Tata esettanulmány 1. Célok-(BME) Az esettanulmány kitűzött célja, annak vizsgálata, hogy a klíma változása által előidézett folyamatok milyen hatással lehetnek az Északdunántúli Vízmű Zrt. által üzemeltetett víziközmű hálózatokra. 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 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. 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 550 600 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 %. A csatornahálózat elválasztott rendszerű. Gravitációsan a terület nagy részéről elvezethető a szennyvíz. A gravitációs szennyvízcsatorna hossza bekötővezetékek nélkül 115 km, DN 200-400 mm KG-PVC, azbesztcement, beton anyagú csőhálózatból épül fel. A nyomás alatti gerincvezetékek hossza 7,8 km, DN 90-160 mm átmérőjű KM-PVC csövekből áll. Tatán 18, Bajon 4, Agostyánban 1 db átemelő található. A hálózat kiépítése 1965. után kezdődött, nagyobb része 1995. és 2004. között készült el. A szennyvíztisztító telep a várostól északra helyezkedik el, hidraulikai kapacitása 6000 m 3 /nap, biológiai kapacitása 28983 LE. A tisztított szennyvíznek szigorú határértékeknek kell megfelelnie: összes foszfor 2 mg/l, összes nitrogén (nyári) 15 mg/l. 4. Csapadék és a szennyvíz-hálózat, 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 Jellemzően az elvezetett szennyvízmennyiség száraz időszakban napi 3500-4000 m 3. Ugyanez egy átlagos esős napon 5500-8500 m 3, nagyobb záporok, esős időszakok alkalmával meghaladja a 10000 m 3 -t. 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. 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: 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. Mérési kampány, adatgyűjtés 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 (melléklet), 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. 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. 6. Modellépítés
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.