S U U N N IT T EL U JA T EK N IIK K A SAVONLINNAN VESI Savonlinnan vedenottamoiden käytön suunnittelu Raportti FCG SUUNNITTELU JA TEKNIIKKA OY 9.3.2015 P25148
Raportti 1 (17) Antti Smolander 9.3.2015 Sisällysluettelo 1 Tehtävä... 1 2 Lähtötiedot... 2 3 Uudet ottamot... 3 4 Vesijohtoverkoston kapasiteetti... 3 5 Vedenottamoiden käytön optimointi... 4 5.1 Normaali käyttötilanne... 4 5.2 Kaikki vedenottamot tasaisesti vuorokäytössä... 5 5.3 Vääräsaaren pintavesilaitos pois käytöstä viikonloppuisin... 7 5.4 Vääräsaaren pintavesilaitoksen käyttö estynyt kokonaan... 8 5.5 Kerimäen Keplakon pohjavedenottamon käyttö estynyt... 11 5.6 Punkaharjun Punkasalmen ottamon käyttö estynyt... 12 5.7 Pohjavedenottamot päävesilähteinä... 13 6 Pohjavedenottamoiden käytön tarkkailu... 14 7 Johtopäätökset ja toimenpiteet... 14 Liitteet Kuva 4, Veden tuotanto ja virtaamat Kuva 8, Vääräsaaren pintavesilaitoksen käyttö estynyt kokonaan Kuva 13, Uudet vedenottokaivot, käsittelylaitokset, paineenkorotusasemat ja vesijohdot, sekä Hakaalueen poikkeustilanteessa käytettävä painealue
FCG SUUNNITTELU JA TEKNIIKKA OY Raportti 1 (16) Savonlinnan vedenottamoiden käytön suunnittelu 1 Tehtävä Tehtävän tarkoituksena on tarkastella kuinka Savonlinnan eri vedenottamoita tulisi käyttää. Savonlinnan Vesi tuottaa pääosan käyttövedestään Vääräsaaren pintavesilaitoksella ja noin 15 % osuuden Lähteelän pohjavedenottamolla. Varma-vesi hanke, minkä osatehtävä tämäkin selvitys on, tähtää vedentuotannon varmuuden lisäämiseen, tuottamalla lisää pohjavettä Savonlinnan kaupungin tarpeisiin. Kuva 1. Tarkasteltava vesijohtoverkosto Savonlinnan, Kerimäen ja Punkaharjun vesijohtoverkostot muodostavat yhden suuren kokonaisuuden. Normaalisti jokainen verkosto-osa toimii omana erillisenä toiminta- ja painealueenaan, eikä yhdysvesijohdoissa siirry vettä taajamasta toiseen. Tässä tehtävässä selvitetään kuinka Savonlinnan vedentuotantoa voidaan kehittää uusien pohjavedenottamoiden käyttöön oton myötä ja selvittää kuinka erilaisissa poikkeustilanteissa vedenjakelu Savonlinnan, Kerimäen ja Punkaharjun asukkaille saadaan toimimaan. Vedenottamoiden käytön suunnittelua varten vesijohtoverkosto on mallinnettu FCGNETohjelmistolla, jotta vedenjakeluverkoston toiminta saadaan selvitettyä. Vesijohtoverkoston mallin avulla on tarkasteltu erilaiset käyttötilanteet, laskettu virtaamat putkissa, selvitetty myös hieman vedenjakeluverkoston energiankulutusta. FCGNET- ohjelma laskee mallinnettaessa aina pumppauksiin käytetyn energian, kun mallissa pumpuille on määritelty tuotto- ja hyötysuhdekäyrät.
FCG SUUNNITTELU JA TEKNIIKKA OY Raportti 2 (16) 2 Lähtötiedot Tehtävässä on keskitytty tarkastelemaan sitä, kuinka uusien pohjavedenottamoiden vettä saadaan johdettua käyttäjille kulutukseen. Tehtävän lopputuloksena on esitys siitä kuinka vedenotto ja vedenjakelu Savonlinnan vesijohtoverkostossa olisi optimaalisinta toteuttaa. Kerimäen ja Punkaharjun vedenjakelun toimivuutta on tarkasteltu osana Savonlinnan poikkeustilanteiden tarkastelua. Projektissa ovat olleet Savonlinnan Vedestä Jyri Sipinen, Teijo Brunou ja Kari Pirhonen ja työtä on :llä ollut tekemässä Antti Smolander ja Markus Sunela. Tehtävän lähtötietona on Savonlinnan, Kerimäen ja Punkaharjun alueiden vedenjakeluverkosto. Noin puolet vesijohtoverkoston malliin tarvittavasta tiedosta saatiin Savonlinnaan tehdystä vanhasta WaterCad- verkostomallista. Muilta osin vesijohtoverkoston malli on täydennetty verkostokarttojen pohjalta. Vesijohtoverkoston malliin on sijoitettu kaikki alueen vedenjakeluputket talojohtoja lukuun ottamatta. Kaikki verkostoon pumppaukset ja paineenkorotusasemat on syötetty malliin sisältäen jokaisen pumpun tuotto- ja hyötysuhdekäyrät. Ylävesisäiliöiden korkeusasemat ja tilavuuskäyrät on myös syötetty verkostomalliin lähtötietoina. Vedenottamoilta pohjavedenpinta on määritelty jokaiselle ottokaivolle noin 1,0 metrin tarkkuudella. Putkien karkeuskertoimina on käytetty aikaisemmin tehdyn WaterCad- mallin Hazen-Williamsin mukaisia kertoimia. Malliin lisätyille putkille (muoviputket) karkeuskerroin on ollut 120 ja valurautaputkilla 100. Vedenkulutustiedot (vuosikulutus m³/a) on saatu Kerimäeltä ja Savonlinnasta osoitteittain ja mallinnusta varten kaikille kulutuspisteille on haettu osoitteita vastaavat koordinaatit, minkä jälkeen kulutuspisteet on kohdistettu verkostomallin lähimpään solmuun. Verkoston vuotavuus on tämän työn selvitysten mukaan noin 8,6 % ja kaikki vuotovesi on verkostomallissa kohdennettu Savonlinnan läntisen verkoston alueelle. Vesilaitoksen verkostoautomaatiosta on saatu koosteena vuosien 2013 ja 2014 järjestelmään tallennetut virtaamat ja painetiedot tunnin välein. Automaatiotiedot on FCG Suunnittelu ja tekniikka Oy:n toimesta käsitelty ja niistä on koostettu mallin lähtötiedoiksi riittävästi erilaisia tulosteita verkostomallin oikeellisuuden tarkistamiseksi ja mallin perustilanteen tulosten vertailemiseksi. Esimerkkinä automaatiotietojen käsittelystä on seuraava kuvaaja Lähteelän ja Vääräsaaren (itä) verkostoon pumppauksesta. Kuva 2. Vääräsaari itään ja Lähteelä 18.6.-19.10.2014.
FCG SUUNNITTELU JA TEKNIIKKA OY Raportti 3 (16) 3 Uudet ottamot Vedenjakelun, vedenottamoiden käytön optimointia varten Savonlinnan vedeltä on saatu jotain tietoja vedentuotantokustannuksista. Tuotantokustannusten ja mallista saatavan pumppausten energiankulutuksen perusteella on vedenottamoiden käytön suunnittelu pystytty toteuttamaan. Tuotantokustannukset ovat hyvin yleispiirteiset ja vedenjakelussa optimointia on toteutettu mallinnuksen antamien energiankulutuksen tulosten perusteella. Savonlinnan vesi on kartoittanut uusien pohjavesikaivojen paikkoja Kulennoistenharjurjulla, Rohvostinrinteellä, Multamäessä ja Seppäharjussa (Seppäharju 2). Lisäksi uusia olemassa olevia kaivoja on Seppäharjussa (Seppäharju 1) ja Kaamanniemessä. Uusien vedenottamoiden antoisuudet on esitetty seuraavassa taulukossa. suunniteltu otto selvitysten mukainen jatkuva kapasiteetti maksimikapasiteetti lyhyt aikainen otto maksimi ottoaika rajoittava tekijä Kaamanniemi 500 m³/d 500 m³/d 850 m³/d 7 d rauta ja mangaani Seppäharju 1 200 m³/d 200 m³/d 200 m³/d happipitoisuus pintaveden kulkeutuminen Seppäharju 2 400 m³/d 400 m³/d 800 m³/d kaivoon Kulennoistenharju 800 m³/d 800 m³/d 1 400 m³/d 7 d happi, rauta ja mangaani LS-alueen suojellut lammet, Rohvostinrinne 250 m³/d 250 m³/d 350 m³/d 7 d happi, rauta ja mangaani Multamäki 300 m³/d 300 m³/d 500 m³/d 7 d Taulukko 1. Uuden pohjavesikaivot. Uusien kaivojen jatkuva ottokapasiteetti 2450 m³/d ja lyhytaikaisesti, maksimissaan viikon ajan, vettä voidaan kaivoista ottaa 4100 m³/d. Vedenottamoiden antoisuudet ovat Varma-vesi hankkeeseen liittyvistä pohjavesialueiden selvityksistä. 4 Vesijohtoverkoston kapasiteetti Vesijohtoverkoston kapasiteetin selvitys keskittyy lähinnä poikkeustilanteiden vedenjohtamiseen. Verkostomallinnuksen avulla on selvitetty kuinka vedenjakeluverkosto eri tilanteissa toimii. Kun vesijohtoverkosto toimii normaalisti, ei vesijohtoverkoston kapasiteetti muodostu ongelmaksi, kapasiteetiltaan huonosti vettä välittäviä ahtaita putkia ei verkostossa ole.
FCG SUUNNITTELU JA TEKNIIKKA OY Raportti 4 (16) Kuva 3. Maksimivirtaushäviö vedenjakelun toimiessa normaalisti. Savonlinnan keskustan alueelta nousee virtaushäviön osalta esille Haapasalmen alittavat 3 vesijohtoa, joissa maksimi virtaushäviö on noin 0,2 bar. 5 Vedenottamoiden käytön optimointi 5.1 Normaali käyttötilanne Vesijohtoverkoston keskimääräinen verkostoon pumppaus on mallinnuksen perustilanteessa ollut seuraava: Vesilaitos verkostoon pumppaus energiankulutus Vääräsaari itään 1 084 m³/d 361 kwh/d Vääräsaari länteen 2 148 m³/d 587 kwh/d Lähteelä 1 002 m³/d 395 kwh/d Keplakko 518 m³/d 96 kwh/d Punkasalmi 447 m³/d 106 kwh/d Harjualue 63 m³/d 58 kwh/d Hiekkalahti 10 m³/d 1 kwh/d YHTEENSÄ 4 834 m³/d 1 416 kwh/d Taulukko 2. Normaalitilanteen verkostoon pumppaus ja energiankulutus. Vedenkulutus Savonlinnan läntinen alue 2249 m³/d ja itä 1421 m³/d.
0,00 l/s 5,00 l/s 10,00 l/s 15,00 l/s 20,00 l/s 25,00 l/s FCG SUUNNITTELU JA TEKNIIKKA OY Raportti 5 (16) Vesijohtoverkoston tavanomaista käyttöä voidaan parantaa muuttamalla Vääräsaaren verkostoon pumppaus jatkuvaksi, asentamalla sekä länteen että itään pumppaukseen uudet pienemmät pumput nykyisten rinnalle. Raakavedentuotanto voidaan Vääräsaaressa pitää ennallaan, valmistamalla puhdasta vettä vain päiväaikaan (kello 8-16). Mallinnuksen mukaan tulokset muuttuvat seuraavan taulukon mukaisiksi. Vääräsaari optimoitu, jatkuva verkostoon pumppaus (5,8 bar) Vesilaitos verkostoon pumppaus energian kulutus Vääräsaari itään 1 084 m³/d 338 kwh/d Vääräsaari länteen 2 148 m³/d 524 kwh/d Lähteelä 1 002 m³/d 398 kwh/d Keplakko 518 m³/d 96 kwh/d Punkasalmi 447 m³/d 106 kwh/d Harjualue 63 m³/d 58 kwh/d Hiekkalahti 10 m³/d 1 kwh/d YHTEENSÄ 5 272 m³/d 1 541 kwh/d Taulukko 3. Verkostoon pumppaus ja energiankulutus, Vääräsaaresta jatkuva pumppaus. Energiakulutus koko mallinnetun verkoston vedenottamoilla vähenee 0,304 kwh/m³:sta 0,288 kwh/m³:oon. Säästöä energiankulutuksessa muodostuu 5 % ja se tulee yksin Vääräsaaren verkostoon pumppauksesta. 5.2 Kaikki vedenottamot tasaisesti vuorokäytössä Mallinnuksen avulla optimoitiin eri laitosten verkostoon pumppausten energiankulutuksen kannalta. Optimointi tehtiin Vääräsaaren (pumppaus itään), Lähteelän ja uuden Seppäharjun pohjavedentuotantoalueen osalta. Vääräsaaren pintavesilaitokselta pumppausta läntiseen painepiiriin ei optimoitu, koska normaalissa käyttötilanteessa vaihtoehtoja eri suurustein verkostoon pumppausten osalta läntiseen verkoston osaan ei ole. Vääräsaaren itään pumppauksen energiankulutus on noudattaa seuraavaa kaaviota. 0,380 kwh/m³ 0,375 kwh/m³ 0,370 kwh/m³ 0,365 kwh/m³ 0,360 kwh/m³ 0,355 kwh/m³ 0,350 kwh/m³ 0,345 kwh/m³ 0,340 kwh/m³ 0,335 kwh/m³ 0,330 kwh/m³ 0,325 kwh/m³ Vääräsaari ITÄ Taulukko 4. Vääräsaaren energiakulutus pumpatun vesimäärän suhteessa.
0,00 l/s 2,00 l/s 4,00 l/s 6,00 l/s 8,00 l/s 10,00 l/s 12,00 l/s 14,00 l/s 16,00 l/s 18,00 l/s FCG SUUNNITTELU JA TEKNIIKKA OY Raportti 6 (16) Vääräsaaren verkostoon pumppauksen osalta vaihtelu ei ole kovin suurta ja pienempien virtaamien suurempi energiankulutus johtuu siitä, että vastapaine verkostossa on hieman normaalia suurempi, koska Lähteelästä pumpataan tuolloin hieman enemmän vettä verkostoon. Lähteelän vedenottamon verkostoon pumppauksen energiankulutuksen ja virtaaman suhde noudattaa seuraavaa kuvaajaa. 0,800 kwh/m³ Lähteelä 0,700 kwh/m³ 0,600 kwh/m³ 0,500 kwh/m³ 0,400 kwh/m³ 0,300 kwh/m³ 0,200 kwh/m³ 0,100 kwh/m³ 0,000 kwh/m³ Taulukko 5. Lähteelän energiakulutus pumpatun vesimäärän suhteessa. Kuvaajassa näkyy se, ettei vedenottamolta kannata pumpata verkostoon kovin pientä virtaamaa, koska pumppujen hyötysuhde on pienillä virtaamilla vaatimaton. Pumppaus verkostoon on optimaalista kun Lähteelässä yhdestä kaivosta kerrallaan pumpataan verkostoon 8 12 l/s. Yhden kaivon pumpun tuotto on maksimissaan 14 l/s ja kuvaajan viimeinen tuotto (16 l/s) on kahdesta kaivosta otetun vesimäärän yhteenlaskettu energiankulutus.
0,00 l/s 2,00 l/s 4,00 l/s 6,00 l/s 8,00 l/s 10,00 l/s 12,00 l/s 14,00 l/s FCG SUUNNITTELU JA TEKNIIKKA OY Raportti 7 (16) Uuden Seppäharjun vedentuotantoalueen energiakulutus pumpattua vesi- kuutiota kohden vaihtelee virtaaman mukaan seuraavan kuvaajan mukaisesti. 0,500 kwh/m³ 0,450 kwh/m³ 0,400 kwh/m³ 0,350 kwh/m³ 0,300 kwh/m³ 0,250 kwh/m³ 0,200 kwh/m³ 0,150 kwh/m³ 0,100 kwh/m³ 0,050 kwh/m³ 0,000 kwh/m³ Seppäharju Taulukko 6. Seppäharjun energiakulutus pumpatun vesimäärän suhteessa. Seppäharjun verkostoon pumppauksessa on käytetty FCGNET- ohjelman pumppuoptimoinnin mukaiset Seppäharjun kustannukset kohoavat virtaaman kasvaessa tasaisesti. Todellista, oikeaa pumppukäyrää, käyttäen energiankulutus pumpattua vesikuutiota kohden nousee edellä esitettyä kuvaajaa jyrkemmin. Seppäharjun vedenottamon energiankulutuksen kannalta merkittävin tekijä on yhdysvesijohdon pituus Seppäharjun ja Nojanmaanlahden välillä, joka on lähes 10 km. Edullisimmaksi edellä esitettyjen kuvaajien perusteella muodostuu sellainen yhdistelmä missä Seppäharjusta pumpataan keskimäärin noin 3 l/s (260 m³/d), Vääräsaaresta noin 10 l/s (860 m³/d) ja Lähteelästä 11,6 l/s (1000 m³/d). Tällöin itäisen painepiirin kokonaisenergiakulutus yhtä vesikuutiota kohden on 0,308 kwh/m³. Vertailun vuoksi läntisen painepiirin energiankulutus on 0,301 kwh/m³. Kaikki läntisen painepiirin vesi pumpataan verkostoon Vääräsaaresta. Energiankulutuksen arvot pitävät sisällään Vääräsaaren raakavesipumppauksen ja Seppäharjussa kolmen ottokaivon raakavesipumppaukset Seppäharjun vesilaitoksen alavesisäiliöön. 5.3 Vääräsaaren pintavesilaitos pois käytöstä viikonloppuisin Vääräsaaren pintavesilaitoksen jättäminen pois käytöstä viikonloppuisin, tarkoittaa veden tuotannon kannalta sitä, että Vääräsaaressa ei valmisteta raakavedestä käyttövettä, vaan puhdasvesialtaaseen perjantaina varastoidun veden tulisi riittää koko viikonlopun yli. Vettä olisi tuotettava pohjavesilaitoksilla niin paljon, että Vääräsaaren 4000 m³ puhdasvesialtaasta riittää vedenkulutuksen tarpeen tyydyttämiseen vettä viikonlopun ajaksi. Keskustan itäisen painepiiriin voidaan mallinnuksen mukaan johtaa pohjavedenottamoista vettä niin paljon, että Vääräsaaresta pumppaus itäiseen painepiiriin voidaan pitää poissa käytöstä. Tilanne edellyttää Seppäharjun ja Kulennoistenharjun uusien pohjavedenottamoiden ja Keplakon alueelle Multamäen sekä Rohvostinrinteen ottokaivojen rakentamisen. Näillä toimenpiteillä saadaan pohjavedentuotantoa kasvatettua niin pal-
FCG SUUNNITTELU JA TEKNIIKKA OY Raportti 8 (16) jon, että Vääräsaaren pintavesilaitoksen veden valmistus voidaan viikonvaihteen ajaksi pysäyttää. Kuva 4. Veden tuotanto ja virtaamat. Mallinnuksen mukaan Savonlinnan keskustan itäisestä painepiiristä johdetaan Vääräsaaren laitoksen kautta läntiseen painepiiriin vettä noin 600 m³/d. Vääräsaarestä länteen pumppaus on noin 1030 m³/d. Kuva 5. Pumppaus Vääräsaaresta länteen ja Talvisalon säiliötilavuus. 5.4 Vääräsaaren pintavesilaitoksen käyttö estynyt kokonaan Vääräsaaren pintavesilaitoksen ollessa kokonaan poissa käytöstä, on kaikki Savonlinnan vesi tuotettava pohjavedenottamoilla Lähteelässä, Keplakossa, sekä uusilla vedenottamoilla Seppäharjussa ja Kulennoistenharjussa. Lisäksi on varauduttava myös Kerimäen
FCG SUUNNITTELU JA TEKNIIKKA OY Raportti 9 (16) Hälvän alueen vedenottoon. Laskennallisesti vedentuotanto riittää kattamaan vedenkulutuksen Savonlinnassa ja Kerimäellä. Punkaharju toimii tässä poikkeustilanteessa erillään, nykyisten vedenottamoidensa varassa. Vedenkulutus Savonlinna Kerimäki Vedenkulutus yhteensä 3 700 m³/d 520 m³/d 4 220 m³/d Veden tuotanto Vääräsaari 0 m³/d Keplakko 1 300 m³/d Lähteelä 750 m³/d Kaamaniemi - Seppäharju 1 100 m³/d Kulennoistenharju 800 m³/d Hälvä 300 m³/d YHTEENSÄ 4 250 m³/d Taulukko 7. Vedenkulutus ja -tuotanto kun Vääräsaaren pintavesilaitos ei ole käytössä. Tuotantokapasiteetti ja kulutus ovat juuri ja juuri tasapainossa. Haasteeksi muodostuu vedenjakeluverkoston kapasiteetti, mikä ei ole riittävä, koska kaikki pohjavedentuotanto liittyy Savonlinnan vesijohtoverkoston itäiseen painepiiriin. Merkittävin osa, yli puolet pohjavedentuotannosta liittyy Savonlinnan ja Kerimäen väliseen yhdysvesijohtoon. Sekä Keplakosta, että Lähteelästä verkostoon pumpattava vesi tulee saada Savonlinnan kaupungin alueelle saman runkovesijohdon kautta. Jotta kaikki vedenottamoilla tuotettava vesi saadaan kuluttajien käyttöön, on verkostossa rakennettava Lähteelän ja Nojanmaan välille uusi runkovesijohto nykyisen vesijohdon rinnalle tai korvaavaksi yhteydeksi. Mallinnuksessa uusi putki PEH 315-10 toimii nykyinen 200 mm runkovesijohdon kanssa rinnakkain. Kuva 6. Lähteelä - Nojanmaa 200 V vesijohto. Jotta Punkaharjulta Kulennoistenharjun vedenottamolta saadaan Savonlinnaan vettä yli 600 m³/d, on Tanhuvaaraan rakennettava paineenkorotusasema, jolloin Kulennoistenharjulta saadaan Savonlinnaan vettä 1000 m³/d. Savonlinnan verkostossa on lisäksi tehtävä painepiirien rajaus, jotta Punkaharjulta johdettava vesi riittää Haka-alueen tornin mukaiselle verkostoalueelle.
FCG SUUNNITTELU JA TEKNIIKKA OY Raportti 10 (16) Kuva 7. Haka-alueen tornin painepiirin rajaus poikkeustilanteessa. Edellisen lisäksi on varauduttava rakentamaan paineenkorotusasema Seppäharjun suunnasta johdettavaa vesimäärää varten. Paineenkorotusasema sijoitetaan Rinkilän alueelle. Uudella Rinkilän alueen paineenkorotusasemalla varmistetaan että, Seppäharjusta saadaan Savonlinnan taajama-alueelle vettä enemmän kuin 500 600 m³/d. Mallinnuksessa vesi on saatu riittämään ilman Rinkilän alueen paineenkorotusasemaa, mutta pienelläkin pumppausmuutoksilla Lähteelässä tai Keplakossa, Rinkilän paineenkorotusasema on välttämätön. Seuraavassa kartassa on esitetty mallinnuksen mukaiset vuorokausivirtaamat, kun Vääräsaaren pintavesilaitoksen käyttö on estynyt kokonaan.
FCG SUUNNITTELU JA TEKNIIKKA OY Raportti 11 (16) Kuva 8. Vääräsaaren pintavesilaitoksen käyttö estynyt kokonaan. Sekä Keplakon että Lähteelän vedenottamoiden verkostoon pumppaus mallinnuksessa maksimiarvoissaan ja Keplakon pumppaus jo hieman ylikin. Keplakon suunnasta Kerimäelle vettä ei johdeta, vaan Hälvän vedenottamo tuottaa Kerimäen tarvitseman vesimäärän. Kaikissa verkostoon pumppauksissa ja paineenkorotuksissa mallinnuksessa on maksimipaineena käytetty 70 75 mvp painetta. 5.5 Kerimäen Keplakon pohjavedenottamon käyttö estynyt Kun Kerimäen Keplakon vedenottamon käyttö on estynyt, saadaan vesi johdettua Savonlinnasta Lähteelän vedenottamolta ilman kuntarajalla sijaitsevan PK2:n käyttöä.
FCG SUUNNITTELU JA TEKNIIKKA OY Raportti 12 (16) Kuva 9. Savonlinna - Kerimäki paineviivapiirustus Mallinnuksen mukaan Kerimäelle johdettu vesimäärä on kokonaisuudessaan 570 m³/d, mistä noin 80 m³/d johdetaan Louhin alueelle ja loput haja-asutusalueelle ja Kerimäen kirkonkylälle. 5.6 Punkaharjun Punkasalmen ottamon käyttö estynyt Veden johtaminen Savonlinnasta Punkaharjulle toimii yhdysvesijohdon välityksellä hyvin, kun Savonlinnan Haka-alueen ylävesisäiliö ja Savonlinnan Vääräsaaren vedentuotanto ovat normaalisti toiminnassa. Kuva 10. Yhdysvesijohto Savonlinnasta Punkaharjulle. Mallinnuksen mukaan paineenkorotusasema PK1 lähtöpaine on 6,0 bar, eikä PK4 paineenkorotusasemaa tarvita välttämättä lisäämään painetta tai johdettavaa vesimäärää Punkaharjulle. Yhdysvesijohdon kapasiteetti on riittävä hieman suuremmillekin vesimäärille.
FCG SUUNNITTELU JA TEKNIIKKA OY Raportti 13 (16) Kuva 11. Paineviivapiirustus välillä Haka-alue YVS Punkaharju YVS. Virtaama Savonlinnasta Punkaharjulle on mallinnuksen mukaan jatkuva ja se on keskimäärin 6,0 l/s. 5.7 Pohjavedenottamot päävesilähteinä Pohjavedenottamoiden käyttö päävesilähteinä on tehtyjen verkostomallinnusten perusteella taloudellisesti kannattamatonta. Veden tuotannon ja verkoston toimintavarmuuden kannalta pohjavesilaitosten käyttö on suositeltavaa. Pohjavesilaitosten käyttö vesilähteinä poikkeustilanteiden, lähinnä Vääräsaaren pintavesilaitoksen käyttöhäiriöiden vuoksi, on erittäin tärkeää, myös tuotannon hajauttamisenkin vuoksi. Seppäharjun pohjaveden jatkuva käyttö ottamoiden toiminnan ja yhdysvesijohdon veden vaihtumisen vuoksi on suositeltavaa. Samalla tavalla Kulennoistenharjun pohjavesilaitoksen käyttö ja yhdysvesijohdon veden vaihtaminen on tärkeää. Sekä Seppäharjun että Kulennoistenharjun pohjavedenottamoiden kapasiteetteja ei nykyisiä yhdysvesijohtoja käyttäen saada hyödynnettyä täysimääräisesti. Lähteelän pohjavedenottamon jatkuvaa käyttöä tulee jatkaa nykyisellä tavalla. Keplakon vesilaitoksen uusien ottokaivojen hyödyntäminen jatkuvaan käyttöön ei ole taloudellisesti järkevää, koska veden johtamista Savonlinnaan joudutaan tehostamaan paineenkorotusta käyttämällä. Ainakaan Keplakon alueelta ei kannata pumpata vettä Savonlinnaan samanaikaisesti Lähteelän pumppauksen kanssa, vaan käyttö tulee vaiheistaa Lähteelän kanssa. Pohjavesilaitosten käyttö päävesilähteinä ei ole tässä selvityksessä tehtyjen mallinnustarkasteluiden perusteella mahdollista, muutoin kuin poikkeustilanteissa. Kaikkien pohjavesilaitosten jatkuva maksimaalinen käyttö altistaa vedenjakeluverkoston yhdysvesijohdot merkittävän kuormituksen alle, mm. kohtuullisen korkeiden painetasojen vuoksi. Vedenjakelujärjestelmän kannalta pohjavesilaitosten suositeltavat vedenottomäärät ovat: Lähteelä 500 m³/d Keplakko 350 m³/d Kulennoistenharju 150 m³/d Seppäharju 200 m³/d Taulukko 8. Pohjavedenottamoiden suositellut keskimääräiset vedenottomäärät.
FCG SUUNNITTELU JA TEKNIIKKA OY Raportti 14 (16) 6 Pohjavedenottamoiden käytön tarkkailu Pohjavedenottamoiden käyttöä tarkkaillaan vedenlaadun osalta. Uusilla pohjavedenottamoilla kriittiset tekijät on mainittu kappaleessa 3, kunkin ottamon kohdalla taulukossa 1. Seppäharju 2:ssa ja Rohvostinrinteellä on käytön tarkkailussa keskityttävä erityisesti pintaveden pääsyyn ottokaivoon. Rohvostinrinteellä tarkkailua on tehtävä jatkuvasti luonnonsuojelualueen lampien vedenpinnan osalta, ettei vedenotto aiheuta luonnon lampien olosuhteiden heikentymistä. Seppäharju 2 kaivossa, pintaveden pääseminen ottokaivoon aiheuttaa veden laatuun heikennyksen, humuksen muodossa. Muiden ottokaivojen tarkkailtava tekijä on rauta ja mangaani, sekä happipitoisuus, erityisesti Seppäharju 1 kaivossa. Maksimi vedenottomäärät noin viikon kestävää poikkeustilannetta varten on myös mainittu kappaleen 3 taulukossa 1. 7 Johtopäätökset ja toimenpiteet Vääräsaaren pintavesilaitoksen vesimäärän korvaaminen pohjavedentuotantoa lisäämällä, edellyttää Seppäharjun, Kaamanniemen, Kulennoistenharjun ja Hälvän alueille uusien vedenottamoiden toteutukset. Sekä Seppäharjun että Kulennoistenharjun alueiden pohjavedentuotantoa ei saada täysin hyödynnettyä rakennettujen yhdysvesijohtojen kautta. Mallinnuksen perusteella Kulennoisteharjun alueelta saadaan johdettua vettä Savonlinnaan noin 1000 m³/d kun Tanhuvaaraan rakennetaan uusi paineenkorotusasema.
FCG SUUNNITTELU JA TEKNIIKKA OY Raportti 15 (16) Samalla tavalla, rakentamalla uusi paineenkorotusasema Seppäharjun suunnasta Rinkilän alueelle, saadaan Seppäharjun pohjavesimäärä, yhteensä noin 1000 m³/d johdettua Savonlinnaan. Lähes täysimääräisesti (750 m³/d) Seppäharjun vesimäärä voidaan hyödyntää ainoastaan silloin kun Lähteelän / Keplakon alueelta Savonlinnaan johdettava vesimäärä ei ole yli 1500 m³/d. Mikäli Seppäharjusta saatava pohjavesi halutaan hyödyntää täysimääräisesti, ei se onnistu nykyisiä putkia käyttäen, vaan sitä varten tarvitaan uusi (PEH 200) vesijohto Savonlinnan taajaman läntiseen painepiiriin, Rinkilästä suoraan Jukolansalon alueelle. Kuva 12. Uudet vedenottokaivot, käsittelylaitokset, paineenkorotusasemat ja vesijohdot, sekä Haka-alueen poikkeustilanteessa käytettävä painealue. Lähteelän vedenottamon ja Keplakon alueen Multamäen ja Rohvostinrinteen uusien kaivojen hyödyntäminen täysimääräinen hyödyntäminen Savonlinnan vedenkulutuksen tarpeisiin edellyttää Lähteelän ja Nojanmaan välisen vesijohto-osuuden kapasiteetin parantamista. Nykyinen 200 V (ds=199 mm) on liian pieni noin yli 2000 m³/d vesimäärän johtamiseksi. Vedenjohto kapasiteetti tällä verkoston osalla (kuva 6) tulee poikkeustilanteita ja tulevaisuutta varten nostaa vähintään tasolle 3000 m³/d. Tämä tarkoittaa rinnalle rakennettavan DN 200 kokoinen vesijohto tai nykyisen putken korvaaminen PEH 315- putkella. Edellä esitettyjen vedenjohtamiseen liittyvien toimenpiteiden lisäksi Haka-alueen vesitornin ympärille on muodostettava erillinen painepiiri, minne vesi johdetaan Punkaharjulta, uudelta Kulennoistenharjun vedenottamolta. Kulennoistenharjulta noin 1000 m³/d vedenjohtamiseksi Haka-alueelle, on yhdysvesijohtoon Punkaharjun ja Savonlinnan välillä toteutettava Tanhuvaaraan paineenkorotusasema. Ilman Tanhuvaaran paineenkorotusasemaa, vesimäärä Kulennoisteharjulta Savonlinnaaan on noin 600 m³/d. Vääräsaaren vesilaitosta käytetään nykyisin siten, että henkilöstö on paikalla vain päiväaikaan, jolloin puhtaan veden valmistus toimii ja puhdasvesialtaat (4000 m³) täytetään. Raakavedentuotantoon ei ole tämän selvityksen mukaan tarvetta tehdä muutok-
FCG SUUNNITTELU JA TEKNIIKKA OY Raportti 16 (16) sia, mutta verkostoon pumppausta voidaan muuttaa merkittävästi energiatehokkuudeltaan paremmaksi. Muuttamalla Vääräsaaren verkostoon pumppaus jatkuvaksi, lisäämällä laitokselle kumpaakin painepiiriä varten yksi tai kaksi uutta pumppua, mitkä on valittu siten, että niiden optimi hyötysuhde ja tuotto ovat painepiirin keskimääräisen vedenkulutuksen suuruisia, voidaan säästää energiaa 15 %. Vuodessa säästyvä summa käyttäen 0,10 /kwh sähkönhintaa, on ilman mitään muita toimenpiteitä noin 7600. Ilman eriteltyjä eri laitosten vedentuotantokustannuksia ei kaikkien vedenottamoiden käytön optimointia voi täydellisesti toteuttaa, muutoin kuin esitetyssä muodossa vertailemalla pumppausten energiankulutuksia. Vääräsaaren pintavesilaitoksen sijainti lähes keskellä Savonlinnan taajamaa on vedentuotannon ja verkostonpumppauksen optimoinnin kannalta edullisin ratkaisu, mikäli laitoksessa tuotetun veden hinta on lähelläkään pohjavedentuotantokustannuksia. Antti Smolander