1

Hur kan flödet minskas och flödesmätning förbättras?

Jonas Backö

2

Tillskottsvatten, flödesmätning?

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

3

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.

4

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

5

Utredningsstrategi

• 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

6

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

Nederbördspåverkan (direkt och indirekt)

Obs! Det är ofta mycket svårt att ur flödesdiagram skilja på direkt och indirekt nederbördspåverkan

7

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.

Läck- och dräneringsvattentillskott

8

De vanligaste mätapplikationernaNivåmätning 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.

9

De vanligaste mätapplikationernaNivåmätning 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.

10

Nivåmätning av vatten i bestämmande sektionMätrännor• 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.

11

Nivåmätning av vatten i bestämmande sektionMätöverfall• 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 %.

12

GenomströmningsmätareElektromagnetiska 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.

13

V/H mätareFlödesmätning 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.

14

Vanliga mätfelEtt 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.

15

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.

Enligt Rehbock:

Q=Ce*4,429*b*he^1,5 ( 4,429 är en funktion av roten ur 2*g )Q= flödet i m3/sCe=0,602+0,083*h/p h=höjden över överfallet mätt 4*hmax uppströms överfallskant, p=0,5he=h+0,0012

hp

bFormeln gäller med följande praktiska begränsningar

h/p <1 h= 0,25h skall ligga mellan 0,03 till 0,75 m p= 0,5b får inte vara mindre än 0,3 m b= 0,5p får inte vara mindre än 0,3 m Ce= 0,3425

alla höjder skall anges i m Q = 95,49 l/sför att erhålla flödet i m3/h skall Q multipliceras med 3600

Formel för rektangulärt skibord utan sidokontraktion hämtad ur SNV:s rapport 3227

Om man sedan lägger tillEtt mätfel på 1 % för överfalletSå uppgår det maximala flödes-felet till ± 5,7 l/s eller ± 492 m3/d

16

Registrerande mätutrustningMätartyp-mätosäkerhet (sammanställt från

produktblad)

• Nivågivare med ultraljud, 0,5 %

• Nivågivare med ekolod, 0,2 %

• Nivågivare med tryckgivare, 0,2 %

• Genomströmningsmätare, 0,2 %