NOTAT. Vurdering av eksisterende avløpsanlegg i Tøndelvikan. 1. Beregning av kapasitet på ledningsnettet

Transkript

1 NOTAT Oppdrag Bistand byggesak Tøndelvikan, Bjugn Kunde Håkon Ness Notat nr. K-not-001 rev02 Dato Til Håkon Ness Fra Synne Agnete Gjøvik Sortland / Rambøll Kopi Bjugn kommune v/ Kjell Vingen Vurdering av eksisterende avløpsanlegg i Tøndelvikan Rambøll har fått i oppdrag å vurdere prosjekteringen av eksisterende avløpsanlegg i Tøndelvikan i forbindelse med byggesaksbehandling av anlegget. Anlegget er vurdert ut fra oversendt tegning med ledningstrasé og dimensjoner. Dette notatet er revidert i forhold til innspill fra kommunen i brev datert Anlegget er klargjort for 13 fritidsboliger og 7 bolighus, og det er bygget av Håkon Ness som selv er tilknyttet beboer. Bolighusene, samt tre av hyttene har private slamavskillere, og de øvrige hyttene er knyttet til felles slamavskiller (2 stk). Det føres ikke overvann inn på ledningsnettet. Dato Rambøll Mellomila 79 N-7493 Trondheim T F Ref /SAG Det presiseres at punkt 6, 7, 12, 17, 18, 19, og 20 per dags dato ikke er tilkoblet anlegget. (Se vedlagt kart siste side.) For å sikre korrekt dimensjonering, er beregninger i denne rapporten likevel utførte som om alle punkter er tilknyttet. 1. Beregning av kapasitet på ledningsnettet 1.1 Dagens tilknytning og selvrensing: Under er det gjort beregninger for ledningen som går fra kum ved bolig 12 (se kart) og til samlepunkt for eksisterende felles utslipp i sjøen. Dette ledningsstrekket er valgt for beregningene siden det har den laveste helningen og derfor er det mest kritiske punktet på ledningsnettet. De øvrige ledningene har svært godt fall. Det er beregnet delfyllingsgrad i røret og skjærspenning for selvrensing. 1/7 Rambøll Norge AS NO MVA

2 Hus tilknyttet: 14 Antatt pe per hus: 5 Vannforbruk: 200 l/pe dag Maks timefaktor, k 4 Ledningsdimensjon, D ytre = 110 mm (sdr 34) Indre diameter, D indre = 104 mm Ruhet, k = 0,5 Friksjonskoeffisient, f = 0,03 Lengde ledning, L = 70 m Fall, h = 1,5 m Helning, I = 21,4 Beregning av dimensjonerende vannmengde: Q = k Q = 4 0,58 m h = 2,3 m h = 0,65 l s Darcy-Weisbachs ligning for å finne vannmengde ved fylt rør. Ruhet i ledningen er satt til 0,5, som gir en konservativ beregning av vannmengdene: Q = A v = D 4 πh2gd fl = 0,104 π 4 1,5 2 9,81 0,104 0,03 70 = 0,01180 m s = 10,26 l s Bruker delfyllingskurve for å finne vannhøyde (h) i røret ved dimensjonerende vannmengde: =, = 0,063 ~ 0,18 h = D 0,18 = 0,0187 m = 18,7 mm, Beregningene viser at ved dimensjonerende vannmengde fyller vannet en høyde på 18,7 mm opp i røret, som har en indre dimensjon på 104 mm. Røret har da en svært god kapasitet i forhold til vannmengden. For at det skal bli en såkalt selvrensende effekt i røret må skjærspenningen (τ ) som oppnås være større enn 2 N/m. Beregning av skjærspenning for den aktuelle ledningsstrekningen: τ = 4 h D 1 h D γir = 4 0,18 (1 0,18) 10 0,0214 0,104 = 3,28 4 N m Beregningene viser at ledningen har svært god kapasitet og tilstrekkelig selvrensende effekt på ledningsstrekningen som har den laveste helningen. Kapasiteten og skjærspenningen er avhengig av helning på ledningene og ledningsnettet har over det hele svært god helning. Det kan da konkluderes med at ledningsnettet har god kapasitet og god selvrensing. 2/7

3 1.2 Beregning av maksimal kapasitet på ledningsnettet for fremtidig tilknytting: Utslippsledningen: Det vil være utslippsledningen som er begrensende for kapasiteten på ledningsnettet. Det er krav fra kommunen om at utslippet skal være på 10 m dyp. Utslippsledningen er prosjektert av Rambøll med en dimensjon på 160 mm SDR 17, som gir en indre dimensjon på 141 mm. For at avløpet skal kunne føres ut av utslippsledningen må det være en overhøyde i kum/ledningsnett på land som gir tilstrekkelig trykk til å presse avløpet igjennom ledningen. Denne overhøyden er gitt av: Δρ : H f : k i + k u : tetthetsforskjellen på avløpet og resipienten (sjøvann) friksjonstap i ledningen Singulærtapet (innløps- og utløpstapet i ledningen) Det er tetthetsforskjellen som gir det største bidraget til trykkhøyden. Dette leddet er ikke avhengig av ledningsdimensjonen, og er gitt av avløpsvannets tetthet (1,000 kg/m 3 ), tetthet i sjøvannet (1,025 kg/m 3 ) og utslippsdypet (10 m). ρ ρ y = 1,000 1, = 0,25 m 1,000 For den eksisterende bebyggelsen kan den totale maksimale vannføringen (Q maksdim) og hastigheten i utslippsledningen (v ledning) beregnes. Maksimal timesfaktor, k, varierer med antall pe tilknyttet og kan leses av graf i Norsk Vanns rapport om dimensjonering av avløpsrenseanlegg [1]. Denne rapporten gir også at verdien på m skal være 2 eller høyere. Det kan da beregnes: Friksjonstapet i ledningen beregnes til: ,2 Q = k m Q = 3, ,6 = 1,62 l s v = Q A = 0,00162 m s π, m = 0,104 m s H = f L D v 230 = 0,027 2g 0,141 0,104 = 0,024 m 2 9,81 Det er opplyst om at det igjennom reguleringsplanen kan være aktuelt med 10 nye boligenheter som vil tilknyttes avløpsanlegget. Den totale maksimale vannføringen (Q maksdim), hastigheten i utslippsledningen (v ledning) og friksjonstapet i ledningen beregnes da til: ,2 Q = k m Q = 3, ,6 = 2,15 l s 3/7

4 v = Q A = 0,00215 m s π, m = 0,137 m s H = f L D v 230 = 0,027 2g 0,141 0,137 = 0,042 m 2 9,81 Singulærtapet kan sees bort ifra da det er svært lite. Det ble for de dimensjonerende verdiene over beregnet til 0,001m. For Bjugn er det følgende nivå for høyvann (referansenivå: normalnull 1954) [2]: - middel høyvann 71 cm - 1 års gjenntaksintervall 158 cm - 5 års gjenntaksintervall 173 cm Hvis en maksimal belastning på avløpsnettet, etter utbygging med 10 nye hus, sammenfaller med høyvann med 5 års gjenntaksintervall vil vannet i utløpsledningen da stå opp til kote 2,02 m (= 173cm + 25cm + 4cm). Laveste hus (nr 12 på kartet) ligger på mellom kote 2,5 og 3. Dette er en fritidsbolig som det er opplyst om at ikke har kjeller. En vannstand i utløpsledningen opp på kote 2,02 er derfor akseptabel. Som det kommer fram av beregningene over utgjør en økning i antall pe en svært liten endring i vannstanden i utløpsledningen. Det er 2 cm forskjell i vannstanden før og etter en fremtidig utbygging er tatt med (forskjellen i H f). Det er derfor vanskelig å sette en eksakt begrensning på hvor mange pe som kan tilknyttes utslippsledningen. Det gjøres også oppmerksom på at beregningene ovenfor er konservative med hensyn på både timefaktor, siden alt avløpet går igjennom slamavskillere, og ruhet i rørene. Kapasitet på eksisterende ledningsnett: For å finne maksimal kapasitet til ledningsnettet kan vi bruke Q fylt som vil være den maksimale vannmengden som kan gå i røret (Q maksdim). Hele ledningsnettet er lagt med 110 mm PVC-ledninger og kapasiteten vil derfor begrenses av samlepunktet. Det er også ved samlepunktet, i nedre del av ledningen at ledningsnettet har minst fall. Dette gjelder for begge grenene av nettet. Under er det beregnet maksimal kapasitet i samlepunktet for hver de to grenene på ledningsnettet. Ledningsnettet forøvrig vil da ha like stor kapasitet som dette. Midlere spillvannsmengde: Q = antall pe 0,2 Maksimal vannmengde: Antall pe kan da beregnes til: Q = k m Q Antall pe =, 4/7

5 Vestre gren av ledningsnettet: For vestre gren kan vi bruke Q fylt som ble beregnet i avsnitt 1.1. Dette er: 10,3 l/s = 37,1 m3/h = 890 m3/d Det antas en timefaktor, k = 1,8. Maksimalt antall pe kan da beregnes til: Antall pe = Q k m 0,2 = 890 = 1113 pe 2 2 0,2 Ved sjekk av verdi for maksimal timesfaktor er k 2,0 ved 1100 pe tilknyttet. Østre gren av ledningsnettet: Her er det tilknyttet 6 enheter. Med 5 pe per enhet utgjør dette 30 pe. Helning på nederste del av grenen er 2 m på et ledningsstrekk på 28 m. Dette utgjør 71. Fra Colebrooks trykktapsdiagram for ruhet 0,5 mm kan det leses av at vannføring i fylt rør er omtrent: 17 l/s = 61,2 m3/h = 1468,8 m3/d Det antas en timefaktor, k = 1,8. Maksimalt antall pe kan da beregnes til: Antall pe = Q k m 0,2 = 1469 = 2040 pe 1,8 2 0,2 Ved sjekk av verdi for maksimal timesfaktor er k 1,75 ved 2000 pe tilknyttet. 1.3 Konklusjon for kapasitet på ledningsnettet: Som beregningene ovenfor viser er det svært god kapasitet på eksisterende ledningsnett. Det vil derfor være utslippsledningen som vil være begrensende for fremtidig tilknytning til anlegget. Beregningene har vist at en tilknytning på 10 nye enheter, hver beregnet med 5 pe, vil være akseptabelt. En begrensing på 50 pe tilknytning er ikke absolutt, men ved en videre tilknytning må det gjøres en kritisk vurdering av hvor høyt vannstanden vil stå i utslippsledningen. 2. Vurdering av felles slamavskillere: Slamavskiller 1 har et våtvolum på 16 m 3 og har tilknyttet seks fritidsboliger og én bolig. Boligen har i tillegg egen privat slamavskiller. Slamavskiller 2 har et våtvolum på 9 m 3 og har tilknyttet fire fritidsboliger og én bolig. Boligen og én av fritidsboligene har i tillegg egne privat slamavskillere. Begge de felles slamavskillerne har tre kammer og er levert av Namdal plast AS. Bioforsk oppgir på sine hjemmesider [3] en tabell for dimensjonering av slamavskillere. Derfra hentes følgende tall: 5/7

6 6 hytteenheter m/klosett 7,8 m 3 totalt våtvolum 4 hytteenheter m/klosett 6,0 m 3 totalt våtvolum 1 boligenhet m/klosett 4,0 m 3 totalt våtvolum Ved beregning av nødvendig våtvolum synker volumkravet per enhet ved flere enheter tilknyttet. Ved fire boligenheter tilknyttet skal det dimensjoneres 12,0 m 3 totalt våtvolum, altså 3 m 3 per boligenhet. Slamavskiller 1 har svært god kapasitet. Slamavskiller 2 har tilstrekkelig kapasitet for eksisterende tilknytning siden volumkravet per bolig reduseres ved tilknytning av flere boliger. 3. Videre arbeid For videre arbeid med saken gjennomføres det kontroll av det eksisterende ledningsnettet med innvendig kamerakjøring. Dette utføres av lokal entreprenør og bestilles av Håkon Ness. Videoene fra kamerakjøringen oversendes Rambøll som vil uttale seg om utførelsen er i henhold til oversendte tegninger. Utslippsledningen for avløpsanlegget er ikke bygget ennå. Rambøll har foretatt en generell prosjektering av denne, og det planlegges at den skal legges i løpet av sommeren Framdriftsplan: Tiltak Tidspunkt Kamerakjøring av eksisterende ledningsnett Innen 15. mars 2015 Rambøll kontrollerer video fra ledningsnett Innen 15. april 2015 Eventuell utbedrelse av ledningsnettet ved behov Innen 1. september 2015 Legging av utslippsledning Sommer Referanser [1] Norsk Vann Rapport 168/2009: Veiledning for dimensjonering av avløpsrenseanlegg [2] Sehavnivå.no, Kartverkets ressursnettsted om havnivå og vannstand Vedlegg [3] Boiforsk hjemmeside, avlop.no, mindre avløpsanlegg Kart over eksisterende anlegg 6/7

7 7/7