Mallit ja mittaukset vesienhoidon ohjauskeinona

Transkriptio

1 Mallit ja mittaukset vesienhoidon ohjauskeinona Seppo Hellsten, Suomen ympäristökeskus/oulu Olli Malve, Suomen ympäristökeskus/helsinki VEDESTÄ VIRTAA - SINISESTÄ BIOTALOUDESTA ELINVOIMA KOILLISMAALLE Kuusamo

2 Vesienhoidon keskitetyt arviointi- ja suunnitteluvälineet 1. VEMALA Ihmisen ja ilmaston kuormitus- ja vesistövaikutukset Kuormitus- ja vesistövaikutukset 2. VIHMA Maatalouden kuormitusvaikutukset 3. Tilastollinen ominaiskuormitus malli Maankäytön kuormitusvaikutus Kuormituksen vähennystarve Kustannustehokas toimenpideyhdistelmä 4. LLR Kuormituksen vähennystarve (Järvet ja Estuaarit) 5. KUTOVA toimenpiteiden kustannusvaikutukset ja kustannustehokas toimenpideyhdistelmä Toimenpiteiden kohdistaminen 6. VEMALA kuormituskaavio Kuormitusvähennysten kohdistaminen ja mitoitus valuma-alueella Kustannustehokas Vesienhoito-ohjelma

3 1. VEMALA malli: Ihmisen ja ilmaston kuormitus- ja vesistövaikutukset Markus Huttunen Perustuu koko maan kattavaan vesistömalliin Ravinnekuormitus lähteittäin: Pellot: peltoviljely ja luonnonhuuhtouma Metsät: metsätalous ja luonnonhuuhtouma Pistekuormitus, hulevesi, haja-asutus, laskeuma Kuormituksen alueellinen jako: Osa-alueittain Järviin tuleva Mereen menevä Ominaiskuormitustiedot karttoihin: Lähteittäin ja yhteensä

4 Esimerkki Kuusamosta

5 Esimerkki:Ravinnekuormitus lähteittäin

6 2. VIHMA - malli Sari Väisänen ja Markku Puustinen Hankkeessa mallilla tehty maatalouden kuormitusarvioita 10 ELYlle ja yli 20 vesistöalueelle Kullekin alueelle 8 skenaariota, joissa tarkastellaan Nykytilannetta Suunniteltujen VHS-toimien vaikutuksia Kohdentamisen vaikutusta Ääritapauksia (pelkkää kevennettyä muokkausta/kyntöä) Peltoalan vähentämistä Huomioita saaduista tuloksista Eri puolille Suomea sijoittuvien tarkasteluvesistöalueiden ominaisuudet (peltojen maalajit, kaltevuudet, P-luvut, muokkaustoimenpide-paletit) eroavat toisistaan huomattavasti Suurin kuormituksen vähentämispotentiaalia ovat kaltevilla pelloilla ja lisättäessä niillä talviaikaista kasvipeitteisyyttä/ kevennettyjä muokkausmenetelmiä. Myös suojavyöhykkeillä on suuri vaikutus mikäli niiden yläpuoliset pellot ovat kaltevia.

7 3. Tilastollinen ominaiskuormitusmalli Jari Koskiaho ja Sirkka Tattari Ravinnekuormitus (n = 48 valuma-aluetta) Pinta-ala Peltoisuus Järvisyys Kokonaisfosforikuormitus Kokonaistyppikuormitus (km 2 ) (%) (%) (kg) (kg/km 2 )* (kg) (kg/km 2 )* MIN 24 0,3 0, , KA ,2 4, MAX ,2 18, *maapinta-alaa kohden Taipaleenjoki (POK) Kymijoki (KAS) Loimijoki (VAR) Taipaleenjoki (POK) Kymijoki (KAS) Porvoonjoen yläosa (HAM) POK Taipaleenjoen va VAR Loimijoki KAS Taasianjoki HAM Porvoonjoen yläosan va UUD Mustijoki PIR Mahnalanselän alue UUD Siuntionjoki UUD Espoonjoki PIR Pyhäjärven alue EPO Kyrönjoki KAS Summajoki HAM Kernaalanjärveen kohdistuva HAM Koko Vanajan reitti VAR Eurajoki EPO Lapuanjoki KAS Virojoki KAS Vehkajoki ESA Kanavan-Kolmanjoen alue POS Kallaveden yläosa yhteensä POK Sätösjoen va KAS Vaalimaanjoki EPO Lapväärtinjoki KAS Juustilanjoki VAR Karvianjoki POS Iisalmen reitti POK Sysmänjoen va EPO Perhonjoki KAS Hounijoki PPO Rokuan järvet (sis. Ahmasjärvi) KAS Urpalanjoki ESA Ukonveden alue PPO Poikajoki LAP Kaakamojoki ESA Kyyveden alue KAI Vuolijoen va LAP Ranuanjoen alaosa KAS Tervajoki PPO Tyräjärvi KES Saarijärven reitti yht. LAP Kaisajoki KES Tuomiojärven-Palokkajärven va KAS Vilajoki POS Nilsiän reitti KES Saanijärven va KAS Kymijoki LAP Ranuanjoen keskiosa LAP Alainen Ratasjoki KAI Tipasjoen va Kokonaisfosforikuormitus (kg/km 2 )

8 tilastollinen ominaiskuormitusmalli Skenaariot Metsitys Vesiensuojelukosteikot* Pellot kosteikoiksi Alkuperäisestä peltopintaalasta metsitetty Kosteikkopinta-alan lisäys suhteessa alkuperäiseen peltopinta-alaan Alkuperäistä peltopinta-alaa muutettu kosteikoiksi 2 % 5 % 10 % 2 % 5 % 10 % 2 % 5 % 10 % P-kuorm. vähenemä MIN 0,7 % 1,8 % 3,6 % 0,5 % 1,2 % 2,5 % 1,0 % 2,5 % 5,1 % KA 1,5 % 3,8 % 7,6 % 1,2 % 3,0 % 6,1 % 2,2 % 5,6 % 11,2 % MAX 3,9 % 9,8 % 19,6 % 3,6 % 7,2 % 14,3 % 5,4 % 13,4 % 26,8 % N-kuorm. vähenemä MIN 0,4 % 1,0 % 2,0 % 0,3 % 0,8 % 1,5 % 0,6 % 1,6 % 3,2 % KA 1,2 % 2,9 % 5,9 % 1,0 % 2,4 % 4,9 % 1,9 % 4,7 % 9,4 % MAX 2,8 % 6,9 % 13,7 % 2,3 % 5,7 % 11,4 % 4,4 % 10,9 % 21,9 % *perustettuna peltoalueiden ulkopuolelle Kosteikkojen perustaminen peltoalueelle tuottaa 1½ kertaa suuremman ravinnekuormituksen vähenemä verrattuna peltojen metsittämiseen Kosteikkojen rakentamisella peltoalueiden ulkopuolelle vähentää kuormitusta vähiten, koska siinä ei tapahdu pellon käytöstä poistamisen aikaansaamaa kuormitusalenemaa Pellot kosteikoiksi -skenaariossa on oletettu, että runsaasti fosforia sisältävä ruokamultakerros otetaan talteen ennen veden johtamista kosteikkoalueelle

9 4. Lake Load Response (LLR) Niina Kotamäki LLR:llä on tehty kuormitusvähennyksen tarpeen arviointi 11 ELYlle ja yli 40 vesimuodostumalle (järvet+estuaarit) LLR-ajoja voi tehdä itsenäisesti myös Vesinetissä lähtötiedot automaattisesti Vemalasta Kehitys vielä kesken, palautetta on saatu ja pyydetään yhä Käytännössä mallin kuormitus- ja lähtövirtaamatiedot Vemalasta ja pitoisuusarvot Hertasta Tulokset kuvaat, miten päästään keskimäärin hyvään tilaan (50 % tn.).

10 LLR-periaate (Kotamäki ym. 2014)

11 LLR, tulosten arviointi (esimerkkejä) P-kuorman vähennys (P-tavoitteeseen) N-kuorman vähennys (N-tavoitteeseen) P- ja N-kuorman vähennys (chla-tavoitteeseen) P N _001 Valvatus 29 % 22 % 73 % 5 % Arvioi nykytila: vastaako pitoisuusennuste todellisuutta? ei tarvetta vähennyksille, _001 Hanhijärvi keskimäärin hyvässä 7 % 29 % 2 % Ovatko sedimentaationopeus ja tilassa sisäinen kuormitus realistisia? Kuormituksen vähennystarve (=nykytila-tavoitetila) absoluuttinen ja prosentuaalinen, jotta päästään keskimääräiseen hyvään tilaan. P N Nykytila Ulkoinen kuormitus kg d g m -2 a -1 3,1 56,2 Pitoisuusennuste µg l Sedimentaationopeus m d -1 0,055 0,027 Sisäinen kuormitus kg d -1 9 g m -2 a -1 1,74 Tavoitetila Ulkoinen kuormitus kg d g m -2 a -1 1,84 51,01 Pitoisuus (H/T-raja) µg l Vähennystarve Ulkoinen kuormitus kg d g m -2 a -1 1,29 5,15 % 41 9 Pitoisuus µg l

12 5. KUTOVA Toimenpiteiden kustannukset Turo Hjerppe Toimenpiteitä voi vertailla niiden kustannustehokkuuden ( /P kg) tai saavutettavissa olevan kuormitusvähennyksen mukaan (P kg ja % alueella syntyvästä kokonaiskuormituksesta) Oletus: kukin toimenpide toteutettu yksinään, eli toimenpiteiden vaikutuksia toisiinsa ei huomioitu

13 KUTOVA - Tulosten tulkinta Kustannustehokkuus ei ota kantaa toimenpiteiden toteutettavuuteen Tämä on huomioitava toimenpideyhdistelmää tehtäessä Kustannustehokkuus vain fosforikuormituksen suhteen Esim. happamilla sulfaattimailla happamoitumisen ehkäiseminen voi olla tilatavoitteen kannalta kustannustehokkaampaa Työkalussa ei ole mukana kaikki toimenpiteet Tarvittaessa lisättävä kuitenkin toimenpideyhdistelmään Työkaluun sisältyy monia oletuksia ja epävarmuuksia Tulokset suuntaa-antavia

14 6. VEMALA kuormituskaavio Antti Taskinen & Jessica Linnaluoma Microsoft Excel tiedosto, jonka avulla voidaan arvioida missä ja mitä kuormitusta kannattaa vähentää miten kuormitusvähennys vaikuttaa Perustuu VEMALAn simuloimaan pitkän ajanjakson keskimääräiseen vuositaseeseen Kokonaisfosfori ja typpi, kiintoaine Kuormituslähteet: pellot metsät haja-asutus pistekuormitus ja laskeuma Esimerkkinä Vesijärven fosforikuormituskaavion ensimmäinen sivu: keskimääräiset kuormitukset ja pidättymiskertoimet alueittain ja altaittain. Arvoja muuttamalla voidaan tutkia kuormitusmuutosten vaikutuksia.

15 Voidaan simuloida nykytilannetta tai tulevaisuutta Voidaan käyttää ns. malliketjussa yhdessä muiden mallien (LLR, VIHMA, KUTOVA) kanssa Käytetään Vesinetissä aukaisemalla järven infoikkuna ja valitsemalla: Vesistökuormitukset Ulkoinen kuormitus Ulkoisen kuormituksen yhteenvetotiedot avaa taulukko Vesijärven fosforikuormituskaavion toinen sivu: osa-alueet ja - altaat esitetään kaaviona, nuolet osoittavat kuormituksen kulkusuunnan ja määrän. Ensimmäisen sivun taulukkoon tehdyt muutokset päivittyvät automaattisesti.

16 YHTEENVETO Yleiskuva vesistöjen tilasta ja siihen vaikuttavista tekijöistä on saatavissa vesienhoidossa käytettävien mallipalvelujen kautta Välineistöä kehitetään ja integroidaan karttapohjaisen tietokanta- ja web-palveluun (VESINETTI.FI / KARPALO) Mallien käyttö ympäristöä kuormittavan toiminnan arvioimiseksi vaatii useimmiten lisämittauksia veden määrään ja laatuun liittyen Vesien tilaa on suhteellisen helppo pilata, mutta kallis palauttaa.

17 Kiitos!