Hulevesiselvitys - Kangasalan kunta
S U U N N IT T E L U JA T E K N IIK K A KANGASALAN KUNTA Tarastenjärven asemakaavan nro 740 hulevesiselvitys Loppuraportti FCG SUUNNITTELU JA TEKNIIKKA OY 4.12.2015 P25574P002 Loppuraportti I (II) 4.12.2015 Sisällysluettelo 1 2 JOHDANTO ...................................................................................................................... 1 1.1 Projektin organisaatio .............................................................................................. 1 1.2 Käytetty lähtöaineisto .............................................................................................. 2 1.3 Käsitteitä ................................................................................................................ 2 SUUNNITTELUALUE JA SEN NYKYTILANNE........................................................................... 3 2.1 Maankäyttö ............................................................................................................. 3 2.2 Topografia ja maaperä ............................................................................................. 3 2.3 Valuma-alueet ......................................................................................................... 4 2.4 Vesistöt .................................................................................................................. 5 2.5 3 2.4.2 Tiikonoja ...................................................................................................... 6 Luontoarvot ............................................................................................................ 6 3.1 Maankäytön muutos ................................................................................................. 7 3.2 Vaikutukset alueen kosteustasapainoon ja luontoarvoihin ............................................. 8 3.4 3.2.1 Vaikutukset vedenjakajiin .............................................................................. 8 3.2.2 Muutokset alueen vesitasapainossa ................................................................. 8 Vaikutukset hulevesien määrään ja laatuun ................................................................ 9 3.3.1 Läpäisemättömän pinnan ja hulevesien määrä .................................................. 9 3.3.2 Hulevesien laatu ......................................................................................... 11 Hulevesien hallinnan tarve ja tavoitteet .................................................................... 11 HULEVESIEN HALLINTATOIMENPITEIDEN SUUNNITTELU ..................................................... 12 4.1 4.2 5 Tarasjärvi .................................................................................................... 5 SUUNNITELLUN MAANKÄYTÖN HYDROLOGISET VAIKUTUKSET .............................................. 7 3.3 4 2.4.1 Hallintajärjestelmät................................................................................................ 12 4.1.1 Viivyttävä avo-oja ....................................................................................... 12 4.1.2 Luonnonmukaiset viivytyskosteikot tai -painanteet .......................................... 12 4.1.3 Maanalainen viivytys ................................................................................... 13 Rakentamisen aikainen hulevesien hallinta................................................................ 16 4.2.1 Hulevesien laatuun liittyvät riskit .................................................................. 16 4.2.2 Hulevesien määrään liittyvät riskit ................................................................ 16 4.2.3 Rakentamisen aikaisen hulevesien hallinnan periaatteet ................................... 16 HALLINTAJÄRJESTELMÄN MITOITUS JA TOIMINTA ............................................................. 17 5.1 Järjestelmien mitoitusperusteet ............................................................................... 17 5.1.1 5.2 Periaatteet kaavamääräysten laadintaan ........................................................ 18 Hulevesimallinnus .................................................................................................. 18 5.2.1 Hulevesimallin kuvaus ................................................................................. 18 5.2.2 Rankkasadetiedot........................................................................................ 19 FCG Suunnittelu ja tekniikka Oy Pyhäjärvenkatu 1, 33200 Tampere Puh. 010 4090, www.fcg.fi Y-tunnus 2474031-0 Kotipaikka Helsinki Loppuraportti II (II) 4.12.2015 5.2.3 5.3 6 Mallintamiseen liittyvät epävarmuudet ........................................................... 20 Mallinnustulokset ja järjestelmien mitoitus ................................................................ 21 5.3.1 Painanteet.................................................................................................. 21 5.3.2 Viivyttävä avo-oja ....................................................................................... 22 YHTEENVETO JA SUOSITUKSET JATKOSUUNNITTELUUN ..................................................... 22 Liitteet LIITE 1 VHT-P25574P002-201 LIITE 2 VHT- P25574P002-202 LIITE 3 VHT- P25574P002-203 Valuma-aluekartta Hulevesien vaikutusarviointi kaava 740 “laaja” Valuma-aluekartta Hulevesien vaikutusarviointi kaava 740 “laaja” Yleissuunnitelmakartta 1:10 000 2.12.2014 1:10 000 2.12.2014 1:4000 4.12.2015 Kansikuva: MML: Ortoilmakuva. Lisenssi: http://www.maanmittauslaitos.fi/avoindata_lisenssi FCG Suunnittelu ja tekniikka Oy Pyhäjärvenkatu 1, 33200 Tampere Puh. 010 4090, www.fcg.fi Y-tunnus 2474031-0 Kotipaikka Helsinki FCG SUUNNITTELU JA TEKNIIKKA OY Loppuraportti 1 (23) 4.12.2015 Tarastenjärven asemakaavan nro 740 hulevesiselvitys 1 JOHDANTO Tässä työssä on laadittu hulevesien hallinnan yleissuunnitelma Kangasalan asemakaava-alueelle nro 740. Työn yhteydessä laadittiin samaan aikaan myös suunnittelualueen länsipuolelle sijoittuvan Tampereen asemakaavan 8475 hulevesiselvitys. Asemakaava-alueet sijaitsevat maantieteellisesti ja pintavaluntareittien suhteen toistensa välittömässä yhteydessä, joten hulevesien hallintasuunnitelmat oli luontevaa laatia molemmista asemakaavoista samaan aikaan. Asemakaavojen hulevesien hallintajärjestelmät on suunniteltu siten, että ne tukevat toinen toistaan ja luovat yhdessä tehokkaan hulevesien hallinnan kokonaisratkaisun, jolla hallitaan tulevan tilanteessa muodostuvia hulevesiä ennen purkuvesistöön johtamista. Työn keskeinen tarkoitus on ollut antaa perusteet hulevesiin liittyvien kaavamääräysten laadintaan ja ohjeet korttelikohtaiseen hulevesien hallintaan. Erityinen painoarvo työssä on luontoarvojen säilyttämisellä. Hulevesien hallinnan suunnittelussa huomioidaan vuonna 2012 valmistunut Tampereen kantakaupungin hulevesiohjelma1. Tämän työn suunnittelualue käsittää asemakaavan nro 740 kaava-alueen sekä vedenjakajien kannalta tarvittavilta osin kaava-alueen ulkopuolella sijaitsevat alueet. 1.1 Projektin organisaatio Hulevesiselvitys on tehty konsulttityönä FCG Suunnittelu ja tekniikka Oy:ssä, jossa työn projektipäällikkönä on toiminut dipl.ins. Eeva-Riikka Bossmann, pääsuunnittelijana dipl.ins. Pekka Raukola ja hulevesisuunnittelijana dipl. ins. Ella Havulinna. Työn tilaaja on Kangasalan kunta. Ohjausryhmä: - Virjo Susanna - Lahtinen Markku - Antila Tuomo - Saarilahti Merja - Kari Antti - Kytövaara Antti - Eerikäinen Hannu - Åkerman Maria - Sucksdorff Antonia - Laihosalo Katri 1 Kangasalan kunta Kangasalan kunta Kangasalan kunta Kangasalan kunta Kangasalan kunta Kangasalan kunta Tampereen kaupunki Tampereen kaupunki Tampereen kaupunki Tampereen kaupunki Tampereen kaupunki, KAKE. 2012. Tampereen kantakaupungin hulevesiohjelma FCG Suunnittelu ja tekniikka Oy Pyhäjärvenkatu 1, 33200 Tampere Puh. 010 4090, www.fcg.fi Y-tunnus 2474031-0 Kotipaikka Helsinki FCG SUUNNITTELU JA TEKNIIKKA OY Loppuraportti 2 (23) 4.12.2015 1.2 Käytetty lähtöaineisto Tässä työssä on käytetty seuraavia lähtöaineistoja: - Kangasalan kunta, Tarastenjärven asemakaava 740, alustavat luonnokset ”laaja” ja ”suppea” 23.10.2014 Kangasalan kunta, Tarastenjärven asemakaavan 740 luonnos aluerajauksista, 11.11.2015 Tarastejärven asemakaavan 740 yleistasaussuunnitelma (20.10.2015) ja rakennettavuuskartta (25.8.2015), Ramboll Tampereen kaupunki, Tarastenjärven asemakaavan 8475 muutos, luonnos 20.10.2014, Ramboll 2x2 m korkeusmalli, Maanmittauslaitos Peruskartta, Maanmittauslaitos 1.3 Käsitteitä 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 bakteereita. 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 2. Sadannan toistuvuudella tarkoitetaan tietyn sadetapahtuman keskimääräistä toistumisaikaa ja se ilmoitetaan yleensä muodossa 1/Xa. Suomessa esimerkiksi hulevesiviemärit on perinteisesti mitoitettu yleensä keskimäärin kerran kahdessa vuodessa (1/2a) toistuvan rankkasadetapahtuman aiheuttaman virtaaman mukaan. 2 US EPA. 1999. Preliminary data summary of urban storm water best management practices. EPA-821-R-99-012. Washington D.C. FCG Suunnittelu ja tekniikka Oy Pyhäjärvenkatu 1, 33200 Tampere Puh. 010 4090, www.fcg.fi Y-tunnus 2474031-0 Kotipaikka Helsinki FCG SUUNNITTELU JA TEKNIIKKA OY Loppuraportti 3 (23) 4.12.2015 2 SUUNNITTELUALUE JA SEN NYKYTILANNE 2.1 Maankäyttö Suunnittelualue on nykytilassaan merkittävältä osin rakentamatonta metsää ja suoaluetta. Onkijärven pohjoispuolella ja Aholan asuinalueella sijaitsee rakennettuja asuinalueita. Itse kaava-alueen sisällä rakennettua ympäristöä sijaitsee lähinnä Jyväskyläntien (9-tie) eteläpuolella nykyisen Shellin kiinteistöllä. Kansikuvassa on esitetty kaava-alueen nykyistä maankäyttöä ilmakuvan avulla. 2.2 Topografia ja maaperä Suunnittelualueen topografia on kohtalaisen vaihtelevaa, maaston noustessa keskimäärin itään päin mentäessä. Itse kaava-alueen korkein kohta sijaitsee kaavaalueen koillisosassa noin +143 mmpy. Kaava-alueen matalin kohta sijaitsee kaavaalueen pohjoispuolella tasolla noin +112 mmpy. Kuvassa 1 on havainnollistettu suunnittelualueen ja sen lähiympäristön topografiaa. Kuva 1. Suunnittelualueen asemakaava-alue nro 84753 yleispiirteinen topografia. Länsipuolella näkyy Tampereen Maaperältään suunnittelualue on lännessä vaihtelevaa, mutta itään päin mentäessä suunnittelualue on merkittävältä osin moreenia. Itse kaava-alueen pohjois- ja eteläreunassa maaperä on pääosin moreenia. Kalliota löytyy alueen keskeltä, jonka lisäksi kaava-alueen itäosassa on laajoja saraturvealueita. Kuvassa 2 on esitetty yleispiirteisellä tasolla suunnittelualueen maaperää. 3 MML. 2014. 2m x 2m korkeusmalli FCG Suunnittelu ja tekniikka Oy Pyhäjärvenkatu 1, 33200 Tampere Puh. 010 4090, www.fcg.fi Y-tunnus 2474031-0 Kotipaikka Helsinki FCG SUUNNITTELU JA TEKNIIKKA OY Loppuraportti 4 (23) 4.12.2015 Kuva 2. Suunnittelualueen maaperä 4. Oikealla puolella näkyy Tampereen asemakaava-alue nro 84755. 2.3 Valuma-alueet Asemakaava-alue sijoittuu pääosin Tiikonojan valuma-alueelle, jossa valunta johtuu Sorilanjoen kautta Näsijärveen. Jyväskylän eteläpuolinen maankäyttö sijaitsee Matkajärven laskuojan valuma-alueella, josta veden johtuvat Näsijärveen. Suunnittelualueen ja sen lähiympäristön pää- ja sivuvedenjakajat on esitetty kuvassa 3 sekä liitekartoissa 201 ja 202. Valuma-alueiden pinta-alatiedot on koottu taulukkoon 1. Taulukko 1. Valuma-alueet, joille suunnittelualueet sijoittuvat. 4 5 Valuma-alueen numero Valuma-alue Pinta-ala [ha] 1 Tiikonojan valuma-alue 619 ha 2 Näätäsuonoja valuma-alue 87 ha 3 Matkajärven laskuojan valuma-alue 155 ha 4 Jätteenkäsittelykeskuksen alue 42,6 ha 5 Sammalsuon valuma-alue 9,9 ha 6 Rämeenkorven valuma-alue 8,5 ha Maaperäaineisto 1:20000 © Geologian tutkimuskeskus MML. 2014. 2m x 2m korkeusmalli FCG Suunnittelu ja tekniikka Oy Pyhäjärvenkatu 1, 33200 Tampere Puh. 010 4090, www.fcg.fi Y-tunnus 2474031-0 Kotipaikka Helsinki FCG SUUNNITTELU JA TEKNIIKKA OY Loppuraportti 5 (23) 4.12.2015 Kuva 3. Valuma-aluekartta. 2.4 Vesistöt 2.4.1 Tarasjärvi Kangasalan ja Tampereen kunnanrajan lähellä sijaitseva Tarasjärvi laskee vetensä Tiikonojaan ja siitä edelleen Sorilanjokeen. Järven valuma-alue on nykytilassa pääasiassa soiden pirstomaa metsämaata ja valuma-alue ulottuu etelässä Jyväskyläntien eteläpuolelle. Järven länsipuolella sijaitsee Pirkanmaan Jätehuolto Oy:n Tarastenjärven kaatopaikka, josta saatavilla olleiden tietojen perusteella ei johdu pintavaluntaa Tarasjärveen. Tarasjärvestä laskevan ojan vedenlaatua tarkkaillaan säännöllisesti Tarastenjärven kaatopaikan velvoitetarkkailun yhteydessä. Tarasärven vesitilavuus on pieni ja laskennallisesti noin kerran viikossa.6 veden vaihtuvuus nopeaa, vesi vaihtuu Vedenlaatumittauksien perusteella Tarasjärvestä laskevan ojan vesi on sähkönjohtavuuden ja ravinnepitoisuuden osalta lievästi luonnontasoa korkeampi. Veden on lisäksi todettu olevan sameaa ja hapanta humusvettä. Laskuojan vedenlaatutulosten perusteella Tarasjärven veden on todettu olevan happamoitunut, sillä järven laskuojan happamuustaso laskee talvisin erittäin alhaiseksi, jopa alle tason pH 5,0.6 Itse Tarasjärven vedenlaatua on tutkittu viimeksi vuonna 1977, jolloin järven vesi oli hapanta ja erittäin ruskeaa humusvettä. Puskurikyky happamoitumista vastaan oli 6 Kokemäen vesistön vesiensuojeluyhdistys ry. FCG Suunnittelu ja tekniikka Oy Pyhäjärvenkatu 1, 33200 Tampere Puh. 010 4090, www.fcg.fi Y-tunnus 2474031-0 Kotipaikka Helsinki FCG SUUNNITTELU JA TEKNIIKKA OY Loppuraportti 6 (23) 4.12.2015 välttävällä tasolla. Veden sähkönjohtavuus oli selvästi luonnontasosta kohonnut mahdollisesti Jyväskyläntien vaikutuksesta johtuen. Myös järven kloridipitoisuus oli korkea. Järven ravinnetaso oli vuonna 1977 luonnontasosta myös kohonnut. Fosforipitoisuus oli lievästi reheville vesille ominainen. Typpitaso oli lähes kolminkertainen luonnontasoon nähden. Hygieenistä likaantumista ei todettu. Happitilanne oli kokonaisuutena huono, sillä koko vesimassa oli lähes hapeton. 6 Nykyisellään Tarasjärvi soveltuu virkistyskäyttöön huonosti happamoitumisesta johtuen. Vesi on erittäin ruskeaa ja runsashumuksista. Hapen kuluminen on voimakasta, aiheuttaen ongelmia talvisin.6 2.4.2 Tiikonoja Tiikonojan alue on alajuoksun peltoalueita lukuun ottamatta pääasiassa metsää. Puro kulkee soistuneissa painanteissa. Tiikonojan valuma-alue jakautuu Tampereen ja Kangasalan alueille: Huomattava määrä suovesiä kertyy Kangasalan puolelta, jonne uoma jatkaa melko pitkälle. Tiikonojan valuma-alueelle sijoittuva Tarastenjärven vanha kaatopaikka on ympäröity keräysojilla ja kaatopaikkavedet johdetaan jätevesiviemäreiden kautta jätevedenpuhdistamolle. Vanhan jätetäytön ympärysojasto on kuitenkin ollut puutteellinen, sillä jätetäytön koilliskulmalta on puuttunut keräysoja. 7 Tiikonojan vesi on humuspitoista ja lievästi sameaa, kevään ylimenokausina ajoittain huomattavasti normaalia sameampaa. Veden sähkönjohtavuus on luonnontasoa korkeampi. Viemäröinnistä huolimatta jätteenkäsittelykeskuksen vaikutuksia on havaittu Tiikonojassa. Vesi on ollut hetkellisesti jätevesimäistä, joten hygieenistä likaantumista on havaittu ajoittain. Typpiyhdisteiden pitoisuudet ovat olleet selvästi koholla. Tiikonojaan kohdistunut typpikuormitus on ollut selvästi 1990-luvun puoliväliä voimakkaampaa.7 2.5 Luontoarvot Alueesta on asemakaavoituksen yhteydessä tehty luontoselvitys vuonna 2015.8 Luonnonsuojelullisesti arvokkaita luontotyyppejä alueella ovat Tarasjärven länsilaidan kostea vähäpuustoinen luhta, joka on mahdollinen metsälain 10 § mukainen metsäluonnon erityisen tärkeä elinympäristö.8 Tarastenjärven jätteenkäsittelykeskuksen jätetäytön itäpuolella sijaitseva rehevä korpi ja Tiikonojan latvahaara on luontoselvityksessä luokiteltu metsälain 10 § mukaiseksi paikallisesti arvokkaaksi luontotyypiksi. Vuonna 2006 tehty harvennushakkuu on heikentänyt kohteen luonnontilaa.8 7 8 Pöyry. 2008. Nurmi-Sorilan ja Tarastenjärven OYK:n hulevesiselvitys FCG.2015. Tarastenjärven asemakaava - Luontoselvitys FCG Suunnittelu ja tekniikka Oy Pyhäjärvenkatu 1, 33200 Tampere Puh. 010 4090, www.fcg.fi Y-tunnus 2474031-0 Kotipaikka Helsinki FCG SUUNNITTELU JA TEKNIIKKA OY Loppuraportti 7 (23) 4.12.2015 3 SUUNNITELLUN MAANKÄYTÖN HYDROLOGISET VAIKUTUKSET 3.1 Maankäytön muutos Suunnittelualueelle on asemakaavassa esitetty runsaasti toimitila- ja teollisuusrakentamista sekä esimerkiksi maa-ainesten vastaanottoon ja kierrätysmateriaalin käsittelyn. Kaava-alueen länsipuolella Tampereen kaupungin alueella asemakaava nro 8475 (kaavaehdotus 15.10.2015) on välittömässä yhteydessä asemakaava-alueeseen 740 ja on otettu huomioon hydrologisessa tarkastelussa. Suunniteltua maankäyttöä on havainnollistettu kuvissa 4 ja 5. Kuva 4. Otteet Kangasalan Tarastenjärven asemakaavakartoista 740 (luonnokset 23.10.2014), vasemmalla ”laaja” ja oikealla ”suppea” Esitetty asemakaavan 740 maankäyttö on luonnosvaiheen mukainen. Mallinnuksessa ja mitoituksessa käytetty maankäyttö on esitetty yleissuunnitelmakartalla (liitekartta 203). FCG Suunnittelu ja tekniikka Oy Pyhäjärvenkatu 1, 33200 Tampere Puh. 010 4090, www.fcg.fi Y-tunnus 2474031-0 Kotipaikka Helsinki FCG SUUNNITTELU JA TEKNIIKKA OY Loppuraportti 8 (23) 4.12.2015 Kuva 5. Ote Tampereen Tarastenjärven asemakaavakartasta 8475 (luonnos 20.10.2014). 3.2 Vaikutukset alueen kosteustasapainoon ja luontoarvoihin 3.2.1 Vaikutukset vedenjakajiin Tulevassa tilanteessa ei ole todennäköisesti odotettavissa merkittäviä muutoksia suunnittelualueen päävedenjakajiin. Sivuvedenjakajien osalta vähäisiä muutoksia on odotettavissa, riippuen maanpinnan tulevista korkeusasemista. 3.2.2 Muutokset alueen vesitasapainossa Asemakaava-alueen rakentaminen aiheuttaa muutoksia hulevesien muodostumiseen. Ilman hulevesien hallintatoimenpiteitä muutos näkyy etenkin ylivirtaamien merkittävänä kasvuna, mutta samalla luonnonmukaisten norojen alivirtaamat voivat pienentyä sateettomina jaksoina. Muutokset voivat johtaa toisaalta norojen hetkittäiseen kuivumiseen ja toisaalta niiden eroosion lisääntymiseen nopeammista virtaamamuutoksista johtuen. Tämä voi olla haitallista suunnittelualueen purkuvesistöille ja nykyisille avo-ojille. Samanaikaisesti tapahtuva hulevesien laadun huonontuminen voi heikentää entisestään elinympäristöjen selviämismahdollisuuksia. Tässä työssä suunniteltavilla hulevesienhallintatoimenpiteillä pyritään mahdollisuuksien mukaan jäljittelemään luonnon tarjoamaa hitaampaa vesien purkautumista sekä parantamaan hulevesien laatua ennen purkuvesistöön johtamista. FCG Suunnittelu ja tekniikka Oy Pyhäjärvenkatu 1, 33200 Tampere Puh. 010 4090, www.fcg.fi Y-tunnus 2474031-0 Kotipaikka Helsinki FCG SUUNNITTELU JA TEKNIIKKA OY Loppuraportti 9 (23) 4.12.2015 3.3 Vaikutukset hulevesien määrään ja laatuun 3.3.1 Läpäisemättömän pinnan ja hulevesien määrä Asemakaavan luonnosvaiheessa suunnittelun maankäytön perusteella arvioitiin suunnittelualueen vettä läpäisemättömien pintojen osuutta, 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. Suunnittelualueella 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). Lisäksi huomioitiin eri pintojen painannesäilynnän aiheuttamat häviöt, jolloin 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 kaikkiin tapauksiin. Tarkastelu havainnollistaa silti hyvin muodostuvien hulevesien määrän muutosta ja rakentamisen hydrologisia vaikutuksia. Läpäisemättömien pintojen määrän arviointia varten Tarastenjärven asemakaavaalueelta valittiin kuusi hydrologisilta ominaisuuksiltaan erilaista maankäyttötyyppiä. Taulukossa 2 on esitetty arviot näiden maankäyttötyyppien sisältämistä erilaisten pintojen osuuksista. Taulukko 2. Luonnosvaiheen tulevien maankäyttötyyppien erilaisten pintojen arvioidut keskimääräiset osuudet. Maankäyttötyyppi Katto Puoliläpäisevä Rakentamapäällyste ton metsä (kiveykset, sora) arvioitu pinnan osuus korttelin pinta-alasta [%] Läpäisemätön päällyste (asfaltti) Läpäisevä pinta (maa, nurmi) [%] Valumakerroi n 15 mm rankkasateell a 0 – 1,0 Läpäisemättömyys, TIA (AO) 15 % 10 % 60 % 15 % 0% 39 % 0,26 (E1) Maanvastaan otto 20 % 0% 20 % 60 % 0% 40 % 0,32 (TY) (T) 40 % 40 % 20 % 0% 0% 79 % 0,68 VR 0% 0% 0% 0% 100 % 10 % 0,02 EV 0% 0% 10 % 0% 100 % 10 % 0,02 Rakentamaton metsä 0% 0% 10 % 0% 100 % 10 % 0,02 FCG Suunnittelu ja tekniikka Oy Pyhäjärvenkatu 1, 33200 Tampere Puh. 010 4090, www.fcg.fi Y-tunnus 2474031-0 Kotipaikka Helsinki FCG SUUNNITTELU JA TEKNIIKKA OY Loppuraportti 10 (23) 4.12.2015 Uudisrakentamisen aiheuttamat keskimääräiset muutokset suunnittelualueen osavaluma-alueilla on esitetty kuvassa 6 kaavavaihtoehdon ”laaja” osalta ja kuvassa 7 kaavavaihtoehdon ”suppea” osalta. Kuva 6. Luonnosvaiheen laskennalliset läpäisemättömien pintojen osuus ja painannesäilynnän määrä nykytilanteessa ja tulevassa tilanteessa kaavavaihtoehdossa ”laaja”. Kuva 7. Luonnosvaiheen laskennalliset läpäisemättömien pintojen osuus ja painannesäilynnän määrä nykytilanteessa ja tulevassa tilanteessa kaavavaihtoehdossa ”suppea”. Kuvista 6 ja 7 nähdään läpäisemättömien pintojen osuuden kasvu suunnittelualueella. Arvojen kasvu ei ole alueella tasaista. Esimerkiksi valuma-alueella 1.10 kasvaa TIA-arvo nykyisestä 10 %:in arvosta noin 58 %:iin (kaavavaihtoehto ”laaja”). TIA-arvo 58 % tarkoittaisi että 15 mm:in rankkasateella (~1/5a, 30 min) alueen valumakerroin olisi noin 0,38, kun nykytilassa rakentamattomilta metsäalueilta ei muodostu juuri lainkaan välitöntä hulevesivaluntaa lyhytkestoisilla sadetapahtumilla. Uudisrakentamisalueiden valumakertoimen merkittävän kasvun lisäksi muuttuu myös valunnan huippuvirtaamien esiintymisajankohta, joka nykytilassa on todennäköisesti keväällä lumien sulamisen aikana. Tulevassa tilanteessa suurimmat hulevesivirtaamat tulevat sen sijaan muodostumaan kesällä rankkasateiden aikana. FCG Suunnittelu ja tekniikka Oy Pyhäjärvenkatu 1, 33200 Tampere Puh. 010 4090, www.fcg.fi Y-tunnus 2474031-0 Kotipaikka Helsinki FCG SUUNNITTELU JA TEKNIIKKA OY Loppuraportti 11 (23) 4.12.2015 3.3.2 Hulevesien laatu Rakennetuilta alueilta ja erityisesti päällystetyiltä pinnoilta muodostuvat hulevedet sisältävät liikenteen päästöistä, ajoneuvojen ja pintamateriaalien kulumisesta sekä talvikunnossapidosta peräisin olevia epäpuhtauksia, kuten raskasmetalleja. Lisäksi hulevesien laatua heikentävät irtoroskat, kotieläinten jätökset ja hiekoitushiekan aiheuttama mahdollinen kiintoaineksen kasvu. Rakennettujen alueiden kattopinnoilta muodostuvat hulevedet ovat laadultaan suhteellisen puhtaita, mutta niiden runsaus voi aiheuttaa ongelman huuhtoessaan muilta pinnoilta ja virtausreiteiltä mukaansa kiintoaineista ja epäpuhtauksia. Suunnittelualueella muodostuvat hulevedet ovat nykytilanteessa pääosin puhtaita. Pääosin rakentamattomilla metsäalueilla runsas kasvillisuus, tiivistymätön maaperä ja luonnonmukaisemmat virtausreitit pystyvät sitomaan suuren osan hulevesien epäpuhtauksia. Tiivisti rakennetuilla alueilla päällystetyt pinnat, tiivistynyt maaperä, tehokas kuivatus ja sujuva hulevesien johtaminen tekevät luonnonmukaisesta hulevesien käsittelystä haastavaa. Mikäli erityisiä hulevesien hallintatoimenpiteitä ei toteuteta, epäpuhtaudet päätyvät hulevesien mukana virtausreiteille ja vesistöihin. Tämä johtaa veden laadun heikkenemiseen rakennettujen alueiden alapuolisissa noroissa, ojissa ja järvissä. Suunnittelualueella muodostuva pintavalunta ja hulevedet johtuvat Näsijärven Niihamanselkään, jonka ravinne-kuormitusta pyritään Tampereen kantakaupungin hulevesiohjelman9 mukaisesti vähentämään. Nykytilassa tulevan uudisrakentamisen alueella ei ole viljeltyjä peltoalueita, joten pintavaluntana johtuva mahdollinen ravinnekuormitus on suunnittelualueen osalta todennäköisesti vähäistä. Tulevassa tilanteessa hulevesien mahdollisesti sisältämä ravinnekuormitus ei tule merkittävässä määrin myöskään muuttumaan, mutta riskit edellä mainittujen muiden haitta-aineiden kulkeutumiseen purkuvesistöön kasvaa. Tulevan maankäytön myötä myös Tarasjärven kuormitus tulee kasvamaan merkittävästi, ellei asianmukaisia hulevesien hallintatoimenpiteitä suoriteta. Päällystetyiltä pinnoilta muodostuvien ajoittain epäpuhtaiden hulevesien lisäksi alueella mahdollisesti toteutettavat massanvaihdot voivat lisäksi aiheuttaa muutoksia purkuojien suolapitoisuudessa ja sähkönjohtavuudessa, suodattuneen veden kuljettaessa mukanaan kiviaineksen sulfideja. 3.4 Hulevesien hallinnan tarve ja tavoitteet Ilman asianmukaisia hallintatoimenpiteitä hulevesivalunnassa tapahtuvat muutokset voivat aiheuttaa haittaa alueen luonnolle ja purkuvesistölle. Ilman hulevesivirtaamia tasaavia ratkaisuja erityisesti ylivirtaamien kasvu ja alivirtaamien pieneneminen muuttavat luontokohteiden kosteustasapainoa. Lisäksi suuret hallitsemattomat hulevesivirtaamat voivat johtaa myös tulvimiseen sekä korttelialueiden sisällä että yleisillä alueilla aiheuttaen aineellisia vahinkoja ja haitaten rakennettujen alueiden käyttöä. Hyvien hulevesien hallinnan periaatteiden mukaisesti hulevesien haitallisia vaikutuksia tulee ehkäistä toteuttamalla suunnittelualueella hajautettua hulevesien määrällistä ja laadullista hallintaa. Hallintamenetelmät tulee ulottaa tonttien mittakaavaan asti, jolloin hulevesiin voidaan vaikuttaa jo niiden syntypaikalla. Hallinnan keskeinen periaate on pyrkiä johtamaan hulevesiä yleisillä alueilla avoimissa, näkyvissä ja mahdollisimman luonnonmukaisissa järjestelmissä, joilla hidastetaan, viivytetään ja tasataan hule9 Tampereen kaupunki, KAKE. 2012. Tampereen kantakaupungin hulevesiohjelma FCG Suunnittelu ja tekniikka Oy Pyhäjärvenkatu 1, 33200 Tampere Puh. 010 4090, www.fcg.fi Y-tunnus 2474031-0 Kotipaikka Helsinki FCG SUUNNITTELU JA TEKNIIKKA OY Loppuraportti 12 (23) 4.12.2015 vesivirtaamia. Järjestelmillä pyritään samalla hulevesien hallittuun tulvimiseen, mikä auttaa pienentämään rakennettujen alueiden tulvariskejä. Tavoitteena on lisäksi hyödyntää hulevedet monipuolisesti kaupunkiympäristön suunnittelussa, ja ylläpitää luonnollisten norojen tilaa ja veden laatua. Tiikonojan virtaamat pyritään säilyttämään nykyisellä tasolla. Hulevesien hallintamenetelmien suunnittelussa lähtökohtana on ollut se, että hulevedet käsitellään yleisillä alueilla (EV-alueet). Mikäli yleisten alueiden järjestelmien kapasiteetti ei riitä, voidaan hulevesijärjestelmiä tai viivytysvaatimuksia osoittaa myös tonteille. 4 HULEVESIEN HALLINTATOIMENPITEIDEN SUUNNITTELU 4.1 Hallintajärjestelmät Asemakaava-alueen hulevesiä hallitaan yleisille alueille sijoitettavilla järjestelmillä, joten tonteille ei anneta lainkaan viivytysvaatimuksia. Hulevesien hallintajärjestelmät koostuvat matalista viivytyspainanteista sekä viivyttävistä avo-ojista. Viivytys voidaan vaihtoehtoisesti toteuttaa maanalaisilla viivytyssäiliöillä, jos korkotason sen sallivat. Maanalainen viivytys voidaan sijoittaa tonttien maisemavallien alle. 4.1.1 Viivyttävä avo-oja Tarasjärven eteläpuoliselle katualueelle suunniteltiin viivyttävä avo-oja. Viivytys toteutetaan patorakenteilla, jotka varustetaan purkuputkella tavanomaisten sadetapahtumien johtamista varten. Patorakenteissa on myös oltava ylivuotoreitit, jotta vesi ei rankoillakaan sateilla pääse tulvimaan kadulle tai tonteille. Kuvassa 8 on esimerkkejä avo-ojasta patorakenteineen. Kuva 8. Esimerkkejä viivyttävästä avo-ojasta patorakenteineen.10 4.1.2 Luonnonmukaiset viivytyskosteikot tai -painanteet Tonttien reunoille on suunniteltu sijoitettavan suoja-/maisemavalleja. Viivytyspainanteet voidaan sijoittaa esimerkiksi EV-alueille tontin ja maisemavallien väliin. Näin maisemavalleja voidaan hyödyntää hulevesien viivyttämisessä. EV-alueille tonttien ja maisemavallien väliin ehdotetaan matalia, pitkänomaisia viivytyspainanteita. Painanteiden on tarkoitus olla mahdollisimman luonnonmukaisia, 10 FCG Suunnittelu ja tekniikka Oy FCG Suunnittelu ja tekniikka Oy Pyhäjärvenkatu 1, 33200 Tampere Puh. 010 4090, www.fcg.fi Y-tunnus 2474031-0 Kotipaikka Helsinki FCG SUUNNITTELU JA TEKNIIKKA OY Loppuraportti 13 (23) 4.12.2015 jolloin ne vaikuttavat viivytyspainanteesta. myös hulevesien laatuun. Kuvassa 9 on esimerkki Kuva 9. Esimerkki viivytyspainanteesta teollisuusalueella.10 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. 4.1.3 Maanalainen viivytys Viivytys voidaan vaihtoehtoisesti toteuttaa maanalaisilla viivytyssäiliöillä, jos korkotasot sen sallivat. Maanalainen viivytys voidaan sijoittaa tonttien maisemavallien alle. Maanalaiset hulevesien viivytysjärjestelmät ovat tyypillisesti joko muovikaseteista koottuja kennostoja tai suurista putkisäiliöistä tehtyjä rakenteita. Verrattuna perinteisiin louhekenttiin, rakenteellisten järjestelmien etu on niiden suuri, jopa 95 % hyötytilavuus, jolloin suhteellisen pienellä rakennetilavuudella saavutetaan suuriakin hulevesien viivytystilavuuksia. Muita etuja ovat helppo huollettavuus ja nopea asennustyö. Säästynyt maanpäällinen tila voidaan käyttää tehokkaasti muihin toimintoihin, koska oikein rakennettuna järjestelmät eivät vaikuta yläpuolisten osien liikennöitävyyteen. Maanalaiset säiliöt voidaan liittää ongelmitta hulevesiviemäriverkkoon ja erilaisiin tontin kaivojärjestelyihin. FCG Suunnittelu ja tekniikka Oy Pyhäjärvenkatu 1, 33200 Tampere Puh. 010 4090, www.fcg.fi Y-tunnus 2474031-0 Kotipaikka Helsinki FCG SUUNNITTELU JA TEKNIIKKA OY Loppuraportti 14 (23) 4.12.2015 Kuva 10. Maanalainen viivytysjärjestelmä.11 Rakenteet voidaan myös suunnitella siten, että ne toimivat myös hulevesien laadullisessa hallinnassa. Tällöin järjestelmä tulisi toteuttaa siten, että siihen on varattu tyhjenemistason alapuolinen sakkapesä, jonne kiintoaines laskeutuu, tai sitten erillinen järjestelmän osa, jonne sateen alussa johdetaan likainen alkuhuuhtouma. Rakenne tulee ehdottomasti olla huollettava eli kertynyt liete on päästävä tyhjentämään ja säiliöt huuhtelemaan. Esimerkki tällaisesta rakenteesta on esitetty kuvassa 11. Järjestelmän viivytyssäiliöistä on erotettu yksi osa, jonne likainen alkuhuuhtouma johdetaan. 11 Weholite FCG Suunnittelu ja tekniikka Oy Pyhäjärvenkatu 1, 33200 Tampere Puh. 010 4090, www.fcg.fi Y-tunnus 2474031-0 Kotipaikka Helsinki FCG SUUNNITTELU JA TEKNIIKKA OY Loppuraportti 15 (23) 4.12.2015 Kuva 11. Maanalainen viivytysrakenne, jossa myös hulevesien laadun hallintaa12. Hulevesien laadullista hallintaa voidaan tarvittaessa tehostaa hiekanja öljynerotinjärjestelmällä, jolla voidaan varmistaa hulevesien riittävän hyvä laatu ennen niiden purkamista. Erotinjärjestelmän muodostamaa kokonaisuutta ja kytkeytymistä tontin hulevesiviemäriverkkoon ja maanalaiseen viivytyskennostoon on havainnollistettu kuvassa 12. Kuva 12. Esimerkki hiekan- ja öljynerotinjärjestelmästä.13 12 13 http://www.stormtech.com Wavin Labko Oy FCG Suunnittelu ja tekniikka Oy Pyhäjärvenkatu 1, 33200 Tampere Puh. 010 4090, www.fcg.fi Y-tunnus 2474031-0 Kotipaikka Helsinki FCG SUUNNITTELU JA TEKNIIKKA OY Loppuraportti 16 (23) 4.12.2015 Kuvan 12 mukaisesti tontin erotinjärjestelmä varustetaan virtauksensäätökaivolla, joka ohjaa erotinjärjestelmien välityskyvyn ylittävät virtaamahuiput järjestelmän ohi. Virtauksensäätökaivo mitoitetaan siten, että erotinjärjestelmä pystyisi käsittelemään noin 95 % vuotuisesta sademäärästä13. Sekä erottimista että ohivirtauksesta vedet johdetaan näytteenottokaivoon, joka varustetaan lisäksi sulkuventtiileillä, jolloin erityistilanteissa purkuvirtaus voidaan katkaista kokonaan. Erotinjärjestelmistä hulevedet johdetaan maanalaiseen viivytysjärjestelmään. 4.2 Rakentamisen aikainen hulevesien hallinta 4.2.1 Hulevesien laatuun liittyvät riskit Rakentamisen aikaiset hulevedet ovat poikkeuksetta laadultaan huonoja, koska hulevesiin huuhtoutuu mm. häiriintyneistä maakerroksista runsaasti kiintoaineista. Ilman hallintaa tästä aiheutuva tilapäinen kiintoaineskuormitus voi nousta haitallisemmaksi kuin valmiin alueen aiheuttama pitkäaikainen kuormitus. Kiintoaineskuormituksen lisäksi muita ympäristöä kuormittavia päästöjä ovat mm. työmaakoneiden öljy- ja polttoainepäästöt, roskat ja mahdolliset ympäristön kannalta haitalliset kemikaalit kuten maalit ja liuottimet. Mikäli alueella tehdään paljon louhintaa tai massanvaihtoja, voi riskinä olla hulevesien suolapitoisuuden ja sähkönjohtavuuden kasvu riippuen käytettävän kiviaineen laadusta. 4.2.2 Hulevesien määrään liittyvät riskit Hulevesien määrä on harvoin yhtä suuri kuin lopullisessa tilanteessa, koska suurin osa pinnoista on rakentamisen aikana avoimia ja imeytyminen maaperään on ainakin jossain määrin mahdollista. Hulevesien määrään liittyvät ongelmat ilmenevätkin lähinnä runsaana lammikoitumisena, koska sedimenttipitoisia vesiä ei voida johtaa suoraan maastoon tai purkuvesistöön. Lisäksi työmaa-alueella esiintyy tyypillisesti hallitsematonta pintavaluntaa, mikä aiheuttaa eroosioriskin alapuolisilla alueilla sekä lisää kiintoaineskuormitusta ja ympäristön nuhraantumista ja pilaa mm. kallioalueiden herkkiä elinympäristöjä. Mikäli pohjaveden pinta on korkealla, aiheuttaa se mahdollisesti pohjaveden pumppaustarpeita maanrakennustöiden aikana. Pumpattavien vesien määrä voi olla suuri ja kiintoaineksen sekoittuessa vesien laatu on myös heikko. Pohjaveden mahdollinen pumppaus- ja hallintatarve ennen purkuvesistöön johtamista tulee huomioida rakentamisen aikaisten vesien hallinnassa. Suunnittelualueella on suoalueita, joita tullaan rakentamaan, mikä vaikuttaa merkittävästi rakentamisen aikaisten hulevesien määriin. Rakentamisen aikana joudutaan todennäköisesti pumppaamaan merkittäviä määriä hulevettä rakennettavalta alueelta pois ja siksi rakentamisen aikaiset hulevedet vaativat merkittäviä hallintaratkaisuja ja yksityiskohtaista suunnittelua. Rakentamisen aikaiset hulevesijärjestelmät tulee suunnitella kohdekohtaisesti alueen rakentamisaikataulut, vaiheistus sekä kokonaisuus huomioiden. 4.2.3 Rakentamisen aikaisen hulevesien hallinnan periaatteet Hulevesien käsittely on suositeltavaa järjestää erillään lopullisen tilanteen hulevesien hallintajärjestelmistä, koska niitä ei todennäköisesti pystytä rakentamaan niin etupainotteisesti, että ne olisivat käyttökunnossa muun rakentamisen aikana. Lisäksi rakennusvaiheen runsas kiintoainehuuhtouma voi tukkia rakennetun hulevesijärjestelmän tai liata perusteellisesti luonnonmukaisen hulevesien viivytysalueen. Rakentamisen aikaisia hulevesiä ei tule viivyttää ja käsitellä esimerkiksi maanalaisilla FCG Suunnittelu ja tekniikka Oy Pyhäjärvenkatu 1, 33200 Tampere Puh. 010 4090, www.fcg.fi Y-tunnus 2474031-0 Kotipaikka Helsinki FCG SUUNNITTELU JA TEKNIIKKA OY Loppuraportti 17 (23) 4.12.2015 hulevesikennostoilla tai kaivannoilla, koska ne tukkeutuvat helposti. Rakentamisen aikaisten hulevesien viivytysalueiden ei tule olla yhteydessä hulevesiviemäriverkkoon, vaan vesille tulee olla erilliset maanpäälliset laskeutusaltaat. Rakentamisen aikaisten hulevesien hallintaratkaisujen tulee olla toiminnaltaan yksinkertaisia, toimintavarmoja ja sijoitettavissa siten, että ne eivät haittaa käytännön toteutusta. Suurien tilapäisten altaiden kaivamista tulee välttää, koska kaivutöistä aiheutuu enemmän kiintoaineskuormitusta, kuin niiltä alueilta, joiden vesiä järjestelmän tulisi lopulta käsitellä. Tästä johtuen rakentamisen aikaisten hulevesien käsittelyssä tulisi hyödyntää mahdollisimman paljon myöhemmissä vaiheissa rakennettavia tai tyhjiä tontteja, joilla hulevesien on mahdollista imeytyä osittain maaperään ja suurin kiintoaines saadaan laskeutettua. Kasvillisuus tehostaa imeytymistä ja kiintoaineksen laskeutusta sekä ehkäisee eroosiota. Myöhemmässä vaiheessa hallintaan käytetty painanne sedimentteineen voidaan kaivaa pois ja näin kiintoaines saadaan talteen. Uuden rakennuskohteen hulevesille tulee järjestää seuraava soveltuva hallintapaikka. Jos suunnittelualueen etupainotteisesti rakennettuja hulevesien viivytys- ja suodatusrakenteita käytetään rakentamisen aikaisten hulevesien käsittelyyn, tulee ne puhdistaa rakentamisvaiheen jälkeen kiintoaineksesta. Kiintoaineksen määrän vähentämiseen pystytään vaikuttamaan panostamalla rakentamisen aikaiseen hulevesien käsittelyyn. Rakentamisen aikaisia hulevesien käsittelymenetelmiä ovat laskeutus (esim. laskeutusaltaat), suodatus (esim. sedimenttiaidat ja suotopadot) sekä eroosiosuojaus. Lisäksi periaatteena tulisi olla, että pintamaata ja kasvillisuutta poistetaan mahdollisimman pieneltä alueelta kerrallaan. Hulevesien suolapitoisuuden kohoaminen voidaan minimoida tekemällä suunnittelualueella mahdollisimman vähän massanvaihtoja. Täyttömassojen haitallisia vaikutuksia voidaan välttää tutkimalla kiviaineksesta muun muassa haitta-aine- ja sulfidipitoisuudet ja käyttämällä täytöissä vain laadukasta kiviainesta. Suunnittelualueella on laajoja turvealueita, joten maanrakennustöiden aikaiseen hulevesien hallintaan tulee kiinnittää erityistä huomiota etenkin kiintoaineksen ja humuksen poiston osalta. 5 HALLINTAJÄRJESTELMÄN MITOITUS JA TOIMINTA 5.1 Järjestelmien mitoitusperusteet Asemakaava-alueen sisällä hulevesien hallintajärjestelmät on pyritty hajauttamaan. Hulevesien laadun hallinta tulee tehdä mahdollisimman lähellä hulevesien syntypaikkaa, jolloin vesimäärät ovat vielä suhteellisen pieniä ja hallintajärjestelmät voivat olla mahdollisimman pienimuotoisia. Lisäksi hulevesien määrää tulee rajoittaa syntypaikalla yleisimmillä sateilla, mutta tämän jälkeen määrän hallinta on kustannustehokkainta keskitetyissä, yleisellä alueella sijaitsevissa maanpäällisissä järjestelmissä. Järjestelmät mitoitettiin mallinnuksen avulla. Hulevesien hallintajärjestelmien mitoitusta tarkasteltiin kerran kymmenessä vuodessa (1/10a) toistuvalla 180 minuutin rankkasateella. Tällöin saavutetaan riittävä varmuus myös ennustetun ilmastonmuutoksen vaikutuksesta rankkenevilla sadetapahtumilla, jolloin mainittu toistuvuus vastaa edelleen silti 1/5a toistuvuutta. Järjestelmien mitoituksessa pyrittiin leikkaamaan huippuvirtaamia niin, että suunnittelualueen purkuvirtaama ja virtaama Tiikonojassa säilyisi mahdollisimman lähellä nykytilaa. FCG Suunnittelu ja tekniikka Oy Pyhäjärvenkatu 1, 33200 Tampere Puh. 010 4090, www.fcg.fi Y-tunnus 2474031-0 Kotipaikka Helsinki FCG SUUNNITTELU JA TEKNIIKKA OY Loppuraportti 18 (23) 4.12.2015 Mallinnus ja mitoitus tehtiin maankäytön suunnitelman perusteella annetun arvio mukaisesti (Ramboll 9.11.2015). Mallinnuksessa käytetyt parametrit on koottu taulukkoon 3. Maankäytön suunnittelun tarkennuttua hyödynnettiin uusia arvioita läpäisemättömän pinnan määrästä, minkä vuoksi mallinnuksessa käytetyt parametrit poikkeavat kappaleessa 3.3 esitetyistä. Taulukko 3 Mallinnuksessa käytetyt eri maankäyttötyyppien läpäisemättömän pinnan osuudet ja painannesäilyntä Läpäisemättömän pinnan osuus, % (TIA) Painannesäilyntä (mm) T, KT, KTY, LH 95 2 Kierrätysmateriaalin käsittely 75 3 Energiaterminaali, betonijäte- ja käsittely, maa-ainesten jalostus, asfalttijätteen sekä tuhka- ja erityisjätteen vastaanotto, mullan valmistus 50 3 EV 10 12 Metsä 10 12 Alue 5.1.1 Periaatteet kaavamääräysten laadintaan Seuraavia yleisiä periaatteita tulisi noudattaa asemakaavamääräysten laadinnassa: Öljyn- ja hiekanerotus tai biosuodatus mikäli tontin toiminnot aiheuttavat hulevesien likaantumista Riippuen tontin toiminnasta/käyttötarkoituksesta hulevesien käsittelyvaatimus tai vaatimus johtamisesta jätevesiviemäriin Alueellisista järjestelmistä on oltava hallittu ylivuoto yleisen alueen johtamisreiteille Alueellisille hulevesipainanteille varataan aluevaraukset Rakentamisen aikaisten hulevesien käsittelyvaatimus 5.2 Hulevesimallinnus 5.2.1 Hulevesimallin kuvaus Selvitysalueen hulevesipainanteet mitoitettiin ja niiden toimivuutta ja riittävyyttä tarkasteltiin tässä työssä laaditun monipuolisen hulevesimallin avulla. Mallinnus suoritettiin FCG SWMM -ohjelmalla (Storm Water Management Model), joka sisältää hulevesien muodostumista kuvaavan hydrologisen valuma-aluemallin sekä virtausreittejä kuvaavan hydraulisen mallin. Lisäksi kosteikon tilavuuden arvioinnissa hyödynnettiin paikkatietoanalyysejä. FCG Suunnittelu ja tekniikka Oy Pyhäjärvenkatu 1, 33200 Tampere Puh. 010 4090, www.fcg.fi Y-tunnus 2474031-0 Kotipaikka Helsinki FCG SUUNNITTELU JA TEKNIIKKA OY Loppuraportti 19 (23) 4.12.2015 Kuva 13. Ote asemakaava-alueen FCG:n laatimasta SWMM-hulevesimallista, johon on päivitetty asemakaavan mukainen maankäyttö. (Pohjakartta Maanmittauslaitos) 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, joista 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 valumaaluemalli avo-uomista ja sadevesiviemäreistä muodostuvaan verkostomalliin. Hydrauliseen malliin sisällytettiin myös suunnitellut hulevesien hallintajärjestelmät. Mallin avulla voitiin tarkastella monipuolisesti mm. ajasta riippuvia virtaamien summakäyriä, vedenpinnan tasoja ja altaiden tilavuuksia. Hydraulisessa mallinnuksessa käytettiin nk. dynaamista menetelmää14, jolla voitiin tarkastella monimutkaisiakin ilmiöitä kuten paineellista virtausta, taaksepäin virtausta sekä virtausreittien tulvimista ja padotusta. 5.2.2 Rankkasadetiedot Tarkasteluissa on käytetty Rankkasateet ja taajamatulvat (RATU) 15 -loppuraportissa ja Hulevesioppaassa16 esitettyjä sateen keskimääräisiä intensiteettejä 1 km2 aluesadannalle. Sadetiedot ovat viimeisimpiä yleisessä käytössä olevia tietoja ja ne 14 15 16 US EPA. 2009. Storm Water Management Model, User’s manual, version 5.0. Aaltonen, J. ym. 2008. Rankkasateet ja taajamatulvat (RATU). Suomen Ympäristö, 31. 123 s. Kuntaliitto. 2012. Hulevesiopas. FCG Suunnittelu ja tekniikka Oy Pyhäjärvenkatu 1, 33200 Tampere Puh. 010 4090, www.fcg.fi Y-tunnus 2474031-0 Kotipaikka Helsinki FCG SUUNNITTELU JA TEKNIIKKA OY Loppuraportti 20 (23) 4.12.2015 perustuvat Suomessa kesien 2000–2005 aikana tehtyihin tutkasadehavaintoihin ja vastaavat Etelä-Suomen sateita. Tarkasteluja tehtiin muun muassa 180 minuutin pituisilla rankkasadetapahtumilla, jonka ominaisuuksia on kootusti esitetty taulukossa 4. Taulukko 4. Esimerkkejä mallinnuksessa käytetyistä rankkasadetapahtumista. Kesto 180 min Toistuvuus Keskim. intensiteetti Sademäärä 1/2a 0,1 mm/min 21,7 l/s*ha 23,4 mm 1/5a 0,2 mm/min 25 l/s*ha 27 mm 1/10a 0,2 mm/min 30 l/s*ha 32,4 mm 1/25a 0,2 mm/min 35,8 l/s*ha 38,7 mm 5.2.3 Mallintamiseen liittyvät epävarmuudet Hulevesimallilla kuvataan monimutkaista hydrologista tapahtumaketjua, jonka seurauksena hulevedet päätyvät rakennetulta alueelta vesistöön. Näin ollen mallintamista varten tehdään oletuksia ja yleistyksiä valuma-aluerajausten ja parametrien suhteen. Hulevesimalli olettaa myös, että hulevedet päätyvät tehokkaasti hulevesiviemäriin, mutta todellisuudessa hulevesien ohjautuminen ensimmäiseen mahdolliseen ritiläkaivoon on usein tehotonta. Suunnittelualue on nykytilassa pääasiassa luonnontilaista metsää, mikä tulee huomioida mallinnustulosten tulkinnassa. Luonnontilaisten alueiden mallintamiseen liittyy erityisesti epävarmuustekijöitä, sillä uomien kapasiteetteja ei tunneta tarkkaan. Lisäksi luonnontilaiset alueet ovat mallinnettaessa erittäin herkkiä mm. hidastuvuuteen vaikuttavien parametrien muutoksille, jolloin pienet muutokset voivat vaikuttaa merkittävästi mallin laskemiin virtaamiin. Suunnittelualueella on myös useita vesistöjä, joiden vaikutusta ei tämän työn puitteissa ollut mahdollista mallintaa tarkasti. Mallinnukseen sisältyvistä epävarmuuksista huolimatta mallintaminen on ainoa tapa muodostaa kokonaiskuva monimutkaisen hydrologisen tapahtumaketjun seurauksista, hulevesiviemäriverkoston toiminnasta kokonaisuutena ja eri toimenpiteiden vuorovaikutuksesta toisiinsa. Seuraavassa kappaleessa on kuvattu mallin avulla laaditut yleissuunnitelmatasoiset viivytystilavuudet ja niillä saavutettavat purkuvirtaamat. FCG Suunnittelu ja tekniikka Oy Pyhäjärvenkatu 1, 33200 Tampere Puh. 010 4090, www.fcg.fi Y-tunnus 2474031-0 Kotipaikka Helsinki FCG SUUNNITTELU JA TEKNIIKKA OY Loppuraportti 21 (23) 4.12.2015 5.3 Mallinnustulokset ja järjestelmien mitoitus Suunnittelualueen mitoitussateen kestoksi määritettiin 180 minuuttia. Hulevesijärjestelmien toimintaa tarkasteltiin kerran kymmenessä vuodessa toistuvalla sadetapahtumalla. Kuva 14. Purkuvirtaama Tiikonojassa sekä suunnittelualueen purkuvirtaama nykytilassa ja tulevassa tilassa (hallintajärjestelmät huomioitu). Tuleva tilanne punaisella ja nykytila sinisellä Nykytilassa suunnittelualueen purkuvirtaama ennen Tiikonojaan yhtymistä on maksimissaan noin 650 l/s kerran kymmenessä vuodessa toistuvalla 180 minuutin sadetapahtumalla. Suunnitelluilla hallintajärjestelmillä saavutetaan noin 850 l/s maksimivirtaama samassa pisteessä. Huippuvirtaama Tiikonojassa on samalla sadetapahtumalla nykytilassa noin 1100 l/s ja tulevassa tilanteessa 1300 l/s. 5.3.1 Painanteet Painanteiden mitoitus on esitetty tarkemmin yleissuunnitelmakartalla (liitekartta 203). Painanteiden vaatimat tilavaraukset laskettiin pääosin keskisyvyydellä 0,3 m. Vaadittavat pinta-alat pienenevät, mikäli painanteet toteutetaan syvempinä. Mitoituksessa tulee huomioida, että painanteita hyödynnetään viivytyksen lisäksi myös hulevesien johtamisessa, joten niiden tulee viettää latvaosistaan kohti purkua. Tämä pienentää painanteiden tehollista viivytystilavuutta. Suunnittelualueen lounaiskulmasta hulevesiä johdetaan Tampereen puolelle. Virtaamat pyrittiin viivyttämään nykyisen lumien sulamisvesien aiheuttaman huippuvirtaaman tasolle. Viivytyspainanteen tilavaraus laskettiin keskisyvyydellä 0,4 m. FCG Suunnittelu ja tekniikka Oy Pyhäjärvenkatu 1, 33200 Tampere Puh. 010 4090, www.fcg.fi Y-tunnus 2474031-0 Kotipaikka Helsinki FCG SUUNNITTELU JA TEKNIIKKA OY Loppuraportti 22 (23) 4.12.2015 5.3.2 Viivyttävä avo-oja Viivyttävä avo-oja mitoitettiin alustavasti 0,9 m maksimi vesisyvyydellä ojan kokonaissyvyyden ollessa 1,1 m. Viivytys toteutetaan ojassa pohjapatojen avulla. Ojalle tulee tehdä liuskoineen vähintään 8,5 metrin levyinen tilavaraus. Esimerkki viivyttävän avo-ojan poikkileikkausprofiilista on esitetty kuvassa 15. Kuva 15. Esimerkki viivyttävän avo-ojan poikkileikkauksesta 6 YHTEENVETO JA SUOSITUKSET JATKOSUUNNITTELUUN Tässä työssä laadittiin hulevesien hallinnan yleissuunnitelma Kangasalan Tarastenjärven asemakaava-alueelle nro 740. Työn yhteydessä laadittiin samaan aikaan myös suunnittelualueen länsipuolelle sijoittuvan Tampereen asemakaavan 8475 hulevesiselvitys. Asemakaava-alueet sijaitsevat maantieteellisesti ja pintavaluntareittien suhteen toistensa välittömässä yhteydessä, joten hulevesien hallintasuunnitelmat oli luontevaa laatia molemmista asemakaavoista samaan aikaan. Suunnittelualue on nykytilassaan merkittävältä osin rakentamatonta metsää ja suoaluetta. Maaperältään suunnittelualue on lännessä vaihtelevaa, mutta itään päin mentäessä suunnittelualue on merkittävältä osin moreenia. Kalliota löytyy alueen keskeltä, jonka lisäksi kaava-alueen itäosassa on laajoja saraturvealueita. Asemakaava-alue sijoittuu pääosin Tiikonojan valuma-alueelle, jossa valunta johtuu Sorilanjoen kautta Näsijärveen. Suunnittelualueelle on asemakaavassa esitetty runsaasti toimitila- ja teollisuusrakentamista sekä esimerkiksi maa-ainesten vastaanottoon ja kierrätysmateriaalin käsittelyn. Asemakaava-alueen rakentaminen aiheuttaa muutoksia hulevesien muodostumiseen. Ilman hulevesien hallintatoimenpiteitä muutos näkyy etenkin ylivirtaamien merkittävänä kasvuna, mutta samalla luonnonmukaisten norojen alivirtaamat voivat pienentyä sateettomina jaksoina. Asemakaava-alueen hulevesiä hallitaan yleisille alueille sijoitettavilla järjestelmillä, joten tonteille ei anneta lainkaan viivytysvaatimuksia. Hulevesien hallintajärjestelmät koostuvat matalista viivytyspainanteista sekä viivyttävistä avo-ojista. Viivytys voidaan vaihtoehtoisesti toteuttaa maanalaisilla viivytyssäiliöillä, jos korkotason sen sallivat. Maanalainen viivytys voidaan sijoittaa tonttien maisemavallien alle. Hulevesien hallintajärjestelmien mitoitusta tarkasteltiin kerran kymmenessä vuodessa (1/10a) toistuvalla 180 minuutin rankkasateella. Suunnittelualueella on laajoja turvealueita, joten maanrakennustöiden aikaiseen hulevesien hallintaan tulee kiinnittää erityistä huomiota etenkin kiintoaineksen ja humuksen poiston osalta. FCG Suunnittelu ja tekniikka Oy Pyhäjärvenkatu 1, 33200 Tampere Puh. 010 4090, www.fcg.fi Y-tunnus 2474031-0 Kotipaikka Helsinki FCG SUUNNITTELU JA TEKNIIKKA OY Loppuraportti 23 (23) 4.12.2015 Tonttijaon ja maankäytön varmistuessa tulee hallintajärjestelmien mitoitus ja sijoitus tarkentaa. Hallintajärjestelmistä tulee laatia tarkemmat toteutussuunnitelmat. Jatkosuunnittelussa tulee selvittää mahdollisuudet hyödyntää Tarasjärveä virtaamien tasaamisessa. Veden pinnan nousun vaikutukset järveä ympäröivään luhtaan tulee selvittää. FCG Suunnittelu ja Tekniikka Oy Tarkastanut: Eeva-Riikka Bossmann projektipäällikkö, dipl.ins. Laatinut: Pekka Raukola suunnitteluinsinööri, dipl.ins. Ella Havulinna suunnittelija, dipl.ins. FCG Suunnittelu ja tekniikka Oy Pyhäjärvenkatu 1, 33200 Tampere Puh. 010 4090, www.fcg.fi Y-tunnus 2474031-0 Kotipaikka Helsinki
© Copyright 2024