Voiko metsätaloudesta taloudesta tulevaa kuormitusta hallita kosteikoilla, kokemuksia kosteikoista maataloudesta tulevan kuormituksen hallinnassa

Transkriptio

1 Voiko metsätaloudesta taloudesta tulevaa kuormitusta hallita kosteikoilla, kokemuksia kosteikoista maataloudesta tulevan kuormituksen hallinnassa Jari Koskiaho, Suomen ympäristökeskus

2 Taustaa Soita on kuivattu jo 1700-luvulta lähtien l maa- ja metsätalouden talouden tarpeisiin sekä viime vuosikymmeninä myös s turvetuotantoa varten Soiden ja muiden kosteikkojen kuivatus on muuttanut hydrologisia oloja monilla valuma- alueilla siten, että valuntahuiput ja siten kiintoaine- ja ravinnekuormitus vesistöihin ihin ovat kasvaneet

3 Kosteikot maatalouden vesiensuojelussa Kosteikkojen rakentaminen (tai palauttaminen) on yksi keino muuttaa valuma-alueiden alueiden hydrologisia oloja kohti alkuperäist istä tilaa ja siten vähentv hentää vesistökuormitusta Kosteikkoja on käytetty k jätevesien j käsittelyyn k jo pitkää ään n eri puolilla maailmaa Yhdyskuntien jätevedet j (puhdistuslaitosten jälkiselkeytykseen) j Haja-asutuksen asutuksen jätevedet j (yhden tai muutaman talouden jätevedet) j Kaivosjätevedet Taajama-alueiden alueiden hulevedet Ym. Valumavesien käsittelyyn k kosteikkoja on käytetty k erityisesti USA:ssa ja lisäksi mm. Pohjoismaissa

4 Kosteikkojen suunnittelun lähtl htökohdat Kosteikkojen suunnittelun tavoitteena luoda hyvät t olosuhteet vedenpuhdistusprosessien prosessien tehokkaalle toiminnalle Fysikaaliset (sedimentaatio, suodattuminen) Kemialliset (fosforin adsorptio maaperää ään) Biologiset (typen denitrifikaatio,, biologinen ravinteidenkulutus) Kaikki em. prosessit tarvitsevat aikaa, jotta hyvä puhdistustulos saavutettaisiin Siten ratkaiseva suunnitteluparametri on veden todellinen viipymäaika kosteikossa Todelliseen viipymää ään n vaikuttavat hydrologiset ja hydrauliset tekijät Valuma-alueelta kosteikkoon tulevan veden määrä ja ajallinen jakautuminen Veden kulkureitit ja nopeuserot kosteikon eri osissa

5 Kosteikkojen suunnittelun lähtl htökohdat Valumavesien käsittelyä varten rakennettavan kosteikon hydraulisella suunnittelulla kaksi perustavoitetta Yhtäältä: Taattava riittävän pitkä nimellisviipymä KOSTEIKON PINTA-ALA SUHTEESSA VALUMA- ALUEESEEN Toisaalta: Pyrittävä hyvään hydrauliseen tehokkuuteen KOSTEIKON MUOTOILU

6 Tutkimuskosteikot Hovi Alastaro Flytträsk Valuma-alueen alueen pinta-ala ala (ha) Kosteikon pinta-ala ala (ha) 0,60 0,48 60 Kosteikon pinta-ala ala valuma-alueesta alueesta 5% 0,5% 3% Pelto-% Kuvaus VIHTA-hankkeessa rakennettu mallikosteikko Maat.ympärist ristö- tuella toteutettu lask.allas/kosteikko Osin luonnontilainen, 1910-luvulla laskettu järvij Tutkimusjakso Kevät t 1999 Syksy 2002 Kevät t 1998 Kevät t 2000 Kevät t 1998 Kevät t 2000 Vesinäytepareja (in-out)

7 Tutkimuskosteikot

8 Hovin kosteikko

9 Alastaron kosteikko

10 Flytträskin kosteikko

11 Tuloksia (I) Suurimmat vuotuiset ainepoistumat kosteikoissa (kg ha -1 ja (%)) Hovi Alastaro Flytträsk Kiintoaine (68%) (41%) 1100 (16%) Kok.. fosfori 24 (62%) 21 (19%) 1,9 (15%) Kok.. typpi 280 (36%) 11 (0 %) 57 (11%)

12 Tuloksia (II) Hovin ja Alastaron kosteikkojen 2D-mallinnus Virtauskentät t (RMA2) Merkkiainekokeiden simuloinnit (RMA4) Kiintoainepitoisuuden muutos (SED2D) Virtausnopeudet (MHQ) Hovissa maksimi 5 mm s -1 (tulouomassa) Alastarolla > 21 mm s - 1 (yli 25 m 2 alueilla tulo- ja poistoaukkojen läheisyydessä) Hydraulinen tehokkuus Hovi 0,65 (ilman kannaksia 0,24!) Alastaro 0,52 Kiintoainepitoisuuden alenema 3 tulvahuipun aikana Hovi 26% 74 % Alastaro -13% 43 %

13 Tuloksia (III) Kosteikon suhteellisen pinta-alan alan merkitys, kirjallisuuskatsaus

14 Tuloksia (IV) Hovin maaperäanalyysit analyysit Tulevan veden DRP-pitoisuus (µg/l) Poistetun maakerroksen max. EPC 112 µg/l Kosteikon pohjaksi jätetyn maan max. EPC 3 µg/l Aika

15 Johtopää äätöksiä Kuinka suuri kosteikon tulee olla suhteessa siihen kohdistuvaan hydrologiseen kuormitukseen? 5 % valuma-alueesta alueesta riittää niin fosforin kuin typenkin jatkuvaan, tehokkaaseen poistoon 0,5 % valuma-alueesta alueesta ei riitä typenpoistoon, kiintoaine- ja fosforipoistumat vaihtelevia 5 % useissa tapauksissa epärealistisen suuri, pitäisi isi kuitenkin pyrkiä vähintään n 2 %:n kosteikko/valuma-aluesuhteeseen aluesuhteeseen Pienemmänkin nkin suhteen omaavat kosteikot voivat silti toimia kiintoaineen pidätt ttäjinä karkeita maalajeja sisält ltävillä valuma-alueilla alueilla

16 Johtopää äätöksiä Millaiset kosteikon muotoiluratkaisut ovat hydraulisesti tehokkaita? Pitkänomainen virtausreitti Ei liiaksi, sopiva pituus/leveyssuhde 5:1 Maisemallisesti paras toteutus maakannasten avulla Syvänne kosteikon alkupää äähän Tulvan tasaaminen Karkeimman aineksen laskeuttaminen ja denitrifikaatio Saarekkeet Pohjan tasanteet, poikittaiset harjanteet Poikittaiset kasvillisuusvyöhykkeet

17 Johtopää äätöksiä Miten kosteikon maaperäominaisuudet vaikuttavat fosforin pidättymiseen? Mitä matalampi kosteikon maaperän n EPC suhteessa tulevan veden liuenneen fosforin pitoisuuksiin, sitä parempi pidätyskapasiteetti Vapaiden l. fosforilla kyllästym stymättömien Fe- ja Al-oksidien määrä maaperäss ssä ratkaisevan tärket rkeää Tehtäess essä kosteikko aiemmin lannoitetulle pellolle on muokkauskerros ensin poistettava

18 Kosteikot metsätalouden talouden vesiensuojelussa Metsätaloudesta taloudesta tuleva kuormitus poikkeaa maatalouden hajakuormituksesta siten, että ravinnepitoisuudet ja ominaiskuormitukset ovat useimmiten matalampia ja orgaanisen aineen osuus suurempi Vedenpuhdistusprosessit toimivat yleensä sitä tehokkaammin mitä korkeampia ovat ainepitoisuudet, joten kosteikkoja kannattaa kuten maatalousalueillakin sijoittaa sinne, missä toimenpiteiden arvioidaan saavan aikaan korkeita pitoisuuksia Maatalouskosteikkoihin verrattuna runsaasti orgaanista ainetta niin n tulevassa vedessä kuin kosteikon pohjallakin tämän n pitäisi isi lisätä denitrifikaatiota eli typen poiston mahdollisuudet saattavat olla hyvätkin Metsätalousalueille talousalueille perustettavien kosteikkojen luonteva toteuttamisratkaisu atkaisu saattaisi useissa tapauksissa muistuttaa turvetuotannon pintavalutuskentti utuskenttiä Sopivaan paikkaan padottuna ja muotoiltuna myös s maatalouskosteikkojen tyyppiset ratkaisut voivat tulla kyseeseen Tärkeää olisi kuitenkin sijoittaa kosteikot kuormituksen kannalta kriittisiin tisiin paikkoihin ja mitoittaa ne riittävän n suuriksi hydrauliseen kuormitukseen nähden