset yleistyvät, jolloin sade- ja sulamisvedet saattavat aiheuttaa nykyistä enemmän tulvehtimista tai lammikoitumista. (Ala-Outinen et al. 24) 3.3 Viemärivesien vuodot Jätevesiverkostosta voi vuotaa vesiä myös ulospäin. Ympäristöön vuotava jätevesi voi pilata maaperää ja pohjavettä, riippuen vuodon määrästä, maaperästä ja jäteveden laadusta. Yleensä maaperän pilaantuminen ulottuu hyvin rajatulle alueelle vuotokohdan ympärille, mutta riski laajemmille haitoille ja pohjaveden pilaantumiselle on olemassa. (Eiswirth & Hötzl 1997) 3.4 Vuotovesien tutkimusmenetelmät 3.4.1 Vuotovesiselvitys vedenkulutuksen ja jätevesimäärien perusteella Vertailemalla vedenkulutustietoja jätevesimääriin pystytään laskemaan vuotovesimäärät alueittain, tyypillisesti koko kunnan alueelta tai pumppaamopiireittäin. Yleisin tapa ilmoittaa vuotovesimäärä on käyttää yksikköä l/s johtokilometriä kohti. Vuotovesimäärän lisäksi yleensä ilmoitetaan vuotoveden suhteellinen osuus jätevesimäärästä, joka havainnollistaa paremmin vuotojen merkityksen. 3.4.2 Virtausmittaukset Virtausmittauksilla pyritään selvittämään jätevesimäärää ja erityisesti määrän vaihteluita viemäriverkostossa eri vuorokauden- ja vuodenaikoina. Mittaukset voidaan suorittaa kiinteillä tai siirrettävillä mittalaitteilla jätevedenpuhdistamolla, pumppaamoilla tai halutuissa verkosto-osissa. Virtaamatietojen perusteella voidaan arvioida vuotovesien määrää, kun esimerkiksi kuivan ajan mittauksia verrataan sateisen ajan tuloksiin. Johto-osakohtaisilla mittauksilla saadaan pahimmat vuotovesialueet

2 rajattua suhteellisen tarkasti, jolloin alueilla voidaan tehdä tarkempia vuotovesitutkimuksia, kuten savukokeita tai putkien kuvauksia. Eri vuodenaikoina tehtyjen virtausmittausten perusteella voidaan arvioida mistä viemäriin päässeet vuotovedet ovat peräisin. Kevään virtaamahuiput on selitettävissä lumien sulamisvesillä, kun taas syksyllä kuivana aikana saadut merkit vuotovesistä voidaan selittää verkostoon vuotavilla pohjavesillä. Virtaamamittausten yhteydessä tehdyt laatuparametrimittaukset antavat tarkempaa tietoa vuotovesistä. Suomessa Vuove-Insinööri Oy:n kehittämällä Vuove-menetelmällä voidaan mitata vuotoveden suhteellista osuutta virtaamasta sekä vuoto- ja jäteveden absoluuttista määrää. Sillä saadaan selville vuotoveden lisääntyminen mittapisteiden välillä. Tutkimus voidaan suorittaa aluevertailuna tai tarvittaessa tarkempana jopa kaivo kaivolta. (Vuove-insinöörit Oy 211) Oulussa tehtiin jäteveden virtausmittauksia kesällä 214 vuotovesialueiden rajaamiseksi. Mittaukset olivat ns. kuivan ajan mittauksia, joilla selvitettiin jäteveden minimivirtaamia. Minimivirtaamatietoja voidaan hyödyntää vertailupohjana jatkossa tehtäviin sateisen ajanjakson mittauksiin. Virtausmittaukset mitattiin viettoviemäreistä kannettavalla Nivus PCM 4 mittalaitteella (kuva 4), joka hyödyntää ultraääniristikorrelaatiomenetelmää. PCM 4 mittalaite koostu mittausyksiköstä sekä anturista. Mittausyksikköön asetetaan mitattavan putken tiedot ja se laskee virtaaman annettujen tietojen ja anturin mittaamien vedenpinnankorkeuden ja virtausnopeuden perusteella. Lisäksi laitteisto mittaa jäteveden lämpötilaa, josta voidaan tehdä päätelmiä veden alkuperästä. (Labkotec 214) Mittauspisteinä oli tarkastuskaivot (risteyskaivot), joihin tulevista putkista lyhyet n. 15 minuuttia kestävät mittaukset tehtiin.

21 Kuva 4. PCM 4 mittausyksikkö ja anturi (Nivus 212). Viettoviemäreiden virtausmittauksissa jäteveden kiintoaines aiheuttaa omat haasteensa pidempiaikaisille mittauksille. Kiintoaines tarttuu helposti mittausantureihin ja aiheuttaa mittaushäiriöitä. Jäteveden virtausmittausmenetelmiä tulisikin kehittää toimivammiksi pidempiaikaisiin mittauksiin. 3.4.3 Savukoe Savukoe on yksinkertainen ja edullinen tapa selvittää verkoston vuotokohdat ja virheelliset liitokset koealueella. Menetelmässä viemäriverkostoon puhalletaan tarkastuskaivon kautta harmaata savua savukoneen tai pienen savukranaatin avulla. Savua saadaan erivärisinä, mutta harmaa on todettu parhaaksi, sillä se ei värjää pintoja ja se havaitaan helposti. Yleensä savu ajetaan kohti päätekaivoa, jolloin savu saadaan viemäriin vastavirtaan ja mahdollistetaan savun kulkeutumisen sääntely viemärissä. Savu purkautuu verkostosta kiinteistöjen tuuletusputkista, kaivojen kansistoista ja viemärin vuotokohdista (kuva 5). Lisäksi savukoe paljastaa sade- ja kuivatusvesien luvattomat liitännät jätevesiviemäriin. (Kivelä 213)

22 Kuva 5. Savu purkautuu hulevesikaivosta, joka on liitetty jätevesiviemäriin (Pohjosaho 214). Savukokeista on tiedotettava alueen kiinteistöjä sekä pelastuslaitosta. Kiinteistöjen on huolehdittava, että lavuaarien ja lattiakaivojen vesilukoissa on vettä, jottei savu pääse sisälle kiinteistöön. (Kivelä 213) Savukokeesta on muistettava, ettei se ole aukoton tutkimusmenetelmä, sillä tukokset ja putkistoon muodostuneet vesilukot estävät savun etenemisen. Savukoetta ei myöskään voida suorittaa talviaikana maan ollessa jäässä. (Forss 25, Kivelä 213) 3.4.4 TV-kuvaus TV-kuvaus on yleinen tapa kartoittaa viemärin kunto. Viemäriputket ja kaivot kuvataan viemäriin laskettavalla kauko-ohjattavalla robotilla (kuva 6), jota ohjataan viemäriosuus kerrallaan kaivosta kaivoon tai työnnettävällä kameralla eli niin sanotulla tuikkauskameralla. Nykyaikaisella kamerakalustolla voidaan tuottaa erittäin tarkkoja raportteja lähestulkoon kaikenkokoisista putkistoista. TV-tutkimuslaitteistot luovat kuvan lisäksi putken kaltevuusprofiilin (kuva 7) ja ne voivat tallentaa tietoa lämpötilasta ja paineesta putkessa (ipek 215). Kaltevuusprofiilin avulla löydetään viemärilinjan painumat, jotka heikentävät viemärin toimintaa. Tutkimuslaitteiston tuottama videomateriaali tallennetaan jälkitarkastelua varten. Vuotovesiselvitykseen tehtävät

23 kuvaukset on järkevintä tehdä keväisin heti lumien sulamisen jälkeen, jolloin vuotovesimäärät ovat suurimmillaan ja vuotokohdat on helppo havaita. Kuva 6. Viemäriin laskettavia kuvausrobotteja (Oulun Viemärihuolto Oy). Kuva 7. TV-kuvauksella havaittu verkkohalkeama betoniviemärissä (Oulun Vesi 214). TV-kuvauksen suurin heikkous on tutkimuksen subjektiivisuus. Tulokset riippuvat pitkälti tutkimuksen suorittajasta, sillä kuvaus ja kuvan tulkinta vaatii ammattitaitoa. Vikojen tunnistaminen ja luokittelu vaatii huolellisuutta, ja vikojen löytymiseen ja arviointiin saattaa vaikuttaa useat eri tekijät, kuten kuvaajan valppaus, kokemus ja ympäristön häiriötekijät (Wirahadikusumah et al. 1998).

24 Tonttiviemäreiden (n. 25 % viemäriverkkojen pituudesta) kuvaaminen on harvoin osa TV-kuvausohjelmaa, vaikka tonttiviemärit ovat usein suuria vuotovesilähteitä (Ojala 22). Vanhat tonttiviemärit on saatettu liittää suoraan runkoviemäriputkeen, mikä hankaloittaa kameran saamista tonttiliitäntään. Sateen aikana tehtävissä kuvauksissa vuotavat tonttiviemärit kuitenkin paljastuvat, kun niistä virtaa kirkasta vettä runkoviemäriin. Vastuu tonttiviemäristö on kiinteistönomistajalla, joten vesihuoltolaitoksilla on rajalliset mahdollisuudet vaikuttaa tonttiviemäreiden kuntoon. Yleinen käytäntö on, että vesihuoltolaitos saneeraa runkoviemäreidensaneerauksen yhteydessä tiealueella sijaitsevan osuuden tonttiviemäristä. (Seppinen 21)

25 4 VUOTOVEDET OULUSSA Oulun Vesi on Oulun kaupungin omistama kunnallinen liikelaitos, joka toimii Oulun kaupungin alueen vesihuoltolaitoksena. Se on vastuussa koko kaupunkialueen vedenjakelusta, viemäröinnistä ja jätevedenkäsittelystä. Oulun Veden toiminta-alueella (kuva 8) on 186 viemäriverkostoon liittynyttä asukasta (vuonna 214) ja jätevesiviemäriverkoston pituus on 1211 kilometriä. (Oulun Vesi 215) Kuva 8. Oulun runkoviemäriverkosto.

26 Oulussa vuotovesitilanteen tarkastelu on aikaisemmin keskittynyt kokonaisvuotovesiprosentin kehitykseen (kuva 9). Varsinaisia vuotovesiselvityksiä ei ole tehty, vaikkakin kevään sulamisvesistä ja kesän sateista aiheutuvat ongelmat jätevesiverkostossa ja jätevedenpuhdistamolla on tiedostettu ja pahimpia vikapaikkoja on korjattu. Vuotovesiongelmien selvittämiseksi Oulun Vesi tilasi kaksi diplomityötä aiheesta ja Vuove -vuotovesitutkimuksen Vuove-Insinöörit Oy:ltä. Lisäksi kesän 214 aikana mitattiin jäteveden virtaamia eri verkoston osissa minimivirtaamien selvittämiseksi. Kuvassa 9 esitettyjen Oulun vuotuisten vuotovesiprosenttien vaihtelu selittyy hyvin pitkälti sademäärien ja kevään sulamisvesimäärien vaihteluilla. Selvää trendiä vuotovesimäärien kasvusta tai vähenemisestä diagrammista ei ole havaittavissa, mutta on selvää, että vuotovesimäärät tulevat jatkossa kasvamaan jätevesiverkoston ikääntyessä ja saneerausvelan kasvaessa ellei ongelmaan puututa. Oulun Veden vuotovesitilanne verrattuna muihin vesilaitoksiin on esitetty kuvassa 1. 1% 8% 6% 4% 43, % 41,8 % 45, % 48,3 % 54,6 % 4, % 4,7 % 43,3 % 41,7 % 47,2 % 43,2 % 52,9 % 46,5 % 39,2 % 2% % 21 22 23 24 25 26 27 28 29 21 211 212 213 214 Kuva 9. Vuotovesiprosentti (VVY tunnusluku 2115) Oulussa vuosina 21 213.

27 1% 9% 8% 7% 6% 5% 4% 3% 2% 1% % Kuva 1. Vuotovesiprosentit (VVY tunnusluku 2115) eri vesilaitoksilla vuonna 213. (Vesilaitosyhdistys 213) Vuoden 211 jälkeen Oulu on laajentunut kuntaliitosten myötä Haukiputaan, Kiimingin ja Oulunsalon liittyessä Ouluun vuoden 213 alussa. Vuonna 211 Oulun alueelta tuleva jätevesivirtaama oli 13 961 628 m 3 ja jätevesiverkoston pituus 675 kilometriä. Vuotovesimäärä verkostossa oli,66 l/s/johtokilometri, kun SKTY:n antama suositusarvo on,3,6 l/s johtokilometriä kohden. Vuotovesien suositusarvon ylitys ei ole kovin suuri, kun huomioon otetaan Oulun keskustan sekaviemäröinnin vaikutus vuotovesimääriin. Sekaviemäröidyt ja sadevesiviemäröimättömät alueet on esitetty liitteessä 1. Sadevesiviemäröimättömillä alueilla tarkoitetaan alueita, joilla ei ole hulevesiputkia ja kaivoja, mutta sadevedet ohjataan avo-ojiin tai imeytetään maaperään. Jäteveden vuotojen määrää maaperään ei ole tässä työssä arvioitu.

28 5 TUTKIMUSMENETELMÄ Tässä työssä tarkasteltiin vuotovesimäärien alueellisia eroja ja mahdollisia syitä vuotovesien pääsylle viemäriverkostoon pumppaamojen virtaamatietojen perusteella kanta-oulun alueella ja virtausmittausten perusteella Oulunsalossa, Kiimingissä, Ylikiimingissä, Haukiputaalla ja Kellossa. Kanta-Oulun pumppaamojen virtaamatiedot saatiin Oulun Veden Labkonet InTouch -automaatiojärjestelmästä. Oulunsalon virtaamatiedot saatiin Slatekin automaatiojärjestelmästä ja Kiimingin, Ylikiimingin, Haukiputaan ja Kellon tiedot Mipron MiSO -järjestelmästä. Vuotovesitutkimuksen tarkasteluaikaväliksi valittiin 14 kuukauden jakso 1.1.211 29.2.212, miltä ajalta pumppaamokohtaiset jäteveden virtaamatiedot ovat hyvin saatavissa. Lisäksi vuosi 211 on hydrologisesti hyvä tarkasteluvuosi. Vuosi oli maan etelä- ja keskiosassa harvinaisen ja pohjoisessa jopa poikkeuksellisen lämmin. Ainoastaan helmikuussa oli selvästi tavanomaista kylmempää, muutoin vuosi kului keskimääräisessä tai sitä lämpimämmässä säässä. Talven aikana jätevedenvirtaamat tasoittuivat minimivirtaamatasolle, mikä oli hyvä lähtökohta vuotovesitarkasteluun. Vuoden 211 aikana satoi tavanomaista enemmän. Kesällä oli sekä pidempiä sadejaksoja, että lyhyempiä, rankempia sateita. Lämmin ja sateinen vuosi päättyi voimakkaisiin myrskyihin. Talvikuukausien (211 212) eli joulu-helmikuun keskilämpötila oli kylmästä helmikuusta huolimatta laajalti tavanomaista korkeampi, mihin on syynä huomattavasti tavanomaista lauhempi joulukuu. (Ilmatieteenlaitos 215a) Kanta-Oulun alue jaettiin 17 tarkastelualueeseen pumppaamopiirien perusteella (kuva 11). Lisäksi Oulun keskustan sekaviemäröinnin vaikutusta kokonaisvuotovesimäärään arvioitiin erikseen. Oulunsalon, Kiimingin ja Ylikiimingin, Haukiputaan ja Kellon vuotovesien tarkastelut on esitetty omina kohtinaan. Jokaiselta alueelta tehtiin karttaesitys, jossa on esitetty viemäriverkoston ikärakenne, vuotovesien osalta tarkasteltava alue ja pumppaamo sekä tarkasteltavan alueen sisälle jäävät pienemmät pumppaamopiirit/valuma-alueet. Verkoston ikärakenne ja pumppaamopiirit saatiin Oulun Veden Trimble NIS -verkkotietojärjestelmästä. Ikärakenteen perusteella voidaan tehdä päätelmiä syistä vuotovesien pääsylle jätevesiverkostoon.

29 Kuva 11. Vuotovesien tarkastelualueet Kanta-Oulussa. Jokaisen tarkastelualueen virtaamatiedoista piirrettiin virtaamatrendit yhdistettynä Ilmatieteenlaitoksen avoin data -palvelusta (Ilmatieteenlaitos 215b) saatuihin sadantaja lumensyvyystietoihin. Sadanta- ja lumimäärät on mitattu Oulunsalon Pellonpään mittausasemalla. Tietoja voidaan pitää tarpeeksi tarkkoina vuotovesitarkasteluun, vaikka sade- ja lumimäärät voivat hieman vaihdella alueellisesti. Virtaamatrendeihin lisättiin minimivirtaamasuora, jolloin eri aikojen virtaamamääriä suhteessa minimivirtaamaan on helpompi tarkastella. Vuotovesiksi laskettiin kaikki minimivirtaamatason ylittävät vedet. Virtaamatrendin käyttäytymisestä voi päätellä

Sadanta [mm] / lumen syvyys [cm] [m 3 /vrk] 3 vuotovesien määrän ja mahdolliset vuotovesilähteet. Esimerkkikuva virtaamatrendistä ja sen tulkinnasta on esitetty kuvassa 12. 8 b d Jäteveden minimivirtaamataso 6 6 4 2 a c e 4 2 Jätevettä Vuotovesiä Sadekertymä/vrk Lumensyvyys Pumpattu vesimäärä/vrk 14 kk tarkasteluajanjakso a = Jätevesien minimivirtaamataso talviaikana, kun maa on jäässä, eikä vuotovesiä pääse merkittävästi verkostoon. b = Keväällä lumien sulaminen ja sen vaikutus jätevedenvirtaamiin. Jätevedenvirtaamat kasvavat merkittävästi. Sulamisvedet pääsevät vuotamaan jätevesiverkostoon sekä hule- että pohjavesinä. c = Pohjavedenpinnat ovat korkealla ja maa on märkä. Pohja- ja vajovesiä vuotaa viemäriin jatkuvasti kunnes pohjavedenpinnat laskevat ja maa kuivuu. Virtaamatrendi palaa hitaasti minimivirtaamatasolle. d = Kesän sadejaksot aiheuttavat piikit jätevedenvirtaamiin. Hulevesiä pääsee vuotamaan suoraan verkostoon. e = Syksyn ja leudon alkutalven aikana pohjavedenpinnat pysyvät sateiden jälkeen minimivirtaamatasoa korkeammalla. Pohjavesiä pääsee jälleen vuotamaan verkostoon, mikä näkyy jätevedenvirtaamien nousuna. Kuva 12. Esimerkki jätevesien virtaamatrendistä ja trendin tulkinta. Virtaamatietoja tarkastellessa tulee huomioida virtausmittauksen epätarkkuus, sillä pumppaamoilla mittaus tehdään pääsääntöisesti astiamittauksella ja ne ovat hyvin laskennallisia perustuen pumppujen käyntiaikoihin. Virtaamatrendit antavat kuitenkin hyvän kuvan jätevesimäärien vaihteluista sateiden ja sulamisvesien vaikutuksesta.

31 6 TULOKSET JA NIIDEN TARKASTELU 6.1 Vuotovedet alueittain 6.1.1 Pateniemi ja Herukka Pateniemen kaupunginosa koostuu pääasiassa vanhoista Pateniemen sahan läheisyyteen syntyneistä pientalovaltaisista asuinalueista sekä uudemmista täydennysrakentamisalueista. Kaupunkirakenne alueella on pienimittakaavainen, kerrosluku vaihtelee yhden ja kahden kerroksen välillä. Herukan kaupunginosan kaupunkirakenne on täydentynyt voimakkaasti parin viime vuosikymmenen aikana ja rakentaminen koostuu pääosin pientaloista. (Oulun Kaupunki 26) Maisemarakenteeltaan alue on tasaista maastoa, joka jakautuu metsäisiin alueisiin, merenrantaan ja ojalaaksoihin. Laajat viheralueet sijaitsevat pääosin meren rannassa ja Kuivasojan laaksossa. Pohjoisosissa viheralueita sijoittuu Herukanojan laaksoon. (Oulun Kaupunki 26) Merenranta-alueet kuuluvat tulvariskialueeseen (Liite 2), jolloin merenpinnankorkeudella voi olla vaikutusta myös vuotovesimääriin. Alueella on ollut tilanteita, jolloin merivesi on noussut kaivojen yläpuolelle. Tarkasteltavalla alueella on useita jätevedenpumppaamoita, joilta jätevedet johdetaan tarkastelupumppaamo JVP 18 Rajahautaan. JVP 18 on poistettu käytöstä 212, mutta vuoden 211 tiedot antavat hyvän kuvan alueen vuotovesitilanteesta. Viemäriverkoston ikäjakauma on esitetty kuvassa 13. Pääosa verkostosta on suhteellisen vanhaa, lähinnä 7-luvulla rakennettua, mutta myös uudempia, 9-luvulla rakennettuja alueita löytyy. Muutamia viemäriosuuksia on uusittu 2-luvulla.

32 Taustakartta: Maanmittauslaitos 215 Kuva 13. Pateniemi-Herukan viemäriverkoston ikäjakauma, pumppaamopiirit ja vuotovesien tarkastelualue. Pumppaamon (JVP 18) virtaamatiedot, päivittäinen sadanta ja lumimäärä on esitetty tarkasteluajanjaksolta kuvassa 14.

Sadanta [mm] / lumen syvyys [cm] [m 3 /vrk] 33 8 6 6 4 2 min. 4 2 Sadekertymä/vrk Lumensyvyys Pumpattu vesimäärä/vrk Kuva 14. JVP 18 Rajahauta. Virtaamat, vuorokautiset sadannat ja lumensyvyys. Kuvan 14 perusteella alueen vuotovesimäärät ovat merkittäviä. Pumpattu vesimäärä on kevään sulamisvesien ja sadepiikkien aikana yli kaksinkertainen talviajan minimivirtaamiin verrattuna. Etenkin kevään sulamisvedet nostavat virtaamaa selvästi, mistä voi päätellä, että sulamisvesiä pääsee suoraan verkostoon. Päätelmää tukevat rankempien sadejaksojen nostamat virtaamapiikit, jolloin hulevedet pääsevät verkostoon tarkastuskaivojen, kansistojen ja mahdollisten virheellisten tai laittomien liitäntöjen kautta. Vanhoille kiinteistöille on aikanaan saatettu myöntää myös lupia liittää salaojat jätevesiverkostoon. Kevään aikana korkealle nousseet virtaamat tasoittuvat minimivirtaaman tasolle hitaasti kesän aikana. Tämän perusteella alueen pohjavesi nousee merkittävästi kevättulvien aikana ja pääsee vuotamaan jo ikääntyneeseen jätevesiverkostoon pitkin kesää. Vajo- ja pohjavesien vuodot verkostoon kertovat putkien ja putkiliitosten huonosta kunnosta. Erityisesti verkoston vanhimmilla alueilla tulisi tehdä verkoston kuntotutkimuksia esimerkiksi TV-kuvauksin ja savukokein. 6.1.2 Ritaharju ja Kuivasranta Ritaharju ja Kuivasranta on uutta vuoden 23 jälkeen rakennettua aluetta ja Ritaharjun alue rakentuu edelleen (kuva 15). Alueen asunnot ovat pääasiassa puurakenteisia pientaloja, mutta alueella on myös rivi- ja kerrostaloasuntoja. Tarkastelupumppaamo JVP 163 Rantapolun virtaamat on esitetty kuvassa 16.

Sadanta [mm] / lumensyvyys [cm] [m 3 /vrk] 34 Taustakartta: Maanmittauslaitos 215 Kuva 15. Ritaharju ja Kuivasranta. Jätevesiverkoston ikäjakauma, pumppaamopiirit ja vuotovesien tarkastelualue. 8 12 6 8 4 min 2 4 Sadekertymä/vrk Lumensyvyys Pumpattu vesimäärä/vrk Kuva 16. JVP 163 Rantapolku. Virtaamat, vuorokautiset sadannat ja lumensyvyys.

35 Virtaamatietojen perusteella alueelta ei voida sanoa tulevan merkittäviä vuotovesiä. Virtaaman nouseva trendi kertoo Ritaharjun alueen kasvusta vuoden 211 aikana. Verkosto on uutta ja hulevesien pääsy jätevesiviemärin on estetty onnistuneesti. 6.1.3 Kuivasjärvi Kuivasjärven kaupunginosa sijoittuu Kuivasjärven pohjoispuolelle ja on lähinnä 8- luvulla rakennettua pien- ja rivitaloaluetta (kuva 17). Lisäksi Aaltokankaalla sijaitsee ratsastustalleja. JVP 113 Raitotien virtaamatiedot on esitetty kuvassa 18. Kuva 17. Kuivasjärvi. Jätevesiverkoston ikäjakauma, pumppaamopiirit ja vuotovesien tarkastelualue.

Sadanta [mm] / lumensyvyys [cm] [m 3 /vrk] 36 8 8 6 6 4 4 2 min 2 Sadekertymä/vrk Lumensyvyys Pumpattu vesimäärä/vrk Kuva 18. JVP 113 Raitotie. Virtaamat, vuorokautiset sadannat ja lumensyvyys. Virtaamatietojen perusteella alueen jätevesimäärät kasvavat kevään sulamisvesien vaikutuksesta noin 5 %:lla. Sateet vaikuttavat virtaamiin jossain määrin, erityisesti virtaamapiikki heinäkuun lopulla erottuu selvästi. Virtaamien yleinen taso kevään sulamisvesien jälkeen pysyy talven minimivirtaamaa korkeammalla, mistä voidaan päätellä, että alueelta tulevat vuotovedet muodostuvat pääosin pohja- ja vajovesien vuodoista putkien halkeamien ja liitosten kautta sekä mahdollisesti rakennusten kuivatusvesistä. 6.1.4 Jylkynkangas, Pöllökangas ja Kaijonharju Jylkynkangas on 2-luvulla rakennettua pientaloaluetta, kun taas Kaijonharjun kerrostaloalue ja Pöllökankaan pientaloalue on rakennettu 197-luvun loppupuolella. Kartta alueesta on esitetty kuvassa 19 ja JVP 116 Kaijonlahdentien virtaamat on esitetty kuvassa 2.

Sadanta [mm] / lumensyvyys [cm] [m 3 /vrk] 37 Taustakartta: Maanmittauslaitos 215 Kuva 19. Jylkynkangas, Pöllökangas ja Kaijonharju. Jätevesiverkoston ikäjakauma, pumppaamopiirit ja vuotovesien tarkastelualue. 8 16 6 12 4 min 8 2 4 Sadekertymä/vrk Lumensyvyys Pumpattu vesimäärä/vrk Kuva 2. JVP 116 Kaijonlahdentie. Virtaamat, vuorokautiset sadannat ja lumensyvyys.

38 Alueilta kertyvä jätevesimäärä kaksinkertaistuu kevään sulamisvesien aikana, jonka jälkeen virtaamat lähtevät laskuun. Hitaasti minimivirtaamatasolle palautuvan trendin perusteella vuotovesiä pääsee verkostoon pohja- ja vajovesistä mahdollisten putkirikkojen, vuotavien putkiliitosten ja kaivojen kautta. Kesän sateet aiheuttavat selvät piikit virtaamiin, jolloin vesimäärät kaksinkertaistuvat hetkellisesti ja palaavat suhteellisen nopeasti lähelle minimivirtaamatasoa. Lyhyistä virtaamapiikeistä voidaan päätellä, että hulevesiä pääsee suoraan verkostoon myös tarkastuskaivojen ja laittomien liitäntöjen kautta. 6.1.5 Korvensuoran suuralue Korvensuoran suuralue muodostuu Ruskon kauppa- ja teollisuusalueesta sekä Heikinharjun, Korvensuoran, Korvenkylän, Saviharjun ja Talvikankaan asuinalueista (kuva 21). Jäteveden virtaamatrendi pumppaamolta JVP 125 Rusko, lumensyvyys ja vuorokautiset sadannat on esitetty kuvassa 22.

Sadanta [mm] / lumensyvyys [cm] [m 3 /vrk] 39 Kuva 21. Korvensuoran suuralue. Jätevesiverkoston ikäjakauma, pumppaamopiirit ja vuotovesien tarkastelualue. 8 6 6 5 4 4 2 min 3 2 1 Sadekertymä/vrk Lumensyvyys Pumpattu vesimäärä/vrk Kuva 22. JVP 125 Rusko. Virtaamat, vuorokautiset sadannat ja lumensyvyys.

4 Pumppaamolle tulevat jätevesimäärät ovat suuria johtuen pumppaamon vaikutusalueen laajuudesta ja aluerakenteesta. Virtaaman vaihtelut ovat suuria ja ne vastaavat voimakkaasti sulamisvesiin ja sateisiin. Arvioidusta minimivirtaamatasosta virtaamat kasvavat jopa 2,5-kertaiseksi runsaampien sateiden aikana. Merkittäväksi vuotovesialueeksi voidaan arvella Ruskon teollisuusaluetta, jossa hulevesiä kertyy runsaasti laajoilta päällystetyiltä pinnoilta ja niitä saatetaan johtaa laittomasti suoraan jätevesiverkostoon. Hönttämäen ja Korvensuoran asuinalueiden viemäriverkosto on jo ikääntynyttä. Kevään sulamisvesien jälkeen minimivirtaamatasoa korkeammat virtaamat kuivinakin aikoina kertovat pohja- ja vajovesien vuodoista verkostoon. Pohjaja vajovesien vuodot tulevat todennäköisimmin vanhimmilta verkostoalueilta. 6.1.6 Tuira ja Toivoniemi Tuira on korkeaa kerrostaloaluetta, jossa rakennukset sijoittuivat maaston muotojen mukaan, ja niiden väliin jää laajoja pysäköintialueita. Toivoniemi on keinotekoinen saari Tuiran eteläpuolella. Tarkasteltavan alueen verkoston ikä on hyvin vaihtelevaa (kuva 23). Vanhin viemärilinja on rakennettu 1959, kun taas Lehtorannan alue ja Koskitien runkoviemäri on uusittu 21-22.

41 Taustakartta: Maanmittauslaitos 215 Kuva 23. Tuira ja Toivoniemi. Jätevesiverkoston ikäjakauma, pumppaamopiirit ja vuotovesien tarkastelualue. Tarkasteltavan alueen jätevedet johdetaan pumppaamolle JVP 134, jonka virtaamatrendi on esitetty kuvassa 24.

Sadanta [mm] / lumensyvyys [cm] [m 3 /vrk] 42 8 8 6 6 4 4 min 2 2 Sadekertymä/vrk Lumensyvyys Pumpattu vesimäärä/vrk Kuva 24. JVP 134 Koskitie. Virtaamat, vuorokautiset sadannat ja lumensyvyys. Kuvan 24 virtaamatrendistä on luettavissa Tuiran alueen jätevesimäärät syyskuun alkuun asti, jonka jälkeen virtaamat putoavat tuntemattomasta syystä alemmalle tasolle, eikä virtaamassa tapahdu enää merkittäviä vaihteluita. Todennäköisesti muutos virtaamatasossa johtuu ongelmista pumppaamon virtausmittauksessa, sillä alueen viemäriverkostoon ei ole tehty muutoksia. Alkuvuoden osalta voidaan päätellä, että vuotovesiä pääsee verkostoon sekä pohja-, että hulevesistä. Kevään sulamisvesien ja sateiden aikana jätevesivirtaamat nousevat nopeasti ja palautuvat noin kahdessa kuukaudessa takaisin minimivirtaamatasolle. Sadejaksot näkyvät selvästi jätevesivirtaaman hetkellisenä nousuna. 6.1.7 Myllyoja ja Kirkkokangas Myllyojan alue on taajaan rakennettua ja varsinaisia viheralueita löytyy vain luonnontilaisesta Myllyojanpuistosta. Myllytullin aluekeskuksen läheisyys koostuu kerrostaloalueista, muutoin kaupunginosa on omakotitaloaluetta. Kirkkokangas on mäntymetsävaltaista ja väljästi rakennettua pientaloaluetta. Oulujoen rannassa on peltoja metsäalueita. Viemäriverkoston ikärakenne on esitetty kuvassa 25 ja pumppaamon JVP 132 virtaamatrendi, vuorokautiset sadannat ja lumensyvyys kuvassa 26.

Sadanta [mm] / lumensyvyys [cm] [m 3 /vrk] 43 Kuva 25. Myllyoja ja Kirkkokangas. Jätevesiverkoston ikäjakauma, pumppaamopiirit ja vuotovesien tarkastelualue. 8 4 6 3 4 2 min 2 1 Sadekertymä/vrk Lumensyvyys Pumpattu vesimäärä/vrk Kuva 26. JVP 132 Parkkisenranta. Virtaamat, vuorokautiset sadannat ja lumensyvyys.

44 Pumppaamon virtaamatietojen (kuva 26) perusteella kevään lumiensulamisvedet aiheuttavat selvän piikin jätevesivirtaamaan. Hetkellisesti virtaama kasvaa noin kaksinkertaiseksi minimivirtaamaan verrattuna, mutta muutoin virtaamat pysyvät suhteellisen tasaisena pitkin vuotta eikä vuotovesien osuus ole kovin merkittävä. Tasaisena pysyvän virtaaman perusteella alueen vuotovedet muodostuvat pohja- ja vajovesistä, jotka pääsevät vuotamaan verkostoon hiljalleen, mahdollisesti putkien halkeamista ja vuotavista liitoksista. Hulevesien osuus vuotovesistä on pieni. Kokonaisuudessa alueella ei ole merkittävää ongelmaa vuotovesistä. 6.1.8 Haapalehto Haapalehdon omakoti- ja rivitaloalue jakaantuu kahteen osa-alueeseen, Ylä- Haapalehtoon ja Ala-Haapalehtoon. Haapalehdon viemäriverkosto on rakennettu 197- luvun puolivälissä (kuva 27). Molemmilla alueilla on omat pumppaamopiirinsä, joiden virtaamatiedot on esitetty kuvissa 28 ja 29.

Sadanta [mm] / lumensyvyys [cm] [m 3 /vrk] 45 Kuva 27. Haapalehto. Jätevesiverkoston ikäjakauma, pumppaamopiirit ja vuotovesien tarkastelualueet. 8 2 6 15 4 min 1 2 5 Sadekertymä/vrk Lumensyvyys Pumpattu vesimäärä/vrk Kuva 28. JVP 128 Viisarikiventie (Ala-Haapalehto). Virtaamat, vuorokautiset sadannat ja lumensyvyys.