Vannmodell Nes kommune

Transkript

1 -14 OPPDRAG Modellering av i vann-nettet i Nes kommune OPPDRAGSNUMMER OPPDRAGSLEDER Ane Kristiansen OPPRETTET AV Ane Kristiansen DATO Vannmodell Nes kommune 1 Bakgrunn Nes kommune forsynes i helhet fra Sør Odal kommune og er delt inn in to vannverksområder. Nes kommunale vannverk som leverer vann til den delen av Nes som ligger vest for Glomma og Årnes Vannverk AL som leverer vann til abonnenter øst for Glomma samt områdene Tomteråsen, Neskollen og noen andre mindre områder. I forbindelse med utarbeidelse av ny hovedplan for vann og avløp for Nes kommune kom det fram et ønske fra kommunen å lage en modell for vannledningsnettet som hører til Nes kommunale vannverk. Modellen skal benyttes til å se på blant annet dekning av brannvann i kommunen og vurderingen omkring forestående utbygginger og eventuelle konsekvenser av dette. Modellen er bygd opp med utgangspunktet i kommunens ledningsdatabase supplert med opplysninger fra kommunens personell. Følgende grunnlagsdata er benyttet til å etablere modellen: Kommunens ledningsdatabase Digitalt kartgrunnlag fra veier, bygninger, vann, elver og bekker Høydekoter på digitalt format Geografisk befolkningsinformasjon fra SSB) Mottatt oversikt over stipulert og målt vannforbruk fra abonnenter Data for pumper og høydebasseng Data trykk og mengde) fra målere tilknyttet kommunens driftsovervåkingssystem 2 Etablering av model Modellen er basert på kommunens ledningsdatabase med mottatte sosi- filer fra kommunen. Filene er konvertert til shape -filer som er importert inn i modellen. Modellen er deretter komplettert med data for pumper, høydebasseng og spesielle forhold på nettet. Dette er fremskaffet av kommunens personell. 1 11) Sw e c o Gunnar Randersvei 12 Box 81 NO-2027 Lillestrøm, Norge Telefonnummer Faks S we c o N o r ge AS Org.nr: Hovedkontor: Oslo Ane K r i s t i a n s e n Mobil ane.kristiansen@sweco.no ank p:\133\146981_modellering av vann-nettet i nes\08 rapporter\rapporter\rapport modell nes_ docx

2 2.1 Ledninger og kummer Ledninger og kummer ligger inn i modellen med følgende egenskaper: Kummer: Sid, nivå mangler de fleste), temakode Ledninger: Sid, diameter, materiale, alder, status, Ledninger med diameter mindre enn 63mm er fjernet fra modellen, dersom disse ikke har en ringforbindelse. Det er generert nye noder i sammenkoblingspunkt der det ikke er kummer eller der flere ledninger har sammenkoblinger i samme kum. Disse nodene har fått tilordnet ny kum sid. Kummer som ikke har høyder i lendingsdatabasen, har fått tilordnet høyder i modellen basert på terrengkoter. 2.2 Høydebasseng og reservoar I modellen er det lagt inn et fiktivt reservoar på ledningen fra Sør Odal med vannspeil på kote195, for å gjenskape riktig forsyningssituasjon på nettet. Kommunen har et høydebasseng Dyste høydebasseng) som benyttes når det er behov for supplering av forsyning ved døgntopper ute på nettet. Det er Sør-Odal som styrer fyllingen og tappingen av bassenget. Da vi ikke har målinger for styringen av bassenget fra Sør Odal er det i modellen kun lagt inn reservoar fra Sør Odal og høyde bassenget benyttes derfor ikke under simuleringene. 2.3 Pumpestasjoner Kommunen har 3 pumpestasjoner: Dyste, Eggum og Låvegg. Alle tre pumpestasjonene er lagt inn i modellen med kapasitetskurver og styreregler. Dyste pumpestasjon Vannet fra Sør Odal blir pumpet fra Dyste trykkøkningstasjon og ut på vannledningsnettet til Nes. Stasjonen er utstyrt med 4 likeverdige frekvensstyrte pumper. Det er lagt inn en turtallsregulering av pumpene slik at trykk ut er regulert til 9,3 bar. Eggum pumpestasjon Stasjonene er utstyrt med 3 pumper koblet i parallell. Pumpene har et driftspunkt på 30 m 3 /time mot 44.1 m løftehøyde. Det er lagt inn en turtallsregulering på pumpene slik at trykk ut er regulert til 10.1 bar. Kapasitetskurven for pumpene er lagt inn i modellen. Låvegg pumpestasjon Stasjonen er utstyrt med 3 pumpestasjoner i parallell. Pumpene har et driftspunkt på 17 m 3 /time 4,7 l/s) mot 77,9 m løftehøyde. Det er lagt inn en turtallsregulering på pumpene slik at trykk ut er regulert til 10,0 bar. 2 11) KOMMENTAUTGAVE

3 2.4 Vannforbruk Det er mottatt informasjon fra Nes kommune om abonnenter med registrert og antatt vannforbruk. Disse dataene var ikke stedfestet med x og y koordinat og kunne ikke leses direkte inn i modellen. Det er derfor valgt å legge inn dataene til de virksomheter med høyest vannforbruk industri og større gårder). Resten av husstandene har fått tildelt forbruk basert på antatt antall beboere i hver husstand ut fra antall beboere i kommunen. Det er lagt inn et spesifikt befolkningsforbruk ut fra forbruk i hele kommunen se kap. 3.1 justering av forbruk). 2.5 Ledningsdiameter på plastledninger For alle plast ledninger er det ytre diameter som benyttes i omtale og registreres i ledningsdatabasen. Alle PE ledninger i modellen er oppdatert med indre diameter tilsvarende SDR11. For PVC ledninger er det lagt inn en indre diameter tilsvarende SDR 21 ledninger. 2.6 Ruhetsverdier og tap Alt falltap i modellen gjenskapes gjennom ruhet på ledningene. Dette vil si at eventuelle singulærtap i armatur og ventiler må gjenskapes ved å justere ruheten på rørene. Ruheten blir derfor høyere enn den faktiske ruheten på rørene. Ledningene blir tilordnet ruhet ut fra ledningsmateriale. For plastledninger, asbestsement og stålrør er ruheten satt til 2 mm. Når det gjelder ruhet i støpejernsledninger har Oslo kommune gjennomført en omfattende studie. Ved å sammenstille data for falltap, ledningslengde, vannhastighet og ledningens alder har de utviklet en formel som beskriver sammenhengen mellom disse parameterne og ruheten. Alle støpejernsledninger i modellen eldre enn 1980 har fått tilordnet verdier etter denne formelen. Dette har blitt gjort etter en kalibrering av forbruket slik at vannhastigheten er kjent. For støpejernsledninger som er lagt etter 1980 er ruheten satt til 5 mm. 3 Kalibrering av modell 3.1 Justering av forbruk Det er mottatt data for årsforbruk for 2011, 2012 og I tillegg er det mottatt døgnverdier for mai, juni og september og timesverdier for 14 dager i oktober Det logges vannføringsdata på Dyste og Låvegg pumpestasjon. Det totale forbruket for 2013 er benyttet til å fordele forbruket i kommunen. Kjent forbruk fra industri og større gårder se kap. 2.4 ) er lagt inn i modellen, deretter er det resterende vannforbruket benyttet til å beregne det spesifikke befolkningsforbruket i kommunen. Dette vil si at alt tap og lekkasjer er fordelt jevnt utover hele området. 3 11) ank p:\133\146981_modellering av vann-nettet i nes\08 rapporter\rapporter\rapport modell nes_ docx

4 Variasjonsmønster for et gjennomsnittsdøgn i oktober er beregnet og lagt inn i modellen. En kurve er laget ut fra målinger ved Dyste og en for Låvegg. Figur 1 viser variasjonsmønsteret for Dyste. 35,00 Variasjon av forbruk Dyste 30,00 25,00 20,00 15,00 10,00 Dyste 5,00 0,00 Figur 1: Forbrukskurve Dyste Det er gjort en kontroll av målt vannføring på Dyste og Låvegg mot beregnet vannføring i modellen. Det viser om forsyningen er riktig balansert i modellen. Under vises sammenligning for vannmåleren på Dyste og ved Låvegg. 35,00 30,00 25,00 20,00 15,00 10,00 Beregnet Målt 5,00 0,00 Figur 2: Sammenligning av målt og beregnet vannføring på Dyste 4 11) KOMMENTAUTGAVE

5 4,00 3,50 3,00 2,50 2,00 1,50 Beregnet Målt 1,00 0,50 0,00 Figur 3: Sammenligning av målt og beregnet vannføring på Låvegg 3.2 Kalibrering av trykk Trykkforholdene på ledningsnettet styres av en rekke faktorer. Kapasitet og trykk på pumpene er avgjørende. Disse endres over tid på grunn av slitasje. Falltap i ledningsnettet påvirker også trykkforholdene. Falltapet endres med vannhastighet og forbruk, og påvirkes også av slitasje og begroing i ledninger. I modellen må man fokusere på de viktigste faktorene og beskrive dette så godt som mulig. Dette er i blant annet kapasitetskurver og styring av trykkøkningstasjoner. Trykket i modellen er kalibrert ut fra trykket i en normalsituasjon og det er tatt utgangspunkt i logget trykknivå for 10 dager i oktober for Låvegg, Eggum og Dyste i tillegg til følgende avløpspumpestasjoner: PA 20 Vormsund Vest PA 22 Kroken PA 27 Uvesund PA 30 Østby PA 31 Opaker PA 33 Herbergåsen Ind. PA 35 Ingeborgrud PA 38 Brårud Skole PA 43 Møllergata PA 45 Greniskogen PA 50 Neskollen PA 52 Grindervegen Modellen stemmer med målingene innenfor et intervall på 0,5 bar. 5 11) ank p:\133\146981_modellering av vann-nettet i nes\08 rapporter\rapporter\rapport modell nes_ docx

6 Bar Bar For å kontrollere områder der det ikke er målinger er det gjennomført manuelle målinger på utekraner på husvegg. Dette er i området Barstad, Bøhn, rett sør for Låvegg, Fenstad, Brårud og Skogrand. Det viste seg at flere av husstandene hadde montert trykkreduksjonsventil pga at det er et generelt høyt trykk i mange områder på det kommunale nettet. Det var derfor ikke mulig å sammenligne målingene med modellen i disse områdene, men vi fikk målinger ved Barstad, Fenstad og Skogrand. Målingene viste også godt samsvar med modellen. Figurene under viser sammenligning av målt og beregnet trykk ved PA 52 og Eggum trykk sugeside. PA 52 Grindervegen 10,00 9,00 8,00 7,00 6,00 5,00 4,00 3,00 2,00 1,00 0, Tid Beregnet Målt Figur 4 :Målt og beregnet trykk ved PA 52. Eggum trykk sugeside 10,0 9,0 8,0 7,0 6,0 5,0 4,0 3,0 2,0 1,0 0, Tidl Beregnet Målt Figur 5 :Målt og beregnet trykk ved Eggum. 6 11) KOMMENTAUTGAVE

7 4 Statusberegning Modellen er oppdatert med nye ledninger i Eidsvollsvegen og rehabilitering av ledning i Ålandsvegen før det er kjørt en statusberegning av trykket i nettet i kommunen. Hele kommunen har generelt høyt trykk. Vedlegg 1 viser trykket i en normalsituasjon på nettet. I forbindelse med prosjektet ble det diskutert med kommunen om flytting av Eggum pumpestasjon. Eggum pumpestasjon øker trykket i dag fra ca 8,7 bar til 10,1 bar og er av denne grunn ikke optimalt plassert, men siden trykket er høyt i alle deler av nettet har vi ikke sett videre på flytting av denne stasjonen. 5 Brannvannsanalyse Kommunen har gjennom Teknisk forskrift til plan og bygningsloven og Forebyggendeforskriften ansvar for å sikre brannberedskapen i kommunen og sørge for vann til brannslokking av en viss mengde i boligstrøk og områder med annen bebyggelse. I forebyggendeforskriften 5-4 står følgende: Kommunen skal sørge for at den kommunale vannforsyning fram til tomtegrense i tettbygd strøk er tilstrekkelig til å dekke brannvesenets behov for slokkevann. I boligstrøk o.l. hvor spredningsfaren er liten er det tilstrekkelig at kommunens brannvesen disponerer passende tankbil. I områder som reguleres til virksomhet hvor sprinkling er aktuelt, skal kommunen sørge for at det er tilstrekkelig vannforsyning til å dekke behovet. Av veileder til teknisk forskrift til Plan- og bygningsloven fremgår følgende: Uttak for slokkevann til småhus bør ha en kapasitet på minst 20 l/s Annen og større bebyggelse bør ha en kapasitet på minst 50 l/s fordelt på minst to uttak. Modellen er benyttet til å beregne tilgjengelig vannmengde for brannslukking med forutsetning om at resttrykket holdes på minimum 10 m vannsøyle. Da bebyggelsen stort sett består av småhusbebyggelse er det laget et brannvannskart som viser hvor det er nok kapasitet i nettet til et uttak av 20 l /s og hvor det ikke er mulig å få denne vannmengden. Det er ikke beregnet falltap over brannventil, brannstender og slange. Det er bare sett på kapasitet direkte på nettet. Vedlegg 2 viser en oversikt over kommunen. Grønn sirkel viser hvor det er kapasitet på mer enn 20 l/s og oransje hvor kapasiteten er under 20 l/s. I området ved Skogsbygda er det kapasitet til å ta ut 20 l/s, men dette vil skape trykk under 10 mv i enkelte ledninger på nettet i dette området. Modellen viser ned til 8 mv. Området nord for Skogsbygda d.v.s i Sjøliveien, vil uttak av vann til brannslokking ved Skogsbygda skape undertrykk i nettetse figur 6). 7 11) ank p:\133\146981_modellering av vann-nettet i nes\08 rapporter\rapporter\rapport modell nes_ docx

8 ... Trykk ved brannuttak < 1 mv. 1 mv - 5 mv 5 mv - 10 mv > 10 mv %.... # Figur 6 : Rest trykk i nettet ved uttak av 20 l/s i Skogbygda.. Området Neskollen har vannforsyning fra Årnes vannverk. Dersom det skulle være svikt i dette. systemet vil Nes kommunale vannverk. ikke ha nok kapasitet ved en e.v.t brann. på Neskollen... Her er begrensningen ledningen mellom Vormsund - Roterud. som kun er en 150 mm... støpejernsrør fra 1953, resten av strekningen til Neskollen er lagt om til 280 mm. Ved utskiftning. av 150 mm ledningen til 280 vil Nes kommunale vannverk kunne forsyne området ved.. Neskollen med brannsvannsdekning..... I området Brårud boligområde og nordover er det ingen brannvannsdekning. Dette p.g.a av pumpekapasiteten ved Låvegg er under 20 l/s. Hele dette området må benytte tankbil ved slokking av brann ) # 3%3% KOMMENTAUTGAVE

9 6 Situasjonen etter mulig ny utbygging Det var ønskelig fra kommunen å kjøre en beregning av trykksituasjonen etter å ha lagt inn 4 områder det det er planlagt utbygning i nærmeste fremtid. Det er mottatt fra kommunen antall boenheter pr område. Figur 7 viser hvor dette er og tabell 1 viser antall PE pr. område. Figur 7 : Fremtidig utbygning merket med lilla For hver boenhet er det er antatt det bor 2,5 personer. Det er derfor lagt inn følgende: Sted Fenstad Bjertnes Opaker Kvernberget Antall nye PE 500 PE 700 PE 100 PE 1000 PE Tabell 1 : Antatt antall PE pr boligområde. Det er kjørt en beregning under en normalsituasjon etter utbygning. Resultatet viser at trykket er bra i hele kommunen med det ekstra forbruket av vann utbygningen gir. Vedlegg 3 viser trykksituasjonen etter utbygning. 9 11) ank p:\133\146981_modellering av vann-nettet i nes\08 rapporter\rapporter\rapport modell nes_ docx

10 7 Beregning med vann fra Årnes reservevannforsyning) Det er utført beregninger med en situasjon der nettet til Nes kommunale vannverk forsynes i helhet fra Årnes vannverk. Det er lagt inn reservoar i modellen ved Neskollen, Vormsund og ved Skøieteiet. Begrensningen i kapasiteten fra Årnes på de tre stedene for 3 dagers forsyning er: - Neskollen ca 200 m³/h dvs ca 55 l/s - Vormsund ca m³/h dvs ca l/s - Skøieteiet ca m³/h dvs ca l/s Ledningen fra Sør-Odal er stengt i modellen, slik at det ikke kommer noe vann til Dyste pumpestasjon. Beregningene er kjørt uten noen begrensning i kapasitet fra de tre reservoarene. Det er kun tilgjengelig ledningsdimensjon som vil begrense forsyningen videre. For å kontrollere at kapasiteten fra Årnes vannverk ikke overskrides, er vannføringene ut fra reservoarene sjekket i de gjennomførte beregningene. Det er kjørt en statusberegning med disse randbetingelsene og beregningene viser at trykket blir noe lavere i hele nettet med forsyning fra Årnes, men fortsatt er trykket bra i hele nettet. Resultatet av beregningen er vist i vedlegg Beregning av brannvann ved forsyning fra Årnes vannverk Det er kjørt beregning med uttak av brannvann 20 l/s) ved Vormsund, Neskollen, Kampåa og ved Oppåkermoen. Beregningene viser at det er kapasitet til å ta ut brannvann i alle punktene også ved Neskollen som ikke har brannvannsdekning dersom forsyning kun er fra Sør- Odal. Vedlegg 5 viser hvor det er beregnet uttak av brannvann på 20 l/s ved forsyning av vann fra Årnes vannverk. 8 Konklusjon Modellen viser at under en vanlig driftssituasjon er trykket generelt høyt i hele kommunen. Ved en evt utbygging ved Fenstad, Opaker, Bjertnes og Kvernberget med til sammen 2300 PE vil fortsatt trykket og kapasiteten være bra i en driftssituasjon. Brannvannsuttak på 20 l/s er simulert på flere steder i nettet. Vormsund, Kampåa, Oppåkermoen har brannvannsdekning i dag. Men mange områder er uten brannvannsdekning og dette gjelder blant annet Brårud, Finstadteiet, Barstad og Bøhn. Disse områdene må benytte tankbil ved slokking av brann. Det er gjennomført beregninger med kun forsyning fra Årnes vannverk. Beregningene viser at i en vanlig driftssituasjon vil Årnes vannverk ha kapasitet til å forsyne Nes Vannverk sine 10 11) KOMMENTAUTGAVE

11 abonnenter og trykket vil fortsatt være bra. Det vil være brannsvansdekning ved Vormsund, Kampåa, Neskollen og Oppåkermoen. Når det gjelder Neskollen er det ikke brannsvannsdekning i dette området ved forsyning fra Sør Odal. Ved en forsyning av vann fra Årnes Vannverk vil det være kapasitet til å ta ut brannvann ved Neskollen ) ank p:\133\146981_modellering av vann-nettet i nes\08 rapporter\rapporter\rapport modell nes_ docx

12 Vedlegg 1 T U #3 #% # % 3 #3 % Trykk statusberegning <35 mv 35 mv - 55 mv 55 mv - 75 mv 75 mv mv >100 mv

13 Vedlegg Brannvann kapasitet < 20 l/s kapasitet > 20 l/s

14 Vedlegg Kampå Fenstad) Opaker Bjertnes Kvernberget Utbyggingsområder Beregnet trykk i nettet etter utbygning < 35 mv 35 mv -55 mv 55 mv - 75 mv 75 mv mv > 100 mv

15 Vedlegg 4 5 6, + +, Trykk statusberegning med kun forsyning fra Årnes vannverk < 25 mv 25 mv - 55 mv 55 mv - 75 mv 75 mv mv >100 mv +,

16 Vedlegg 5 6 5, +, + +, Brannvann med kun forsyning fra Årnes vannverk kapasitet < 20 l/s kapasitet >20 l/s