Tammervoima Oy TARASTENJÄRVEN ASEMAKAAVAN NRO 8440 HULE- VESISELVITYS Loppuraportti
FCG Finnish Consulting Group Oy Loppuraportti I SISÄLLYSLUETTELO 1 JOHDANTO... 1 1.1 Selvityksen lähtökohdat ja tavoitteet... 1 1.2 Projein organisaatio... 2 1.3 Käsitteitä... 2 2 SUUNNITTELUALUEEN NYKYTILA... 3 2.1 Aiemmat selvitykset... 3 2.2 Maankäyttö... 4 2.3 Valuma-alueet... 4 3 SUUNNITELLUN MAANKÄYTÖN HYDROLOGISET VAIKUTUKSET... 6 3.1 Suunniteltu maankäyttö... 6 3.2 Vaikutukset valuma-alueisiin ja virtausreitteihin... 7 3.3 Vaikutukset hulevesien määrään ja laatuun... 7 3.4 Hulevesien hallinnan tarve ja tavoitteet...10 4 HULEVESIEN HALLINTASUUNNITELMA...12 4.1 Hulevesien hallinnan periaatteet...12 4.2 Tonttikohtainen hulevesien hallinta...12 4.3 Yleisillä alueilla tehtävä hulevesien hallinta...15 4.4 Varautuminen erityistilanteisiin...16 4.5 Rakentamisen aikainen hulevesien hallinta ja rakentamisvaiheet...17 4.6 Hallintajärjestelmän kustannukset...18 5 MITOITUS- JA TOIMIVUUSTARKASTELUT...19 5.1 Hulevesimallinnus...19 5.2 Mitoitussateet...20 5.3 Hallintajärjestelmien mitoitus...20 5.4 Hallintajärjestelmän toiminnalliset tarkastelut...22 5.5 Järjestelmän toiminta erityistilanteissa...23 5.6 Suositukset jatkosuunnitteluun...24 6 YHTEENVETO JA JOHTOPÄÄTÖKSET...25 LIITE 1 VHT--201 Valuma-aluekartta, 1:4000 (A1) LIITE 2 VHT--202 Hulevesien hallinnan yleissuunnitelma, asemapiirustus, 1:2000 (A1)
FCG Finnish Consulting Group Oy Loppuraportti 1 (26) TAMMERVOIMA OY TARASTENJÄRVEN ASEMAKAAVAN NRO 8440 HULEVESISELVITYS 1 JOHDANTO 1.1 Selvityksen lähtökohdat ja tavoitteet Tässä selvityksessä esitetään Tampereen Tarastenjärven asemakaavan nro 8440 (myöhemmin suunnittelualue) laadintaa varten tarvittava hulevesiselvitys ja asemakaavatasoinen hulevesien hallinnan yleissuunnitelma. Suunnittelun tarve perustuu Tampereen Tarastenjärven osayleiskaavassa esitettyyn yleismääräykseen, jonka mukaan asemakaavoituksen yhteydessä on laadittava erillinen hulevesien hallintaa koskeva suunnitelma 1. Asemakaavan tarkoituksena on mahdollistaa hyötyvoimalaitoksen rakentaminen Tarastenjärven nykyisen jätteenkäsittelykeskuksen välittömään läheisyyteen. Suunnittelualue sijaitsee n. 12 km Tampereen keskustasta rajautuen idässä Tarastenjärven jätteenkäsittelykeskukseen, pohjoisessa Näätäsuon peltoaukeaan ja etelässä Tampereen kaupungin omistamaan asfalttiasemaan. Valtatie 9 on suunnittelualueen eteläpuolella noin 500 m etäisyydellä. Alueen pinta-ala on noin 9,9 hehtaaria. Kuvassa 1 on esitetty suunnittelualueen sijainti ja likimääräinen rajaus. Kuva 1. Suunnittelualueen sijainti ja likimääräinen rajaus. 2 Asemakaavan nro 8440 alue sijaitsee Näätäsuon läpi virtaavan ojan lähivaluma-alueella, joka on osa Näsijärven Merjanlahteen laskevaa Nurmin valumaaluetta. Näätäsuon alueella on suojeltuja, tummaverkkoperhoselle tärkeitä alueita (s-4). Yksi hulevesien hallinnan päätavoitteista on suojeltujen alueiden 1 Tampereen kaupunki, Tarastenjärven osayleiskaavaselostus, ehdotus 25.11.2009 2 Tampereen kaupunki, asemakaavan nro 8440 osallistumis- ja arviointisuunnitelma 16.2.2012
FCG Finnish Consulting Group Oy Loppuraportti 2 (26) 1.2 Projein organisaatio 1.3 Käsitteitä kosteusolosuhteiden säilyttäminen. Edellä mainituista syistä hulevesien hallintaa ja asemakaavoituksen yhteydessä tehtävää hulevesisuunnittelua on edellytetty Tampereen Tarastenjärven osayleiskaavassa (myöhemmin OYK) annetulla yleismääräyksellä. Tässä työssä laadittavaan hulevesien hallinnan suunnitelmaan sisältyy hallintamenetelmien periaatteiden, sijoittumisen ja mitoituksen yleispiirteinen suunnittelu. Työssä annetaan asemakaavan laadintaa ja kaavamääräyksiä varten tarvittavat mitoitukset ja ohjeet hulevesien hallinnasta ja käsittelystä. Erityinen huomio suunnittelussa asetetaan sille, että suunnittelualueen hulevedet eivät vaarantaisi Näätäsuon alueen luontoarvoja. Työ pohjautuu aikaisemmin laadittuun Nurmi-Sorilan ja Tarastenjärven osayleiskaavojen hulevesiselvitykseen, joissa hulevesien hallinnan suuntaviivat on jo määritetty. Lopulta asemakaavan vaikutusten arvioinnissa otetaan kantaa siihen, heikentääkö asemakaava Näätäsuonojan suojeltujen s-4 -alueiden suojelun perusteena olevia luontoarvoja. Hulevesiselvitys on tehty konsulttityönä FCG Finnish Consulting Group Oy:ssä, jossa työn projeipäällikkönä ja pääsuunnittelijana on toiminut dipl.ins. Hannes Björninen ja suunnittelijana dipl.ins. Esa Ränkman. Työn tilaaja on Tammervoima Oy. Työn ohjausryhmään ovat kuuluneet: Mika Pekkinen, Tampereen Sähkölaitos Oy Pentti Rantala, Pirkanmaan Jätehuolto Oy Simo Isoaho, Pirkanmaan Jätehuolto Oy Vesa Kinttula, Tampereen kaupunki Timo Rysä, Tampereen kaupunki Maria Åkerman, Tampereen kaupunki Heidi Rauhamäki, Tampereen Vesi 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 baeereita. 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 3. 3 US EPA. 1999. Preliminary data summary of urban storm water best management practices. EPA-821-R-99-012. Washington D.C.
FCG Finnish Consulting Group Oy Loppuraportti 3 (26) 2 SUUNNITTELUALUEEN NYKYTILA 2.1 Aiemmat selvitykset Nurmi-Sorilan ja Tarastenjärven OYK:n yhteydessä on tehty useita selvityksiä, jotka liittyvät mm. Näätäsuon alueella esiintyvän uhanalaisen tummaverkkoperhosen esiintymisalueisiin. Tarastenjärven OYK:ssa on osoitettu suojelualueita tummaverkkoperhoselle. Kaavassa edellytetään, että alueella tapahtuva toiminta ja rakentaminen eivät saa muuttaa merkittävästi tummaverkkoperhoselle tärkeiden alueiden (s-4) olosuhteita. Tärkeää on kosteusolosuhteiden säilyttäminen ennallaan. Elinympäristön kuivuminen saattaisi hävittää tummaverkkoperhosen elinkierron kannalta välttämättömän kasvin - lehtovirmajuuren. Alueen hulevesien vaikutuksia ja hallintatarvetta on tarkasteltu Nurmi-Sorilan ja Tarastenjärven OYK:n hulevesiselvityksessä 4. Selvityksessä on esitetty suositus yleis-/esisuunnitelmatasoisesti alueellisten hulevesikosteikkojen, lammikkojen sekä muiden mahdollisten hulevesijärjestelmien sijoittamisesta ja mitoittamisesta. Tehdyn hulevesiselvityksen pohjalta Tarastenjärven OYK:ssa on osoitettu kaksi alueellista hulevesien viivytysallasta tummaverkkoperhosen elinolojen säilymiseksi Näätäsuon alueella. OYK:ssa annettu yleismääräys velvoittaa hoitamaan alueella syntyvät hulevedet hallitusti ja laatimaan erillisen hulevesien hallintaa koskevan suunnitelman asemakaavoituksen yhteydessä. Määräyksellä halutaan varmistaa, että alueen hulevesien haitalliset vaikutukset ehkäistään parhaalla mahdollisella tavalla ja, että alueen arvokkaat luontokohteet säilyvät. Aiemmin laadittu hulevesiselvitys ohjaa jatkosuunnittelua. Edellä esitetyistä syistä Nurmin valuma-alueen itäosa, johon suunnittelualue sijoittuu, kuuluu hulevesien osalta vaatimustasoon 1. Vaatimustason 1 alueilla hulevesien määrä kasvaa merkittävästi, ja ne sijaitsevat tummaverkkoperhosalueiden välittömässä läheisyydessä. Vesitasapainon säilyttämiseksi alueilla korostuvat hulevesien imeytymiseen tähtäävä toimenpiteet, joilla säilytetään kosteusolosuhteet kuivanakin aikana mahdollisimman luonnonmukaisina. Menetelmien tarkemman suunnittelun yhteydessä on määritettävä ylivuodot ja tulvareitit. Vaatimustason 1 osalta on vaadittu, että asemakaavoituksen yhteydessä tehtävissä suunnitelmissa on esitettävä myös rakentamisen aikaisen kuormituksen vähentämiseen tähtäävät toimenpiteet. Nurmi-Sorilan ja Tarastenjärven OYK:n vaikutustenarvioinnissa on todettu rakentamisen aikaisen hulevesikuormituksen voivan olla moninkertaista lopulliseen tilanteeseen verrattuna. Vaikutustenarvioinnissa esitettiin, että hulevesimääräykset tulisi ulottaa myös liikennealueilla tummaverkkoperhoselle kriittisissä kohdissa. Tammervoiman hyötyvoimalaitoksen sijoituspaikkana on ollut esillä YVAselostuksessa 5 (2/2011) esitetty Tarastenjärven sijoitusvaihtoehto (VE 4a), jonka mukainen alustava sijainti oli hieman pohjoisempana kuin 22.12.2011 päivätyssä Hyötyvoimalaitoksen ympäristölupahakemuksessa esitetty sijainti. Ympäristölupahakemukseen muutettu sijainti on muiden etujensa lisäksi hulevesien hallinnan kannalta edullisempi, koska hulevesiä ei päädy Tiikonojan valumareitille. Tiikonojan valuma-alue on ympäristöarvoiltaan herkempi kuin etelämpänä oleva Näätäsuonojan valuma-alue. 4 Nurmi-Sorilan ja Tarastenjärven OYK:n hulevesiselvitys, Pöyry Environment Oy 2008 5 Tammervoiman hyötyvoimalaitoksen ympäristövaikutusten arviointiselostus, Tammervoima Oy 2011
FCG Finnish Consulting Group Oy Loppuraportti 4 (26) 2.2 Maankäyttö Valtaosa suunnittelualueesta on nykyisellään Tampereen kaupungin asfalttiasemaan liittyviä varastoalueita. Varastoalueet on rakennettu täyttömaista. Suunnittelualueen läntisellä osalla sijaitsee asfalttiaseman hulevesiviemäröidyn alueen hulevesien hallintajärjestelmänä käytettävä maanalainen lasimurskesalaoja. Varastokentän pohjoisreunalta alkaa n. 50 m leveä kaista, jolla puusto on säilytettävä 6. Suunnittelualueen kaakkoiskulmasta alkava ja itäreunaa kohti pohjoista kulkeva tie johtaa Tarastenjärven jätteenkäsittelykeskukselle. Aivan suunnittelualueen koilliskulmassa sijaitsee rakenteilla oleva jätteenkäsittelykeskuksen suoto- ja valumavesiallas. Alueen nykyistä maankäyttöä on havainnollistettu kuvassa 2. 2.3 Valuma-alueet Kuva 2. Suunnittelualueen nykyinen maankäyttö. 2 Työn suunnittelualue sijoittuu Nurmin valuma-alueelle, joka laskee Näsijärven Merjanlahteen. Suunnittelualue sijoittuu tarkemmin Näätäsuonojan pienvaluma-alueelle. Näätäsuonojan valuma-alue sijaitsee kokonaan Tampereen kaupungin alueella. Valuma-aluerajaus ja virtausreitit on esitetty liitteen 1 valuma-aluekartassa. Valuma-aluerajauksessa on huomioitu suunnittelualueen ulkopuolisia alueita tarkoituksenmukaisella tavalla. Valuma-alueiden tietoja on koottu taulukkoon 1. 6 Dnro YPA:3600/614/2005
FCG Finnish Consulting Group Oy Loppuraportti 5 (26) Taulukko 1. Valuma-alueet, joille suunnittelualue (9,9 ha) sijoittuu. Valuma-alueen nimi Pinta-ala Nurmin valuma-alue Näätäsuonojan pienvaluma-alue* 315 ha 90 ha * valuma-alueen pinta-ala esitetty liitteen 1 rajauksen mukaisesti Näätäsuonojan pääuoma alkaa välittömästi suunnittelualueen pohjoispuolella, josta reitti kulkee kohti länttä Näätäsuon pelto- ja niittyaukean halki. Ojan kokonaispituus tehdyllä valuma-aluerajauksella on noin 1,6 km. Ojan varteen sijoittuvat tummaverkkoperhosen elinalueina suojellut niityt (s-4-alueet). Tässä työssä tarkasteltu Näätäsuonojan pienvaluma-alue on esitetty kuvassa 3, jossa se on jaettu tärkeimpien osa-alueiden mukaan kolmeksi osaksi (1 3). Tehdyn päävaluma-aluerajauksen sisällä valuma-aluejakoa oli työn aluksi tarkennettava pintavaluntareittien ja suunnitellun maankäytön mukaisesti. Samalla alue jaettiin vaikutustenarviointia ja hulevesien hallintamenetelmien sijoittamista varten useaksi osavaluma-alueeksi. Tarkennettu valuma-aluejako ja tärkeimmät virtausreitit on esitetty liitteenä 1 olevassa valumaaluekartassa. Kuva 3. Ote laaditusta valuma-aluekartasta
FCG Finnish Consulting Group Oy Loppuraportti 6 (26) 3 SUUNNITELLUN MAANKÄYTÖN HYDROLOGISET VAIKUTUKSET 3.1 Suunniteltu maankäyttö Suunnittelualueen läheisyyteen on OYK:ssa osoitettu runsaasti työpaikka- ja teollisuusrakentamista. Maankäytön hydrologisia vaikutuksia arvioitaessa on huomioitava valuma-alue kokonaisuutena, vaikka osa maankäytön muutoksista tapahtuukin varsinaisen suunnittelualueen ulkopuolella. Suurin osa esitetystä rakentamisesta kohdistuu uuden Hyötyvoimakadun varteen. Suunniteltua maankäyttöä on havainnollistettu kuvassa 4. Kuva 4. Asemapiirustusluonnos suunnittelualueen tulevasta maankäytöstä. 7 Suunnittelualueen (asemakaava-alueen nro 8440) sisällä suurimat muutokset kohdistuvat hyötyvoimalaitoksen tontille. Hyötyvoimalaitoksen tontin suunnitellun maankäytön toteutuessa kattopinnan osuus on hieman yli 20 % (n. 6 500 m²). Piha-alueesta (n. 3 ha) arviolta 75 % päällystetään asfaltilla ja loput murskeella. Lisäksi uusi Hyötyvoimankatu sekä mahdollisesti uusi Näätäsuonkatu sijoittuvat osittain suunnittelualueelle. Tie- ja katualueet ovat suurelta osin asfalttipäällysteisiä, mutta reunaojat ovat nurmipintaisia. Alustavat suunnitelmat katujen tasauksista on huomioitu tässä työssä. 7 Kuva: Tampereen kaupunki, luonnos 9.3.2012
FCG Finnish Consulting Group Oy Loppuraportti 7 (26) 3.2 Vaikutukset valuma-alueisiin ja virtausreitteihin Tarastenjärven OYK:n mukaisella rakentamisella on pieniä vaikutuksia Näätäsuonojan valuma-alueen rajoihin. Alustavien maankäyttösuunnitelmien perusteella tarkasteltavan päävaluma-alueen pohjoisreunalla pieni osa teollisuuskäyttöön osoitettua aluetta siirtyisi Tiikonojan valuma-alueesta mahdollisesti Näätäsuonojan valuma-alueelle. Valuma-alueen lounaisosassa teollisuusja varastokäyttöön tarkoitettujen alueiden sekä länsiosassa olevan tien kuivatusjärjestelyillä on vaikutusta Näätäsuonojan valuma-alueen rajaukseen. Muuten valuma-aluerajojen muutokset ovat vähäisiä, mutta valuma-alueen sisälle jäävät pienemmät sivuvedenjakajat tulevat muuttumaan alueiden kuivatuksen myötä suurestikin. Sisäisten sivuvedenjakajien suunnittelulla pyritään osittain tarkoituksella ohjaamaan hulevesiä haluttuihin kohteisiin. Esimerkiksi ohjaamalla tulvareittejä alemmas Näätäsuonojaan voidaan vähentää hulevesistä aiheutuvia riskitekijöitä tummaverkkoperhosen elinalueilla. Toisaalta on varmistettava, että normaalitilanteissa ja kuivana aikana tummaverkkoperhosalueille saadaan johdettua hulevesiä kosteustasapainon säilyttämiseksi. 3.3 Vaikutukset hulevesien määrään ja laatuun 3.3.1 Läpäisemättömien pintojen määrä Suunnittelualueen rakentamisen hydrologiset vaikutukset arvioitiin läpäisemättömien pintojen perusteella, koska niiltä muodostuu suurin osa hulevesistä. Läpäisemättömistä pinnoista merkittävimpiä ovat kattopinnat, koska ne ovat usein kytketty suoraan tontin kuivatusjärjestelmään. Lisäksi kattojen kaltevuus on yleensä muita rakennettuja pintoja suurempi ja virtausvastus pieni, etenkin peltikatoilla. Näin ollen kattovedet johtuvat nopeasti syöksyputkien kautta hulevesiviemäriverkkoon, maan pinnalla oleviin hulevesikouruihin tai vastaaviin ja edelleen osavaluma-alueen purkupisteeseen. Valuma-alueilta määritettiin läpäisemättömien pintojen kokonaismäärä, jota on kuvattu kaupunkihydrologiassa yleisesti käytetyllä käsitteellä Total Impervious Area (TIA). Siinä vettä läpäisevienkin pintojen ajatellaan olevan osittain läpäisemättömiä eli esimerkiksi läpäiseviltä nurmipinnoilta muodostuu myös jonkin verran välitöntä hulevesivaluntaa. Tämä pätee etenkin rankkasadetilanteissa, joissa läpäisevät pinnat eivät kykene pidättämään tai imemään kaikkea niille satavaa vettä, vaan ovat vedellä kyllästyneitä. Läpäisemättömien pintojen määrän lisäksi on huomioitava, että uudisrakentamisen myötä läpäisemättömien pintojen laatu tasoittuu ja kaltevuudet kasvavat. Näin ollen rakentaminen pienentää pintojen painanteisiin varastoituvan veden, eli painannesäilynnän määrää. Esimerkiksi luonnontilainen alue voi pidättää jopa 10 millimetrin sademäärän, kun taas uusi asfalttipinta pidättää vain alle millimetrin. Rakentamisen myötä myös päällystämättömät pinnat tiivistyvät luonnontilaan verrattuna. Kokonaisuudessaan rakentaminen tehostaa tonteilla tapahtuvaa hulevesien keräystä ja johtamista merkittävästi, mikä johtaa purkautuvien hulevesien määrän ja virtaaman selvään kasvuun. Tarkasteluissa käytetyt läpäisemättömän pinnan osuudet (TIA) ja painannesäilynnän ominaisarvot erilaisille pinnoille on koottu taulukkoon 2.
FCG Finnish Consulting Group Oy Loppuraportti 8 (26) Taulukko 2. Tarkasteluissa käytetyt rankkasadetilanteissa pätevät pintojen TIA-arvot sekä painannesäilynnän ominaisarvot. Pinta TIA Painannesäilyntä katto 100 % 0 mm asfaltti 90 % 1 mm sora, tiivis maa 40 % 5 mm metsä, pelto 10 % 12 mm 3.3.2 Hulevesien määrä Taulukossa 2 esitettyjen TIA-ominaisarvojen ja alustavien maankäyttötietojen perusteella määritettiin läpäisemättömien pintojen kokonaismäärät (TIA) suunnitellun maankäytön mukaisen rakentamisen jälkeen. Suunnittelualueen maankäyttösuunnitelmien mukainen rakentaminen kohdistuu pääosin täyttömailla tehdyn varastokentän alueelle. Läpäisemättömien pintojen määrän kasvu lisää hulevesivalunnan määrä. Vaikutuksia on kuvattu tarkemmin seuraavassa kappaleessa 3.3.2. Suunnittelualueen ulkopuolella OYK:n mukainen uudisrakentaminen kohdistuu nykyisen Tampereen kaupungin omistaman asfalttiaseman länsipuolelle, jossa se muuttaa nykyistä pääosin luonnontilaista metsäaluetta (TIA 10 %) melko tiiviisti rakennetuksi teollisuus- ja varastoalueeksi. Muutos johtaa tehokkaasti sadevettä pidättävien metsäalueiden korvaamiseen vettä läpäisemättömillä katto- ja asfalttipinnoilla. Tonttien rakentamisen jälkeen niiden TIA-arvot kasvavat jopa 75 %:in. Näätäsuonojan pohjoispuolella muutokset ovat vähäisiä. Valumaaluerajauksen koilliskulmaan sijoittuva teollisuusaluemerkintä saattaa kasvattaa läpäisemättömien pintojen määrää. Kaavamerkinnän mukainen rakentaminen on tällä alueella toistaiseksi epävarmaa. Suunnittelualueelta muodostuvien hulevesien määrää arvioitiin keskimääräisellä valumakertoimella, joka kuvaa hulevesivalunnan osuutta yksittäisen sadetapahtuman sademäärästä. Valumakertoimen maksimiarvo on 1,0. Tarkastelussa oletettiin, että kaikki hulevesivalunta muodostuu edellä kuvatuilta läpäisemättömiltä pinnoilta (TIA). Kun otettiin lisäksi huomioon esitetyt painannesäilynnän aiheuttamat häviöt, voitiin laskea keskimääräinen rankkasadetapahtuman valumakerroin. Valumakerroin riippuu kuitenkin aina sadetapahtuman ominaisuuksista ja sitä edeltävistä olosuhteista kuten maaperän ja pintojen kosteudesta, joten tulosta ei voi yleistää koskemaan kaikkia tapauksia. Esimerkiksi erittäin rankoilla, harvoin toistuvilla rankkasateilla valumakertoimen arvot kasvavat. Tarkastelu havainnollistaa silti hyvin muodostuvien hulevesien määrän muutosta ja rakentamisen hydrologisia vaikutuksia. Taulukossa 2 esitettyjen ominaisarvojen ja suunnittelualueella olevan hyötyvoimalaitoksen tontin maankäyttösuunnitelmien pohjalta laskettiin läpäisemättömien pintojen kokonaismäärät (TIA). Lisäksi laskettiin valumakertoimet rankkasateella, jonka sademäärä on 20 mm. Nykytilanteen ja tulevan tilanteen arvojen vertailu on esitetty kuvassa 5.
FCG Finnish Consulting Group Oy Loppuraportti 9 (26) Läpäisemättömän pinnan laskennallinen määrä ja valumakerroin 1.00 0.90 0.80 0.70 0.60 Total Impervious Area (TIA) Valumakerroin (20 mm rankkasade) 0.82 0.74 0.50 0.40 0.30 0.20 0.10 0.40 0.26 0.00 nyky tuleva 3.3.3 Hulevesien laatu 3.3.4 Vaikutukset Näätäsuonojaan Kuva 5. Hyötyvoimalaitoksen tontin TIA-arvot ja valumakertoimet 20 mm rankkasadetapahtumalla nykytilanteessa ja tulevassa tilanteessa. Kuvasta 5 nähdään, että maankäytön muutos johtaa suunnittelualueen keskimääräisen valumakertoimen merkittävään kasvuun (0,26 0,74). Tämä tarkoittaa, että hulevesiä muodostuu lähes kolme kertaa enemmän kuin nykytilassa, ja käytännössä ero korostuu hulevesien tehokkaan keräämisen ja eteenpäin johtamisen vaikutuksesta. Nykytilanteessa täyttömaista rakennettu kenttä ei välttämättä johda hulevesiä ympäristöön, vaan vedet lammikoituvat kenttäalueelle. Hulevesivalunnan muodostuminen katto- ja asfalttipinnoilta on sen sijaan nopeaa. Hyötyvoimalaitoksen tontin melko suuren kattopinnan (n. 6 500 m²) ja muun läpäisemättömän pinnan suurehkon osuuden takia rankkasateiden aiheuttama hulevesivirtaama voi muodostua merkittäväksi. Alustavien maankäyttöluonnosten perusteella arvioidaan, että hyötyvoimalaitoksen tontin hulevesistä noin 75 % tulee muodostumaan asfalttipinnoilta. Asfalttipintojen hulevedet sisältävät tyypillisesti liikenteestä, materiaalien kulumisesta ja talvikunnossapidosta peräisin olevia epäpuhtauksia kuten raskasmetalleja ja öljyä. Asfalttipinnoilta syntyvä runsas hulevesivalunta huuhtoo mukaansa pintojen epäpuhtaudet tehokkaasti ja toistuvasti pienemmilläkin sadetapahtumilla. Kattopinnoilta muodostuvat hulevedet ovat laadultaan suhteellisen puhtaita, vaikka voivatkin sisältää hieman mm. tuulen kuljettamaa kiintoainesta. Tontin hulevesien laatu ei kuitenkaan eroa tyypillisen työpaikkaja teollisuusalueen liikennealueiden hulevesistä, koska laitoksen raakaaineiden varastointi ja käsittely tapahtuu sisätiloissa. Suunnittelualueen rakentamisen myötä Näätäsuonojaan päätyvä valunta tulee väistämättä muuttumaan luonnontilaan verrattuna. Toisaalta suunnittelualue ei ole enää nykytilassaankaan luonnontilainen, vaan täyttömaiden ja kasvillisuuden poistamisen seurauksena voimakkaasti muuttunut. Suunnittelualueen ja sen lähialueiden laadukkaalla ja hulevedet huomioivalla toteutuksella alueen valunnan laatua voidaan hallitusti parantaa, ja hulevesivirtaamia säätelemällä voidaan jäljitellä alueen luonnontilaista käyttäytymistä suhteellisen hyvin. Alueen rakentaminen parantaa hulevesitilannetta verrattuna ainakin nykyisiin täyttömaa-alueisiin, joita asemakaava nro 8440 edustaa. Luonnonti-
FCG Finnish Consulting Group Oy Loppuraportti 10 (26) laisten alueiden rakentamisessa ja niiden hulevesien hallinnassa tulee olla erityisen huolellinen, jotta ne eivät vaikuttaisi Näätäsuonojan luontokohteiden kosteustasapainoon. Suunnittelualueelta Näätäsuonojaan virtaavien vesien määrä tulee rankkasadetilanteissa lisääntymään nykytilanteeseen verrattuna. Ilman hulevesien hallintatoimenpiteitä lisääntyneet hulevesimäärät johtaisivat myös hetkellisten hulevesivirtaamien merkittävään kasvuun, mikä lisäisi eroosiota etenkin Näätäsuonojaan johtavilla virtausreiteillä. Eroosio lisäisi Näätäsuonojan liettymistä ja voisi samentaa sen vettä paikallisesti. Ilman asianmukaista hulevesien hallintaa suunnittelualueen rakentamisella voidaan arvioida olevan vaikutusta erityisesti Näätäsuonojan yläosan virtaamiin, koska rakentamisen vaikutukset kohdistuvat merkittävälle osalle Näätäsuonojan pienvaluma-aluetta. Erityisesti kuivan ajan alivirtaamien pienenemisellä sekä hetkellisten virtaamien merkittävällä kasvulla voisi olla kosteustasapainoa muuttavia vaikutuksia Näätäsuon alueella oleville tummaverkkoperhosen esiintymisalueille. 3.4 Hulevesien hallinnan tarve ja tavoitteet Suunnittelualueen keskimääräisen valumakertoimen suuruus eli hulevesivalunnan määrä kasvaa noin kolminkertaiseksi. Kasvun vaikutukset korostuvat, koska tulevassa tilanteessa alue on pääosin katto- ja asfalttipintaa, joilla hulevesivalunta on erittäin nopeaa. Tämä johtaa hulevesimäärien merkittävään kasvuun ja lyhyillä rankkasateilla alueen koko huomioiden suurehkoihin virtaamahuippuihin Näätäsuonojaan johtavilla virtausreiteillä. Suuret hetkelliset virtaamat aiheuttavat eroosiohaittoja uoman luiskaan ja pohjaan, mikä vaurioittaa ojan kasvillisuutta ja aiheuttaa veden samenemista. Suuret virtaamahuiput voivat ylittää myös alueen oman hulevesijärjestelmän kapasiteetin ja johtaa pahimmillaan tulvimiseen hyötyvoimalaitoksen tontin alueella. Viivytysjärjestelmien suunnittelussa on huomioitava sekä tavanomaiset sateet että rankkasadetilanteet. Suunnittelualueen pohjoispuolella olevat tummaverkkoperhosen elinalueet on osoitettu Tarastenjärven OYK:ssa alueiksi, joilla on luonnonsuojelullista arvoa. Tummaverkkoperhosen elinalueiden kosteustasapainon säilyttäminen onkin tärkein lähtökohta hulevesien hallinnan suunnittelussa. Haasteellisinta on säilyttää alivirtaamakausien aikainen valunta, joka vähenee vettä sitovan maaperän päällystämisen jälkeen. Muutoksen estämiseksi hulevesiä tulee viivyttää ja imeyttää mahdollisimman paljon suunnittelualueen sisällä ennen niiden johtamista Näätäsuonojaan. Jotta kosteustasapaino säilyisi kohtuullisen hyvin myös alivirtaamien aikana, hulevesiä keräävän valuma-alueen säilyttäminen ja jopa laajentaminen olisi tärkeää. Tämä edellyttää suunnitteilla olevan Hyötyvoimankadun eteläpuoleisten alueiden, mm. asfalttiaseman, hulevesien johtamista ainakin osittain suunnittelualueen järjestelmään. Tällöin päästään lähemmäksi nykyisen valuma-alueen laajuutta, ja sademäärältään pienilläkin sateilla saavutetaan riittäviä hulevesivirtaamia, jotka voidaan johtaa imeyttäviin järjestelmiin. Imeyttämällä hulevesiä hallitusti Näätäsuon läheisyydessä voidaan ylläpitää tummaverkkoperhosalueiden kosteustasapainoa. Purkureittejä ja suodattamisvyöhykkeitä viivytyspainanteesta Näätäsuonojan suuntaan on oltava useita, jotta kosteus saadaan jakautumaan mahdollisimman tasaisesti koko Näätäsuon matkalle. Näin olosuhteet voidaan säilyttää mahdollisimman luonnontilaisen kaltaisina kaikilla tärkeillä tummaverkkoperhosen elinalueilla. Ylivirtaamien hallinnan kannalta merkittävää on, että hulevesien tulvareitit on suunniteltu sellaisillekin tilanteille, joissa hallintamenetelmien mitoituskapasiteetti ylittyy. Tulvavirtaamat eivät saa aiheuttaa haitallista eroosiota purkurei-
FCG Finnish Consulting Group Oy Loppuraportti 11 (26) teillä, joten tulvareittien hajauttaminen useaan kohtaan on suositeltavaa. Tulvatilanteissa kaikkia Hyötyvoimankadun eteläpuoleisia hulevesiä ei saa johtaa suunnittelualueen järjestelmiin, koska tämä johtaisi järjestelmän mitoituksen kasvamiseen kohtuuttoman suureksi. Näin ollen Hyötyvoimankadun eteläpuoleisille hulevesille tulee järjestää erillinen tulvareitti länteen, josta vedet voidaan purkaa Näätäsuonojaan. Edellä kuvattujen ali- ja ylivirtaamiin liittyvien haittojen ehkäisemisen lisäksi keskeinen tavoite on hulevesien laadun turvaaminen. Tontit tulee varustaa tarvittavin hiekan- ja öljynerotinjärjestelmien, jotta liikennealueille tyypilliset haitta-aineet saadaan poistettua. Hulevesien hallinnan hyvä taso on turvattava monivaiheisella, hajautetulla järjestelmällä, jonka ansiosta yksittäisen hallintamenetelmän mitoituksen ylittyminen tai rakenteellinen vaurio ei johda hulevesien johtamiseen suoraan ympäröivään luontoon. Näin hulevesien hallinnan kokonaisvarmuus lisääntyy ja ylivuotojen riski alenee. Samalla yksittäisen hallintamenetelmän mitoitus ja tilavaraus pienenevät, jolloin ne on mahdollista toteuttaa vähäisemmin rakennustöin ja sijoittaa joustavammin muun maankäytön mukaan. Suunnittelualueella on suositeltavaa noudattaa hyviä hulevesien hallinnan periaatteita, joiden mukaisesti tontti kantaa vastuunsa aiheuttamistaan hulevesistä. Tonttikohtaisia järjestelmiä täydennetään alueellisin keskitetyin järjestelmin. Keskitettyjä järjestelmiä on mahdollista sijoittaa myös tontin sisälle jos se soveltuu maankäyttösuunnitelmiin paremmin.
FCG Finnish Consulting Group Oy Loppuraportti 12 (26) 4 HULEVESIEN HALLINTASUUNNITELMA 4.1 Hulevesien hallinnan periaatteet Hulevesien hallinnan ja johtamisen yleisiä hyviä periaatteita on kuvattu tyypillisesti seuraavalla toimintatapojen prioriteettijärjestyksellä, jota voidaan pitää hyvänä ohjeistuksena myös suunnittelualueella: I. Ehkäistään hulevesien muodostumista ja niihin kohdistuvaa laatuhaittaa II. Hulevedet käsitellään ja hyödynnetään syntypaikallaan (hulevesien käyttö ja maahan imeyttäminen) III. Hulevedet johdetaan pois syntypaikaltaan suodattavalla ja hidastavalla järjestelmällä IV. Hulevedet johdetaan pois syntypaikaltaan hulevesiviemärissä yleisillä alueilla sijaitseville hidastus- ja viivytysalueille ennen vesistöön johtamista (viivyttäminen avouomissa) V. Hulevedet johdetaan hulevesiviemärissä suoraan vesistöön. 4.2 Tonttikohtainen hulevesien hallinta 4.2.1 Suositellut hallintamenetelmät Suunnittelualueelle esitetään tonttikohtaista hallintajärjestelmää, joka toteuttaa edellisessä luvussa kuvattuja toimintatapoja III ja IV. Hallintajärjestelmän keskeisen osan muodostaa hyötyvoimalaitoksen tontin pohjoisreunaan sijoitettava hulevesien viivytyspainannejärjestelmä, jossa hulevesiä imeytetään ja viivytetään hallitusti. Viivytyspainanteisiin suunnittelualueen hulevedet kootaan hulevesiviemäröinnillä, johon on kytketty hiekan- ja öljynerotusjärjestelmä hyvän vedenlaadun varmistamiseksi. Hiekan- ja öljynerotinjärjestelmän muodostamaa kokonaisuutta ja kytkeytymistä tontin hulevesiviemäriverkkoon on havainnollistettu kuvassa 6. Erotinjärjestelmä varustetaan virtauksensäätökaivolla, joka ohjaa erotinjärjestelmien välityskyvyn ylittävät virtaamahuiput järjestelmän ohi. Virtauksensäätökaivo mitoitetaan siten, että erotinjärjestelmä pystyisi käsittelemään noin 95 % vuotuisesta sademäärästä 8. Sekä erottimista että ohivirtauksesta vedet johdetaan näytteenottokaivoon, josta vedet puretaan tässä tapauksessa hyötyvoimalaitoksen tontin reunalle toteutettavaan hulevesien viivytysjärjestelmään. Näytteenottokaivot varustetaan lisäksi sulkuventtiileillä, jolloin erityistilanteissa purkuvirtaus voidaan katkaista kokonaan. Tällainen erityistilanne voi muodostua esimerkiksi tulipalon takia, jolloin halutaan estää sammutusvesien kulkeutuminen ympäristöön. Kattopinnoilta muodostuvat hulevedet voidaan johtaa suoraan hulevesiviemärillä viivytyspainannejärjestelmään, koska kattovedet eivät tarvitse vastaavaa laadullista käsittelyä. Kattovesien suuri määrä johtaisi erotinjärjestelmän tarpeettomaan ylimitoittamiseen ja haittaisi likaisempien piha-alueen vesien käsittelyä.
FCG Finnish Consulting Group Oy Loppuraportti 13 (26) Kuva 6. Esimerkki erotinjärjestelmästä. 8 Hulevesien viivytyspainanteet ovat kasvillisuuspintaisia painanteita, joissa hulevesiä viivytetään hetkellisesti. Hulevesiä seisotetaan etenkin sademäärältään pienillä sadetapahtumilla, 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. Suotautuvat vedet turvaavat maakerrosten vesitaloutta ja alivirtaamia. Painanteisiin voidaan istuttaa vaihteleviin kosteusolosuhteisiin soveltuvia kasvilajeja. Painanteiden purkuratkaisujen on suositeltavaa olla vaiheittaisia, jolloin purkuvirtaama voidaan rajoittaa tavanomaisia tilanteita varten alhaiseksi, mutta tulvatilanteessa voidaan johtaa myös suurempia virtaamia hallitun ylivuodon kautta. Perusvirtaama voidaan johtaa painanteen tyhjennysputken kautta tai suotautumalla. Ylivuoto voidaan toteuttaa joko suuremmalla putkella tai patopenkereen yli. Esimerkki viivytyspainanteesta on kuvassa 7. Kuva 7. Esimerkki hulevesien viivytyspainanteesta. 9 8 Wavin Labko Oy 9 Kuva: FCG Finnish Consulting Group Oy
FCG Finnish Consulting Group Oy Loppuraportti 14 (26) 4.2.2 Suunnitellun hulevesien hallintajärjestelmän kuvaus Suunnittelualueella hulevesien viivytys esitetään tehtävän keskitetyllä viivytyspainanteella, joka sijoitetaan hyötyvoimalaitoksen tontin pohjoisreunalle. Painanne tulee rakentaa jatkuvana koko OYK:ssa esitetyn teollisuuskorttelin matkalle. Hyötyvoimalaitoksen tonttikohtaisien hulevesien hallinnan lisäksi painanteisiin johdetaan hulevesiä myös suunnitteilla olevan Hyötyvoimankadun eteläpuolelta. Tien eteläpuolella olevan asfalttiaseman nykyisessä hulevesijärjestelmässä tehdään tarvittavat muutokset, jotta järjestelmä mukautuu tässä työssä esitettyyn hulevesien hallinnan kokonaisuuteen. Tarvittavia muutoksia ovat esimerkiksi erotinjärjestelmien siirtäminen siten, että ne eivät sijoitu katualueelle. Siirrettävät järjestelmät on yksilöity Hyötyvoimankadun yleissuunnitelmassa. Siirron yksityiskohdat tarkentuvat seuraavissa suunnitteluvaiheissa. Hyötyvoimalaitoksen tontin suunniteltu tasaus ja nykyiset maaston korkeusasemat tontin pohjoisreunalla mahdollistavat painanteiden rakentamisen kohtuullisen pienillä maanrakennustöillä. Viivytyspainanteen toteuttaminen edellyttää kuitenkin vastapenkereen rakentamista. Viivytyspainanteen sijoittamisessa on huomioitu suunnittelualueen ja Näätäsuon niittyjen välissä oleva vyöhyke, jolla on edellytetty luonnontilan säilyttäminen 10. Suunniteltujen viivytysratkaisuiden sijoittuminen suunnittelualueelle on esitetty kuvassa 8 sekä liitteenä 2 olevassa yleissuunnitelmakartassa. Kuva 8. Ote yleissuunnitelmakartasta. Suunnittelualueen hulevesien hallintaan käytettävä viivytyspainanteiden ketju koostuu viidestä peräkkäisestä osasta (A1-A5), joiden korkeusasemat laskevat länteen päin. Kunkin osan pohja toteutetaan tasaisena, mikä edesauttaa suodattumista painanteen vastapenkereen läpi. Korkeusaseman muutokset 10 Dnro YPA: 3600/614/2005
FCG Finnish Consulting Group Oy Loppuraportti 15 (26) painanteiden välillä tapahtuvat portaittain (terassointi). Viivytyspainanteet on muotoiltu ojamaiseksi ja niiden pohjoispuoleinen yhtenäinen vastapenger toteutetaan suodattavana rakenteena. Hyötyvoimalaitoksen tontin itäpään alueen vedet johdetaan ensimmäiseen painanteen osaan (A1). Suunnitteilla olevan Hyötyvoimankadun eteläpuolisen alueen hulevesiä johdetaan viivytysjärjestelmään kahteen kohtaan (A2 ja A4). Kukin viivytyspainanne päättyy kiviainespatoon. Padon rakenne tulee olla sellainen, että sen sisällä on alimpana (< 0,1 m) tiiviimpi ydin, joka padottaa hulevedet. Silloin tätä alemmilla vedenkorkeuksilla kaikki hulevedet imeytetään maaperään ja suodatetaan vastapenkereen läpi. Tiiviin ytimen yläpuolelle rakennetaan vettä läpäisevä ydin kiviaineksesta ja tarvittaessa suodatinkankaasta. Koko pato verhoillaan louheella, jotta eroosiota ei tapahtuisi ylivuototilanteissakaan. Normaalitilanteessa painanteisiin tuleva vesi lammikoituu ja suotautuu ensin hitaasti vastapenkereen läpi maastoon kohti Näätäsuota. Rankempien sadetapahtumien aiheuttama virtaama nostaa viivytyspainanteessa veden pintaa, minkä seurauksena osa vedestä suotautuu myös viivytystilan päässä olevan kiviainespadon läpi seuraavaan viivytyspainanteen osaan. Näin viivytyspainanteet saadaan myös tyhjenemään kohtuullisessa ajassa. Vesipinnan noustessa viivytyspainanteessa yli padon korkeuden alkaa vesi juosta padon yli. Padon keskikohtaan muotoillaan matalampi kohta, jotta ylivuotokohta olisi rajatumpi ja se voidaan suojata paremmin eroosiolta. Viitteellinen poikkileikkaus viivytyspainanteesta on esitetty kuvassa 9. Kuva 9. Viivytyspainanteen viitteellinen poikkileikkaus. Viivytyspainanteista on oltava vaiheittaiset ylivuotojärjestelyt, koska suodattuminen vastapenkereen läpi on hidasta. Tätä silmällä pitäen viivytysjärjestelmään rakennetaan kaksi ylivuotoputkea, joista vesiä johdetaan Näätäsuolle eri kohdista. Lisäksi viimeinen ylivuoto tapahtuu viivytyspainanneketjun länsipäästä padon yli. Ylivuotojärjestelyillä estetään viivytysjärjestelmän täyttyminen yli pengerkorkeuden ja riittävän nopea tyhjentyminen. Tyhjentymisen on oltava riittävän nopeaa, jotta voidaan varautua kahden peräkkäisen rankkasadetapahtuman vesimäärien hallitsemiseen. Ylivuotoputket suunnitellaan kohtiin, joista purettavat vedet voidaan johtaa olemassa oleviin avo-ojiin. Vedet päätyvät avo-ojia pitkin Näätäsuonojaan. Mallintamalla tehty viivytysjärjestelmän mitoitus ja toiminnallinen tarkastelu on esitetty luvussa 5. 4.3 Yleisillä alueilla tehtävä hulevesien hallinta Suunnittelualueen lounaispuolelle, asfalttiaseman länsipuolelle OYK:ssa osoitettujen teollisuus- ja varastoalueiden (T-7) hulevedet esitetään johdettavan
FCG Finnish Consulting Group Oy Loppuraportti 16 (26) länteen Hyötyvoimankadun vierusojassa. Tarvittaessa oja voidaan korvata myös hulevesiviemärillä. Vedet päätyvät tätä reittiä alueen keskitettyyn hallintajärjestelmään Hyötyvoimankadun eteläiselle hulevesikosteikolle, joka sijoitetaan nykyisen kostean painanteen kohdalle. Kosteikolta vedet puretaan hallitusti Hyötyvoimankadun pohjoispuolelle, jonne rakennetaan toinen, kooltaan pienempi kosteikko. Tällä voidaan lisätä viivytyskapasiteettia ja vastata tiealueille osoitettuun hulevesien hallintavaatimukseen Hyötyvoimankadun länsiosassa. Hyötyvoimankadun varteen sijoitettavien hulevesikosteikkojen avulla järjestetään myös tulvareitti asfalttiaseman niille hulevesille, joiden vastaanottamiseen hyötyvoimalaitoksen hallintajärjestelmän kapasiteetti ei ole riittävä. Näin varmistetaan, että rankkojen sadetapahtumien aikana osa hulevesistä johdetaan Hyötyvoimankadun kosteikkojen suuntaan. Tällä pienennetään hyötyvoimalaitoksen pohjoispuoleisen viivytyspainannejärjestelmän kuormitusta ja parannetaan tulvavesien hallintaa. 4.4 Varautuminen erityistilanteisiin 4.4.1 Tulvareitit Hulevesien vähentämisen, viivyttämisen ja perinteisen johtamisen lisäksi on suunniteltava erityistilanteita varten hulevesien tulvareitit. Niillä turvataan hulevesien hallittu johtaminen ja rakenteiden kuivana pysyminen tilanteissa joissa hulevesiviemäriverkon ja hallintamenetelmien kapasiteetit ylittyvät. 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 viivytyspainanteiden 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. Esitetyn viivytyspainannejärjestelmän tulvareitteinä toimivat painanteesta toiseen johtavat ylivuotojärjestelyt sekä kaksi ylivuotoputkea. Painanteiden välisten yhteyksien ansiosta niiden kuormitus tasaantuu ja viivytysominaisuudet tehostuvat, koska suoraan luontoon päätyvät ylivuodot pienevät. Kahdella ylivuotoputkella on tarkoitus ohjata lisäksi ylivuotoja myös aikaisemmin Näätäsuolle kosteustasapainon parantamiseksi. Määrältään suurimmat ylivuodot tapahtuvat kuitenkin vasta viimeisen viivytyspainanteen länsipäästä, jolloin onnistutaan ohittamaan osa tummaverkkoperhosen suojelualueista. Asfalttiaseman ja Hyötyvoimankadun itäosan hulevesien tulvareittinä toimi kadun varren länteen päin johtava reunaoja. Normaalitilannetta rankemman sateen aiheuttamat vesimäärät ohjautuvat hallitusti tälle tulvareitille, kun hyötyvoimalaitoksen suuntaan johtavien hulevesiviemärien kapasiteetti ylittyy. Näiden hulevesiviemäreiden koko tulee olla noin Ds 400 mm, jotta viivytyspainannejärjestelmään ei johdeta liikaa hulevesiä. Tämän ylittävät hule-
FCG Finnish Consulting Group Oy Loppuraportti 17 (26) vesimäärät pystytään hallitsemaan paremmin esitetyillä kahdella Näätäsuotien hulevesialtaalla. 4.4.2 Varautuminen sammutusvesien hallintaan Hyötyvoimalaitoksen tonttikohtaisessa hulevesisuunnittelussa on varauduttava tulipalotilanteessa muodostuvien likaisien sammutusvesien hallintaan. Sammutusvesiä ei voida johtaa ympäröivään maastoon edes tulvatilanteessa, koska ne voivat sisältää erilaisia ympäristölle haitallisia aineita. Sammutusvesien suuresta määrästä ja poikkeavasta laadusta johtuen niitä ei voida myöskään johtaa sellaisenaan suoraan jätevesiviemäriin. Sammutusvesien pääsy ympäristöön estetään tontin hulevesiviemäriverkoston näytteenottokaivoon sijoitettavan sulkuventtiilin avulla sekä muotoilemalla tontin läpäisemättömät kenttäalueet altaiksi. Tällöin sulkuventtiilin sulkemisen jälkeen sammutusvesi täyttää hulevesiviemäriverkoston ja nousee lopulta pihan tasoon. Piha-alue muotoillaan reunoiltaan koholle, jolloin pihan tasoon nouseva vesi lammikoituu pihalle eikä valu ympäristöön. Asfalttipintojen hulevedet eivät saa valua myöskään tontille jääville sorapinnoille, jotta haittaaineet eivät pääse maaperään. Kertyvä vesi pumpataan siirrettävällä pumppauskalustolla Tarastenjärven jätteenkäsittelykeskuksen suoto- ja valumavesialtaisiin, joista vedet johdetaan viemäriverkostoa pitkin jätevedenpuhdistamolle. 4.5 Rakentamisen aikainen hulevesien hallinta ja rakentamisvaiheet Rakentamisen aikainen hulevesien hallinta tulee ottaa huomioon erityisen huolellisesti kohteen jatkosuunnittelussa. Rakentamisen aikaiset hulevedet ovat poikkeuksetta laadultaan huonoja, koska hulevesiin huuhtoutuu mm. häiriintyneistä maakerroksista runsaasti kiintoaineista. Rakentamisen aikaisia hulevesiä tulee näin ollen seisottaa kiintoaineen laskeuttamiseksi ja purkaa ympäristöön ensisijaisesti vain suodattavien järjestelmien kautta. Vaikka rakentamisenaikaiset hulevedet tulee ensisijaisesti allastaa, tulee niillekin suunnitella hallittu tulvareitti eroosiohaittojen minimoimiseksi. Rakennusvaiheen vesien käsittely kannattaa järjestää rakentamalla viivytyspainanteet etupainotteisesti suunniteltuihin paikkoihin. Painanteiden suodattavia osia ei kuitenkaan kannata viimeistellä täysin valmiiksi, koska rakentamisen aikainen runsas kiintoaineskuorma voi tukkia suodattavat osat. Suodattavien osien viimeistely toteutetaan samanaikaisesti hyötyvoimalaitoksen piharakennustöiden kanssa. Viivytyspainannejärjestelmän hyötyvoimalaitoksen tontin kohdalle sijoittuvat painanteet 1 3 tulee rakentaa ensimmäisenä. Tontin länsipuolelle sijoittuvat viivytyspainanteet 4 ja 5 on suositeltavaa toteuttaa samanaikaisesti kuin painanteet 1 3, mutta kuitenkin viimeistään silloin, kun niiden kohdalle sijoittuvien tonttien maarakennustöitä aletaan tehdä. Hyötyvoimankadun hulevesikosteikot tulee rakentaa kadun rakentamisen aikana, jotta kadunrakentamisen aikaisia hulevesiä saadaan seisotettua ja suodatettua. Kosteikkojen viimeistely tehdään katualueen viimeistelytöiden aikana.
FCG Finnish Consulting Group Oy Loppuraportti 18 (26) 4.6 Hallintajärjestelmän kustannukset Hallintajärjestelmien laitteisto- ja materiaalikustannukset arvioitiin yleissuunnitelmatasolla. Kustannuksissa ei ole esitetty perinteisten hulevesiviemäreiden ja kaivojen kustannuksia, koska ne eivät ole lisäkustannus, vaan ne tulisivat tontille kaikesta huolimatta. Kustannusarviot on koottu taulukoon 3. Taulukko 3. Hulevesijärjestelmien laitteisto- ja materiaalikustannusarvioita. Viivytyspainannejärjestelmä Erotin-järjestelmä Järjestelmä Suodattava vastapenger nurmiverhoiltuna ja kiviainespadot. Wavin Labko: virtauksensäätökaivo, hiekanerotin, öljynerotin ja näytteenottokaivo sulkuventtiilillä Yksikkökustannus Kokonaiskustannus 100 /jm 26 000 (A1-A3) 31 000 (A4-A5) hyötyvoimalaitoksen tontti: 45 000
FCG Finnish Consulting Group Oy Loppuraportti 19 (26) 5 MITOITUS- JA TOIMIVUUSTARKASTELUT 5.1 Hulevesimallinnus Suunnitellun hulevesien hallintajärjestelmän toimivuutta tarkasteltiin kokonaisuutena hulevesimallin avulla. Malliin rakennettiin karkealla tarkkuudella myös läheiset osavaluma-alueet verkostoineen, jotta alueesta voitiin muodostaa kokonaiskuva. Mallinnus suoritettiin FCG SWMM -ohjelmalla (Storm Water Management Model), joka sisältää hulevesien muodostumista kuvaavan hydrologisen valuma-aluemallin 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. Ominaisuuksista 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 purkujärjestelyineen. Mallin avulla voitiin tarkastella monipuolisesti mm. ajasta riippuvia virtaamien summakäyriä, vedenpinnan tasoja ja viivytysjärjestelmien tilavuuksia ajan suhteen. Hydraulisessa mallinnuksessa käytettiin nk. dynaamista menetelmää 11, jolla voitiin tarkastella monimutkaisiakin ilmiöitä kuten paineellista virtausta, taaksepäin virtausta sekä virtausreittien tulvimista ja padotusta. Ote rakennetusta hulevesimallista on esitetty kuvassa 10. Kuva 10. Ote suunnittelualueelle rakennetusta SWMM-hulevesimallista. 11 US EPA. 2009. Storm Water Management Model, User s manual, version 5.0.
FCG Finnish Consulting Group Oy Loppuraportti 20 (26) 5.2 Mitoitussateet 5.3 Hallintajärjestelmien mitoitus 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 12. 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 hulevesien viivytysjärjestelmissä pahimman tulvatilanteen aiheuttaa yleensä pitkäkestoisempi rankkasade, jonka sademäärä on suuri. Valuma-alueen koon ja muodon lisäksi kertymisaikaan vaikuttaa olennaisesti sateen rankkuus. Heikoilla sateilla vaaditaan pitkäkestoisempi sadetapahtuma virtaamahuipun saavuttamiseksi, kun taas hyvin rankoilla sateilla virtaamahuippu muodostuu pintojen nopean kastumisen johdosta selvästi lyhemmässä ajassa. Erot kertymisajoissa jäävät kuitenkin vähäisiksi, kun siirrytään kerran viidessä vuodessa tai tätä harvemmin toistuviin tilanteisiin. Tarkasteluissa on käytetty Rankkasateet ja taajamatulvat (RATU) 13 loppuraportin mukaisia, tarkistettuja sateen keskimääräisiä intensiteettejä 1 km 2 aluesadannalle. Sadetiedot perustuvat Suomessa kesällä 2000 2005 aikana tehtyihin tutkasadehavaintoihin ja vastaavat Etelä-Suomen sateita. Mallinnuksessa on käytetty 10 min, 1h ja 3h kestoisia rankkasadetapahtumia, joiden intensiteetit ja sademäärät on esitetty taulukossa 4 Taulukko 4. Mallinnuksessa käytetyt rankkasadetapahtumat (1km 2 ). Kesto Toistuvuus Keskim. intensiteetti Sademäärä 10 min 1/10a 1,11 mm/min 185 l/s*ha 11 mm 15 min 1/5a 0,73 mm/min 122 l/s*ha 11 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 1/100a 0,60 mm/min 100 l/s*ha 36 mm 3 h 1/5a 0,15 mm/min 24,8 l/s*ha 27 mm Ilmastonmuutoksen on ennustettu kasvattavan rankkasateiden intensiteettejä keskimäärin 15 20 % vuosiin 2071 2100 mennessä 13. Arviot perustuvat Ilmatieteen laitoksen ennusteisiin. RATU:n 13 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. Suunnittelualueen pohjoisreunaan sijoittuva moniosainen viivytyspainanne sekä Hyötyvoimankadun hulevesikosteikot mitoitettiin siten, että ne riittävät vähintään kerran kymmenessä vuodessa toistuvalle 1h kestävälle rankkasadetilanteelle (1/10a, 1h, 23 mm). Tällöin saavutetaan riittävä varmuus ylei- 12 Suunnittelukeskus Oy 2007. Hulevesien luonnonmukaisen hallinnan menetelmät, suunnitteluohje. 13 Aaltonen, J. ym. 2008. Rankkasateet ja taajamatulvat (RATU). Suomen Ympäristö, 31. 123 s.
FCG Finnish Consulting Group Oy Loppuraportti 21 (26) Sekä tonttikohtaisen että yleisille alueille sijoittuvien hallintamenetelmien keskeiset mitoitustiedot on koottu taulukkoihin 5 ja 6, ja ne on kuvattu myös liitteenä 2 olevassa yleissuunnitelmakartassa. Taulukko 5. Viivytyspainannejärjestelmien mitoitus. simpiä tulvatilanteita vastaan myös ennustetun ilmastonmuutoksen vaikutuksesta rankkenevilla sadetapahtumilla. Mitoituksessa on huomioitu Tarastenjärven osayleiskaava-alueen mukainen maankäyttö ja on oletettu, että nykyisetkin teollisuusalueet rakentuisivat paljon läpäisemättömiä pintoja sisältäviksi, nykyistä tiiviimmiksi alueiksi. Alkutilanteessa, jossa mahdollisesti toteutuu vain hyötyvoimalaitoksen tontti, suunniteltujen hulevesijärjestelmien mitoitus on varmalla puolella. Tämä ei kuitenkaan aiheuta juurikaan lisärakentamista, koska viivytyspainannejärjestelmä sijoittuu sille soveltuvaan maastonkohtaan ja on toteutettavissa suhteellisen edullisesti. Mitoituksen pienentäminen ei laskisi mainittavasti järjestelmän kustannuksia painanteen pituusmetriä kohden. Hallintamenetelmä Viivytystilavuus täytenä (H=1m) Pinta-ala H=1m Tilavuus suodattavana H<0.6 m Viivytyspainanne 1 350 m³ 500 m² 175 m³ Viivytyspainanne 2 280 m³ 400 m² 140 m³ Viivytyspainanne 3 280 m³ 400m² 140 m³ Viivytyspainanne 4 600 m³ 850 m² 295 m³ Viivytyspainanne 5 490 m³ 700 m² 245 m³ Taulukko 6. Hyötyvoimankadun hulevesikosteikkojen mitoitus (1/10a). Hallintamenetelmä Viivytystilavuus mitoitustilanteessa Tilavaraus Maksimisyvyys Hyötyvoimankatu Etelä 1 300 m 3 3000 m 2 1,0 m Hyötyvoimankatu Pohj. 400 m³ 0 m² 1,0 m Hyötyvoimalaitoksen tontin kohdalla sijaitsevien viivytyspainanteiden 1, 2 ja 3 yhteenlaskettu tilavuus, kun vesi poistuu vain suodattumalla on noin 455 m³. Tämä vastaa likimäärin mitoitusta, jossa tilaavuutta vaadittaisiin hyötyvoimalaitoksen tontilta 1,5 m³ / 100 m² läpäisemätöntä pintaa. Lisäksi painanteissa on likimain saman verran tulvatilavuutta. Viivytyspainanteet on mitoitettu näin tilaviksi, jotta niihin voidaan johtaa myös Hyötyvoimankadun eteläpuoleisia hulevesiä. Viivytyspainanteet toimivat pääosin suodattavina esimerkiksi kerran vuodessa toistuvalla tunnin sateella (1/1a, 1h) sekä kerran viidessä vuodessa esiintyvällä 15 minuutin sateella (1/5a, 15 min). Ylivuotoon menevät ensin painanteet 2 ja 4, joihin johdetaan Hyötyvoimankadun eteläpuoleisia vesiä. Painanteiden toimintaa on mahdollista tarkentaa mallintamalla vielä järjestelmän toteutussuunnitteluvaiheessa. Tonttikohtaiset hiekan- ja öljynerotinjärjestelmät mitoitetaan tuotteiden valmistajan ohjeiden mukaisesti. Periaatteena on, että niillä hallitaan usein toistuvien sadetapahtumien hulevedet, jotka aiheuttavat säännöllisen ja haitallisimman kuormituksen. Erottimien käsittelykapasiteetin ylittävät virtaamat johdetaan virtauksensäätökaivon avulla erottimien ohi (by-pass), jotta erottimien toiminta ei häiriintyisi.