Pienen pohjavedenottamon suunnittelu:tapaustutkimus Rovaniemen kaupungista

Työssä suunniteltiin Rovaniemen kaupungin Misin kylään uusi pohjavedenottamo. Erityistä huomiota kiinnitettiin suunnittelun erikoisuuksiin ja haasteisiin, jotka liittyvät kapasiteetiltaan pienen pohjavedenottamon mitoittamiseen. Koska vesihuollon järjestäminen on velvoitepohjaista ja laissa säädettyä, tuotiin työssä esiin lainsäädännön vaikutus suunnitteluun. Lisäksi tarkasteltiin taloudellisia mahdollisuuksia verkoston vuotojen saneeraukseen. Misin vesijohtoverkosto tarjoaa tähän hyvän mahdollisuuden, koska vuotovesien suhteellinen osuus toimitetusta vedestä on suuri. Vesihuollon suunnittelu on tapauskohtaista. Jokaiseen kohteeseen vaikuttavat vaadittavan vedentoimituskapasiteetin lisäksi alueen vesivarat, käytettävissä olevan veden laatu, alueen topografia, paikallinen maaperän sekä ilmasto. Jotta suunnittelu olisi luotettavaa ja läpinäkyvää, on työssä esitelty käytetyt laskentamallit ja arviot tulosten luotettavuudesta. Mitoituksessa käytetyt menetelmät noudattavat kansallisia normeja ja ovat yleisesti käytettyjä. Vuotavien verkostojen saneerauksen taloudellista kannattavuutta tarkasteltiin vuotovesien pumppauksen aiheuttamien kustannusten kautta. Vuotovesien pumppaaminen kasvattaa pumppaamon käyttökustannuksia sähkönkulutuksen ja pumppujen huoltokustannuksien muodossa. Vertaamalla pidemmällä aikajänteellä syntyviä kustannuksia mahdollisiin saneerauksesta aiheutuviin kustannuksiin, työssä arvioitiin verkosto-osan laajuus, joka on taloudellista kunnostaa. Mitoituksen tulosten perusteella laadittiin piirustukset Misin Venevaaran pohjavesialueelle sijoittuvaan uuteen pohjavedenottamoon. Mitoituksesta suuri osa keskittyi pumppaamolle soveltuvan pumpun valintaan. Soveltuvimmaksi osoittautui Grundfosin SP 14-8 uppopumppu. Painetarkasteluissa havaittiin, että Misin verkosto ei ole herkkä dynaamiselle painehäviölle, vaikka pisimmät putkihaarat ovat yli kymmenen kilometriä pitkiä. Tämä johtuu pienistä virtaamista, mikä on tyypillistä alueille, joissa on vähäinen käyttäjämäärä eikä teollisuutta. Riskienarvioinnissa havaittiin, ettei uuden pumppaamon alueelle keskity suuria uhkia. Pohjavesialueen laajuudesta ja kaivopaikkojen etäisyydestä johtuen vanhat kaivot pilanneet päästölähteet eivät todennäköisesti pysty vaikuttamaan suunniteltuun pumppaamoon. Suurin todellinen uhka vedenlaadulle olisi ajoneuvo-onnettomuus pumppaamon läheisyydessä. Kustannusten muodostumista tarkasteltiin vedenottamon laite-, materiaali- ja työkustannusten avulla. Arvioiduista kustannuksista töiden osuus oli yli 50 %. Laitteiston osuus vastasi noin 29 % kokonaiskustannuksista, joista pumput muodostavat vain 5,5 %. Vuotovesien pumppauksen kustannukset vuositasolla pysyivät Misin tapauksessa kohtuullisina, huolimatta vuotovesien huomattavasta osuudesta toimitetusta vedestä. Vaikka tarkastelun aikaväliksi valittiin 15 vuotta ja vuotuiset kustannukset diskontattiin vastaamaan rahan nykyarvoa, on hyvin epävarmaa onko verkoston saneeraaminen taloudellisesti kannattavaa, jos vuotojen määrä pysyy nykyisellään. Osaksi tämä johtuu kustannusten ennustamiseen liittyvästä epävarmuudesta sekä osaltaan epävarmuudesta saneerauksen todellisista kustannuksista. Työssä käytettyjä toimintatapoja on mahdollista hyödyntää vastaavien kohteiden suunnitteluun. Tarkastelu vuotovesien aiheuttamista kustannuksista antaa aiheen jatkoselvittää Misin verkoston vuotokohtia. Yksityiskohtaisempi tieto verkoston vuodoista on tarpeen korjauksia suunniteltaessa.The main objective of this thesis was to plan new groundwater intake plant for Misi, a village in northern parts of Rovaniemi. Additional goals were to introduce the theoretical basis for designing a small groundwater intake plant and to present challenges and specialties which should be considered in planning for a smaller scale water supply system. Arranging water supply in Finland is based on obligation and legislation; hence legislation’s effect on water supply management is presented in this work. In addition the possibilities for economically sound reconstruction of a leaking pipeline were examined. The Misi water distribution network offers a good case study, for the relative portion of leaking water compared to the water consumed is high. Designing a water supply is case-specific. Each case differs by the required capacity, available water resources and water quality, local topography, soil properties and climate, all of which must be taken into account. The models and results of calculation are presented in this work so that the design is transparent and reliable. The methods and formulas that were used in the design process follow the Finnish national guidelines. The economical benefit of reconstruction for leaking pipelines is studied trough the expenses caused by pumping the leaking waters. The spillage increases the amount of electricity that the pumps use as well as speed of abrasion for the pumps, which increases maintenance costs. By comparing expenses caused by the spillage over a period of time and the cost of potential reconstruction, it is possible to estimate the economically feasible extent of reconstruction in the distribution network. As a result of the design, technical drawings for the Misi groundwater intake plant were drafted. Large portion of the design concentrates on finding a suitable pump for the intake plant. The best option proved to be Grundfos SP 14-8 submergible pump. Pressure inspection revealed that the Misi pipe network is not sensitive to dynamical pressure loss, even though the longest pipelines are over 10 kilometers long. This is due to small and slow flows present in the network. No acute threats were observed in the risk assessment. The long distance between the old and the new groundwater intake makes it highly unlikely that the same pollutants could travel to the new groundwater well. Most realistic threat to water quality is a traffic accident near the new groundwater intake plant. The total costs for the planned intake plant were observed through cost of instruments, materials and work required for the building. The proportion of work compared to total costs was over 50 %. The instruments accounted for 29 %, of which pumps only 5,5 %. At the present rate the costs caused by pumping spillage are reasonable. In the 15 year reference period for which the pumping costs were evaluated with present value method, it is fairly uncertain if the reconstruction is economically beneficial. Partly this is due to the uncertainty related to predicting the costs related to pumping and partly by the uncertainty in the actual cost of reconstruction. The scenarios that are presented are only valid if the amount of spillage stays close to the present value. It is possible to design similar plants using the methods presented. The examination on the costs for spillage pumping gives a reason to look into the leaking pipelines and find the location of the leaks. This can be used to further review the possibility reconstruction the pipe network