Viemäriverkostojen pumppaustietojen hyödyntäminen vuotovesien kartoittamiseksi Mänttä-Vilppulan tapaustutkimuksessa

Abstract

Tämän työn tarkoituksena oli selvittää Mänttä-Vilppulan alueen viemäriverkon kuntoa vuotovesien osalta ja mahdollisia lähteitä vuotovesille. Vuotovesiä tutkittiin analysoimalla jätevedenpumppaamoiden virtaamia ja paikallisia sade- ja lumikertymiä. Vuotovedet muodostavat suuren osan Mäntän kaukolämpö ja vesihuolto Oy:n jätevesimäärästä mikä tuo taloudellista rasitusta yhtiölle sekä kuormittaa jätevedenpuhdistuslaitosta. Vuotovesiä pääsee viemäriverkkoon niin pintavaluntana kuin maaperästä suotautumalla. Hulevedeksi määritetään maanpinnalle jäänyt sadevesi, joka voi päästä viemäriverkkoon joko tarkoituksenmukaisesti ohjattuna tai sitten rikkoutuneiden kaivonkansien ja -kaulojen kautta. Pohjavedestä tulevat vuotovedet puolestaan suotautuvat maa-aineksen läpi ja mikäli viemäriputkessa on halkeamia, siirtyneitä liitoksia tai korroosion aiheuttamia reikiä, vesi pääsee virtaamaan putken sisälle.

Työn teoriaosuudessa tarkasteltiin viemäriverkoston toimintaperiaatteita, vuotovesiä sekä vuotovesien ja viemäriverkon tutkimusmenetelmiä. Vuotovesitutkimuksessa tarkasteltiin Mänttä-Vilppulan alueen viemäriverkon kuntoa kokonaisuudessaan sekä alueittain. Mänttä-Vilppulan alue jaettiin pienempiin osioihin tarkempaa tarkastelua varten. Kolhon aluetta tarkasteltiin erikseen pienemmissä osissa. Jokaisen alueen pumppaamon virtaamadatasta piirrettiin virtaamakuvaaja jossa oli alueen sade- ja lumikertymä. Virtaamakuvaajista arvioitiin minimivirtaama ja laskettiin keskimääräinen muutos, jonka perusteella määritettiin prosentuaalinen osuus virtaaman muutokselle. Viemäriverkoston tarkastelussa huomioitiin tieto putkiston iästä ja materiaalista niiltä osin kuin tietoa oli saatavilla. Veden laskutustietoja ei voitu eritellä pienempiin alueittaisiin laskutuksiin, joten vuotovesiprosentti laskettiin koko alueelle eikä alueellisia vuotovesiprosentteja pystytty laskemaan. Savutuskokeita suoritettiin Mäntän alueella, ja niiden tuloksien yhtenevyyttä vuotovesien määrään tutkittiin. Vaikka alueellisia vuotovesiprosentteja ei saatu, niin keskimääräinen muutos virtaamassa antaa virtaamakuvaajien kanssa kuvan millaisessa kunnossa minkäkin alueen viemäriverkko on.

Tutkimuksissa saatiin hyvin alueellisia eroja selville ja yksi alue nousi esille voimakkaammin kuin muut. JVP Koivikkotien alueen vuotovesimäärä ja poikkeama minimivirtaamasta oli suurempi kuin muilla alueilla. Muita huomioitavia alueita olivat Kotiniemi, Suvinen, Umpimähkä ja Syrjätie. Saatujen tulosten perusteella tarkempia tutkimuksia tulisi suorittaa edellä mainituilla alueilla TV-kuvausten ja liikuteltavien virtaamamittarien avulla. Käytettyä tutkimusmenetelmää voidaan hyödyntää jatkossa viemäriverkon kunnon jatkuvassa arvioinnissa, jos myydyn veden tiedot saadaan samoilta alueilta kuin jäteveden pumppaamopiirit ovat.

Jätevesivirtaamien analysointi soveltui hyvin Mänttä-Vilppulan vuotovesiselvitykseen. Menetelmään tarkkuutta rajoitti käytettävissä olevan datan tarkkuus. Mikäli menetelmään sovellettaisiin pidemmällä aikavälillä käyttäen siirrettäviä virtaamamittareita, saataisiin vuotojen sijaintia rajattua tarkemmin. Kun menetelmään yhdistetään tarkat tiedot viemäriverkon materiaaleista ja rakentamisajankohdasta, voidaan menetelmällä suorittaa tarkempia oletuksia vuotojen laadusta.

The aim of this study was to analyze condition of sewage system in Mänttä-Vilppula and determine the amount of inflow and infiltration (I/I) and reasons behind them. Inflow and infiltration was analyzed from sanitary system pumping data and local rain and snow accumulation. I/I produce a large portion of Mäntän kaukolämpö ja vesihuolto Oy water company’s total waste water. This brings economical stress for the company and also burdens waste water treatment plants processes. Inflow to sanitary system happens from the rain and snow melt. Water can be directed on purpose to the sanitary system or come from e.g. defected manhole covers. Infiltration means that water flows through the soil to pipes. Defects in pipes such as cracks and moved connections provide path for groundwater to infiltrate sanitary system.

In the theory part main principles of, inflow and infiltration and the methods to study I/I are covered. In the I/I study Mänttä-Vilppula area was divided to smaller components based on sanitary system pumping stations. For each pumping station flow trend was drawn with regional rain and snow data. From the graphs minimal flow was estimated and average inflow was calculated with deviation from minimal flow. Sanitary systems pipe material and age was studied from those parts where data was available. There was no local data of sold water so I/I percentage was only calculated for the whole area. Smoke tests were conducted in Mänttä and their results were compared to the average inflow and deviations. Even though local I/I was not available, average change in the flow with flow trends give good estimation of pipe condition in the area.

Regional differences were obtained in the study and one area stood out more than others. JVP Koivikkotie had much higher I/I value and deviation than other areas. Other notable areas were Kotiniemi, Umpimähkä and Syrjätie. From obtained results closer evaluation should be done in areas mentioned above with TV monitoring and portable flowmeters. Method used in the study can used in the future to monitor after sold water data is from same area as sanitary systems pumps are.

Method used in the analysis worked well for Mänttä-Vilppula case study. Accuracy of the method hindered the quality of available data. If the method was used in longer time frame with portable flow monitors, I/I locations could be pinpointed with much better accuracy. When complete sewer system data is combined to the method, more educational guesses can be made about type of I/I in sewer system.