Hulevesikuormitusten arviointi ja hulevesien seurannan suunnittelu kaupunkimittakaavassa Case: Lahden kaupunki Juhani Järveläinen Aalto-yliopisto Lahden Keskus Helsingin Yliopisto ympäristötieteiden laitos Lahden tiedepäivä 12.11.2013
Johdanto Hulevesistä aiheutuvia ongelmia: Liian paljon vettä: tulvat, eroosio Liian vähän vettä: maanpainumat, pohjavalunnan pienentyminen Liian likaista vettä: rehevöityminen, myrkylliset sedimentit, kalakuolemat, uintikiellot Ongelmien odotetaan lisääntyvän Taustalla: Uudis- ja täydennysrakentaminen Kaupunkialueiden tiivistäminen Ilmastonmuutos ESS 30.9.2012. Kuva: Raija Paavola
Hulevesien hallinta Kaupungeilla hulevesiohjelmat Hulevesien huomiointi uudisrakentamisessa Veden kierron luonnonmukaistaminen! LID (Low Impact Design) Imeytyspainanteet, viheralueet, viivytysaltaat, vettä läpäisevät pintarakenteet.. Suorituskyvystä vähän tutkittua tietoa Kohdentaminen, mitoittaminen ja toimivuuden arviointi edellyttää tietoa hulevesien muodostumisesta Hulevesien seuranta!
Tutkimuksen tavoitteet Lahden alueella muodostuvan hulevesikuormituksen arviointi Kokonaisvaltaisen seurannan suunnittelu päästöarvioiden pohjalta Tiedon tuottaminen hulevesisuunnittelun tueksi Menetelmiä tulee pystyä soveltamaan myös muualla!
Tutkimuksen toteutus Vaihe 1 Vaihe 2 Vaihe 3 Hulevesilaatuaineistojen kirjallisuuskatsaus Hulevesiaineiston analyysi Läpäisevyysanalyysi Maankäyttöanalyysi Tilavuuspitoisuusmallinnus Näytteenottoparametrien arviointi Tarkkailtavien maankäyttöluokkien määrittäminen Marginaalihyötyanalyysi Tutkimusalueen luonnehdinta - Jako maankäyttöluokkiin - Luokkien ominaisuuksien määrittäminen Hulevesikuormitusten arviointi - Määrä, laatu ja alueellinen jakautuminen Tarkkailun suunnittelu - Hulevesien seurantaan tarvittavien parametrien määrittäminen
Kaupungin alue jaettu 9 luokkaan maankäytön mukaan Hulevesien laadun ja maankäytön välillä yhteys Läpäisevyysanalyysi maankäyttöluokille mahdollistaa hulevesien määrän arvioinnin Espoosta hulevesiaineistoa 2001-2006 ja Lahdesta 2008-2010 Keskimääräiset haitta-ainepitoisuudet Maankäyttöluokille erikseen Kuva: Marjo Valtanen
Arvioidun typpikuormituksen jakautuminen 0,60 0,50 Hulevesikuormitusten arviointi pitoisuus-tilavuusmallin avulla Kuormituksen määrä saadaan kertomalla valunnan määrä keskimääräisellä haittaainepitoisuudella Jokaiselle haitta-aineelle erikseen maankäyttöluokittain 0,40 0,30 0,20 0,10 0,00 Osuus koko kuormituksesta
Typpikuormaa vastaava marginaalihyöty 100 Tarkkailun suunnittelu Kattavuus 80 % koko arvioidusta päästömäärästä Marginaalihyötyanalyysi kertoo kustannustehokkaimman tavan Näytemäärien arviointi hulevesiaineiston pohjalta Kumulatiivinen vuosikuorma (%) 90 80 70 60 50 40 30 20 Optimoitu tarkkailu Satunnainen tarkkailu 10 0 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Tarkkaillut maankäyttöluokat
Tuloksia 2500 Arvioidut vuosikuormat 70 7 Vuodessa hulevesiä arvioitiin muodostuvan n. 13 milj. m 3 Näitä vastaava vuosittainen kokonaiskuorma n. 2500 tonnia Eri haitta-aineiden kuormituksessa korostuivat eri maankäyttöluokat Suhteessa eniten haitta-aineita peräisin teollisuus- ja viheralueilta sekä tiealueilta Tarkkailun järjestämisessä huomioitava paikalliset tavoitteet! Koko vuosikuorma (kg) Koko vuosikuorma (t) 2000 1500 1000 500 0 1800 1600 1400 1200 1000 800 600 400 Kiintoaine Kemiallinen hapenkulutus 60 50 40 30 20 10 0 Kokonaistyppi 6 5 4 3 2 1 0 Kokonaisfosfori 200 0 Lyijy Sinkki Kupari Kromi Nikkeli
Tuloksia Menetelmät sopivat sovellettaviksi myös muissa kohteissa! Määritetyt keskimääräiset haittaainepitoisuudet hyödyllisiä kuormitusten arvioinnissa Lisätieto hulevesien laadusta mahdollistaa tarkemmat arviot Seuranta- ja tutkimustoiminta järkevää yhdistää
Lyhyesti hankkeesta: "Kestävän kehityksen kaupunkilaboratorio. Veden kierron hallinta ja ekosysteemipalvelut kaupunkiympäristössä. Toteutetaan ajalla 1.1.2012-30.6.2014 Rahoituksesta vastaavat Päijät-Hämeen liitto EU:n rakennerahasto-ohjelmien kautta sekä Lahden kaupunki Tutkimukselliset tavoitteet: Selvittää kaupunkien ja niiden ekosysteemien toimintaa, rakentamisen vaikutusta sekä tähän liittyvää tietoinfrastruktuuria
Viitteet: HULEVESIAINEISTOT SILLANPÄÄ, N (2013). Effects of suburban development on runoff generation and water quality. Aalto University publication series DOCTORAL DISSERTATIONS 160/2013. ISBN 978-952-60-5373-8 (printed), 978-952-60-5374-5 (pdf). Valtanen, M., Sillanpää, N. and Setälä, H. (2013), Effects of land use intensity on stormwater runoff and its temporal occurrence in cold climates. Hydrological Processes. doi: 10.1002/hyp.9819 Stormwater-hanke. Loppuraportti. http://lib.tkk.fi/tiede_teknologia/2012/isbn9789526045559.pdf HANKE http://www.paijat-hame.fi/fi/tehtavat/eu-ohjelmat/paijat- hameen_liiton_rahoittamat_euroopan_aluekehitysrahaston_hankkeet_112008_- /kestavan_ympariston_kaupunkilaboratorio http://civil.aalto.fi/fi/tutkimus/ymparistotekniikka/tutkimushankkeet/kestavan_kehityksen_kaupu nkilaboratorio/