Hur kan flödet minskas och flödesmätning förbättras? Jonas Backö

Tillskottsvatten, flödesmätning? Vad är tillskottsvatten, vilka typer pratar man om? Noggrann flödesmätning vad skall man tänka på?

Tillskottsvatten = allt vatten exklusive spillvatten som avleds till spillvattenförande avloppsledning. Tillskottsvatten kan med hänsyn till källan indelas i följande tre komponenter: Påverkan från läck- och dräneringsvatten, d.v.s. grundvatten som läcker in eller dräneras till avloppssystemet. Direkt nederbördspåverkan, d.v.s. flödesökning i samband med nederbörd orsakad av direkt anslutna hårdgjorda ytor som tak- och asfaltytor. Indirekt nederbördspåverkan, d.v.s. flödesökning i samband med nederbörd som överskrider det som kan förklaras med direkt anslutna ytor. Orsaken kan vara en mer eller mindre snabb grundvattenbildning som avleds till avloppsnätet via dräneringsledningar eller genom överläckage mellan otäta dag- och spillvattenledningar på privat eller kommunal mark.

Översiktlig analys av flöden Få en grov uppfattning av olika nyckeltal samt tidsperioder med höga och låga flöden. Utnyttja data från övervakningssystemen (var observant på flödenas tillförlitlighet). Vattenbudget (m3/år) Spillvatten 40 000 Läck- och dräneringsvatten 95 000 Regnvatten 10 000 Totalflöde 145 000

Utredningsstrategi Mätningar är nödvändigt Dela in spillvattensystemet i delområden Gör upp en plan för flödesmätning Bygg upp ett system med fasta nederbördsmätare som man kan lita på Håll koll på bräddningar och bakvatten Upprätta vattenbudget och varaktighetsdiagram för hela systemet Områdesvis flödesmätning enligt upprättad plan för bestämning av nyckeltal avseende läck-och dräneringsvattentillskott, regnvattentillskott samt spillvattenmängd Detaljerad kartläggning av tillskottsvatten inom prioriterade områden Mätningar är nödvändigt

Nederbördspåverkan (direkt och indirekt) Källorna till regnvattentillskott Anslutna tak- och asfaltytor Bakvatten via kända brädd/nödavlopp Bakvatten via okända överkopplingar (D till S) Inläckage via brunnslock framförallt de som ligger i lågpunkter samt i nära anslutning till vatten Överläckage, utläckage från otäta dagvatten-ledningar till otäta spillvattenledningar Takvatten från hustak som avleds via utkastare och vidare till dränering ansluten till spillvattenledning Obs! Det är ofta mycket svårt att ur flödesdiagram skilja på direkt och indirekt nederbördspåverkan

Läck- och dräneringsvattentillskott Källorna till läck- och dräneringsvattentillskott *Otäta ledningsskarvar •Otäta brunnsfogar •Anslutna dräneringsledningar Grundvattenflöde vid 1-3 m under Gvy - Tät jord, fin-medelkornig morän: 0,005-0,008 l/s - Måttligt genomsläpplig jord och sprickigt berg, normalgrov morän, finsand, rösberg: ca 0,03-0,05 l/s - Genomsläpplig jord, sand, grus: ca 0,6-1,7 l/s •Inläckage via sprickor på ledningarna vilket gäller både huvud- samt servisledningar •Dåliga servisinhuggningar (ej tätt mellan servis och huvudledning) Svarar ofta för >90% av den årliga tillskottsvattenmängden.

De vanligaste mätapplikationerna Nivåmätning av vatten i bestämmande sektion Det vanligaste sättet att mäta flöde i öppna system är att mäta vätskenivån när den passerar ett hinder (ränna eller överfall) i en kanal. De vanligaste typerna av utskov och rännor är: Parshallrännor, Palmer Bowlus rännor, Thompson överfall med olika vinklar, samt raka och rektangulära utskov. Flödesmätning med genomströmningsmätare Flödet registreras via en elektromagnetisk givare som mäter vattenhastigheten genom mätaren. Normalt så skall mätaren var dämd dvs man mäter hastigheten av vattnet genom en full sektion och flödet kan enkelt kalkyleras. På senare tid så har det tagits fram genomströmningsmätare som fungerar även vid delvis fyll sektion då även vattennivån registreras i mätaren. Flödesmätning med V/H mätare Flödet registreras med en kombinationsgivare som mäter vattennivå och vattenhastigheten i en cirkulär eller rektangulär sektion flödet kan därefter enkelt beräknas.

De vanligaste mätapplikationerna Nivåmätning av vatten i bestämmande sektion Det vanligaste sättet att mäta flöde i öppna system är att mäta vätskenivån när den passerar ett hinder (ränna eller överfall) i en kanal. De vanligaste typerna av utskov och rännor är: Parshallrännor, Palmer Bowlus rännor, Thompson överfall med olika vinklar, samt raka och rektangulära utskov. Flödesmätning med genomströmningsmätare Flödet registreras via en elektromagnetisk givare som mäter vattenhastigheten genom mätaren. Normalt så skall mätaren var dämd dvs man mäter hastigheten av vattnet genom en full sektion och flödet kan enkelt kalkyleras. På senare tid så har det tagits fram genomströmningsmätare som fungerar även vid delvis fyll sektion då även vattennivån registreras i mätaren. Flödesmätning med V/H mätare Flödet registreras med en kombinationsgivare som mäter vattennivå och vattenhastigheten i en cirkulär eller rektangulär sektion flödet kan därefter enkelt beräknas.

Nivåmätning av vatten i bestämmande sektion Mätrännor Parshallränna En mätränna består av en kanalsektion med en förträngning. Mätrännor är antingen platsbyggda eller prefabricerade. Den vanligaste applikationen av Parshallränna är en platsbyggd ränna utförd i betong. Det som är väsentligt med Parshallrännor de kräver mm noggrannhet i alla angivna mått för att flödesformeln skall vara korrekt. I en korrekt byggd Parshallränna som ej klassificeras som dämd anges mätfelet uppgå till ca 3 %. Dämd ränna klassificeras enligt följande: I små rännor så är det när kvoten mellan hb och ha >0,6 och i mellanstora rännor så är det kvoten >0,7 och för stora rännor när kvoten är >0,8. Om kvoten överskrider 0,95 har rännan upphört att fungera som mätsektion.

Nivåmätning av vatten i bestämmande sektion Mätöverfall Rektangulära och triangulära utskov Överfall med rektangulära och triangulära utskov återfinns i första hand på utgående ledning från avloppsreningsverk då de är känsliga för påbyggnad av slam och silt i anslutning till uppströmsidan av utskovet. Det är viktigt att flödet ut över utskovet är luftat dvs att dämning ej sker från nedströmssidan. Olika överfall har olika kriterier för luftningen men en tumregel är att avståndet från överfallskanten ned till vattenytan måste vara 2*högsta teoretiska vattennivån över överfallskanten. Ett korrekt utfört överfall har med användandet av korrekt formel för omvandling av nivå till flöde en teoretisk mätosäkerhet om 1 %.

Genomströmningsmätare Elektromagnetiska genomströmningsmätare Full sektion Mätaren registrerar vattenhastigheten genom den cirkulära fulla sektionen och flödet beräknas enligt Q=V*A. Mätutrustningen kräver generellt en raksträcka innan mätcellen på minst 5 gånger mätcellens diameter på uppströmssidan och minst 2 gånger diametern på nedströmssidan. Vid placering på tryckledning från avloppspump är det extra viktigt att raksträckorna efterföljs då pumpningen i sig skapar mycket luftbubblor i vattnet så att felavläsning av vattenhastigheten kan ske. En korrekt installerad genomströmningsmätare har en teoretisk mätosäkerhet på 0,2 %. Delvis fylld sektion På marknaden har det kommit en genomströmningsmätare som arbetar med delvis fylld sektion och då även registrerar vattennivån genom mätaren. Flödet beräknas då genom Q=V*Avåt.

V/H mätare Flödesmätning med V/H mätare Delvis fylld sektion På marknaden finns det idag ett par olika fabrikat av V/H mätare som arbetar med principen att vattennivån och vattenhastigheten registreras i en cirkulär ledning eller utloppskanal. lödet beräknas genom formeln Q=V*Avåt. Generells så registreras hastigheten genom en ultraljudsdoppler som sänder ut signaler i mätmediet och registrerar ekona som repellerar mot partiklar i sektion. Nivån registreras antingen med tryckgivare eller ultraljudsgivare och ibland i en kombination av dem båda. Teoretisk mätnoggrannhet vid en korrekt installation bedöms till 3-5 % beroende på hur väl mätpunkten fungerar hydrauliskt.

Vanliga mätfel Ett av de vanligaste felen är att givarens 0 punkt inte sammanfaller med mätsektionens 0 punkt. Detta kan bero på: Drift i givaren. Felaktig placering av givaren. Eftersatt underhåll av mätsektionen med ansamling/sediment som följd. Gammal mätutrustning med transistorer, kondensatorer mm som åldras och de faktiska värdena för kapacitanser och brytspänningar förändras tillsammans med linjäriteten i instrumentet. Fel vid transformering av flöde via 0-20 eller 4-20 mA omvandling till centralt övervakningssystem.

Vad kan noggrannheten innebära ? Ett mätfel på 0,2 % i givaren vid nivåmätning vid ett överfall med en max överfallshöjd om 0,5 m innebär ett teoretiskt mätfel om 1,0 mm. Om sektionens bredd uppgår till 0,5 m och felet uppträder vid halva maxflödet kan det maximala flödesfelet uppgå till ± 0,9 l/s eller ± 82 m3/d. Om man sedan lägger till Ett mätfel på 1 % för överfallet Så uppgår det maximala flödes- felet till ± 5,7 l/s eller ± 492 m3/d

Registrerande mätutrustning Mätartyp-mätosäkerhet (sammanställt från produktblad) Nivågivare med ultraljud, 0,5 % Nivågivare med ekolod, 0,2 % Nivågivare med tryckgivare, 0,2 % Genomströmningsmätare, 0,2 %