Keidas-projekti kansanomaisesti, sivu 1/8 Haimme Life+ Keidas-projektissa luonnonmukaisia ratkaisuja kaupungistumisen aiheuttamiin hulevesien hallinnan haasteisiin. Hulevedellä tarkoitamme taajamien pintavaluntavettä eli vettä, joka virtaa taajamien läpäisemättömillä pinnoilla (kadut, päällystetyt pihat, katot) sadetapahtuman tai lumen sulannan aikana. Luonnontilaisissa maisemissa sadevesi ja lumen sulamisvesi imeytyvät enimmäkseen maahan ja pintavaluntavettä muodostuu vain vähän tai ei ollenkaan. Maankäytön ja maisemanhoidon valinnat vaikuttavat suuresti pintavalunnan muodostumiseen: sekä muodostuvan veden määrään että laatuun. Kun rakennamme rakennuksia, teitä ja läpäisemättömien pintojen peittämiä piha-alueita, rikomme veden luontaiset kulkureitit ja veden imeytyminen maahan estyy. Valuma-alue on alue, jolle satavat vedet purkautuvat tiettyyn maaston kohtaan kuten puron purkupisteeseen vastaanottavaan järveen. Valuma-alue on mittakaava, jonka puitteissa kaikki maankäytön muutokset vaikuttavat vastaanottavan vesistön tilaan. Hulevesien hallinnalla tarkoitetaan sekä veden määrästä että laadusta huolehtimista. Kohonneet virtaamat aiheuttavat mm. eroosiota ja tulvia vastaanottavissa vesistöissä sekä kuivumista taajamassa. Haimme projektissamme ratkaisuja Euroopan Unionin vesipuitedirektiivillä määrittämään yhteiseen tavoitteeseen pintavesien hyvästä tilasta. Suunnittelimme ja toteutimme pilottikohteita Etelä-Suomessa Vihdin Nummelan taajamassa sekä tiiviisti rakennetussa Helsingin Viikin kaupunginosassa, sekä seurasimme toteutettujen hallintarakenteiden toimintaa. Seurantatulosten avulla samantyyppisillä alueilla toteutettaville uusille rakenteille voidaan arvioida kohdekohtaisten suunnitteluratkaisujen vaikutusta niin rakenteiden tarjoamiin ekosysteemipalveluihin kuin huoltotarpeeseen. Ekosysteemipalvelut on yhteisnimi luonnon ihmiselle tarjoamiin hyötyihin; hulevesien luonnonmukaisen hallinnan maisemarakenteiden ekosysteemipalveluja ovat mm. veden puhdistus, tulvien hallinta ja virkistyskäyttö. Huolto on maisemassa aina häiriötekijä ja kustannus; siksi huollon minimointi on osa kestävää maisemansuunnittelua. Haasteena taajamissa: hulevesien määrä, sijainti ja laatu. Nummelassa hulevesiputken suulla voi paljain silmin havainnoida, kuinka valuma-alueen maankäyttö vaikuttaa: avouomasta ja putkiverkosta tulee harvoin väriltäänkään samanlaista vettä.
Native landscape (forest) One-way road Two-way road 10% Impervious 25% Impervious Low density residential 50% Impervious 75% Impervious 100% Impervious 100% Extensive green roof 100% Intensive green roof Urban Oases design goal Keidas-projekti kansanomaisesti, sivu 2/8 Aluksi tutustumme huleveden muodostumiseen taajamassa. Mitä enemmän läpäisemätöntä pintaa rakennetaan sitä enemmän ja nopeammin pintavaluntavettä muodostuu sadannan tai lumen sulannan aikana. Kukin maisema muodostaa pintavaluntaa riippuen sen kyvystä läpäistä vettä maakerroksiin. Läpäisemättömät ja kaltevat pinnat muodostavat nopeasti ja paljon pintavaluntaa. Voimme laskea tietylle maisemalle pintavalunnan muodostumista litroina sekunnissa valitulla sateen intensiteetillä eli voimakkuudella. Ilmastonmuutoksen ennustetaan vaikuttavan sateiden voimakkuuteen. Suomessa sateiden ennustetaan voimistuvan 10 30%:lla. Jotta kaupungistumisen vaikutuksia vastaanottavaan vesistöön voidaan minimoida, meidän tulee kompensoida pintavalunnan määrää niin maankäytön kuin ilmastonmuutoksenkin suhteen mahdollisimman lähellä pintavalunnan muodostumispaikkaa. l/s 200 180 160 140 120 100 80 60 40 Pintavalunnan muodostuminen Etelä-Suomessa kaupungistumisen eri tasoilla Current Valittu mitoitussade design rain or 150 l/(s*ha) 30% increase lisäys or 195 l/(s*ha) ILMASTON MUUTOS: Globaali mittakaava MAANKÄYTÖN MUUTOS: Valuma-aluemittakaava KOMPENSOIVAT RAKENTEET: Paikallinen mittakaava tavoitteena muutoksia edeltävä taso 10% increase lisäys or 165 l/(s*ha) Ilmaston muutoksen vaikutus Maankäytön muutoksen vaikutus Luonnonmukaisessa hulevesien hallinnassa etsimme luonnosta apua ja hallinnoimme pintavaluntaa kompensoivin rakentein kuten rakennetuin kosteikoin. Samalla kun korjaamme hulevesien aiheuttamia haasteita näillä maisemarakenteilla, käytämme hulevesiä voimavarana ja luomme taajamiin rikkaan ja monimuotoisen kasvillisuuden peittämiä keitaita, jotka sekä vaimentavat maankäytön ja ilmaston muutokseen liittyviä virtaamia että sitovat hiilidioksidia kasvillisuuteen. 20 0 Pintavalunnan haasteiden muodostuminen Hallinta mahdollisuuksia
Keidas-projekti kansanomaisesti, sivu 3/8 Hallinnoidaksemme hulevesien aiheuttamia haasteita, kuten tulvia ja huonoa veden laatua, etsimme ratkaisuja luonnosta. Luonnon maisemiin kuuluu kosteikkoja, jotka toimivat tulvien hallinnassa kuin pesusienet: kosteikot imevät vettä, vaimentaen virtaamia ja vapauttavat vettä hitaasti, tasaten virtaamia ja ehkäisten kuivuutta. Veden ja kuivan maan rajapinnan maisemina kosteikot tarjoavat myös erittäin rikkaita elinympäristöjä kasveille ja mikrobeille, joista molemmilla on tärkeä merkitys veden puhdistamisessa. Kosteikoissa mikrobien monimuotoisuus on paljon korkeampi kuin biologisten jätevedenpuhdistamojen niin kutsutussa aktiivilietteessä ja kosteikot pystyvätkin puhdistamaan vedestä myös sellaisia yhdisteitä, jotka menevät muuttumattomina jäteveden käsittelylaitosten läpi. Koska taajamien pinnoilta valuva vesi voi sisältää useita haitallisia aineita, on tervetullutta tietää, että kosteikkojen kasvit ja mikrobit ovat puhdistamassa vettä ennen kuin se saavuttaa järven tai meren, jossa uimme ja kalastamme ruokaamme. Mitä monimuotoisempi kosteikko on sitä laajakirjoisemmin se puhdistaa vettä. Kun suunnittelemme hulevesien hallintakosteikon, meidän tulee aluksi selvittää valuma-alueen maankäyttö ja ilmasto, jotka määrittelevät kosteikkoon tulevan veden laadun ja määrän sekä muutokset näissä. Kosteikkoon tullessa veden erodoivat virtaamat tulee aluksi vaimentaa. Kosteikon pääallas suunnitellaan aiotulle kasvillisuudelle ja sen häiriintymättömälle kehittymiselle useiden vuosikymmenten ajaksi. Useimmiten uusi kosteikko perustetaan kaivamalla ja veden taso asetetaan rakentamalla purkupäähän pohjapato. Jälleen paikallinen maisema määrittää suunnittelun yksityiskohdat. Projektissamme paikalla olemassa oleva savi ja paikalliset kivet muodostivat rakennusmateriaalit. Kuivina talviaikaan kaivettujen leveiden uomien annettiin peittyä vedellä ja kasvittua itsestään. Leveät ja kasvillisuuden peittämät uomat, joissa vesi virtaa hitaasti, ehkäisevät eroosiota ja lisäävät veden kontaktiaikaa vettä puhdistavien kasvien ja mikrobien kanssa. Siinä missä ravinteikas savi lisäisi sinilevien kukintoja vastaanottavissa järvissä, savipuron elinympäristö taas on hyvin rikas ja myös kriittisesti vaarantunut elinympäristö Suomessa. Pilottikosteikoillamme perustimme tätä elinympäristötyyppiä kaupungistuneilla alueilla paikoissa, joissa käytettävissä oleva tila mahdollisti myös alueet rakennettujen leveiden kosteikkoalueiden rantojen suojavyöhykekasvillisuudelle, sekä missä perustetut uudet alueet voitiin yhdistää laajempiin vesiluonnon kokonaisuuksiin.
Keidas-projekti kansanomaisesti, sivu 4/8 Hulevesien hallintakosteikkoon tulee suunnitella kolme osaa: vaimennusallas kosteikon alkuun, matala ilmaversoisten kasvien alue kosteikon pääaltaaksi sekä laskeutusallas kosteikon loppuun. Viereisessä kuvassa on Nummelan Portti-niminen hulevesien hallintakosteikko Vihdissä. Siihen tulee lähinnä Nummelan taajaman valuntavesiä 550 hehtaarin alueelta. Kosteikolta vedet purkautuvat Vihdin Enäjärveen, mistä veden reitti jatkuu Siuntionjoen kautta Itämereen. Vaimennusalas (IN) kosteikon alussa hidastaa veden virtausta, jonka vaikutuksesta karkea kiintoaines laskeutuu altaan pohjalle. Veden valumaalueelta tuomat ja uomasta ylävirralla erodoituneet savipartikkelit laskeutuvat törmätessään kasvillisuuteen, niin avovetisten altaiden uposkasveihin kuin pääaltaan ilmaversoisiin kasveihin. Kasvillisuus ja mikrobit puhdistavat vedessä liuenneina liikkuvia haitallisia aineita. Kosteikon loppupään laskeutusaltaassa (OUT) kosteikon itsensä tuottama orgaaninen aines (kuolleet kasvin osat) laskeutuu pohjalle. Savipartikkeleihin sitoutuneena liikkuvan fosforin poistaminen on kosteikolla erityinen mielenkiinnon kohde, sillä fosfori on leväkukintoja aiheuttavien sinilevien kasvua rajoittava ravinne niin vedet vastaanottavassa Enäjärvessä kuin Itämeressä. OUT IN Portti-kosteikon veden peittämä pinta-ala on keskimäärin vain 0,1 % valuma-alueensa pinta-alasta. Veden laadun puhdistuskosteikoiden kokosuosituksissa käytetään kosteikon pinta-alan suhdetta valuma-alueensa pinta-alaan; suositukset vaihtelevat 1% ja 5% välillä. Kiitos Portti-kosteikolle muodostuneen runsaan kasvillisuuden, jonka on annettu kehittyä häiriöttä, kosteikko on ollut tehokas veden laadun puhdistaja valuma-alueeseensa nähden pienestä koosta huolimatta. Veden puhdistuminen on parantunut kasvillisuuden lisääntyessä. Viidentenä vuonna rakentamisensa jälkeen (kuvassa) kosteikon fosforin poistoteho vuositasolla on jo yli 20%. Kosteikkoon kertyvän kiintoaineen määrän odotetaan vaativan poistoa kaivuutyönä kerran 20-30 vuodessa. Nummelan Portti hulevesien hallinnan kosteikkopuisto viidentenä kasvukautena rakentamisesta. Ruohovartisten kasvilajien määrä on kolminkertaistunut. Huoltotarve=polun reunojen niitto. = Lintutorni. Photo: Antti Nykänen
Keidas-projekti kansanomaisesti, sivu 5/8 Kun arvioimme veden laatua kaupungistuneen alueen vaikutuksessa olevassa purossa, on tärkeää ymmärtää, että veden määrän ja laadun vaihtelut ovat todella suuria ja nopeita. Kaupungistuneet valuma-alueet ja hulevesiputkiverkostot koostuvat paljolti läpäisemättömistä pinnoista. Pinnoille satavasta sateesta muodostuu nopeasti pintavaluntaa, joka katoaa nopeasti maanalaiseen hulevesiputkiverkkoon, josta vedet puretaan edelleen nopeasti vastanottavaan vesistöön kuten kaupunkipuroon putkiverkon purkupäässä. Samalla kun sade puhdistaa kaupunkien kadut, päätyvät nämä vedet kadun pinnoilta kerättyine aineksineen purkuvesistöön. Alla olevissa kuvissa voi nähdä virtaamatilanteen mittapadolla Nummelan Kilsoin purossa ennen ja jälkeen lyhyen sadetapahtuman. Nummelassa seurasimme veden laatua jatkuvatoimisilla mittauslaitteilla kymmenen minuutin välein tapahtuvin mittauksin. Näin tiheä mittaus on tarpeen, jotta valuma-aluelta purkautuvan veden määrän ja laadun vaihtelut voidaan havaita. Samalla voidaan arvioida veden puhdistamista varten rakennettujen kosteikkojen toiminnan onnistumista. Näytteenotto kerran viikossa - Ei kerro veden laadusta paljoa.. Näytteenotto kerran päivässä - Entäs ne lyhyet rankkasateet Näytteenotto kerran 10 minuutissa - Näyttää tarkasti kuinka sadetapahtumatkin vaikuttavat veden laatuun ja virtaamiin kohteessa Kuvaajat: Joose Mykkänen, Luode Consulting Oy
Keidas-projekti kansanomaisesti, sivu 6/8 Kuinka hyvin hulevesien hallintakosteikko sitten puhdistaa vettä? Tämä voidaan selvittää seuraamalla jatkuvatoimisesti kosteikkoon tulevan ja kosteikosta lähtevän veden laatua. Jatkuvatoimisesti mitatuista arvoista lasketaan kosteikkoon tulevien haitta-aineiden kuormia ja kosteikon puhdistusteho. Alla on esitetty esimerkkinä Nummelan Portti-kosteikon fosforin pidättyminen kosteikkoon vuosina 2013 ja 2014 jatkuvatoimisten seurantamittausten tuloksista laskettuina kuukausikeskiarvoina. Vuonna 2013 Nummelassa oli tavanomaisen vuoden mukainen sää: talvella lumipeite ja lumen sulanta huhtikuussa, vähäsateinen kesä ja sateinen syksy. Vuonna 2014 Nummelassa oli poikkeuksellisen vähäluminen talvi, ei lumen sulantaa keväällä, tavanomainen vähäsateinen kesä sekä poikkeukselliset vähäsateinen syksy ja sateinen joulukuu. Alla olevissa kuvissa valkoiset pylväät edustavat veden suhteellista puhdistumista, eli fosforin pidättymistä kosteikkoon prosentteina sisään tulevan veden pitoisuudesta kunakin kuukautena. Tummat pylväät edustavat absoluuttista puhdistumista eli sitä, kuinka paljon fosforia pidättyi kosteikkoon kiloina kunakin kuukautena. Mitä kuvista voi nähdä? Kosteikkoon pidättyi fosforia kaikkina vuodenaikoina. Kuivina ajanjaksoina fosforia liikkuu veden mukana vähemmän ja suhteellisesti suurempi osuus pienestä määrästä forforia pidättyy kosteikkoon hitaasti liikkuvasta vedestä. Korkean virtaaman ajankohtina, eli syyssateiden ja lumen sulannan ajanjaksoina, suhteellisesti pienempi osuus, mutta absoluuttisesti suurempi määrä veden mukana liikkuvasta fosforista pidättyy kosteikkoihin. Vuosi 2013, tyypillinen vuodenaikojen vaihtelu Vuosi 2014, vähäluminen talvi ja vähäsateinen syksy, sadetta joulukuussa Graph: Pasi Valkama
Keidas-projekti kansanomaisesti, sivu 7/8 Projektissamme lähinnä kaivuutyönä perustetut hulevesimaisemat kehittyivät nopeasti rehevän kasvillisuuden peittämiksi. Kasvillisuus tuli kosteikkoihin ensisijaisesti itsestään lajiston koostuessa kotimaisista kosteikkojen ja tulvaniittyjen lajeista. Monimuotoinen ja rehevä kasvillisuus veden ja maan rajapinnassa houkutteli paikalle monimuotoista eliöstöä. Nummelan rakennetuille kosteikoille tuli nopeasti sammakkoeläimiä, lintuja ja jopa saukko. Eliöstön saapuminen asetti haasteita teiden ja purokäytävän risteysalueilla. Eliöstön turvallisuuden vuoksi jälkiasensimme eliöstölle turvallisia kuivakäytäviä olemassa oleviin teiden alituksiin. Vihdin kunta monisti jo projektin kuluessa uusia kosteikkopuistoja Niittu-puistosta ylävirtaan laajaksi yhtenäiseksi alueeksi ja asensi uusille alueelle luonnon eläimille turvallisia siltoja kuivakäytäviin. Viikissä (ylhäällä oikealla) hulevesien hallintarakenteisiin on tullut runsaasti lintuja talvehtivista sorsista muuttaviin suokukkoihin. Viikin altaisiin ei ole tullut sammakkoeläimiä. Viikin kohteiden sijainti tiiviissä kaupunkirakenteessa ilman turvallisia kulkureittejä ei todennäköisesti olisi sammakoille turvallinen. Liikenteen lisäksi veden laatu ei kaupungeissa välttämättä tue eliöstön kuten sammakkoeläinten hyvinvointia. Vesiensuojelun tulisikin ulottua taajamissa kaikkialle valuma-alueilla. Kaikki mikä päätyy läpäisemättömälle pinnalle, päätyy jossain vaiheessa myös vastaanottavaan luonnon vesistöön. Kosteikot eivät yksin ratkaise haasteita; teot veden laadun suojelemiseksi valuma-alueilla korostaisivat muita hulevesikosteikkojen ekosysteemipalveluja. Kuva: Anna Halonen Ilmakuva: Antti Nykänen
Keidas-projekti kansanomaisesti, sivu 8/8 Kun perustetaan hulevesien hallintakosteikkoa tai muuta hulevesimaisemaa, rahoitusta ja päätöksentekoa ajavat usein veden laatu ja mielenkiinto parantaa vastaanottavan järven tai meren tilaa. Osoitimme projektissamme, että jopa pieni hulevesien hallintakosteikko puhdistaa merkitsevästi veden laatua vuoden ympäri Etelä-Suomen ilmastossa, kunhan kosteikko on suunniteltu tukemaan runsaan kasvillisuuden kasvuun lähtöä ja kasvillisuuden annetaan kehittyä häiriöttä. Havainnoimme, että rakennetut hulevesien hallintakosteikot tarjosivat useita muitakin ekosysteemipalveluja, kuten elinympäristöjä ja virkistysmahdollisuuksia veden puhdistamisen lisäksi. Kun kysyimme Vihdin asukkailta heidän mielipiteitään ja halua maksaa hulevesien hallinnasta kosteikoin maksamalla erityistä hulevesimaksua, vastaukset olivat erittäin positiivisia ja ylistivät biologista monimuotoisuutta puistoissa, joiden käytöstä hulevesien hallintaan asukkaat olivat valmiita maksamaan moninkertaisesti kunnan hulevesien nykyiseen hallintaan käyttämän summan. Helsingissä pilottien perustaminen Nummelaa tiiviimpään kaupunkirakenteeseen oli haastavaa. Vaikka tilaa rakenteille olisi maan päällä, maan alla tila on risteilevien putkien ja kaapeleiden täyttämää, mikä estää jopa yksittäisten katupuiden istuttamista. Helsingin kaupungin avulla löysimme tilaa hulevesien hallinnan viherpainanteille pienistä kadun vieren nurmikaistaleista, joille suunniteltiin kantaviin kasvualustoihin ja erityisiin maaseoksiin nojaavia rakenteita, jotka tukevat niin kasvillisuutta kuin olemassa olevaa rakennettua ympäristöä. Kun kaupungistuminen etenee ja sateiden vaikutukset voimistuvat on veden viivyttäminen hulevesiviherrakenteissa putkiverkoston päivittämistä kestävämpi ja edullisempi ratkaisu. Ilmaston muutoksen ennustetaan äärevöittävän sateita ja kuivia jaksoja. Hulevesien hallinta vettä pidättävin kosteikoin ja viherpainantein auttaa niin tulvien kuin kuivuuden hallinnassa. Kosteikot tuottavat jonkin verran kasvihuonekaasu metaania niissä hajoavasta orgaanisesta aineksesta. Metaanin tuotto olisi kuitenkin todennäköisesti korkeampaa, mikäli aines päätyisi vastaanottaviin järviin. Hiilen sidonnassa ilmakehästä kosteikkojen ja tulvaniittyjen ruohovartinen kasvillisuus on kymmenen kertaa nurmikkopuistoa tehokkaampaa. Painanteissa puut lisäävät merkittävästi niin hiilen sidontaa kuin viilentävää varjoa taajamissa. Hulevesien hallinnan tarpeeseen perustettavat taajamakeitaat auttavat ympäristöä monin tavoin. Vaikka Nummelan kosteikot puhdistavat sijaintikohteessaan fosforia kokoonsa nähden tehokkaasti, tulee muistaa, että ne ovat vasta yksittäinen pilotti. Jos Itämeren tasolla fosforin puhdistamiseen ryhdyttäisin pelkästään kosteikoin, tarvittaisiin meremme valuma-alueelle noin 400 000 Portti-kosteikkoa, jotta jokien kautta mereen tuleva fosfori saataisiin laskettua luonnon taustahuuhtoumien tasolle. Vesien suojelun tulisikin olla - paitsi kosteikkojen puhdistustoimintoja hyödyntävää - myös ennaltaehkäisevää ja tapahtua kaikkialla niin kaupungistuneilla kuin muunkin maankäytön valuma-alueilla. Teksti ja kuvitus jos ei toisin mainita: Outi Wahlroos