Förord Det här projektet är det sista steget i utbildningen Vatten- och miljöteknik. Projektet är ett examensarbete som skrivs individuellt om ett av mig fritt valt ämne. Syftet med examensarbetet är att fördjupa sig mer i en del av VA-branschen som man tycker är lämplig och intressant. I det här arbetet kommer jag att sätta mig in i projekteringen genom att i praktiken arbeta med ett riktigt exempel. Projektet kommer att genomföras på VAP, Örebro. VAP har verksamhet som omfattar utredning, projektering, bygg- och projektledning inom VA, väg, landskap, miljö, och geoteknik. Målet är en större förståelse för allt som har med projektering att göra. Exemplet som vi kommer att projektera har tillhandahållits oss genom vår andra praktik på BKT i Nora. Projektet går ut på att ansluta ett antal fastigheter på landet intill Ås, väster om Nora, till det kommunala VA-nätet. Jag vill tacka personalen på VAP för all deras hjälp, de har varit mycket tillmötesgående. Ett särskilt tack går till mina handledare Mikael Melin och Carl Nielsen för deras stöd och tålamod. 2
Sammanfattning I denna rapport redogörs de olika steg som ligger till grunden för en projektering. Rapporten börjar med att visa grovt hur CAD (computer aided design) fungerar genom att ta sig genom den lärprocessen som jag själv genomgick. Första steget är just de första musklick i CADprogrammet som leder så småningom till en grundkarta som ligger till grunden för projekteringen av en mindre avloppsledning i Nora kommun. I rapportens andra del görs det en enklare projektering av en avloppsledning i Ås i Nora kommun. Det här projektet är ett uppdrag från BKT (Bergslagens KommunalTeknik) och kommer att genomföras i en snar framtid. Ritningarna som följer med i bilagorna kommer att användas när ledningen byggs. Lösningen på frågan hur ett tiotal fastigheter i Norra Ås enklast ansluter sig till det kommunala nätet blir en avloppsledning på ca 800 meter. Sju fastigheter samlar sitt spillvatten i en självfallsledning som leder vattnet till en pumpstation. Därefter pumpas vattnet vidare till det kommunala nätet. Tre fastigheter har möjlighet att ansluta sig med hjälp av egna så kallade villapumpar. De delar av projekteringen som är med i rapporten är: En grundkarta där ledningssträckan är inritad En profil där bland annat höjderna på självfallsledningen redovisas. Dimensioneringen av ledningar samt val av material. Utformningen av pumpstationen när det gäller flöden, val av pump, placering. 3
Innehåll 1. Genomförande och läroprocessen... 5 1.1 Rita med CAD... 5 1.2 Lager och block... 7 1.3 Originalkarta... 9 1.4 Inmätningspunkter... 10 1.5 Triangelkarta... 11 1.6 Första profilen... 13 2. Projektering i Ås... 14 2.1 Befintlig situation... 14 2.2 Ny ledning... 16 2.3 Självfallsdelen... 18 2.5 Pumpstation och tryckledningsdelen... 20 3. Slutsats... 21 4. Bilagor... 21 5. Referenser... 21 4
1. Genomförande och läroprocessen 1.1 Rita med CAD Eftersom CAD är det viktigaste verktyget för projekteringen är det första steget att lära sig att använda programmet. De första två veckorna lär vi grunderna så att vi kan gå vidare och använda programmet till en enklare projektering. Vi går igenom de vanligaste snabbkommandon och menyerna och övar in allt genom att rita av några enklare ritningar från ett övningshäfte. Fig1: första övningar i CAD 5
Fig 2: Jag hinner med att rita en tärning i 3D 6
1.2 Lager och block Efter de första enklare övningarna går vi över till att rita saker som har mer samband med projektet som vi ska projektera för. Vi behöver lära oss att hantera skalor, olika lager som man ritar i och olika block som används inom VA. I CAD så hamnar varje sträck i ett eget lager. Ett lager kan till exempel heta: befintlig spillvattenledning, eller dikeskant, eller befintlig elmarkkabel. En ritning blir på det sättet uppbyggt av många lager som ligger på varandra. Varje lager får en färg och en linjestil och varje lager går att släcka eller frysa. En annan funktion i CAD är att det används block i varje ritning. Block är symboler för vanliga föremål inom VA och på en karta. Exempel på block är: ny spillvatten nedstigningsbrunn, eller flagstång När det används block i en ritning behöver den få rätt storlek i förhållande till skalan och den måste orienteras rätt. Varje block hamnar i ett eget lager. Fig 3: övning i att hantera block 7
Fig 4: några olika block 8
1.3 Originalkarta Efter två veckor åker vi ut till Ås för att vara med och mäta in olika punkter med hjälp av GPS. Jag har ringt berörda fastighetsägare för att förklara vad som är på gång. Själva terrängen, befintliga vattenledningar, flera diken och fastigheter mäts in. Varje punkt hamnar senare in i datorn där koordinaterna omvandlas och importeras i CAD-ritningen av Ås som vi fått från BKT. Från BKT, där området ligger, får vi en digital karta i CAD-format. Denna karta är ritat enligt BTKs sätt att rita VA-kartor. De använder sig av sina egna lager och block som skiljer sig avsevärd från VAPs sätt att rita VA-kartor. Vi gör om kartan genom att byta alla lager och block till VAP lager och block. När det är klart kan vi importera höjdmätningarna i kartan. Fig 5: originalkartan över Ås från BKT 9
1.4 Inmätningspunkter Mätningarna som görs på plats med GPS görs om till en CAD-fil där man ser vad varje punkt är och vilka koordinater den har. Filen ser ut som en massa sträck och punkter som har en höjd. Fig 6: Alla inmätade punkter blir till slut en CAD-ritning 10
1.5 Triangelkarta CAD programmet kan förvandla punkterna till en triangelkarta där alla punkter förbinds med varandra och formar trianglar. På så vis vet datorn höjden på varje given punkt på varje linje mellan varje punkt. Ju tätare man mäter desto tätare trianglar får man. Tätare trianglar ger en större noggrannhet. Mätpunkterna är givetvis väl utvalda. Tätare när man kommer till diken och andra ojämnheter. Fig 7: Höjderna görs om till en triangelkarta 11
Det är inte nödvändigt för att kunna använda höjderna, men för att få en översikt över var trianglarna hamnar i kartan kan man importera triangelkartan in i originalkartan. Om man ritar ett sträck genom trianglarna kan man få till en profil som visar hur sträckan ser ut i höjdled. Varje gång sträckan korsar en triangel får vi en höjd. Fig 8: triangelkartan förs in i originalkartan 12
1.6 Första profilen Efter att höjdmätningarna har blivit till en karta ritar jag en profil på hela ledningssträckan. Här visar det sig att det troligtvis är möjligt med en självfallsledning ända fram där den norra delen går tillsammans med den södra. En självfallsledning är att föredra eftersom det är lättare att ansluta de fastigheter som ligger längs med ledningen. Fig 9: med hjälp av triangelkartan kan man göra en enkel profil Näst sista veckan går åt till att utforma en ledning som flyttar spillvattnet till Ås. Ledningen utformar sig vartefter som en självfallsledning som mynnar ut i en pumpstation. Därefter blir det en tryckledning som pumpar vattnet upp till Ås. Jag behöver sätta mig in i hur man dimensionerar självfallsledningar och räknar på pumpar och tryckledningar. Ledningen ska ritas in i kartan, mätas och numreras. Jag behöver räkna och mäta ut placeringar för brunnarna. Efter det går det att rita en profil på hela sträckan där det framgår vilka avstånd det är mellan brunnarna och hur mycket ledningen lutar. Sista veckan ritas allting klart och skrivs ut. Kartorna görs om till PDF-filer så att de kan följa med i rapporten. Linda och jag gör en presentation tillsammans. 13
2. Projektering i Ås 2.1 Befintlig situation Ås är ett litet samhälle strax öster om Nora. Vatten- och avloppsförsörjningen sköts av Bergslagens Kommunalteknik (BKT). Spillvattnet i Ås pumpas till Nora reningsverk, men söder och öster om Ås finns det några fastigheter som inte är anslutna till det kommunala nätet. Området kan delas in i två delar, som var och en kommer att få en ledning och en pumpstation. Jag kommer att titta närmare på den Norra delen och Linda tar sig an den Södra. Båda ledningar möts strax före Ås och från den punkten dras en ledning in till det befintliga kommunala nätet. Södra ås har en egen kommunal anläggning som består av en sedimenteringsbrunn. Anläggningen är inte godkänd enligt dagens krav för omhändertagande av avloppsvatten. Den underkända anläggningen behöver åtgärdas och på BKT har man bestämd sig för att lägga en ledning och pumpa spillvattnet till Ås varefter det hamnar i Nora reningsverk. I Norra Ås är situationen likartad med en mindre brunn som samlar spillvattnet från tre fastigheter. I både Norra och Södra delen skulle det gå att få med sig några fler fastigheter på avloppsledningen ifall den byggs. En hel del av dessa fastigheter har kommunalt vatten sen tidigare. 14
Fig 10: Ås enligt eniro 15
2.2 Ny ledning Den nya ledningen kommer att samla spillvatten från 10 fastigheter som idag har enskilt avlopp. Ledningen startar i norr där det idag ligger en gemensam anläggning som samlar spillvatten från tre fastigheter. Därifrån kommer en självfallsledning att byggas parallellt med vägen och den befintliga vattenledningen. Fyra fastigheter som ligger öster om vägen kan enkelt ansluta sig genom självfall. De tre fastigheter som ligger sydväst om ledningen behöver pumpa sitt avloppsvatten till pumpstationen där självfallsledningen slutar. Pumpstationen ligger på den punkten där vägen svänger bort från ledningen, ca 150 meter innan den norra ledningen grå ihop med den södra. Efter denna punkt befinner sig inga fler fastigheter och här är tillgängligheten och möjligheter till elanslutning mest praktiskt. Från pumpstationen pumpas vattnet först till punkten där norra delen och södra delen går ihop och därifrån vidare uppför svinmotarbacken till anslutningspunkten i Ås. Fig 11: översiktskarta över området med den norra och den södra ledningen 16
Figur 12 ger en schematisk översikt över den norra delen av ledningen. Hus med en blå cirkel ansluts genom självfall, röda hus behöver pumpa sitt spillvatten till pumpstationen. Fig 12: schematisk karta över den norra ledningssträcka 17
2.3 Självfallsdelen Första delen av ledningen består av en självfallsledning som inte är helt enkelt att utforma. Terrängen är inte helt plant och det finns byggnader som begränsar utrymmet. Dimensioneringen är både svår och enkel. När det handlar om små vattenmängder som i det här fallet är det omöjligt att dimensionera ledningen efter de uträkningar som finns. Rören skulle bli för klena för att vara driftssäkra. Man använder sig istället av den minsta standardstorleken för självfallsrör som är 160 mm. Viktigt att tänka på när rören är för stora i förhållande till vattenmängderna är att se till att lutningen blir brantare. Lutningar mellan 1% till 2% är vanliga. Det gäller även servisledningar mellan hus och ledning. Det finns några saker att tänka på vid utformningen av en självfallsledning: Små vattenmängder som i det här fallet kräver brantare lutningar för att undvika stopp i ledningen. Minsta lutningen ska inte understiga 5 promille. Ledningen ska ligga ca 1.80m under marknivå Avstånd mellan brunnar ska inte vara mindre än 80 meter. Detta för att spolbilen ska nå igenom. Varje gång ledningen ändrar riktning ska det finnas en brunn. Det gäller ändringar både i höjdled som i sidled. De brunnar som hamnar mitt i vägen får ett körbart lock av gjutjärn. De brunnar som hamnar i åkermark läggs 80 cm under marknivå där de täcks med ett tätt lock och en plåtskiva. På så vis lokaliseras de enkelt med hjälp av en metalldetektor samtidigt som de inte stör bonden när han brukar jorden. Fig 13: Sakta men säkert blir det en ledning 18
2.4 Ledningskollen Ledningskollen (www.ledningskollen.se) är en sida på nätet där de som planerar att gräva, schakta eller spränga kan få information om vem som har ledningar i närheten av arbetsområdet. Man lägger ut en informationsförfrågan och anger det tänkta arbetsområdet. Därefter kommer information av de olika ledningsägare som är anslutna till ledningskollen. När det gäller den norra delen visar det sig att det ligger en nedgrävd telekabel relativt nära en del av den tänkta ledningssträckan. Eftersom kabelns exakta position är osäkert bestäms det att den ska grävas fram och läggas tillbaka i avloppsledningens schakt. Detta om den ligger där ritningen anger att den ligger. Om kabeln ligger utanför avloppsledningens schakt får den såklart ligga kvar. Det ställs även krav på pumpstationens placering: Stationen ska vara lättillgänglig för driftspersonalen och alltså ligga nära vägen. Det ska finnas utrymme att parkera en bil utanför utan att den blir till en trafikfara. Det ska finnas möjlighet till en elanslutning. På kartan ritas det in en 5 meter bred parkering i anslutning till pumpstationen så att det är säkert att stanna med servicebilen. Efter att ha tagit hänsyn till alla faktorer får jag till en lösning för en självfallsledning. Ledningen är ca 500 meter lång och går mellan den gamla gemensamma anläggningen och den nya pumpstationen. Det kommer att behövas 8 brunnar på sträckan och lutningar ligger på minst 5 promille och högst 50 promille. Rören dimensioneras till 160 mm och är av PVC. Fig 14: profilen är nästan klar 19
2.5 Pumpstation och tryckledningsdelen I pumpstationen samlas spillvattnet från tio fastigheter och pumpas ca 350 meter uppför svinmotarbacken. Halvvägs, efter ungefär 180 m går ledningen ihop med tryckledningen som kommer från Södra Ås. Ledningarna kopplas samman med en vanlig T-koppling. Drifttiderna på pumparna är så korta att det sällan blir konflikt mellan den södra och den norra pumpstationen. Backventilen i varje station förhindrar att spillvatten pumpas baklänges till den andra stationen. För att räkna ut vilken pump och vilka rördimensioner som är aktuella behöver vi ha några siffror: Dygnsflöde: ca 7m 3 /d. (10 hushåll x 4 pers/hus x 175 l/pers) Rördimension från den södra delen: 63 mm pe100 DN26 Statisk uppfordringshöjd: ca 15m Dygnsflödet i det här fallet är relativt lågt men genom att ha korta drifttider på pumparna blir timflödet högre och pumpvalet lite enklare. För att få en vattenhastighet på lägst rekommenderat 7 m/s behöver flödet vara 7 m 3 /h, när rören har en dimension på 63 mm. Med de här siffrorna blir den dynamiska uppfordringshöjden ca 6.5 m, vilket ger en sammanlagd uppfordringshöjd på ungefär 21.5 m Genom Xylems pumpvalsprogram hittar vi en lämplig pump: C3060 (se bild) Fig. 15: Xylems pumpvalsprogram Pumpen har en verkningsgrad på 36 %, vilket är godtagbart när det handlar om pumpning av små vattenmängder. Tack vare den korta drifttiden finns det stor överskottskapacitet. 20
3. Slutsats Efter sex ganska intensiva veckor har jag blivit insatt i vad projektering innebär och har samtidigt fyllt i några kunskapsluckor. Det som har varit mest värdefull är att ha lärt sig grunderna i CAD, dimensionera självfallsledningar och hur det går till i praktiken när det ska projekteras. De här nya kunskaperna och insikter kommer att vara väldigt användningsbara i min framtida yrkeskarriär. Samtidigt har jag haft nytta av utbildningen. Jag har dimensionerat tryckavlopp och pumpar och räknat på dygnsflöden. Slutsatsen är att det här examensarbetet har varit ett stort lyft för mig och kommer att vara till stor nytta i framtiden. 4. Bilagor Bilaga 1: Planritning Ås (PDF) Bilaga 2: Ledningsprofil (PDF) 5. Referenser Svenskt Vatten publikationer P90 Xylems pumpvalsprogram 21