Käyttökemuksia automaattisista vedenlaatumittareista VARELYssä 14.5.2013 VARELY Helmi Kotilainen 23.5.2013 1
VARELYn mittaukset aloitettiin yhdellä siirrettävällä laitteella 2008 23.5.2013 Hel 2 mi Kot
TEHO-hankkeen mittausasemat aloittivat ympärivuotisen mittauksen toukokuussa 2009. TEHO- hanke päättyi kesällä 2011. Teho Plus-hanke, SYKE ja VARELY on jatkanut kohteissa Aurajoki alavirta Halinen, mittaus on jatkunut Aurajoki ylävirta Pöytyä, Jakso päättynyt kesällä 2011 Savijoki alavirta Kärpijoki, Jakso päättynyt, tilalle Vuohenoja Savijoki ylävirta Savijoki mittapato, mittaus on jatkunut/ SYKE Savijoki sää Savijoki mittapato, mittaus päättymässä 2013 Loimijoki Rutavan pato, mittaus on jatkunut Eurajoki Vuojoen kartano, mittaus on jatkunut Eurajoki sää Jakso päättynyt kesällä 2011 Puttaanjoki Puttaanoja, mittaus on jatkunut/ SYKE 23.5.2013
23.5.2013 VARELY/VT/HK 4
Mittaustulokset kuvina ja datana Mittaridata toimittajan palvelimelle kerran päivässä Suureet: sameus, nitraatti, lämpötila, vedenkorkeus Raakadata käytettävissämme koko ajan Kalibrointivaihe oli hydrologinen vuosi, n 10 näytettä Data julkisilla sivuilla kok N ja kok P tuloksina Helmi Kotilainen VARELY 23.5.2013 5
21.10.2010 13:15 21.10.2010 klo 10.15 Anturin puhdistus ja kaapissa kaikki OK. Ast. +67 cm ELY/Sanna-Mari 11.10.2010 14:24 11:10.2010 klo 09:35 -linssi puhdistettu -vesinäyte otettu -kompressorin kondenssiovesi päästetty pois, paine ennen 7 bar jälkeen 8.2 bar -asteikko lukema 61 cm -kaikki ok -ilmoitti Jorma Elo 27.09.2010 14:56 27.09.2010 klo 12:35 -otettu vesinäyte -puhdistettu anturi -asteikko + 63 cm -päästetty kondenssivesi pois -kaapissa kaikki ok 10.09.2010 13:02 6.9.2010 klo 13.50 Linssin puhdistus. Ojassa vesi alempana kuin ikinä, sillan ali ei mennyt yhtään vettä. ELY/Sanna-Mari 30.08.2010 15:53 30.8.2010 klo 13.15 Linssin puhdistus ja kaapissa kaikki OK Asteikko +58 cm ELY/Sanna-Mari 23.5.2013 6
Helmi Kotilainen VARELY 23.5.2013 7
Anturin puhdistus kahden viikon välein REHEVÄSSÄ KOHTEESSA VIIKON VÄLEIN Huoltotoimet fyysisesti vaativia ympärivuotisessa mittauksessa Helmi Kotilainen VARELY 23.5.2013 8
Talvella eristeenä tyroksilevy ja lumikerros Helmi Kotilainen VARELY 23.5.2013 9
Kuva : Olli Huttunen /Luode Consulting, kevättulva Eurajoella 2011 23.5.2013 10
Taso ei saisi muuttua huollon ennen ja jälkeen. Huoltoväli 2 viikkoa on tapauskohtainen eikä aina riitä. Huomaa sameuden tasomuutos 3.5.2010 huollon jälkeen. Helmi Kotilainen VARELY 23.5.2013 11
Mittarin ja laboratoriotuloksen sameusarvo kalibroidaan paikkakohtaisesti Tärkeää on saada luotettavat arvot pienissä ja suurissa pitoisuuksissa Esimerkki paikkakohtaisesta kalibroinnista: Aurajoki alajuoksu ja yläjuoksu 140 120 Sameus FNU y = 2,2167x + 27,497 R² = 0,9747 1000 800 600 Sameus y = 2,816x - 6,3536 R² = 0,9773 100 400 80 200 60 40 0 0 50 100 150 200 250 300 350 20 0 0,0 10,0 20,0 30,0 40,0 50,0 Helmi Kotilainen VARELY 23.5.2013 12
SAMEUDESTA FOSFORIIN Sameuden korrelaatio kokonaisfosforiin ei aina onnistu 140 Kokonaisfosfori y = 0,366x + 106,56 R² = 0,0341 Ja toisinaan taas onnistuu 600 500 Kokonaisfosfori y = 4,5361x + 20,672 R² = 0,9608 120 100 80 400 300 60 40 20 200 100 0 0,0 10,0 20,0 30,0 40,0 50,0 0 0 20 40 60 80 100 120 Helmi Kotilainen VARELY 23.5.2013 13
Jokainen mittaussuure ja muuntosuure kalibroidaan paikkakohtaisesti erikseen. Typen kalibraatio onnistuu yleensä hyvin 4,5 4 3,5 3 2,5 2 1,5 1 0,5 Nitriitti-nitraatti y = 0,9565x - 0,4516 R² = 0,8682 0 0,00 1,00 2,00 3,00 4,00 5,00 5 4,5 4 3,5 3 2,5 2 1,5 1 0,5 Kokonaistyppi y = 0,8772x + 0,3325 R² = 0,8809 0 0,00 1,00 2,00 3,00 4,00 5,00 Helmi Kotilainen VARELY 23.5.2013 14
Ainevirtaamaa laskettiin ympäristöhallinnossa käytetyin menetelmin neljälle laskentajaksolle vuodessa Otostyyppiset: Räike, Mittari1, VEMALA 1 Räike = vesinäytetuloksista Räikkeen tapaan (pitkään käytetty hallinnossa) Mittari1= mittarin tulos otosajankohdassa (kalibrointisuoralta) VEMALA1= WFSS vedenlaatumallin päivittäinen pitoisuusennuste Lyhyen aikavälin aineistot ns. jatkuvat linearisoidut jaksot Suomela Mittari 2 VEMALA 2 Helmi Kotilainen VARELY 23.5.2013 15
35,00 AURAJOKI, Halinen 30,00 KOKONAISFOSFORI (tonnia) 25,00 20,00 15,00 10,00 Otos Mittari 1 VEMALA1 Suomela Mittari 2 VEMALA 2 5,00 0,00 V-IX X-XII XII Summa I-III III IV V-IX X-XII XII Summa 2009 2010 LASKENTAJAKSOT Helmi Kotilainen VARELY 23.5.2013 16
Miksi kuormitusarviot vaihtelevat? Kuormitusarviot poikkeavat toisistaan suuresti Erityisesti: Otos1 ja Mittari1 tulisivat olla samanlaisia, jos kalibrointi on onnistunut ja pysyvä Tulokset vaihtelevat eri jaksoissa ja eri vuosina huomattavasti Tarvitsemme lisää mittaustuloksia, kokemusta, tulosten läpikäymistä ja tulkintaa Helmi Kotilainen VARELY 23.5.2013 17
Savijoen mittapatollatarvasjoella SEMATO-hankkeen tutkimusjakso 2007-2009 Erityisjakso talvella 2007-2008 KUVAA ILMASTONMUUTOSTA Laitteisto SYKEn hankkimaa 2007-2008 peltoa 39% valuma-alueen koko 15,4 km2 pinnankorkeus, nitraattityppi, sameus veden ja ilman lämpötila Sadeasema Maankosteus-asema Helmi Kotilainen VARELY 23.5.2013 18
FTU 1400 1200 Kalibroitu sameusdata ja näytteenotto 1000 800 600 400 200 0 13.6.2007 13.7.2007 13.8.2007 13.9.2007 13.10.2007 13.11.2007 13.12.2007 13.1.2008 13.2.2008 13.3.2008 13.4.2008 13.5.2008 kalibroitu anturisameus näytteet Helmi Kotilainen VARELY 23.5.2013 19
Vesinäytteisiin perustuvat kuormitusarviot poikkeavat anturiarvoista sitä enemmän, mitä vähemmän vesinäytteitä on kuormitusarvion taustalla. Julkaisu Suomen ympäristö 23/2010, Linjama et al. Helmi Kotilainen VARELY 23.5.2013 20
Eurajoki alajuoksu, 13.5.2013 Lisää viraston nimi, tekijän nimi ja osasto 23.5.2013 21
Raakadataa. Huuhtoumaa maatalouden kuormittamalla valuma-alueella ensimmäisten syksyn sateiden jälkeen. Helmi Kotilainen VARELY 23.5.2013 22
Lounais-Suomessa oli poikkeuksellinen lumitalvi 2010-2011 ja 2012 Kevään typen huuhtoutuma!!! SAADAANKO UUTTA TIETOA? Helmi Kotilainen VARELY 23.5.2013 23
Mittarit ylös 5.4.2011 jäidenlähdön ajaksi /kuva Aurajoki Suurten huippuvirtaamien ajankohdan ravinnehuiput jäivät mittaamatta automaateilla. Tilanne paikattiin käsinäytteenotolla. Helmi Kotilainen VARELY 23.5.2013 24
Mutta mittaus onnistui 2012 ilman katkosta. Paikka: Aurajoki Halinen Lisää viraston nimi, tekijän nimi ja osasto 23.5.2013 25
Saadaan ajankohtaista dataa käyttöön. Yhteensopiva ennustemalliin Helmi Kotilainen 17.1.2011 23.5.2013 26
Alijäähtynyt vesi vai laiterikko? 10.1.2012. 7-11.2011 data näytti tällaiselta! Lisää viraston nimi, tekijän nimi ja osasto 23.5.2013 27
Laitetoimittajan huolto tehty.11.1.2012. Dataa korjattu. Kuva palvelusivuilta! 23.5.2013 28
VIIDENautomaattiaseman vuosikustannukset laitteistoja vuokraamalla 105600 /vuosi Automaattiasemien leasingkustannukset ja muut toimitukselliset kustannukset Huoltotyöt (70 htp) Vedenlaatunäytteiden analyysikustannukset (35x5 näytettä) Muut työt: tulkinta, varmennustyöt ja koordinointi (30 htp) Raportointi ja analyysit ( 30 htp) Lisää viraston nimi, tekijän nimi ja osasto 23.5.2013 29
Omat automaattiasemat Huoltotyöt (70 htp) Vedenlaatunäytteiden analyysikustannukset (35 x5 näytettä) Muut työt: tulkisnta, varmennustyöt ja koordinbointi Lisää viraston nimi, tekijän nimi ja osasto 23.5.2013 30
HUOLENAIHEEMME Mittausasemat usein hankerahoituksella! Seurantaohjelmilla kovat säästötavoitteet! Mitä kun hanke loppuu???? Leasingsopimukset päättyivät. Uusitaanko? Tulkinnat ovat kesken. Tulosten käytettävyydessä on selvitettävää. Erilaiset hydrologiset vuodet? Rekisterisiirrot ja automaattimittareitten datan loppusijoituspaikka on järjestämättä. Automaattidata ei sovellu sellaisenaan rekistereihin ja sitä tulee paljon. Helmi Kotilainen VARELY 23.5.2013 31
Yhteenveto: Laitekehitys on nopeaa. Toistaiseksi on vähän laitteita, joilla on mitattu pitkäaikaismuutoksia, tai soveltuvat ympäristömittaukseen ympärivuotisesti. Jääpeitteinen kausi, jäiden lähdön aika, suuret pinnanvaihtelut, uomaeroosio ja alivirtaamakaudet kriittisiä automaattimittaukselle. Laitteistot tarvitsevat aina huolenpitoa ja data seurantaa. Perinteistä seurantaa uhkaa resurssipula. Laitteiden anturityyppi valittava kohteen mukaan Automaattimittauksessa kalibrointi ja huolto on erittäin tärkeää virhetulkintojen estämiseksi. Kentällä käymisestä ei päästä. Menetelmävertailut ja kuormitusvertailut perinteisen seurannan ja automaattidatan välillä ovat vielä kesken Molempia tapoja tulisi kuljettaa/kehittää rinnakkain / kustannukset nousee!! Mallit tarvitsevat mittausdataa, ei vain suhteellista dataa Kaukokartoitus tarvitsee vertailudataa eikä tekniikka vielä toimi kaikissa olosuhteissa Käyttö ja tulkinta on asiantuntijatyötä, johon nykyään ei ole osoitettu resursseja Kustannussäästötoive on ollut osin ylioptimistista Helmi Kotilainen VARELY 23.5.2013 32