Vesihuoltopäivät 11.5.2017 Tutkapohjaiset sadetuotteet hulevesisuunnittelun apuna Ilmatieteen laitos: Annakaisa von Lerber, Larissa Rimpiläinen, Jarmo Koistinen, Seppo Pulkkinen, Harri Hohti, Jani Tyynelä, Terhi Mäkinen HSY Vesihuollon toimiala: Tomi Lukkarinen, Mari Heinonen, Tommi Fred Ramboll Finland oy: Kimmo Hell FCG Suunnittelu ja tekniikka: Mika Kuronen Fluidit: Markus Sunela Johdanto Sade on keskeinen vesijärjestelmien toimintaa ja suunnittelua ohjaava pakotemekanismi Sademittausten avulla ohjataan ja suunnitellaan vesitalousjärjestelmiä sekä tehdään niitä tukevaa hydrologista alueja sekaviemäriverkon hydraulista verkostomallinnusta Kaupunkiympäristössä myös lyhyet ja voimakkaat sadetapahtumat voivat aiheuttaa tulvia Konvektiivinen sade on yleensä voimakas, lyhytkestoinen ja ulottuu rajatulle alueelle (5 km, 1 h) 2 1
Johdanto Perinteisesti sadetta on mitattu pistemäisesti sademittareilla Sademittareiden vahvuus on, että ne mittaavat suoraan sadantaa ja ovat mittausalueellaan tarkkoja. Aluesadannan mittaamisessa säätutka on ihanteellinen, koska tyypillinen mittausresoluutio on ajallisesti 5 min ja paikallisesti 0.1-2 km Säätutkamittauksen tarkkuus pistearvona ei ole yhtä hyvä kuin sademittarilla, ja sademittarihavaintoja voidaan käyttää tutkan mahdollisen systemaattisen virheen poistoon 3 Tutkapohjainen sadetuote Ilmatieteen laitoksella on tällä hetkellä 10 tutkaa, josta 9 on kaksoispolarisaatiotutkia Mittauksia tehdään 5 minuutin välein, 500 m paikkaresoluutiolla Tutkadataa on saatavissa IL:n avoimesta rajapinnasta 4 2
Tutkapohjainen sadetuote Tarkempi kohteen tunnistus Tehokkaampi virhekaikujen käsittely Parannettu sadearvio uuden muunnoskaavan, vaimennuskorjauksen, sademittarivertailun ja optimaalisen näytteenoton avulla Resoluution parannus tihennettyjen mittausten avulla 5 Tutkapohjainen sadetuote Ennen OSAPOLprojektia OSAPOL-projektin kehitystyön jälkeen 6 3
Viemäriverkoston vuotoselvitys HSY:n puhdistetusta jätevesivirtaamasta 35-45 % on vuotoja hulevettä, joka kuormittaa viemäriverkostoa ja voi aiheuttaa tulvia tai johtaa ohijuoksutukseen puhdistuslaitoksella Tutkapohjaista sadetietoa HSY lukee jatkuvasti Ilmatieteen laitoksen Avoin Data rajapinnasta 5 minuutin välein ja tarkastelee tietoa kohdistettuna viemäriverkoston pumppaamojen datan kanssa Kuva JVP1020 7 Viemäriverkoston vuotoselvitys Älykäs vesi projektissa HSY on yhteistyössä Perfektio-yrityksen kanssa rakentanut ohjelmistoa, jolla tarkastellaan pumppaamoiden virtaamia Hetkellisiä virtaamia verrataan pidemmän jakson keskivirtaamiin, joista sateen vaikutus on poistettu käyttämällä keskiarvolaskennassa vain sateettomien päivien virtaamatietoja Poikkeamia seuraamalla voidaan kohdistaa tarkentavia tutkimuksia niille verkoston alueille, jossa ongelmia esiintyy usein (vuotoa tai tukkeumia) 8 4
Mitoitussateiden muotokirjasto Perinteisesti viemäri-ja hulevesiverkoston mallinnuksessa on käytetty sademääriä, jotka perustuvat rakennusmääräyskokoelmissa julkaisemiin sateiden toistuvuuksiin Mallinnuksessa intensiteetin vaihtelu on kuvattu laatikon tai kolmion muotoisena Kaupunkiolosuhteissa viemäriverkoston mallinnuksessa on ilmennyt tarve sateen intensiteetin kuvaamisen 1-2 minuutin aikaresoluutiolla sekä perinteisten laatikon tai kolmion muotoisten intensiteettikäyrien korvaamiseen mitoitussuunnittelussa todellisilla intensiteettikäyrillä 9 Mitoitussateiden muotokirjasto Määritellään sateen keston, rankkuuden ja toistuvuuden mukaan Rankkasade on sadetapahtuma, jossa ylittyy kerran kolmessa vuodessa toistuva sademäärä Rankkasateet on kerätty tutkaaineistosta vuosilta 2013 2016 rajattu vesisateeseen, aineisto käsitelty toukokuusta lokakuuhun 20-120 km päässä tutkasta 10 5
Kerätyt mitoitussateet (2015) 24 h b) 12 h c) 6 h d) 3 h Pitkät sadetapahtumat (a, b, c, d) 100 km 100 km 100 km 100 km e) 60 min f) 30 min g) 15 min h) 5 min Kerran kolmessa vuodessa Kerran viidessä vuodessa Kerran kymmenessä vuodessa Kerran 50 vuodessa Kerran 100 vuodessa Kerran 500 vuodessa Lyhyet sadetapahtumat (e, f, g, h) 100 km 100 km 100 km 100 km Mitoitussateiden muotokirjasto 12 6
Yhteenveto Tutkapohjainen sadearvio on ihanteellinen aluesadantojen mittaamiseen erityisesti tulvaherkillä kaupunkialueilla Edustavan alueellisen sadetiedon avulla voidaan tarkastella valuman kuormitusta viemäriverkkoon ja näin kartoittaa viemäriverkoston kuntoa Vaihtuvaintensiteettiset mitoitussateet antavat todellisen kuvan alueen tai rakennuksen todennäköisestä vesikuormasta ja niitä voidaan hyödyntää hulevesisuunnittelun ja -mallinnuksen työkaluna 13 7