VIERUMÄEN JA HEIKKIMÄEN VEDENJAKELUN JA VIEMÄRÖINNIN MITOITUS JA YLEISPERIAATTEET 1. TAUSTAA JA TAVOITTEET Vierumäen alueen vesihuoltoa tullaan lähivuosina kehittämään uusien työpaikka- ja asuinalueiden rakentamisen takia. Aiemmin v. 2014 on esitetty yleisperiaate (kuva 1), jossa Heikkimäen työpaikka-alueen kautta toteutettaisiin vesihuoltolinja, joka liittyisi nykyiseen Vierumäeltä Heinolaan kulkevaan yhdysvesijohtoon ja viemäriin taajaman pohjoispuolella. Kuva 1. Alustava luonnos v. 2014 Heikkimäen työpaikka-alue voi toteutua myös vaiheittain etelästä pohjoiseen, jonka takia luonnosta täydennettiin ja tarkennettiin myös mahdollisuudella johtaa alkuvaiheessa jätevesiä pumppaamalla niitä 110 M paineviemärissä Vierumäen nykyisen verkoston kautta. Samoin vesijohdon kokoa suurennettiin Syrjälänkankaan teollisuusalueen suuntaan (kuva 2). Kaava-alueen pinta-ala on 46 hehtaaria. Alueen kokonaisrakennusoikeudessa tulee varautua noin 140 000 kerrosalaneliömetriin. Rakennusoikeus on osoitettu teollisuus- ja varastointirakennusten korttelialueille. Työpaikka-alueen vedenkulutukseksi voidaan arvioida vastaavilla alueilla 100-200 l/vuodessa kerrosneliömetriä kohden. Käytettäessä mitoitusperusteena arvoa 150 l/k-m 2 saadaan vedenkulutusarvioksi noin 20 000 m 3 /a eli noin 55 m 3 /d. Vastaava huipputunnin vedenkulutus on noin 16 m 3 /h eli 4,5 l/s. Vastaavasti jätevesimäärän huipputunti on samaa luokkaa, mahdollisesti vuotovesistä johtuen vähän suurempikin, luokkaa 20 m 3 /h. 1/10
Kuva 2. Alustavan luonnoksen täydennys Vedenjakeluun liittyen on lisätavoitteeksi edelleen otettu tehostaa Syrjälänkankaan vedenottamolta tai viiden kunnan yhdysvesijohdosta Lahden suunnasta saatavan veden siirtoa Heinolan suuntaan ja toisaalta varmistaa Vierumäen taajaman vedensaantia pohjoisesta. Tämän vuoksi on tarkasteltu vesijohtoyhteyden tehostamista niin, että se jatkuisi Heikkimäestä 110 M johdon sijaan suuremmalla 160 M putkikoolla etelään (kuva 3). Tällöin kyseinen vesijohdon jatko tekisi mahdolliseksi edullisesti toteuttaa myös viemäröinti, jolla Syrjälänkankaan teollisuusalueen viemärivesiä voitaisiin pumpata pohjoiseen Heikkimäen kautta rakennettavan viemärin kautta. Tällä olisi myönteinen vaikutus alkuvaiheen Heikkimäen viemärin toimintaan, kun vesimäärät olisivat suuremmat ja viipymää saataisiin pienennettyä. Periaate on esitetty kuvassa 3. 2/10
Kuva 3. Vesijohdon ja viemärin jatko ja liitos Syrjälänkankaan verkostoon 200 mm vesijohtoon ja 200 mm viemärijohtoon. Jätevesi pumpataan Heikkimäen kautta pohjoiseen. 2. LASKELMAT Edellisistä periaatteista on tehty mitoitustarkasteluja vesijohtoverkoston mallilla ja viemäriverkoston mallilla. Mallinnuksesta saaduilla johtopäätöksillä pyritään vastaamaan tilaajan esittämiin kysymyksiin: 2.1 Vedenjakelu Paljonko voidaan Syrjälänkankaalta johtaa Heikkimäen 160 M vesijohtolinjan kautta vettä silloin, kun kaikki vesi johdetaan sitä kautta ts. taajaman läpi menevä linja ei olisi käytössä? Keskustaan Heikkimäen kautta johdettava vesimäärä riippuu siitä, paljonko avataan Vierumäen ja Heinolan välillä olevaa paineensäätöaseman yhteyttä, joka sijaitsee linjalla noin 3 km urheiluopiston liittymiskohdan pohjoispuolella. Edellä esitetyillä verkoston periaatteilla Syrjälänkankaalta Heinolan suuntaan menee Heikkimäen 160 M johdon kautta noin 6 l/s eli noin 500 m 3 /d ja Vierumäen kautta 4,5 l/s eli noin 400 m 3 /d yhteensä noin 900 m 3 /d. Jos Vierumäen kautta yhteys on suljettu, menee Heikkimäen 160 M linjasta noin 8 l/s eli 700 m 3 /d Heinolan suuntaan. 3/10
Mikäli Lahden suunnan pumppausta ja Syrjälänkankaan pumppausta ajetaan maksimiteholla, kaikki linjat ovat auki ja samalla avataan Heinolan suunnan paineenalennusaseman venttiiliä lähes auki, esitetyillä verkostoilla voidaan johtaa Heinolan suuntaan 15 l/s eli 1300 m 3 /d vesimäärä. Tällöin kuitenkin on odotettavissa paineongelmia matkan varrella Evätmäen korkeimmilla kiinteistöillä, jotka pitää ratkaista. Jos Heikkimäen linja olisi tässä tilanteessa 200 M, suurenisi virtaus tasolle 17,5 l/s eli 1500 m 3 /d. Putkikokoa 160 M voidaan kuitenkin pitää taloudellisimpana. Kullaan ja Syrjälänkankaan painepiirien yhdistäminen. Aiemmin on esitetty ajatus, että Kullaan vedenottamon ja Syrjälänkankaan vedenottamon jakelualueet olisivat samaa painepiiriä. Tällä hetkellä painepiirijako on Opiston tien risteyksen vaiheilla. Verkostomallilla tarkasteltuna tämä olisi järkevää. Painepiirit voidaan yhdistää siten, että nykyinen Evätmäen paineenalennusasema (joka sijoittuu alla olevalle kartalle) varustetaan paineenpitoventtiilillä. Venttiilin asetusarvon mukaan voidaan säädellä Heinolan suuntaan johdettavaa virtaamaa. Kun asetusarvo on pieni, virtaama kasvaa ja kun se on suuri, virtaama on pieni. Suurella virtaamalla on tosin riskinä paineen alentuminen Urheiluopiston alueella, jos samaan aikaan siellä ei ole vedensyöttöä Kullaalta. Vedenottamoiden ohjauksella tilanne voidaan kuitenkin hallita. Tähän liittyen vuonna 2015 siirryttiin käyttötapaan, jossa Syrjälänkankaan verkostopaine tulee Myllyojalle saakka. Myllyojalla on painepiirijako keskustan suuntaan. Tässä järjestelyssä huonona puolena voidaan nähdä Myllyojan alavilla alueilla olevien kiinteistöjen painetaso, joka muodostuu korkeaksi. Samaan aikaan tulisi turvata painetaso Vierumäellä, jossa maanpinta on Jauhokallion alueella korkeimmillaan yli +150 m ja matalimmillaan Myllyojalla tasolla + 80. Kun maaston korkeusero matalimman ja korkeimman kohdan välillä on luokkaa 70 m, ei voida suositella yhteisen painepiirin käyttöä vaan painetta olisi alennettava hallitusti Heinolan suuntaan. 4/10
Paineensäätöaseman sijainti voisi liikenneyhteyden kannalta olla suotuisampi Urheiluopiston tien vieressä kuin nykyisellä venttiilikaivolla Yrjölän/Lemmonkallion alueella, jonne on huonot kulkuyhteydet. Tähän järjestelyyn liittyy myös mahdollisesti vanhan Vierumäen vedenottamon käyttöönotto, joka edelleen tukee alueen painetasoja ja auttaa suuremman vesimäärän syöttämistä Heinolan suuntaan tarvittaessa. Yhtenä mahdollisuutena voisi tuoda esiin myös ajatuksen yhdistää Kullaan, Onkijärven ja Saarijärven vedenkäsittely uuteen vedenkäsittelylaitokseen, joka sijaitsisi Urheiluopiston alueella ja joka käyttäisi jatkossa Ala-Musterille johtavaa linjaa käsitellyn veden siirtoon. Vedenkäsittelynä olisi ensisijaisesti alkalointi kalkkikivirouheella. Uusi laitos korvaisi nykyisen opiston vedenkäsittelylaitoksen ja osan Ala-Musterin laitoksen vedenkäsittelykapasiteetista. Pystytäänkö Heikkimäen linjan kautta johtamaan kaikki vesi joka Syrjälänkankaalta tuotetaan? Heikkimäen 160 M linjan kautta voidaan johtaa noin 700 m 3 /d vesimäärä, jota voidaan pitää hyvänä suhteessa vedenottamon kapasiteettiin. Vierumäen kautta kulkevan linjan kautta menevät loput vedenottamon kapasiteetista ja lisäksi voidaan johtaa tarvittaessa Lahden suunnasta vettä. Etu putkiyhteyden suurentamisesta on pieni. Palovesitilanteessa Heikkimäestä saa 160 M putkesta otettua noin 15-20 l/s vettä. Rajoittavaksi tekijäksi muodostuu Vierumäen Jauhokallion alueen painetaso, joka laskee helposti liian alas kyseisessä tilanteessa, jos pumppaus perustuu pelkästään Syrjälänkankaan vedenottamon tuottoon. Tällöin paine laskee 20 l/s virtaamalla Jauhokalliolla lähes 0 tasoon huippukulutuksen aikaan. Jos linja Heikkimäkeen on 200 M, paranee Jauhokallion painetaso noin 1 bar. Vastaavasti 160 putkella ilman Lahden pumppausta voi Heikkimäestä ottaa yli 15 l/s ja Jauhokalliolla on vielä välttävä painetaso. Mikäli pumppaus Lahden suunnasta voidaan käynnistää Syrjälänkankaan vedenottamon avuksi, voidaan Jauhokallion alueella taata välttävä painetaso myös edellä mainitussa palovedenottotilanteessa 160 M putkella. Tätä voitaneen pitää riittävänä, koska alueella on lisäksi teollisuuden vesivarastoja, joita voidaan myös käyttää palovedenhankintaan. Yksi mahdollisuus voisi olla myös varustaa Syrjälänkankaan vedenottamo tehokkaammalla palovesipumpulla, jos katsotaan, että Lahden suunnan pumppaus ei ehdi käynnistyä palovedenottotilanteessa riittävän nopeasti. Vedenottamon alavesisäiliön vesivarastoa hyödyntämällä voidaan säiliöstä pumpata jonkin aikaa suuremmallakin teholla. Esim. 100 m 3 (säiliön kokonaistilavuus 235 m 3 ) vesimäärä vastaisi noin 2 h pumppausta ottaen huomioon kaivon tuotto, jonka aikana Lahden suunasta saatava pumppaus alkaisi tasapainottaa tilannetta. Vaikka Heikkimäkeen tehtäisiin 200 M putki ja Lahden pumppaus olisi päällä, on vaikea taata Heikkimäkeen yli 25 l/s palovesivirtaamaa, ilman että Jauhokallion painetaso huippukulutustilanteessa käy riittämättömäksi. 5/10
Vaihtuuko vesi Heikkimäen läpi kulkevassa linjassa normitilanteessa ilman auttamista riittävästi vaikkei linjan varrella olisi käyttöä tai mainittavaa käyttöä? Heinolaan kannattaa johtaa suunnitellun paineenalennus-/säätöaseman kautta Vierumäeltä hallitusti vettä jatkuvasti noin 100-200 m 3 /d, jolla viipymä Heikkimäen linjassa on enintään 1-2 vrk. mikäli paineensäätöasemaa ei ole, menee nykyisellä järjestelylläkin Myllyojalle noin 130 m 3 /d vesimäärä, jota voidaan pitää riittävänä. Vesi tulee tosin kulkemaan Heinolan suuntaan kahta reittiä, Heikkimäen ja vanhan Vierumäen johtoverkoston kautta, mutta virtaama painottu Hekkimäen reittiin. Yhtenä mahdollisuutena tässä tapauksessa on lisätä virtausta juoksuttamalla vähän vettä painepiirirajalta Heinolan suuntaan Myllyojalla, esim. 50 100 m3/d virtaamaa vastaavasti. Tämä laskee vähän myös Myllyojan yöajan korkeita painetasoja. Ilman toimilaiteventtiiliä juoksutuksessa on pieni vaara vesisäiliön ylitäytöstä, mutta sekään ei aiheuta muuta haittaa kun ylimääräinen vedenkulutus. Nykyisessä painepiirijaossa on myös havaittu, että jos Kuusakoski ottaa paljon vettä (tasolla 10 l/s), voi Evätmäen/Peikkometsän alueella olla heikko painetaso. Tämä voitiin todentaa myös mallintamalla kyseinen kulutus Kuusakoskelle, kuten alla olevassa kuvassa. Evätmäen alueella painetaso laskee tasolle 160, joka ei ole enää täysin riittävä kun kiinteistö sijaitsee tasolla yli + 140. Kuva: 3.1: Paineprofiili Vierumäen ja Heinolan välillä nykytilanteessa jos Kuusakoskella on vedenkulutuspiikki noin 10 l/s. Evätmäen kohdalla korkeimmalla kiinteistöllä heikohko verkostopaine. 6/10
2.2 Viemäriverkosto Paljonko voidaan johtaa viemärivettä Heikkimäestä luonnoksen mallilla, jossa teollisuusalueen läpi kulkee 200 M vietto? Katualueen alustavan pituusleikkauksen mukaan linjan kaltevuus on pienimmillään 0,8 %, jolla 200 M viemärin kapasiteetti on noin 24 l/s. Vastaavasti 250 M viemärin kapasiteetti olisi noin 50 l/s. Kuva 4. Heikkimäen viettoviemäri 200 M ja paineviemäri 160 M, kun virtaama on noin 26 28 l/s. Voidaan todeta, että 200 M viettoviemärin, 160 M paineviemärin ja vielä vanhan siirtoviemärin (250 M) liitoskohdan jälkeinen kapasiteetti on liian pieni. 7/10
Kuva 5. Heikkimäessä virtaamalla n. 24 l/s 200 M viemärin kapasiteetti on vielä riittävä, ja vanhassa runkoviemärissäkin Heikkimäen linjan liittymiskohdan jälkeen on kapasiteettia ainakin virtaamalle noin 40 l/s, joka taas vastaisi huipputunnin jätevesimäärää noin 1000 m 3 vedenkulutuksella. Kuvassa kuitenkin 160 M paineviemärin kapasiteetti ylittyy vähän. 8/10
Heikkimäen pumppaamolla paineputken pituus on noin 1700 m ja staattinen nostokorkeus noin 10 m. Pumppaamon kapasiteetiksi 160 M paineputkella saadaan enimmillään noin 20 l/s, jolloin virtausnopeus on 1,3 m/s. Jos paineputki on 200 M, on kapasiteetti mahdollista nostaa tasolle 30 l/s. Jos tahdottaisiin johtaa Syrjälänkankaan teollisuusalueelta jätevettä Heikkimäen kautta niin tehtäisiinkö se 110 M paineviemärillä? Kyllä, voidaan tehdä 110 M paineviemärillä, jonka kapasiteetti noin 7-10 l/s. Voisiko viemäriveden mitoitusvirtaaman lähtökohtana olla esim. 70 % Syrjälänkankaan ottoluvasta eli 700 m3/d muunnettuna huipputunnin virtaamaksi litroiksi sekunnissa 700 m 3 /d vedenkulutusta vastaava viemäriveden huipputunti olisi 100 m 3 /h eli 28 l/s. Jos varaudutaan tämän johtamiseen pelkästään Heikkimäen kautta, tulisi viettoviemäri olla 250 M ja pumppaamon paineviemäri 200 M. Heikkimäen alueelta ei välttämättä tule suuria jätevesimääriä ainakaan alkuvaiheessa kuinka jätevesipumppaamo ja 160 M linja toimisivat? Varmaan toimisi suhteellisen hyvin, riippuen tietenkin paljonko uudelle alueelle tulee toimintoja. Jos vettä kuluttavia toimintoja tulee Heikkimäkeen hyvin vähän, voitaisiin Syrjälänkaalle liittyvän vesijohdon yhteyteen rakentaa 110 M paineviemäri ja pumppaamo, johon Syrjälänkankaan teollisuusalueen viemärivesiä voidaan liittää ja johtaa Heikkimäen suuntaan edullisesti. Samalla kevenisi Vierumäen teollisuusalueen eteläpuolelta kiertävän vanhan viemärin kuormitus. Heikkimäen kautta rakennettavassa viemärissä ajatus olisi, että Syrjälänkankaan sekä Heikkimäen nykyiset ja uudet jätevedet saadaan varmasti menemään uuden linjan kautta, jos ilmaantuisi sellainen jätevedentuottaja, joka käyttäisi melkein kaiken Syrjälänkankaan ottamon veden ja muuttaisi sen jätevedeksi. Lisäksi ajatus siitä, että vaikka keskustaan johtava viemärilinja nyt ei mitoituksellisesti kaikkea vastaanottaisi, niin tulevaisuudessa voi olla toisin Olisiko tarvetta/mahdollista, että jo nykyisistä Syrjälänkankaan jätevesistä osa ohjattaisiin kulkemaan Heikkimäen kautta, jos asialle ilmenisi tarvetta viemärilinjan toiminnallisuuden takia tai sen takia, että taajaman kautta kulkeva linjasta loppuisi kapasiteetti? Edellä tarkastellun mitoituksen mukaan tarvittaisiin Heikkimäkeen 250 M vietto ja 200 M paineviemäri. Ajatus on kuitenkin haastava jatkolinjan suhteen sillä virtaamien lisääntyessä kapasiteetti voi loppua myös Heikkimäen liitoskohdan jälkeiseltä osuudelta ja edelleen Urheiluopiston liittymän jälkeinen linjaosuus sekä saneerattavat Kausantien ja Aholantien pumppaamot alkavat taas olla mitoituksensa ylärajoilla. Näin ollen vaikuttaisi järkevältä pyrkiä Heikkimäen linjakokonaisuuden osalta noin 20 l/s mitoitukseen ja säilyttää Vierumäen teollisuusalueen eteläpuolinen johtamisreitti, jolloin yhteinen huipputunnin jätevesimäärä ennen Urheiluopiston liittymää olisi noin 40 l/s. 9/10
Pitäisikö Syrjälänkankaan ja Heikkimäen välille pistää iso ja pieni paineviemäri: isolla tarvittaessa Heikkimäen kautta ja pienellä tarvittaessa Heikkimäeltä Syrjälänkankaalle? Tässä tapauksessa vaikuttaisi liian monimutkaiselta järjestelyltä. (140 M paineviemärin kapasiteetti noin 12 15 l/s ja 160 M paineviemärin kapasiteetti noin 17 20 l/s). 3. YHTEENVETO Edellä esitetyn perusteella suositus on rakentaa Heikkimäen yhteys läpi vähintään 160 M vesijohdolla. Heikkimäen 200 M viettoviemärin ja 160 M paineviemärin kapasiteetti vastaa kokonaisuutena parhaiten alueen viemäröintitarvetta. Alkuvaiheen jätevesienjohtamiseen voidaan laittaa 110 M paineviemäri Heikkimäen ja Syrjälänkankaan välille ja sen mitoituskapasiteetti on 10 l/s. Vierumäeltä keskustaan johtava nykyinen viettoviemäri (250 M) ennen urheiluopiston liittymiskohtaa on tehty kaltevuudella noin 0,4 % ja sen kapasiteetti on luokkaa 40 l/s. Myllyojan nykyinen suora liittäminen Vierumäen painepiiriin aiheuttaa korkeita painetasoja Myllyojan alavilla alueilla. Tämän vuoksi suositellaan Vierumäen ja Urheiluopistojen painepiirien yhdistämistä ja automaattisen paineensäätöaseman toteuttamista Heinolan ja Vierumäen välille soveltuvaan kohtaan. Lahdessa 23. päivänä maaliskuuta 2016 RAMBOLL FINLAND OY Osmo Niiranen johtava asiantuntija Satu Virtanen suunnittelija 10/10