STORMFILTER

STORMFILTER
Kaupunkiympäristöjen hulevesiä puhdistavat kehittyneet imeytysratkaisut
2015 - 2017
HANKEEN OSANAOTTAJAT,
KESTO JA LAAJUUS:
Hanketta johtaa VTT Oy yhteistyössä Aalto-yliopiston ja Helsingin yliopiston kanssa. Hanke toteutetaan
yhteistyössä 17 suomalaisen partnerin kanssa, jotka kattavat laajan
arvoketjun viranomaisista materiaalitoimittajiin ja hulevesisuunnittelijoihin. Hanketta rahoittavat yhteisesti
Tekes (Teknologian ja innovaatioiden kehittämiskeskus), teollisuuspartnerit sekä VTT Oy ja Aalto-yliopisto.
Partnerit:
Espoo
Helsinki
Mikkeli
Vantaa
HSY Vesihuolto
Björkvallin Taimisto – Plantskol
Cloud Asset Oy
Marketanpuiston ystävät ry
Onninen Oy
Pöyry Oy
RPK Hiili Oy
Ramboll Oy
Rudus Oy
Saint Gobain Rakennustuotteet Oy
SITO Oy
Vapo Oy
Ympäristörakennus Saarinen Oy
Kesto:
1.9.2015 – 30.8.2017
Laajuus:
76 henkilötyökuukautta
Hanke vastaa hulevesien hallinnan haasteisiin kaupunkiympäristössä. Tutkimuksen tavoitteena on luoda hulevesien hallintaan puhdasta teknologiaa,
jossa vettä imeyttävien ja puhdistavien materiaalien ja rakenteiden avulla pintavirtaamia voidaan vähentää ja veden sisältämät haitta-aineet saadaan mekaanisesti suodatettua ja/tai kiinnittymään vettä puhdistaviin materiaaleihin.
Hankkeen tavoitteet tukevat Suomen vihreän kaupunkiasumisen strategioita,
joita ovat mm. kasvillisuuden elinvoiman lisääminen ja veden laadun parantaminen. Hankkeessa kehitetään uusia keinoja aluesuunnittelun ja ohjeistuksen
tueksi. Näissä uusissa menetelmissä hyödynnetään mallinnusta ja kaupunkiympäristöjen toiminnan älykästä monitorointia, jotka antavat luotettavan pohjan uusille infrastruktuuriratkaisuille.
Kaupunkiympäristöissä rankkasateista aiheutuvat liialliset pintavalumat ja sadevesiverkostojen ylikuormittuminen ovat yleistymässä, koska tiiviiden pitojen osuus jatkuvasti kasvaa samalla, kun ilmastonmuutos
lisää sademääriä ja sateiden voimakkuutta.
Myös infrastruktuurin vanheneminen ja uusiin olosuhteisiin nähden alimitoitetut hulevesiverkostot kasvattavat hulevesiongelmia.
Kaupunkien hulevedet sisältävät lukuisia
vesistöille mahdollisesti haitallisia epäpuhtauksia. Mikäli hulevesien imeytysratkaisujen
(kuten viherkattojen ja vettä läpäisevien päällysteiden) suunnittelussa ei riittävästi kiinnitetä huomiota epäpuhtauksien hallintaan,
voivat kaupunkiympäristöjen ekosysteemit ja
vesivarantojen laatu vaarantua. Hankkeessa
kehitetään hulevesien imeyttämiseen materiaali- ja rakenneratkaisuja, joilla on myös
hulevettä puhdistavia ominaisuuksia. Tavoitteena on luoda kvantitatiivisesti hallittavia
ja mallinnettavia ratkaisuja sekä harmaan
(kantava kerros ja pintakerros) että vihreän
(kasvillisuus) imeytysrakenteen puhdistusominaisuuksien sekä puhdistuskapasiteetin
suunnitteluun.
• edistää uusia puhtaan veden teknologioita, joissa haitta-aineet poistetaan pintarakenteiden (päällyste, kasvillisuus) ja alapuolisten rakennekerrosten avulla, jolloin
huleveden laatu paranee, mikä lisää myös
veden talteenottoon ja uudelleenkäyttöön
perustuvien teknologioiden käyttömahdollisuuksia;
• edistää vihreämpien elinympäristöjen luomista uusien teknologioiden avulla, jotka
parantavat puiden ja kasvien elinvoimaisuutta, kun pohjamaahan imeytyvä vesi
on puhtaampaa;
• hyödyttää yhä tiheämmin asutettuja urbaaneja rakennettuja ympäristöjä, joihin
ympäristöolosuhteet ja hulevesihallinnan
käytännöt vaikuttavat (tulviminen, saastuminen, terveysriskit);
• integroida älykkään kaupungin teknologioita (ICT ja monitorointi) kaupunkiympäristöjen ylläpidon tarpeisiin mittaamalla
maaperään imeytyvien hulevesien määrää
ja puhtautta, ja yhdistämällä saatu tieto suunnittelumalleihin päätöksenteon ja
kustannusoptimoinnin avuksi.
TAVOITTEET
MENETELMÄT
Hankkeen tavoitteena on:
• kehittää uusia bio- ja mineraalipohjaisia
ratkaisuja, joissa hyödynnetään ja kehitetään Suomen teollisuuden tuottamia materiaaleja;
• luoda uutta liiketoimintaa Suomen materiaaliteollisuudelle (biohiili, turvetuhka,
maanparannusaineet, suodatusmineraalit), kasvillisuuden tuottajille, maisema- ja
kaupunkisuunnittelijoille sekä hulevesisuunnittelijoille (jotka tarvitsevat kvantitatiivisiin arvoihin perustuvia laskentamalleja/
työkaluja) ja hydrologisen toiminnan monitoroinnista ja tiedonhallinnasta vastaaville
yrityksille;
Edellä esitettyjen tavoitteiden saavuttamiseksi hyödynnetään materiaali- ja geoteknisen suunnittelun ja ympäristöbiotekniikan
mahdollisuuksia, suoritetaan laboratorio- ja
kenttäkokeita sekä kehitetään kokonaishallinnan menetelmiä, joissa yhdistetään
rakenteiden toiminnan monitoroinnista ja
veden laatua ja määrää simuloivista eritasoisista malleista saatava tieto. Kerroksittaiset
geotekniset moduulit integroidaan imeytysja/tai hulevesiverkostoihin, jolloin ne voidaan
yhdistää kustannustehokkaasti jo olemassa
oleviin hulevesien määrällisiin hallintajärjestelmiin. Kehitettävät ratkaisut ovat sovellettavissa erilaisiin paikkakohtaisiin olosuhteisiin,
joita määrittävät kohteen maa-ainekset, hait-
WP5
BLUE
• Kaupunkiympäristöjen
hulevesien määrän ja
laadun mallintaminen
• Ratkaisut
WP1 Kaupunkien tarpeet
• Nykyiset käytännöt
• Saastumisen kontrolloinnin vaatimukset
• Materiaalien & suunnittelun raja-arvot
WP4
STORMFILTER
RATKAISU
• Kaupunkiympäristöjen
hydrologia
• Kuormituksen
syntymekanismit
• Suunnitteluskenaariot
• Kasvillisuuden
hyödyntäminen (puut,
kasvillisuus)
• Maisemasuunnittelun
mahdollisuudet
WP3
GREEN
WP2
GREY
• Geomateriaalien
toimivuus (maaperän
parantaminen, biohiili,
mineraaliset materiaalit,
kevytsora, turvetuhka)
• Pidätys/sitomispotentiaalin
määrittäminen
WP7 PROJEKTIN HALLINNOINTI
ta-ainekuormitukset sekä ilmastonmuutoksen vaikutuksesta kasvavat tulevaisuuden
sademäärät.
Tunnettuja haitta-aineiden sitoutumismekanismeja hyödyntävien imeytysrakenteiden
avulla kaupunkiympäristöjen hulevesien hallittu käsittely tulee mahdolliseksi. Hulevesiä
voidaan hyödyntää muodostuvien pohjavesien kannalta turvallisesti ja edesauttaa
terveellisten urbaanien vesiekosysteemien
muodostumista. Hulevesien tehokas käsittely on mahdollista, kun suodatusrakenteeseen valitaan tarkoituksenmukaisesti
toimivat materiaalit ja niiden yhdistelmät.
Lisäksi systeemin hydraulinen toiminta ja
hapetusolosuhteet voidaan optimoida ja valita kasvillisuus, joka edistää halutulla tavalla
kokonaisuuden toimintaa. Päällysteen pintakerrosta (vettä läpäisevät asfaltti, betoni tai
betonikiveys) voidaan myös hyödyntää osaltaan haitta-aineiden sitomisessa tai imeytymisnopeuden säätämisessä.
Tavoitteena on kehittää vähintään 5 uutta
materiaalia (tai merkittävää modifikaatiota jo
olemassa oleviin tuotteisiin/materiaaleihin),
jotka voidaan sisällyttää erilaisiin geoteknisiin rakenneratkaisuihin siten, että saavutetaan vähintään 50 % suuruinen haitallisten
aineiden tai komponenttien puhdistusvaikutus (POC, raskasmetallit, torjunta-aineet
jne.). Hulevesien hallinnan malleja, kuten
SWMM-sovellukset, käytetään ja testataan,
jotta valuma-aluetason suunnitteluun saadaan tarvittavaa tietoa hulevesien laadusta
ja haitta-ainekuormituksesta. Mallinnuksen
avulla läpäisevien päällysteiden ja imeytysrakenteiden sijoittamista voidaan optimoida. Kaupunkiympäristöjen hydrologisen ja
hulevesitiedon käsittelyyn kehitetään uusia
WP6 JULKAISU & KANSAINVÄLINEN YHTEISTYÖ
numeerisen aineiston analyysimenetelmiä ja
ICT-systeemejä. Kaupungit ja vesihuollosta
vastaavat yritykset ja muut toimijat saavat
uuden suomalaisen ohjeistuksen hulevesien
imeytysjärjestelmien suunnitteluun, raken-
tamiseen ja huoltamiseen. Ohjeistuksessa
otetaan huomioon myös taloudellisuuteen ja
käyttöikään liittyvä kelpoisuus.
Projektipäällikkö
Erika Holt
Tiimipäällikkö, VTT Infrarakenteet
040 593 9186
[email protected]fi
Aalto-yliopiston tieteellinen asiantuntija
Harri Koivusalo
Yhdyskunta- ja ympäristötekniikan laitos
050 570 9864
[email protected]fi
Tekes´in edustaja
Tuomas Lehtinen
[email protected]fi
VTT:n tieteellinen asiantuntija
Juhani Korkealaakso
Erikoistutkija
040 700 0128
[email protected]fi
Helsingin yliopiston tieteellinen asiantuntija
Outi Wahlroos
Metsätieteiden laitos
02 9415 7986
[email protected]fi
Lisätietoja
STORMFILTER verkkosivut: www.vtt.fi/stormfilter