Hulevesien hallinta mallintamalla
Jaakola, Heli (2015)
2015
Ympäristö- ja energiatekniikan koulutusohjelma
Luonnontieteiden tiedekunta - Faculty of Natural Sciences
This publication is copyrighted. You may download, display and print it for Your own personal use. Commercial use is prohibited.
Hyväksymispäivämäärä
2015-08-12
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi:tty-201507291467
https://urn.fi/URN:NBN:fi:tty-201507291467
Tiivistelmä
Hulevesien hallinnan ohjeistusta sekä vastuita on uudistettu Suomessa viimevuosina. Maankäyttö- ja rakennuslain päivitys astui voimaan elokuussa 2014, jolloin hulevesien hallinta siirrettiin kuntien vastuulle osaksi asemakaavoitusta. Vuonna 2012 ja 2013 julkaistiin uutta ohjeistusta hulevesien hallintaan ja mitoitukseen. Annetut mitoitusarvot perustuvat riskinarviointiin ja ovat ohjeellisia. Ohjeistus tunnistaa mallinnuksen tuomia hyötyjä hulevesien hallintaan, mutta ei ota kantaa laskentamenetelmien yms. valintaan.
Työn tarkoituksena on verrata kahden hulevesien hallinnan mallinnusohjelman (A ja B) välisiä eroja, kolmen hydraulisen laskentamenetelmän (dynaaminen, kinemaattinen ja convex) vaikutuksia, kahden valunnan laskentamenetelmän (MRM ja SWMM) sekä käsin tehdyn laskennan eroja. Vaikutuksia tarkasteltiin kahdessa Nurmijärvellä sijaitsevassa esimerkkikohteessa: kaavoitettavalle Kylänpään alueelle arvioitiin viivytystarvetta ja kiertoliittymän suunnittelun yhteydessä määritettiin Rajamäen alueen verkoston kapasiteetti- ja viivytystarve. Viivytystarve laskettiin lisäksi vaihtoehtoisella laskentatavalla, joka perustui tehokkaan läpäisemättömän pinnan määrään (EIA) 16 mm sateella.
Mitoitussateen valinnalla on suurin vaikutus viivytysrakenteen kokoon. Viiden vuoden ero sateen toistuvuudessa vaikutti viivytystarpeeseen 40 %. Hydraulinen laskentamenetelmä vaikutti viivytystarpeeseen verkoston toimintakyvyn, virtausnopeuden ja viipymän kautta. Menetelmien välinen ero viivytysrakenteen tilavuudessa oli 5…20 %.
Valuntamenetelmä, käytetyt kertoimet ja arvot vaikuttavat suoraan muodostuvan huleveden määrään. Rationaalisessa menetelmässä huleveden suhteellinen osuus on vakio, SWMM-menetelmässä määrään vaikuttavat myös maaperän ominaisuudet kuten imeyntä ja painannesäilyntä. Menetelmien väliseen eroon vaikuttaa myös sateen määrä.
Pienin viivytystarve saavutettiin ohjelmalla A, SWMM-menetelmällä käytettäessä dynaamista laskentamenetelmää. Suurin viivytystarve muodostui käsin laskemalla. Käytettäessä vaihtoehtoista, EIA:n määrään perustuvaa laskentatapaa, viivytystarve Rajamäellä pieneni 20…25 %.
Nykyinen hulevesiohjeistus on puutteellista mallinnuksen ohjeistuksen suhteen. Valittu laskentamenetelmä vaikuttaa merkittävästi laskentatulosten suuruusluokkaan. Nykyinen hulevesien hallinnan mitoitusohjeistus voi johtaa hulevesijärjestelmien ylimitoitukseen.
Työn tarkoituksena on verrata kahden hulevesien hallinnan mallinnusohjelman (A ja B) välisiä eroja, kolmen hydraulisen laskentamenetelmän (dynaaminen, kinemaattinen ja convex) vaikutuksia, kahden valunnan laskentamenetelmän (MRM ja SWMM) sekä käsin tehdyn laskennan eroja. Vaikutuksia tarkasteltiin kahdessa Nurmijärvellä sijaitsevassa esimerkkikohteessa: kaavoitettavalle Kylänpään alueelle arvioitiin viivytystarvetta ja kiertoliittymän suunnittelun yhteydessä määritettiin Rajamäen alueen verkoston kapasiteetti- ja viivytystarve. Viivytystarve laskettiin lisäksi vaihtoehtoisella laskentatavalla, joka perustui tehokkaan läpäisemättömän pinnan määrään (EIA) 16 mm sateella.
Mitoitussateen valinnalla on suurin vaikutus viivytysrakenteen kokoon. Viiden vuoden ero sateen toistuvuudessa vaikutti viivytystarpeeseen 40 %. Hydraulinen laskentamenetelmä vaikutti viivytystarpeeseen verkoston toimintakyvyn, virtausnopeuden ja viipymän kautta. Menetelmien välinen ero viivytysrakenteen tilavuudessa oli 5…20 %.
Valuntamenetelmä, käytetyt kertoimet ja arvot vaikuttavat suoraan muodostuvan huleveden määrään. Rationaalisessa menetelmässä huleveden suhteellinen osuus on vakio, SWMM-menetelmässä määrään vaikuttavat myös maaperän ominaisuudet kuten imeyntä ja painannesäilyntä. Menetelmien väliseen eroon vaikuttaa myös sateen määrä.
Pienin viivytystarve saavutettiin ohjelmalla A, SWMM-menetelmällä käytettäessä dynaamista laskentamenetelmää. Suurin viivytystarve muodostui käsin laskemalla. Käytettäessä vaihtoehtoista, EIA:n määrään perustuvaa laskentatapaa, viivytystarve Rajamäellä pieneni 20…25 %.
Nykyinen hulevesiohjeistus on puutteellista mallinnuksen ohjeistuksen suhteen. Valittu laskentamenetelmä vaikuttaa merkittävästi laskentatulosten suuruusluokkaan. Nykyinen hulevesien hallinnan mitoitusohjeistus voi johtaa hulevesijärjestelmien ylimitoitukseen.