Eessõna

Veevarustust ja kanalisatsiooni kasutatakse linnaruumis integreeritud veejuhtimise ja veekogumise süsteemina, mille toimimine sõltub nii veevarustuse välisvõrgu, väliskanalisatsioonivõrgu, hoone veevärgi kui ka hoone kanalisatsiooni olukorrast. Planeeritud veesüsteem, kus veehaardest veetöötlusjaama ja sealt veevarustusvõrgu kaudu tarbijateni juhitud vesi suunatakse pärast kasutamist veekogumise süsteemi kaudu veepuhastusjaama (see tähendab reoveepuhastisse ja sealt edasi heitvee suublasse), tagab vee säästliku kasutamise ja keskkonnahoiu ning hoiab ära elupaikade reostuse. Veevarustuse ja kanalisatsiooni nõuetekohane projekteerimine tagab veeteenuste kättesaadavuse ja majandusliku ökonoomsuse. Vastavates standardites esitatud soovituste täitmine tagab veesüsteemi pideva ja ohutu töö. Tuleb arvestada ka sellega, et standardid on reeglina vabatahtlikud dokumendid, mille järgimine ei ole olemuselt kohustuslik. Standardis ettenähtud juhiste järgimise on võimalik teha kohustuslikuks kui standardile viidatakse õigusaktis. Ehitusstandardite kasutajalt eeldatakse tänapäeval lisaks oma valdkonna erialasele ettevalmistusele ka arvutuslike töövahendite, st insenertarkvara kasutamise oskust. See võib olla vajalik, et optimeerida näiteks veejaotamise ja veekogumise süsteemi tööolukordade energiakulu, et suurendada tehnosüsteemide energiatõhusust. Insenertarkvarad kasutavad reeglina numbrilisi arvutusskeeme, et integreerida voolamise hüdraulika valemeid tehnosüsteemi vajalike funktsioonide määramiseks. Samuti on voolamise hüdraulika valemid kasutusel veevarustuse ja kanalisatsiooni standardites, et võimaldada lihtsaid kontrollarvutusi kõigile, kellel tekib selleks vajadus. Tehnosüsteemide projekteerimise eesmärgil on hüdraulika valemite alusel koostatud veesüsteemide funktsioneerimise graafilised lahendused, näiteks läbilaskevõime nomogrammid, mis võimaldavad dimensioonida survetorustikke, avatud ja pealtkaetud voolusänge (isevoolseid torustikke) ja muud. Voolamise hüdraulika valemite numbrilised arvutusskeemid võimaldavad määrata lahendused lihtsamalt nii ühefaasilise vedeliku (nt veevoolu või õhuvoolu) kui ka mitmefaasilise vedeliku (nt õhu ja vee koosvoolamise) vooluprotsessidele nii linnaruumi integreeritud veejaotamise ja veekogumise süsteemis kui ka hoone tehnosüsteemis. Mitme vooluprotsessiga hüdraulilises süsteemis ei ole keerulisemate ülesannete lahendamine ainult voolamise hüdraulika valemite standardlahendusi kasutades lihtsalt võimalik. Seetõttu on vajalik selgitada ka arvutusliku vedelike dünaamika (ingl. Computational Fluid Dynamics) numbrilise modelleerimise metoodikat kasutavaid ülesannete lahendamise võimalusi, mille kohta on raamatus toodud ka näiteid.

Lugejale

Õpik on koostatud autorite pikaajalise akadeemilise ja erialase töö käigus valminud Tallinna Tehnikaülikooli hüdraulika kursuste ja täienduskoolituste loengumaterjalide põhjal. Kasutatud on mitmeid originaalallikaid. Raamat on hea õppematerjal üliõpilastele, kes peavad omandama arvutuslik-metoodilised alused vedelike toime kohta hüdraulilistes voolusüsteemides. Autorid soovitavad raamatut lugeda inseneritööga seotud õppijatel, spetsialistidel, ekspertidel ja teistel, kellel on huvi tutvuda voolamise hüdraulika valemite kasutamisega praktiliste ülesannete lahendamisel ning omandada hüdrauliliste voolusüsteemide analüüsiks vajalik numbriline arvutusmetoodika. Hüdrauliliste voolusüsteemide numbrilised arvutusskeemid võimaldavad veevoolu protsessidega seotud keerulistele insenertehnilistele probleemidele leida lihtsamalt vastuseid ka neil, kellel puudub erialane ettevalmistus ja pikaajaline kogemus vee ja keskkonnatehnikas. Vastava erialase ettevalmistusega inseneridele on käesolev õppematerjal hea võimalus enesetäiendamiseks.

Autorid peavad oluliseks täpsustada hüdraulika mõisteid lähtudes voolamise hüdraulika kaasaegsetest lahendustest, ning tekkinud vajadusest uusi mõisteid kasutada. Selgituseks on erinevates peatükkides märkustena viidatud varasemates hüdraulika õpikutes kasutatud väljenditele, mida on uuendatud.

Tutvustus

Raamat on mõeldud kasutamiseks nii akadeemilise õppematerjalina kui ka inseneritöö juhendmaterjalina. Akadeemilises õppeprotsessis võib raamatut kasutada õppevahendina, mis selgitab voolamise hüdraulika põhialuseid, kus on võetud kasutusele mitmed hästi tuntud empiirilised valemid ning mille põhjal on koostatud lihtsamad võrrandid ülesannete lahendamiseks erinevate arvutusmeetoditega. Ehitatud keskkonna veesüsteemide projekteerimisel on tegemist väärtusliku abivahendi ja käsiraamatuga, mis seostab praktilised ülesanded voolamise hüdraulika alustega. Samuti on ülesannete lahenduskäigud varustatud numbriliste arvutusskeemidega.

Hüdraulika ülesannete sisulisel mõistmisel on oluline seostada nende lahendamine praktiliste küsimustega, millega insener igapäevatöös kokku puutub. Sageli kujuneb praktilise ülesande lahendus mitme osapoole otsusena, mistõttu on oluline mõista avatud teostusega insenertehnilise ülesande loogikat. See loob õppijale arusaama inseneritöö väljakutsetest, millega ehitusvaldkonna tööturul igapäevaselt kokku puututakse.

Autor Janek Laanearu

Haridus

Janek Laanearu (sünd 1972 Pärnumaal) on 2022. aastast Tallinna Tehnikaülikooli ehituse ja arhitektuuri instituudi professor tenuuris. Ta on lõpetanud Tartu Ülikooli 2001. aastal doktorikraadiga (PhD) keskkonnafüüsikas. Aastatel 1997 kuni 2000 täiendas ennast Rootsis, kus lõpetas Stockholmi Ülikooli 2000. aastal filosoofialitsentsiaadikraadiga (PhLic) atmosfääri teadustes, füüsikalises okeanograafias.

Tööalane tegevus

Aastatel 1995–2001 töötas Eesti Mereinstituudis insenerina ja noorteadlasena. Aastatel 2002–2003 jätkas teadustööd Tallinna Tehnikaülikooli järeldoktorantuuris. Aastast 2005 oli Tallinna Tehnikaülikooli ehitusteaduskonna dotsent, õpetades peamiselt hüdraulika ja hüdromehaanika õppeaineid. 2002–2019 õpetas hüdromehaanika sissejuhatavat kursust Eesti Mereakadeemias. 2004–2005 töötas stratifitseeritud ülevoolude hüdraulika eksperimentaalse tööga seotud teadusprojekti täitjana Dundee Ülikoolis (Šotimaa, ÜK). Juhtinud mitmeid tehniliste ja looduslike voolusüsteemidega seotud teadustööde projekte. 2008–2009 suuremõõtmelise torustiku mitmefaasilise vedeliku voolamise hüdraulika eksperimentaalse tööga seotud teadusprojekti juhtivtäitja Hollandis. Olnud mitmel korral suuremõõtmelise avasängi taustpöörisega muudetud stratifitseeritud ülevoolude hüdraulikaga seotud teadusprojektide täitja: aastal 2009 Norras ning aastatel 2012, 2014 ja 2017 Prantsusmaal. Aastatel 2012–2017 töötas Läänemere allveeakustika-alaste uuringute Eesti koordinaatorina. Aastast 2010 on viinud läbi veevarustuse- ja kanalisatsiooniinseneride ning tee-ehitusinseneride täienduskoolitusi Tallinna Tehnikaülikoolis. 2019 aastal oli kutsutud tehnilise hüdromehaanika õppejõud Hiinas.

Ühiskondlik tegevus

Janek Laanearu on aastast 2010 Rahvusvahelise Hüdrokeskkonnatehnika ja Uuringute Seltsi (IAHR) ning aastast 2021 Ameerika Ehitusinseneride Seltsi (ASCE EWRI) liige. Ta on oma valdkonna eestkõneleja, mitmete riikidevaheliste töörühmade ja konverentsikomiteede liige, ning juhendaja ja tudengitegevuste toetaja.

Autor Andres Piirsalu

Õpingud

Andres Piirsalu (sünd 1963) on Entec Eesti OÜ veevarustuse ja kanalisatsiooni- ning keskkonnaekspert. Ta on lõpetanud Tallinna Polütehnilise Instituudi (praegu Tallinna Tehnikaülikool) 1986. aastal diplomeeritud ehitusinsenerina veevarustuse ja kanalisatsiooni erialal. 1992–1993 täiendas end Tampere Tehnikaülikoolis (Soome) magistriõppes vee- ja keskkonnakorralduse alal.

Tööalane tegevus

Aastatel 1986–1988 töötas Vabariiklikus Veevarustuse ja Kanalisatsiooni Tootmiskoondise seadistusjaoskonnas seadistusinsenerina. 1988–1992 jätkas tegevust Eesti Tööstusprojektis veevarustuse ja kanalisatsiooni osakonnas projekteerimise insenerina, seejärel sektori juhatajana ja osakonna peainsenerina. Aastast 1992 seotud ehituskonsultatsiooniettevõttega Entec Eesti OÜ (varasemad ärinimed AS Entec, AS Pöyry Entec), olles perioodil 1997–2019 ettevõtte juhatuse esimees. Osalenud erinevates vee ja keskkonnaga seotud konsultatsiooniprojektides nii eksperdi kui ka projektijuhina. Rahvusvahelistest projektidest juhtinud Balticconnectori merealuse gaasitorustiku keskkonnamõju hindamise töörühma ja Finest Bay Area Tallinn-Helsingi raudteetunneli keskkonnamõju hindamise programmi töörühma.

Ühiskondlik tegevus

Andres Piirsalu on Eesti Ehitusinsneride Liidu (EEL) liige ja aastast 2022 EELi esimees. Perioodil 2016–2018 Euroopa Ehitusinseneride Nõukogu (ECCE) juhatuse liige. Ta on Eesti Veevarustuse ja Kanalisatsiooni Inseneride Seltsi (EVKIS) asutajaliige ja aastatel 2008–2016 selle volikogu esimees. Aastatel 2012–2014 ja 2018–2022 Ehituskonsultatsiooniettevõtete Liidu (EKEL) juhatuse liige.

Andres Piirsalu on volitatud veevarustuse- ja kanalisatsiooniinsener, EQF tase 8. 2018. aastal tunnustas Eesti Inseneride Liit teda Aasta Inseneri tiitliga.