3C for sustainable cities - Techniques and methods for climate change adaptation for cities HU1-LEO

Átírás

1 Tata esettanulmány 1. Célok A projekten belül az esettanulmányban végzett munka célja annak a bemutatása, hogy a településeknek a klímaváltozáshoz való adaptációjában feladatokkal rendelkezők, az önkormányzatok és a víziközmű szolgáltatók számára valós példán bemutathassuk: (i) (ii) milyen típusú felkészültséggel (elsősorban települési adatbázissal) kell rendelkezniük, milyen jellegű számításokat és elemzéseket lehet, illetve kell elvégezni ahhoz, hogy megtervezhessék a szükséges létesítményeket, célszerű rendelkezéseket hozhassanak és a lakosság közreműködéséhez érdemi tájékoztatást tudjanak nyújtani. Az esettanulmány részeként lefolytatott monitoring program és elkészült számítások a közreműködő Északdunántúli Vízmű Zrt-nél közvetlenül is hasznosulnak, mégpedig két formában: a) egyrészt a közösen elvégzett munka során módszertani és technikai ismeretekre tettek szert, próbálták ki a gyakorlatban a tréning programon tanultakat, másrészt b) az eredményeket be tudják építeni a saját csatornarendszerük fejlesztésébe, elősegítve Tata város klímaadaptációs tervének jövőbeni elkészítését. 2. Mintaterület kiválasztása, leírása Az Északdunántúli Vízmű Zrt.-t ivóvízellátási-, szennyvízelvezetési és -tisztítási feladatokat lát el. A tulajdonosi jogokat a Magyar Nemzeti Vagyonkezelő Zrt. (91,64%) és Tatabánya Megyei Jogú Város Önkormányzata gyakorolja. Működési területe Komárom-Esztergom, Fejér és Pest megye, ahol 780 alkalmazott segítségével, 85 településen 237 ezer fő részére biztosítja az ivóvízellátást, továbbá 63 településen mintegy 200 ezer ember veszi igénybe a szennyvízszolgáltatást. Hogy az esettanulmány kitűzött céljai elérhetőek legyenek, a mintaterület (1. ábra) kiválasztását alapvetően az alábbi tényezők befolyásolják: - A környezeti, meteorológiai hatások számottevően befolyásolják a vizsgálandó rendszert. - A hálózat modellezéséhez szükséges adatok rendelkezésre állása, előállíthatósága. - A kiválasztott terület vizsgálható legyen a rendelkezésre álló időszakon belül a felhasználható erőforrásokkal. 1

2 1. ábra: A tatai esettanulmányba bevont település és csatornahálózat áttekintő helyszínrajza 2

3 A fenti feltételek alapján az ÉDV Zrt. által üzemeltetett víziközmű rendszerek közül, a tatai szennyvízcsatorna hálózat lett kiválasztva, az alábbi feltételek, jellemzők figyelembevételével: - Az esettanulmány erőforrásai egy kisváros méretű rendszer vizsgálatára megfelelőek. - Annak ellenére, hogy elválasztott rendszerű szennyvízrendszer van a kiválasztott területen, a csapadék hatatása a hálózatra jelentős. Az elvezetett szennyvízmennyiség egy átlagos esős napon kétszerese, nagyobb záporok, esős időszakok alkalmával háromszorosa a száraz időszaki mennyiségnek. - Az esettanulmány lehetőséget nyújt a rendszert jelentősen terhelő idegenvizek felmérésére, felderítésére: - a város közepébe benyúló Öreg-tóból és a vízfolyásokból beszivárgó víz - az újjáéledő forrásokból származó víz - talajvíz - Az esettanulmányban elkészülő hálózati modell felhasználásával vizsgálható, hogy a rendszer mekkora szennyvíz többletterhelést bír elvezetni, például településbővítés vagy zöldmezős beruházás tervezésekor, ami Tatán a közelmúltban többször felmerült. - A modellezéshez szükséges adatok a hasonló méretű rendszerekhez képest teljesebben rendelkezésre állnak. A fentiek alapján a kiválasztott rendszer klímaváltozás általi érintettsége jelentős lehet, az idegenvizek, elsősorban a csapadékesemények jövőbeli változása nagymértékben befolyásolhatja a hálózat üzemeltetését, fejlesztését és újjáépítését. A mintaterület elhelyezkedése, domborzati viszonyai, éghajlata: Tata városa Komárom-Esztergom megyében a Kisalföld szélén, a Gerecse lábánál helyezkedik el. Terepviszonyára jellemző a sík és dombos területek váltakozása. Legmagasabb pontja 166 méter, a legalacsonyabb pontja 120 méterre van a tengerszintje felett. A város közepébe benyúló Öreg-tóból öt lefolyón kerül elvezetésre az Által-ér. A területet mérsékelt övi nedves, kontinentális, mérsékelten meleg éghajlat jellemző vonásai határozzák meg. Az évi csapadékmennyiség mm. A településen az utóbbi évtizedben megfigyelhető a korábban nagy számban jelenlévő karsztforrások újjáéledése, amelyek a térségben történt több évtizedes szénbányászat miatt évtizedekre elapadtak. 3. Hálózat leírása A szennyvízcsatorna hálózat Tata, Baj és a közigazgatásilag Tatához tartozó Agostyán szennyvizét gyűjti. Baj 500 méterre, Agostyán több mint két kilométerre fekszik Tatától. Baj és Agostyán szennyvízhálózata által összegyűjtött szennyvíz befogadója, a város keleti felén, az Agostyán úton lévő gravitációs csatorna. A területen élő népesség a következő: Tata 25000, Baj 2800, Agostyán 500 fő. Jelentősebb ipari fogyasztók Tata nyugati, keleti és északkeleti határában, ipari parkjaiban helyezkednek el. A lakosság szennyvízhálózatra való rákötésének aránya Tatán és Agostyánban együttesen 94%, Bajon 90 %. 3

4 A csatornahálózat elválasztott rendszerű. Gravitációsan a terület nagy részéről elvezethető a szennyvíz. A gravitációs szennyvízcsatorna hossza bekötővezetékek nélkül 115 km, DN mm KG-PVC, azbesztcement, beton anyagú csőhálózatból épül fel. A nyomás alatti gerincvezetékek hossza 7,8 km, DN mm átmérőjű KM-PVC csövekből áll. Tatán 18, Bajon 4, Agostyánban 1 db átemelő található. A hálózat kiépítése után kezdődött, nagyobb része és között készült el. A szennyvíztisztító telep a várostól északra helyezkedik el, hidraulikai kapacitása 6000 m 3 /nap, biológiai kapacitása LE. A tisztított szennyvíznek szigorú határértékeknek kell megfelelnie: összes foszfor 2 mg/l, összes nitrogén (nyári) 15 mg/l. 4. Csapadék és a szennyvízhálózat, egyéb üzemeltetési problémák Az elválasztott rendszerű hálózatba a csapadékvíz alapvetően a következő módokon jut be: - A lakosság részéről, elsősorban családi házas övezetben a szennyvíz bekötővezetékbe történő csapadékvíz elvezetés - Az ipari üzemek részéről a szennyvízhálózatba történő csapadékvíz elvezetés - Intenzívebb csapadékesemény idején, elsősorban a közterületeken lefolyó, összegyűlő esővíznek a csatornafedlapok és a csatornák aknáinak résein történő befolyása - Esőzés idején a megemelkedett talajvízből történő beszivárgás - A közterületi csapadékelvezetők esetleges helytelen bekötése a szennyvízhálózatba 2. ábra: A csatornahálózat csapadék általi érintettsége Jellemzően az elvezetett szennyvízmennyiség száraz időszakban napi m 3. Ugyanez egy átlagos esős napon m 3, nagyobb záporok, esős időszakok alkalmával meghaladja a m 3 -t (2. ábra). A város több területén okoz problémát a záporok alkalmával szűknek bizonyuló keresztmetszetek, elvezetési kapacitások, a szennyvíz hálózatba történő visszaduzzasztása és a felszínre történő kiömlések. A lökésszerű hidraulikai túlterheltség, a szennyvíztisztító telep tisztítási technológiájában okoz problémát, és károsan befolyásolja az élővízbe bocsátott tisztított szennyvíz minőségét. 4

5 Az alábbi grafikon jól szemlélteti a csapadék hatását, ami például a 2010-es év rendkívül csapadékos időszakában volt jelentős: Az Öreg-tó vízszintjét üzemeltetése érdekében éves időszakokon belül változtatják. Két gyűjtő csatorna is található a tó partja mellett annak nyári vízszintje alatt. A vízszint változása kimutatható hatással van a szennyvízhálózatra, ami az alábbi grafikonon jól látható (3. ábra): 3. ábra: A csatornák vízszállításának kapcsolata az Öreg-tó mindenkori vízszintjével Csatornakamerás vizsgálat után, a feltárt főbb vízbetörések javítva lettek a két gyűjtővezetéken, de a tó irányából beszivárgó víz így is jelentős lehet. A Vértes és az Északi-Bakony környékén folytatott bányaműveléshez kapcsolódó vízemelések következtében az 1970-es évek elejére a tatai források elapadtak. A bányászat felhagyása után megindult a karsztvízszint emelkedése, és ennek köszönhetően manapság a város egyre több pontján sorra újraélednek a régi források. A források által érintett városrészen feltételezhetően jelentős a forrásokból származó víz bejutása a hálózatba. Egyik érintett kis teljesítményű átemelő, szinte folyamatosan üzemben van, egy forrás befolyása miatt. A fentiek miatti napi több ezer m 3 -es többlet a hálózat és szennyvíztisztító telep túlterhelésén kívül, jelentős költségtöbbletet jelent az üzemeltetés során. Ez elsősorban többlet energiafogyasztást jelent az átemelőknél és a szennyvíztisztítás során, másrészt a karbantartásban, hibaelhárításban többletmunkát. 5

6 5. Mérési kampány, adatgyűjtés Összefoglaló. Az eddig felvázolt problémák és kérdések befolyásolják a szolgáltatást és a cég gazdálkodását, lehetséges jövőbeni változásuk hatása a hálózatra vizsgálandó. Az esettanulmány elején egy mérési kampány került levezetésre és a hálózat fizikai paramétereiről, a hálózatra hatással lévő környezeti tényezőkről és a modellépítéshez szükséges egyéb információkról meglévő adatok felmérése, és összegyűjtése történt. Mérési kampány - A csatornarendszerben gyűjtött szennyvíz és idegenvizek mennyiségének mérése, mialatt a városra hulló csapadék is rögzítésre kerül. - A szennyvízgyűjtő rendszer nagyjából négy hasonló területű részhálózatra lett felosztva (1. ábra), amelyek által elvezetett szennyvizet külön-külön szennyvízmennyiség mérő rögzíti (Q 1 -Q 4 ), így a hálózatrészek külön vizsgálhatóak. - Három csapadékmennyiség mérő lett elhelyezve a város területén oly módon, hogy azok minél jobban lefedjék az érintett területet (R 1, R 2, R 3 ). Szükség szerint az Országos Meteorológiai Szolgálat tatai állomásán rövid időközönként mért adatai, és a vízügyi hatóság Tatai szakaszmérnökségén mért napi csapadékadatok is rendelkezésre állnak. - A kihelyezett mérők rövid időszakaszok adatait rögzítik (szennyvíz 2 percenként, csapadék percenként), így a rövid csapadékesemények hatásai is megfigyelhetőek. - Mérési eredmények elemzése, összehasonlítása. A mérési kampány megvalósítása előtt két oktatás zajlott az ÉDV-nél. Az első oktatás (2014.márc.12) célja az volt, hogy azon kollégák részére is kerüljön át ismeretanyag, akik a korábbi prágai oktatáson nem tudtak részt venni. A dedikált, partnerre szabott oktatás anyaga már a helyszíni mérésekről szólt. 1. kép: Workshop Tatabányán, az üzemeltetőnél Az első oktatást egy workshop követett (1. kép), ahol a mérési pontok kijelölésének szempontjait ismertettük. 6

7 Az oktatás utáni workshop és konzultáció keretében, az üzemeltetésben érintett műszaki vezetők bevonásával egyeztetésre kerültek a mérési kampányt érintő gyakorlati részletek, a hálózat üzemeltetési problémái, és az adatgyűjtés során felmerülő kérdések. A megbeszélésen a szennyvízcsatorna hálózat átnézeti rajzán meghatározásra kerültek a mérési kampányban külön vizsgálandó hálózati részek, a telepítendő szennyvízmennyiség mérők és csapadékmérők lehetséges kihelyezési helyszínei. A konzultációt követően Tatán szemrevételezésre és pontosításra kerültek a rajz alapján meghatározott szóba jöhető beépítési illetve kitelepítési helyszínek. Ezt követően történt meg a mérési helyek kijelölése, ami után a partnerek beépítették a mérőberendezéseket. Az esettanulmány céljai, a felhasználható erőforrások valamint a szennyvízhálózat mérete és felépítése négy szennyvízmennyiség (Q1-Q4) mérő és három csapadékmérő (R2, R3, R5) telepítését tették indokolttá, illetve lehetővé a mérési kampány keretében. Ezek területen történő elhelyezését az 1. ábra mutatja. A gyűjtőterület négy külön vizsgálandó részre lett felosztva (1. ábra) az alábbi szempontok alapján, amelyek egyben behatárolták a szennyvízmennyiség mérők telepítésének helyeit is: - a szennyvízcsatorna hálózat felépítése, főgyűjtők és gyűjtőterületük elhelyezkedése - nagyjából hasonló területet lefedő és hasonló nagyságrendű vízhozammal rendelkezzenek, az összehasonlíthatóság és a vizsgálat részletessége érdekében - különböző vizsgálandó problémákat (pl.: az Öreg-tó vagy a források hatása) lehetőleg elkülönítetten lehessen megfigyelni - a lokálisan, esetleg egy-egy városrészben történő csapadékesemény jobb követhetősége miatt a kevésbé elnyúlt területek kiválasztása előnyösebb - korlátozó tényező volt az esettanulmányban felhasználható, egyes részhálózatok vizsgálatához szükséges, szennyvízmennyiség mérők száma Az egyes mennyiségmérők elhelyezése az ÉDV Zrt. helyi munkatársai jelenléte mellett az alábbiak szerint történt: Mindegyik mérő nyomásmérésen alapuló szintadat, illetve kereszt-korrelációs jelfeldolgozáson alapuló ultrahangos áramlási sebesség mérését teszi lehetővé a részlegesen telt csatornákban. Az észlelt adatokat két percenként rögzítették. A mérők saját áramforrással és jelfeldolgozóval voltak ellátva. Az utóbbiak tárolták a rögzített adatsorokat azok lementéséig. Mindegyik mérőnél számolni kellett záporok esetén a csatornahálózat visszaduzzasztásával, az aknák feltelésével, ezért az akkumulátorokat, csatlakozókat és a jelfeldolgozókat szigetelt tokozattal kellett ellátni. A Q1 jelzésű szennyvízmennyiség mérő a D gyűjtőterületen valamint Baj és Agostyán területén keletkező elvezetett szennyvizet méri. Itt a rajzokról elhelyezésre kiválasztott aknát, a gondozatlan, szemetes, elbokrosodott területen nem lehetett megtalálni. A mellette lévő aknák közül az egyik jelentősebb iránytörés miatt nem volt alkalmas mérésre, egy másik viszont felülről megfelelőnek tűnt. A DHI munkatársai én a mérő telepítésekor megállapították, hogy az aknába 7

8 csatlakozó csatornában az akna előtt egy eltávolíthatatlan gát van, ami nem teszi lehetővé a megfelelő mérést. Ekkor a főgyűjtőn még két lehetséges mérési pontot (aknát) vizsgáltak meg. Végül a főgyűjtő becsatlakozási pontjába lett a mérő telepítve (2. kép) Ezen a ponton elsősorban az akna mélysége okozott némi nehézséget. A mérő jelfeldolgozójának típusa Fiedler M kép: Mérőberendezés elhelyezésének folyamata A Q2és Q3 jelzésű szennyvízmennyiség mérőket a Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem csapata telepítette án. Ezek az A illetve a C jelű gyűjtők elvezetett szennyvizét mérték. Elhelyezésükkor a Q3 előzőleg kijelölt mérési pontján kellett változtatni, a szennyvíz túl lassú folyása miatt, illetve hogy egy később becsatlakozó részgyűjtő is mérve legyen. A mérők jelfeldolgozójának típusa Nivus PCM Pro. NIVUS PCM Pro vízhozammérő A zárt szelvényű gravitációs csatornába történő beszerelés a hidraulikai szabályoknak megfelelően történi, azaz biztosítani kell, hogy a műszer mérőfeje előtt min. 5 D egyenes turbulencia nélküli áramlási hossz legyen, a mérőfej utáni szakaszon már elég a 2D is. A mérőfej beszerelése a csatornavezetékbe a közbenső aknáknál történik, így célszerű az aknába bejövő vezetékbe beépíteni, mert a DN 200 DN 300, DN 400-as vezetékek esetében is még egyszerűbb a kb. 1 m-re való benyúlást és az ottani műszerrögzítést megoldani. A kis átmérőjű vezetékbe az aknától 2-3 m távolságra már meglehetősen nehéz a beépítés, azonban, ha egy összefolyó aknától kivezető vezeték vízhozama a mérendő mennyiség, akkor a távozó vezetéken kell biztosítani az aknától a min 5D egyenes szakaszt a mérőfejig. 8

9 A probléma nem csak a beszerelés nehézségében jelentkezik, hanem a mérőfej és az akkumulátoradatgyűjtő doboz közötti átviteli kábel megfelelő rögzítése is fontos. A cső falához, lehetőleg a csőtetőhöz feszesen rögzíteni a vezetéket. Még a viszonylag feszesen rögzített vezetékre is ráakadhatnak a szennyvízcsatornában szállított szilárd anyagok, elsősorban a fonalas szerkezetűek. A kisebb felakadó fonalas uszadék hosszabb idő alatt nagyobb mennyiségű anyagot képes megakasztani, összegyűjteni. Külön gondot jelent ebben az esetben, ha a vezeték által megfogott nagy mennyiségű uszadék körül hirtelen nagyobb sebességű áramlás alakul ki. Ez történt Tatán is, ahol a végátemelő üzemzavar miatti leállása következtében a csatornahálózatban a szennyvíz feltorlódott, az aknákban is terepszintig. Az újraindításkor az átemelőtől 1,5 km-re lévő aknánál beszerelt műszer vezetékére akadt uszadék a sebesség következtében kitépte a befeszített mérőszondát és kiszakította a vezetéket a mérődobozból. A műszer szintérzékelőjénél (nyomás érzékelő) fontos részegység a levegő páratartalmának lekötése. Egy szennyvízaknába beszerelt műszer azonban tartósan magas páratartalmú közegben van, így ezen részegység karbantartása, cseréje a mérési adatok pontossága, megbízhatósága érdekében fontos feladat. Jelentősen ronthatja a mérési helyzetet, ha a csatornahálózat esetleges túlterhelése, a szennyvíz, csapadékvíz visszaduzzasztása a műszer adatgyűjtő egységének elhelyezésére szolgáló aknában is magasan megjelenik, közel terepszintig. Ekkor a páramentesítő egység is víz alá kerül és utána már feladatát nem tudja betölteni. Ez a probléma jelentkezett a tatai mérési program során is. A mérőfej rögzítése mellett fontos az adatgyűjtő-tároló doboz biztonságos rögzítése is. A mérő koffer ugyan vízzáró kialakítású, így időszakosan víz alá kerülése nem okoz zavart. Ugyanakkor e eseménysor miatt ügyelni kell a mérőkoffer rögzítésére, mert az aknában kialakuló magas vízszint megemelheti és a hirtelen vízszint csökkenés pedig leránthatja a dobozt, ami annak leszakadásához, elúszásához vezethet. Mivel a mérőműszerek elhelyezésre szolgáló aknák többnyire közterületen vannak, és folyamatos őrzésük, felügyeletük nem lehetséges, fontos a műszerek vagyonvédelmi szempont szerinti rögzítése is. Adatgyűjtés - A hálózat esettanulmánnyal kapcsolatos problémáinak, üzemeltetési tapasztalatainak összegyűjtése, lokalizálása. - Rendelkezésre álltak évekre visszamenőleg a napi tisztított szennyvízmennyiségek, a vízügyi hatóság Tatai szakaszmérnöksége által mért napi csapadékmennyiség és Öreg-tó vízszint adatok. - Átemelők szivattyúinak múltbéli üzemelési adatai. - Rendelkezésre álló digitális térképek a település alaptérképe a szennyvízhálózattal. - A számlázási rendszerből kigyűjtött, fogyasztóknak kiszámlázott szennyvízmennyiség adatok fogyasztónként, amelyek a digitális térképhez illeszthető helymeghatározással (hrsz.) lettek ellátva. - A hálózat elemeinek, csomópontjainak (vezetékek, aknák, átemelők stb.) adatai: szintek, átmérők, koordináták a digitális térképhez illeszthetően csomóponti egyezőséggel. 9

10 3. kép: Előkészületek a vízhozammérő berendezés elhelyezéséhez (1) A Q4 jelű mérőt az ÉDV Zrt. munkatársai telepítették án. Itt az előzőleg kijelölt aknától feljebb, kellett a mérőt elhelyezni, mert a helyszínen a főgyűjtőbe becsatlakozó gyűjtő kiváltásának munkálatai egybeestek a mérési kampánnyal. Mivel a csatornaszakaszon a lejtés kicsi, a szennyvíz alacsony sebessége miatt a kiülepedés problémát okozott a mérés során. A mérő jelfeldolgozójának típusa Nivus PCM Pro. 4. kép: Előkészületek a vízhozammérő berendezés elhelyezéséhez (2) 10

11 A csapadékmérők elhelyezésének szempontjai az alábbiak voltak: - a csapadékmérő pontok sűrűsége a vizsgálandó gyűjtőterületen befolyásolja a lokális csapadékesemények hatásának pontos vizsgálatát; több, sűrűbben telepített mérőpont előnyösebb - korlátozó tényező volt az esettanulmányban felhasználható csapadékmérők száma - vagyonvédelmi szempontból (lopás, károkozás) biztonságos ingatlanok jöhettek szóba - olyan nyitott területre van szükség, ahol az épületek, terepelemek nem befolyásolják a begyűjtött csapadék mennyiségét, és a gyűjtőbe nem kerül a műszer dugulását okozó, vagy mérést befolyásoló anyag (pl.: falevél) - a berendezések rendelkeznek saját áramforrással, szükség szerint gondoskodni kell elektromos ellátásról Az esettanulmány területén az Észak-dunántúli Vízügyi Igazgatóság tart fenn csapadékmérő állomást (R1), amelyről naponta egyszer rögzítik lehullott csapadék összegét. Tehát erről a mérőről csak napi és havi csapadékösszeg adataink vannak. Automata meteorológiai állomást tart fenn Tatán az Országos Meteorológiai Szolgálat (R4), ahol tízpercenként rögzítik a csapadékadatokat. Innét rendelkezésünkre állnak tízperces, órás, napi, havi felbontású csapadékösszeg értékek. Mivel egy-egy csapadékesemény lefolyása rövid idejű lehet, illetve intenzitása időben gyorsan változó, fontos hogy minél kisebb időközökről legyen információnk. Például egy három perces zápor intenzitását egy tíz perces időintervallumban mért összegző vagy átlag adat nem mutatja meg. Ideális, ha percenkénti vagy két percenkénti adatok álnak rendelkezésre. Mivel a fenti két mérő adatai (R1, R4) ennek nem felelnek meg, a mérési kampány során adataik nem lettek felhasználva. A csapadék-intenzitás mérés KnoToP-01 típusú billenő kanalas adatgyűjtő műszerekkel történt. A szabványos átmérőjű fehér tölcsérrel ellátott csapadékmérő műszer elhelyezése légörvénymentes helyen került elhelyezésre az előírásoknak megfelelően, oly módon, hogy a csapadékfelfogó tölcsér peremétől min. 45 fokos kúpszög alatti térben sem épület, sem fa, vagy bármi ne legyen.a csapadékmérő műszert külső behatástól védett, biztonságos területen, többnyire a közműszolgáltató valamilyen zárt létesítményénél (átemelő, szivattyúház, kúttelep) helyeztük el. A mérő műszer 6 V-os akkuval van felszerelve, mely a csapadékesemények száma, gyakorisága, sűrűsége, időtartama függvényében 2-3 heti üzemet biztosít (csapadékmentes időszakban a műszer energiatakarékos alvó üzemmódba helyezi magát). A csapadékmérő műszer 220 V-os elektromos hálózati csatlakozással, folyamatos töltést biztosító akkutöltővel is el van látva, mellyel hosszú, folyamatos mérési üzem biztosítható. A műszer adatgyűjtő egysége legalább egy éves csapadék idősor adatainak gyűjtésére tárolására elegendő kapacitással rendelkezik. A fenti kiépítéssel elvileg a csapadék-intenzitásmérő műszer hosszú ideig, egy monitoring vizsgálati program néhány hónapos időszaka alatt felügyelet, ellenőrzés nélkül is működhetne. A csapadékintenzitás mérő műszerrel végzett eddigi mérési feladatok és a tavaszi Tata városban telepített 2 db. KnoToP műszer monitoring tapasztalatai azt mutatják, hogy a műszerek 10 naponkénti 2 hetenkénti ellenőrzése szükséges. A csapadék felfogó tölcsérbe helyezett, illetve a billenő kanalat 11

12 védő szűrőháló esetenként a széllel odaszállított falevelekkel szennyeződik és eltömődik. Előfordult olyan eltömődési eset is, amikor a műszer tölcsérébe igen nagy távolságból származó falevél került. Érdekes szennyeződést és ezzel eltömődést okozott már madárürülék is. Sajátos problémát okoz a levegő portartalma, ebbe beleértve a tavasszal Tatán is tapasztalt jelenséget, a finom szemcséjű virágpor kiülepedését. Ez különösen akkor okoz nagyobb gondot, amikor a hosszabb száraz időszakban a csapadék felfogó tölcsérben kiülepedő finom virágport egy néhány tized milliméteres gyenge csapadék bemossa a finom szűrőhöz, illetve a billenő kanálba a most már nedves virágport, mely az ezt követő száraz időszakban ott szárad meg, szinte beleköt a szerkezetbe. Ez a 0,1 mm-es csapadékhoz, illetve ezen vízmennyiség súlyához beállított billenést befolyásolja, azaz a műszermérési pontosságát, megbízhatóságát rontja. A csapadékmérő műszer elektromos hálózati csatlakozására is ügyelni kell. A 6V-os feszültség akár m-es távolságra történő elvezetése ugyan balesetvédelmi szempontból nem problémás, de a vezeték rögzítése, szakítás elleni védelme szükséges. Egyes vízközmű létesítményeknél az üzemi elektromos rendszer és a csak esetenként, időszakosan használatban lévő kiszolgáló egységek elektromos hálózata elkülönített. Még a nagyobb átemelőknél is, - pl. Tata végátemelő a szennyvíztisztító telep előtt, itt volt az egyik csapadékmérőnk, - csak ritkán, esetenként van személyzet. A szivattyúkat működtető, a gépészetet ellátó elektromos hálózat állandóan feszültség alatt van, de a kezelő, kiszolgáló helyiség belső világítása, az ott lévő konnektorok csak a személyzet jelenlétében, a biztonsági riasztó kapcsolásakor kerül áram alá. A csapadékmérő műszer felszerelésekor, hálózatra csatlakozáskor az áramellátást ellenőriztük, azonban az átemelő zárásakor, a terület elhagyásakor a kisfeszültségű (220V) hálózat automatikusan lekapcsolásra került. A szennyvízátemelő zavartalanul üzemelt, így csak a 3 héttel későbbi műszer ellenőrzésnél derült ki, hogy a műszer akkumulátora két és fél heti üzem alatt kimerült és töltés nélkül a mérés leállt. A csapadékmérők a szennyvízmennyiség mérőkkel egy időben, az ÉDV Zrt. zárt telephelyein lettek elhelyezve, így azok ellenőrzése, karbantartása gördülékenyebb volt, mintha egyéb intézmény (pl.: óvoda) udvarán lettek volna. Mindhárom szerkezet billenő edényes típusú csapadékmérő volt, és jelfeldolgozóval valamint saját áramforrással voltak ellátva. Az adatokat azok lementéséig eltárolták. A DHI által én telepített mérő (R2) a Kálvária-dombon, a földalatti víztározók tetejére került. Az észlelt csapadékmennyiség adatokat percenként rögzítette, mérési pontossága 0,1 mm. Az eszköz eredetileg mobiltelefon hálózaton keresztül naponta küldte volna a mérési adatokat a DHI számára, de a kapcsolatban problémák léptek fel, így ezt a lehetőség kihasználatlan maradt. A BME R3 jelű mérője a Dobroszláv utcai vízmű telephelyen egy lapos tetejű egyszintes épületen, az R5 jelű mérője pedig a Fényes fasori végátemelő egyik műtárgyának tetején lett elhelyezve. Mindkét helyen megoldható volt az áramellátás. Az eszközök minden észlelt 0,1 mm csapadékhoz rögzítik a 12

13 hozzá tartozó időpontot. Később ezekből az adatokból szintén percenkénti adatsorokat készítettünk és használtunk fel. A második oktatás ( ) már szélesebb körben zajlott, disszeminációs tevékenységként. A tanfolyam, szakmai napként 2 napos rendezvényként került meghírdetésre. A rendezvényt a MAVíZ is feltette a honlapjára, így széles teret biztosítva az érdeklődők részére. Az oktatást, melynek az ÉDV adott otthont, a partnerek közösen tartották. helyszín: ÉDV Zrt., Tatabánya időpont: 2014.május kép: A partnerek által tartott workshop Tatabányán Program: Május 15. csütörtök (1 rövid szünettel): Gyűjtőhálózati monitoring a tervezés és a kivitelezés elméleti és gyakorlati vonatkozásai. Csapadék és gyűjtőhálózati mérés. Ebédszünet : Gyűjtőhálózati mérés a gyakorlatban. Helyszíni mérés (terepi munka) Tatán, az ÉDV hálózatán Tervezés, felhelyezés, kalibrálás, stb. műszerek a további munkafázisok szolgálatában (felhelyezett mérők helyszíni szemléje és helyszíni konzultációk) Május 16. Péntek : Monitoring adatok feldolgozása. Elméleti és gyakorlati tudnivalók Csapadék- és szennyvízhálózati adatok : Gyakorlat mért adatokkal - adatfeldolgozás 13

14 6. kép: A workshopot követő helyszíni bejárás A mérőeszközöket a több hétig tartó mérési kampány során néhány alkalommal szükséges volt a helyszínen ellenőrizni, az esetleges problémákat kijavítani, illetve a mérési adatokat letölteni. Mindegyik mérőeszköz rendelkezett saját memóriával. Az adatok letöltése vagy a helyszínen az eszköz számítógéphez való csatlakoztatásával, vagy az eszköz memóriakártyájának cseréje után a kártyáról történt. Az ellenőrzések, adatgyűjtések mindig az ÉDV Zrt. és a BME vagy a DHI közös jelenlétével történtek. Ilyen alkalom volt pl. a június 12-e is, mely során az akkumulátor cseréje, csapadékmérő helyszíni ellenőrzése valamint adatellenőrzés is történt. 14

15 7. kép: A mérési adatok kinyerése 15

16 Az adatgyűjtés során különböző akadályozó tényezők léptek fel, amelyek egy része időben javításra került, egy része pedig adatveszteséget vagy adatmódosulást okozott. Az esettanulmányban ilyenek voltak a következő esetek: - A Q3 jelű mennyiségmérő érzékelője június 6-án, valószínűleg egy nagyobb fennakadt hordaléknak köszönhetően, elsodródott a helyéről a csatornába. - Az R5 jelű csapadékmérő május 12-től működött, mert mint utólag kiderült, áramforrásával problémák adódtak. - A Q4 jelű mennyiségmérő egy lassú folyású csatornaszakaszba lett telepítve, ahol a csatorna aljában elhelyezkedő érzékelőt a leülepedő hordalék egy-két nap alatt elfedte, megakadályozva a sebesség mérését. Az érzékelő kis szögben el lett fordítva, így az magasabbra került, de a probléma továbbra is visszatért. A mérő érzékelőjét rendszeresen tisztítani kellett a kampány folyamán. - A szennyvízmennyiség mérőkön vagy környékükön több esetben fennakadt, illetve melléjük sodródott szemét, uszadék volt található. Mivel ezek a vízszint és az áramlás megváltoztatása miatt befolyásolják a mérést, el kellett őket távolítani. A szemét/uszadékok problémájára jó példa látható a 8. képen, ahol egy nagyobb fennakadt uszadék csomó látható a mérő helytelenül elvezetett vezetékén. Csapadékeseménykor egy ilyen uszadék károsíthatja és el is sodorhatja a készüléket. (Helyes esetben a vezetéket az érzékelő palástjához kell rögzíteni, és a csatorna tetejénél kell kivezetni. Ezen felül a jelfeldolgozót és az akkumulátort is rögzíteni kell az aknához elsodródásuk megakadályozására.) 8. kép: A vízhozammérő berendezéseket veszélyeztető körülmények 16

17 A mérők kihelyezésének a célja az volt, hogy mintaadatot szolgáltassanak a későbbi oktatás céljára, valamint elég hosszú idősor álljon rendelkezésre ahhoz, hogy abból levonhatóak lehessenek bizonyos következtetések, és el tudjon készülni egy olyan útmutató (oktatási anyag részeként), amely a minőségi mérések fontosságának technikájára mutat rá gyakorlati példán keresztül. A mérőeszközök üzemelésének ideje alatt elegendő csapadékesemény történt a területen, illetve megfelelő mennyiségű szárazidőszaki adatsorok is keletkezett, amelyekkel a célnak megfelelnek. A mérőknek tehát így minimális ideig üzemelniük kellett. A mérőeszközök kiszerelése illetve a mérés vége eszközönként az alábbi időpontokban történt: Q Q Q Q R R R Adatfeldolgozás és értékelés A mérési adatok feldolgozását a DHI és a BME végezte. A kinyert adatok előzetes értékelése arra irányult, hogy kiszűrjük a mérőberendezések valamilyen okból bekövetkezett üzemképtelenségének és/vagy meghibásodásának tulajdonítható gyanús adatokat. Ezek mind a vízhozammérők, mind pedig a csapadék intenzitásmérők esetében a mérési adatok Excell-be importálásával történtek. Az adatok elő kiértékelése megtörtént, melynek előzetes eredményeit a partnerek a projekt bemutatásakor a nyári MAVIZ rendezvényen a nagyszámú résztvevő előtt, magyarázatokkal kiegészítve ismertették. Ehhez kapcsolódott a DHI által Prágában, október én szervezett kétnapos képzés is, ahol minden projektpartner delegáltjai részt vettek. A részvétel aktív, tréning jellegű volt. Az értékelési módszerek ismertetését követően a partnerek maguk végezték el a szükséges számítógépes elemzést. A rövid kurzus programja a következő volt: 13t October: Training on handling of time series, Workshop on time series, data collected on Tata case study 14 th October: pilot project reporting issues and discussion on follow up tasks 6. Modellépítés A modellépítéshez már átadásra kerültek adatok. Az adatsorok egyes esetekben igen nagyszámúak lehetnek például a több mint 4100 akna szintadatai. Az információkat olyan formába kellett 17

18 átalakítani, amelyeket a szoftver fel tudott használni. Az egyes adatoknak meg kellett találni a helyüket a térinformatikai rendszerben, a különböző forrásokból, táblázatokból származó információknak a modellben az egyes elemeknél találkozniuk kellett. Meglévő térinformatikai adatok (Tata_alap+szennyviz.dwg file - autocad formátum), amely tartalmazza: Tata felmérési alaptérképét, telekhatárokkal, épületekkel a szennyvízhálózat egyes elemeit (x, y koordináták) és néhány műtárgy z koordinátáit Ezzel a formátummal a MIKE URBAN kompatibilis (9. kép éa 1. táblázat). A mintaterület szennyvízcsatorna hálózati modelljének egyszerűsítése: - Baj település és Agostyán városrész pontszerű forrásként lettek meghatározva. - A végátemelő (Fényes fasor) a modell végpontja - A városban nagy területet elfoglaló laktanyából, és a Fényes Fürdőből származó szennyvíz a Fényes fasori átemelő után kerül a rendszerbe, ezért kimaradnak a modellből. A modellépítés a MIKE URBAN programmal történik, melynek főbb lépései a következőek: - A fent részletezett, adatgyűjtés során gyűjtött adatok programba való beolvasása, modellbe való integrálása digitális térképállomány és tömegadatok. - A terület részvízgyűjtőkre való felosztása és az onnét származó csapadékvíz és egyéb idegenvizek meghatározása. - A modell finomítása, javítása, kalibrációja a meglévő és a mérési kampány során gyűjtött adatok felhasználása segítségével - Jellemző és lehetséges jövőbeli csapadékesemények, egyéb hálózatterhelés modellezése. Az összegyűjtött adatok és az esettanulmány során történő elemzések, következtetések, modellezések tapasztalatai felhasználhatóak a mintaterület és a hasonló hálózatok jövőbeni üzemeltetése, fejlesztése során. 9. Kép: A MIKE Urban szoftver által alkotott hálózat (részlet) 18

19 Táblázat a hálózati elemek alapadatairól: aknák fedlap és fenékszintje vezetékek anyaga és mérete nem teljes körű, még munkát igényel A berendezés azonosító (1. táblázat), ami magában információt nem hordozó hozzárendelt szám, alapján lettek az egyes aknaelemek azonosítva. Ehhez a térinformatikai adattárban minden egyes aknát meg kellett keresni és hozzárendelni a berendezés azonosítót. Ezután a szintadatokat a MIKE URBAN integrálta a modellbe. 1. táblázat: A MIKE Urban adattáblázata (részlet) Tata szennyvízhálózatának szkennelt 500-as szakági rajzállománya 1989-ből (4. ábra). Az esetlegesen hiányzó adatok pótlására, illetve visszaellenőrzésre kellett elsősorban. Nehézséget okozott a számok olvashatósága. 4. ábra: Papíralapú, szkennelt hálózat részlet. 19

20 Hosszú távú adatsorok (2. táblázat): napi tisztított szennyvíz mennyiségek 2010-től napi csapadékadatok Észak-dunántúli Vízügyi Igazgatóság mérője (R1) alapján 2010-től az Öreg-tó vízszintadatai a Észak-dunántúli Vízügyi Igazgatóság adatai alapján Az átemelők szivattyúinak működési adatai: bekapcsolási idősorok, szállító teljesítmény a évre 2. táblázat: Üzemeltetői adatállomány (részlet) További üzemeltetési adatok gyűjtése, adatfejlesztések illetve átadandó adatsorok: Számlázási adatok a lakossági és nem lakossági fogyasztók és közötti időszakra kiszámlázott szennyvíz mennyisége fogyasztónként. Ezek kiegészítése a sok helyütt hiányzó helymeghatározási adatokat, és a hiányzó vezetéktulajdonságok (anyag, méret), és a vezetékek térinformatikai adatokhoz rendelésének kidolgozása (3. táblázat). Az átemelők szivattyúinak működési adatai: bekapcsolási idősorok, szállító teljesítmény a mérési kampány időszakára. 3. táblázat: Helyazonosító adatok (részlet) 20

21 4. táblázat: Helyazonosító adatok (részlet) A kiegészített, teljes adatállomány feldolgozási menetét a csatolt minta szerint végeztük el (5-6. ábrák). A lefuttatott számítások 5. ábra: Az adatállomány megjelenítése koordináta helyesen és méretarányosan 21

22 DATA processing protocol/ TATA case study Handed over data by EDV,.. 1. Data description: GIS data Type of the data: Basic information about manholes and pipes - topology Data format: Tata_alap+szennyviz.dwg (Autocad format) Hand over date: January 2014 Why the data was handed over (importance of the data): build mathematical model DHI task report (what we have done with the data: build basic version of model for other processing. 2. Data description: Tabular data Type of the data: Information about manholes ID Data format: csomopont_akna_atemelo.xls (Excel format) Hand over date: January 2014 Why the data was handed over (importance of the data): build mathematical model DHI task report (what we have done with the data: build basic version of model for other processing. 3. Data description: Drawing of the network Type of the data: Drawing of the network Data format: Dorog_szennyviz_minta.dwg, Esztergom_alap+szennyviz.dwg (Autocad format) Hand over date: January 2014 Why the data was handed over (importance of the data): DHI task report (what we have done with the data: Reference layer for model 6.ábra: Adatfeldolgozási protokoll 22

23 7. Konklúziók és az eredmények hasznosítása a projekt során Az esettanulmány során elvégzett munka eredményeként elkészült Tata városi vízgyűjtőjének és csatornahálózatának kalibrált számítógépes modellje. A munka közben észlelt nehézségek áthidalása módszer és megoldás formában beépül a 2015 elején kezdődő tanfolyami előadások anyagába. Felhasználva az OMSz-tól vásárolt, három, különböző éghajlati jellemzőkkel rendelkező városban (Budapest, Szeged és Szombathely), 18 éves hosszúságú, óránkénti bontású csapadék észleléseinek adatsorait, különböző regionális klímamodellek felhasználásával a csapadékossági jövőbeni alakulását számoltuk. Ezekkel minden feltétel adottá vált a klímaváltozás következményeinek szimulációjára a tatai csatornázási rendszeren. Az így nyerhető információk a klímaváltozáshoz való adaptáció elvi, nemzetközi gyakorlatból átvehető megoldási módszereinek megértéséhez hazai példákkal szolgálnak. Oktatási, képzési tapasztalataink szerint az ilyen típusú, valós példákkal könnyebben áttekinthetővé és megérthetővé tehetők az olyan összetett folyamatok, mint a klímaváltozás következményei. 23

24 24