Laskeutusaltaan suunnittelu Kilpisjärven rajanylityspaikalle

Abstract

Työn tarkoituksena on tarkastella laskeutusaltaiden toimintaan liittyvää teoriaa sekä suunnitella hulevesien selkeyttämiseen käytettävä laskeutusallas Kilpisjärven rajanylityspaikalle. Hulevedet tulevat päällystetyltä rekkojen pysähtymis- ja tarkistusalueelta ja niiden laatua tarkastellaan kirjallisuuteen perustuen. Alue sijaitsee pohjavedenmuodostumisalueella, joten hulevesiä ei voida käsittelemättä imeyttää maaperään. Allasta edeltää hiilivetyjen- ja öljynerotuskaivot. Kiintoaineksen laskeuttamisen jälkeen hulevedet johdetaan läheiselle suolle, jossa osa jäljelle jääneestä kiintoaineksesta imeytyy turpeeseen ja osa huuhtoutuu ympäristöön pintavalunnan mukana.

Laskeutusaltaan tehtävänä on vähentää kiintoaineskuormaa laskeuttamalla kiintoaines altaan pohjalle. Viipymää altaassa voidaan lisätä hidastamalla virtausnopeutta altaassa, tai pienentämällä ulosvirtauksen määrää altaasta. Liian suuri virtausnopeus altaassa voi myös aiheuttaa partikkeleiden resuspensiota, mikä tulee ottaa huomioon allasta suunniteltaessa. Laskeutusallas suunnitellaan käyttäen partikkeleiden teoreettista laskeutumisnopeutta, mutta altaan toimivuutta tarkastellaan myös pintakuormateorian mukaisesti. Altaan tarkkaa toimintaa on vaikea ennustaa, koska viipymä ja virtaus altaassa on riippuvainen alueen sadannasta. Mitoitusvirtaamana on käytetty kerran kymmenessä vuodessa tapahtuvaa viiden minuutin kestoista rankkasadetta.

Tutkimuksessa esitetyillä altaan mitoilla ja viipymällä mitoitussateesta aiheutuvista hulevesistä saadaan selkeytettyä sora, hiekka, hieta ja mahdollisesti myös karkein hiesu. Altaaseen voidaan myös rakentaa virtausta tasaava ja jakava pohjapato, joka samalla myös pienentää aktiivista virtauskerrosta. Tässä työssä ei määritetty altaan lopullista muotoa. Koska allas sijaitsee pohjavedenmuodostumisalueella, altaaseen suunniteltiin vaativan kloridisuojauksen mukainen pohjarakenne. Tämän lisäksi altaan tulo- ja poistoputkiin tulee asentaa sulkuventtiilit, jotta allas saadaan suljettua mahdollisen onnettomuuden tapahtuessa.

The goal of this batchelor’s thesis was to study the theory related to sedimentation basins and how they operate, and designing a sedimentation basin for the treatment of runoff waters from Kilpisjärvi border station. Runoff waters origin from a paved parking and checking lot for trucks and tankers. The quality of runoff water is defined based on literature. The area is located in ground water recharge area so the runoff waters cannot be let to infiltrate to the ground without treatment. Prior to the basin are oil and hydrocarbon trap wells. Treated waters are conducted to a near-by swamp where a part of remaining suspended solids is trapped into peat and others flushed to the surrounding environment as surface runoff.

The function of the sedimentation basin is to decrease the suspended solid load by forcing it to settle in the bottom of the basin. Retention time can be increased by slowing the horizontal flow velocity in the basin or limiting the out flow rate from the basin. If the horizontal flow velocity through the basin is too high it can cause resuspension which must be observed while designing the basin. The basin is designed by using the theoretical settling time of particles, but the functionality of the basin is also examined according to the surface load theory. It is impossible to predict the exact settling rate because the flow velocity and retention time are related to rainfalls. Design flow is determined by using a 5 minutes lasting heavy rainfall which appears in ten years periods.

With the designed basin dimensions and retention time it is possible to separate gravel, sand, coarse silt and a part of medium silt from the runoff waters. A barrier can be constructed in the beginning of the basin to make the flow through the basin more uniformly distributed and divided. A barrier also diminishes the height of the active flow bed. In this study the final form of the basin was not determined. The proper foundations were designed by using Finnish guidelines and regulations that must be applied when the study area is located in ground water recharge areas. In addition closing valves should be installed into to the inlet and outlet pipes so that the basin can be properly closed in case of an accident.