Hulevesirakenteiden ekosysteemipalvelut Outi Wahlroos Helsingin yliopisto 1
Creating Urban Oases Challenge: Urban runoff Watershed and land use matter Employ plants and microbes Design and implement Monitor and improve Share the joy of neighborhood wetlands 2
Ekosysteemipalvelut Määritelmä: Ekosysteemien tarjoamat suorat ja epäsuorat myötävaikutukset ihmisten hyvinvoinnille The United Nations Environment Programme Economics of Ecosystems & Biodiversity UNEP TEEB, Foundations 2012 Ekosysteemi: eliöyhteisö (tuottajat, kuluttajat ja hajottajat) ja sen fysikaalis kemiallinen eloton ympäristö tietyssä paikassa. Hulevesiaihe kuten rakennettu kosteikko tai viherpainanne voidaan rajata omiksi ekosysteemeikseen, joissa on sisällä useita pienempiä ekosysteemejä (pajukko tai tulvaniitty jne.) tai vaihettumisvyöhykeeksi vesi ja kuivan maan ekosysteemien välillä. 3
Ekosysteemipalveluiden jaottelu (TEEB) 1) Tuotantopalvelut (aineellisten tuotteiden lähde) 2) Säätelypalvelut (ympäristön ja luonnon prosessien tila) 3) Kulttuuripalvelut (vuorovaikutteisia) 4) Elinympäristö tai tukipalvelut (monimuotoisuuden ylläpito) 1) Ruoan kasvuympäristö; rakentamisen, energian, lääkeaineiden ym. raakaaineet; makea vesi 2) Pienilmasto; hiilen kierto; ravinteiden kierto; ääri ilmiöiden vaimentaminen; veden käsittely; eroosion torjunta; pölytys; biologinen tuholaisten ja sairauksien torjunta 3) Virkistyskäyttö; fyysisen ja psyykkisen hyvinvoinnin ylläpito; matkailu; inspiraation lähde taiteelle ja tieteelle; paikan ominaispiirteet 4) Elinympäristöjen ylläpito sekä paikalliselle kasvillisuudelle ja eliöstölle että muuttaville eläinlajeille. Geneettisen monimuotoisuuden ja sopeutumiskyvyn ylläpito. 4
Hulevesien hallintarakenteiden ekosysteemipalveluja 1) Tuotantopalvelut (aineellisten tuotteiden lähde) 2) Säätelypalvelut (ympäristön ja luonnon prosessien tila) 3) Kulttuuripalvelut (vuorovaikutteisia) 4) Elinympäristö tai tukipalvelut (monimuotoisuuden ylläpito) 1) Biomassan tuotto; metsästys, kalastus ja ravustus; marjastus; kasteluvesi 2) Pienilmaston tasaus; hiilen sidonta; ravinteiden sidonta; virtaamien hallinta, veden puhdistus; eroosion torjunta; patogeenien vähentäminen 3) Lähiluonnon virkistysarvot, ulkoilu, ympäristökasvatus, maisema; luovuuden ja tieteellisen tiedon lähde; paikan identiteetin rakentaja ja vahvistaja 4) Kasvillisuuden ja eliöstön monimuotoisuuden kasvu; purohabitaattien kyky vastaanottaa äärevöityneitä virtaamia parantunut; monimuotoinen kasvillisuus kaunis kaikkina vuosina eri säillä ja tuholaistilanteissa; pölyttäjien tukeminen 5
Maisema elementtejä jotka tarjoavat hulevesien hallintaa ja ekosysteemipalveluita Street tree: evapotranspiration, increased infiltration, some water quality benefits, air quality, noise control, habitat, wellness Wetland: strong flood and water quality management potential, rich habitat, recreational amenities Vegetated swale: controlled conveyance, water quality and flood control Green roof: some water retention and quality management, some habitat, view, roof protection and building cooling/heating
Palvelun mittakaava yksittäinen rakenne vai koko valuma alue? 7
Kun rakennetaan saadaanko tavoite? Kattosuo 8
Microtopography > biodiversity > n x treatment Stormwater wetland or swale Inflow: solids treatment train with dam(s): soluble outflow: solids NYCDEP Staten Island Bluebelt IN OUT IN 1980 s Center for Watershed protection Tom Schueler at al. IN OUT
Hulevesirakenteiden seuranta Hulevesien purku ei edellytä ympäristölupaa > ei velvoitetarkkailua Kokonaisvaltaisesti kestävä hallinta vapaaehtoista Valistus ja hyötyjen ymmärtäminen Suunnittelun ja toteutuksen onnistuminen: esim. ravinteita luovuttavat maaseokset painanteissa jos tavoitteena veden puhdistus Odotettavissa olevien hyötyjen osoittaminen > valinta, päätös 10
Seurannan haasteita Kallista, vaatii ammattitaitoa ja kalliita laitteita Kohteita ei ole suunniteltu seurattaviksi Monimutkainen seurattava Kenttämittakaava ja ilmasto Seurattavat kohteet muuttuvat ajan kuluessa Merkitsevä tulos edellyttää jatkuvatoimista, pitkäkestoista ja tiheää seurantaa > Arvioidaan muutamien mitattavien parametrien ja parhaan tiedon pohjalta > Kehitetään seurantaa ja tavoitteita yhteistyöllä 11
Seuranta -> rakenteiden suunnittelun kehittäminen 12 2014
Seurantaesimerkkinä Nummelan hulevesikosteikkopuistot Graph: Emmi Mäkinen 13
Kasvillisuus Herbaceous 2010 species Total 50 136 Non native 2 5 May 2010 July 2010 July 2011 July 2012 Graph: Emmi Mäkinen 14 2014
Biomassa 1 Lawn 3000 2500 Above ground biomass at Gateway in 2014 (1 and 11 ref sites upstream) 2 Cirsium 3 Poa Calamagrostis 4 Filipendula Lysimachia Lythrum 5 Juncus 6 Carex Biomass g/m2 2000 1500 1000 500 7 Iris 8 Typha 9 Mix shore 10 Elodea 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 11 Impatiens Graph: Emmi Mäkinen 15
Veden laatu Nummelan Portti kosteikko, rakennettu 2010 Koko 0,1% valuma alueesta (suositus 1 5%) Graph: Pasi Valkama, VHVSY ry Data: Luode Consulting Oy
Vuosien vaihtelu Nummela Keskiarvo arvot: Ilmatieteenlaitos Lohja Porla 1981 2010 Graph: Emmi Mäkinen 17
Water quality, example: Nummela Gateway wetland, 0,1% area of watershed: TP Calculated monthly averages from 10 min interval continuous monitoring Monthly relative (%, white bars) and absolute (kg/month, grey bars) reduction rates of TotalPhosphorus (annual 10% 2013; 13% 2014) 2013, Normal weather 2014, Climate change weather Unusual snow Melting early January Feb March snow and ice, high April snowmelt flows Modest rain in growing season Rainy October and November Mild winter, little snow, little snowmelt Rainy August Snow melting and rain in December Graph: Pasi Valkama 18
Niittu 19 2014
Kun kosteikko kehittyy April snowmelt Niittu wetland Gateway wetland Graph: Pasi Valkama 20
Water quality after Niittu and Portti Wetland, construction year, size of watershed Niittu, 2013 2015, 0,3% and Portti, 2010, 0,1% Suspended solids reduction in spring Snowmelt period Niittu 4% + Portti 13% = 17% Construction of urban development after snowmelt period Niittu 22% + Portti 9% = 31% Graph: Pasi Valkama 21
Hydraulic retention time Wetland maturation Growing season Graph and lower photo: Pasi Valkama 22 Life+11 ENV/FI/911 Urban Oases
Eliöstö: esimerkkinä sammakkoeläimet Created wetlands, flood meadows and clay stream habitat Concerns: Creating sink habitats, water quality, overwintering area. Site Gatew ay w etland (E) Niittu pocket w etland (B) Construction year Inundated area (ha) 2010 Num ber of frogspaw n clusters in spring 2014 2015 0.4 27 36 36 2011 0.1 > 115 129 91 2013 0.4 0 44 230 Niittu w etland main pool (C) 2013 2014 0.9 0 6 2 Niittu braided w etland (A) 2013 2014 0.1 6 57 75 Niittu flood meadow (D) 23
Liikenneympyrä kuivapoluilla 24
Eri osa alueiden tavoitteet ja toteutuminen 25
Monimuotoisuus hulevesien hallinnassa Monimuotoinen paikallinen kasvillisuus > monimuotoinen mikrobisto > monimuotoinen veden puhdistus > monimuotoinen eliöstö & ravintoketjut... mutta: tappio elinympäristöt (sink habitat), mittakaava monimuotoisuudelle? toimivuus erilaisina vuosina, ääriolosuhteissa ja ääriolosuhteista toipuminen 26
Vieras ja tulokaslajit JÄTTIPALSAMI Tulvaniityn ja puropenkereiden perennojen (mesiangervo, rantakukka, ranta alpi) tilalle monokulttuurina jos ei hallita Yksivuotinen; lakastunut erodoivien syyssateiden ja kevättulvien aikaan: ei eroosion torjunnan ja virtaamien vaimennuksen palveluja; pieni hiilen sidonta Ravintoa mesihyönteisille kilpailu VALKOPOSKIHANHI Laiduntaa valikoiden ruohovartisia kasveja köyhdyttäen monimuotoisuutta ja vähentäen virtaamien vaimennusta ja hiilen sidontaa ja vapauttaen ravinteita 27
Greenhouse gases, e.g. methane Eddy covariance Only wetland sector was selected for data analysis Wind sector Type 300 80 Wetland 80 200 Forest 200 300 Road Chambers Concentration in water 28 Graphs: Maria Tolppanen, Xuefei Liu, Pasi Valkama, and Emmi Mäkinen
Weather Nummela Gateway Wetland CO 2 and Methane balance in 2013 CO 2 exchange Balance (g m 2 ) Carbon balance (g C m 2 ) CO 2 + 32.6 + 8.9 Methane + 5.0 + 3.8 Methane emission Average daily temperature 5.94 (minimum 24.40, maximum 23.33 ) in year 2013 NEE Net ecosystem CO 2 exchange: Highest daily uptake in early June ( 6.9 g C m 2 day 1 ) Maximum methane emission occurred in end of May and early June Almost carbon neutral in 2013 (annual carbon balance + 8.9 g C m 2 yr 1 ) Annual cumulative methane emission 5.0 g m 2 Graphs: Xuefei Liu 29
Ympäristökasvatus ja virkistyskäyttö 30 2015
Vihdin ja Viikin alueen kyselytutkimus Hulevesipuistojen ekosysteemipalvelut Nummela, kysymys 23: Käynnit Nummelan kosteikkopuistoissa Nummela Viikki Otos 1000 1000 Palautuneet vastaukset 271 229 Sähköisesti kesken jääneet 6 15 Yhteensä 277 244 Vastauksia sähköisesti 182 169 Vastauksia postitse 95 75 Vastaus % 27,70 % 24,40 % Vastaajista miehiä (%) 44,10 % 44,80 % Keski ikä 53,3 48,9 Esityksessä Nummelan kysely = koko Vihti Viikki = Postinumeroalueet (00790, 00820, 00940): Viikki, Myllypuro, Kivikko, Kurkimäki, Kontula ja Vesala 23. Oletko käynyt kartassa näkyvissä Nummelan kosteikkopuistoissa Portti tai Niittu? N=269 2 % Kyllä N=107 Vastaus % Nummelassa 27,7% ja Viikissä 24,4% molempia voidaan pitää hyvänä 40 % 40 % Olen tietoinen kosteikkopuistoista, mutta en käynyt niissä N=49 En N=108 Molemmilla alueilla vastaajista enemmistö oli naisia ja keski iältään keskimääräistä vanhempia etenkin eläkeläisten vastausmäärä oli suuri 18 % En osaa sanoa N=5 Vastaajista Nummelan kosteikkopuistoissa kävijöitä oli 107kpl, tietoisia siitä 49kpl = 58% vastaajista Graph: Janne Antikainen 31
Nummela, kysymys 8 ja 26 8. Enäjärven veden laatu on mielestäni: N= 271 26. Kilsoinojan veden laatu on mielestäni, N= 107 7 % Huono 4 % Huono 34 % 20 % Välttävä Tyydyttävä 34 % 24 % Välttävä Tyydyttävä Hyvä Hyvä 0 % 4 % 35 % Erinomainen En osaa sanoa 0 % 5 % 34 % Erinomainen En osaa sanoa Vastaajien käsityksissä ei juurikaan eroa Enäjärven ja Kilsoinojan ekologisen tilan osalta. Kilsoinojaa luokittelee tilaltaan huonoksi 3% vähemmän kuin Enäjärveä Graph: Janne Antikainen 32
Vesistön merkitys 2. Nummela: Onko vesistöillä merkitystä sinulle seuraavissa asioissa? 0 % 20 % 40 % 60 % 80 % 100 % Asuminen N=269 23 % 30 % Mökkeily N=269 Virkistyskäyttö (esim. uinti, kalastus, veneily, hiihtäminen) N=272 41 % 44 % 16 % Maisema N=268 Tulevien sukupolvien mahdollisuus hyödyntää vesistöjä N=268 57 % 58 % 24 % 11 % 8 % 37 % 37 % 27 % 13 % 10 % 24 % 8 % 6 % 6 % 4 % 13 % Ammatin harjoittaminen N=260 4 % 4 % 19 % 15 % 58 % Paljon merkitystä On merkitystä Vaikea arvioida Vähän merkitystä Ei yhtään merkitystä Kaikella muulla paitsi ammatin harjoittamisella on jokaisessa kohdassa reilusti yli 50% merkitys vastaajille Asumisen jakautumisessa on nähtävissä kysymyksen tulkinnanvaraisuut ta (haluaminen vs. todellisuus tällä hetkellä) Graph: Janne Antikainen Ja Tapio Hatakka
Aihepiirin tunteminen 3. Nummela: Ennen tätä kyselyä, oliko rakennettu kosteikko sinulle tuttu? (Valitse yksi) N= 274 39 % 3 % 16 % 21 % 21 % Rakennettu kosteikko oli minulle tuntematon asia Olen joskus kuullut rakennetusta kosteikosta Olen nähnyt rakennetun kosteikon Olen käynyt rakennetulla kosteikolla Vihdissä rakennetulla kosteikolla kävijöitä oli noin kolmannes, yli puolet oli vähintään nähnyt rakennetun kosteikon Viikin vastauksissa ei merkittäviä eroja Vihdin tuloksiin, kuulleiden osuus hieman pienempi Graph: Janne Antikainen Ja Tapio Hatakka 34
100 % 90 % 80 % 70 % 60 % 50 % 40 % 30 % 20 % 10 % 0 % 4. Mielestäni rakennetuilla kosteikoilla Vihdissä tulisi olla: (Valitse kaikki sopivat) N= 274 88 % 54 % 76 % 65 % 29 % 46 % 56 % 12 % 49 % 27 % Virkistyskäyttö 12 % 0 % 2 % 3 halutuinta Vihdissä 1. Kulkureitit 2. Roskakoreja 3. Luonnon tarkkailupaikkoja 3 halutuinta Vihdissä 1. Infokyltit 2. Luontokerho koululaisille 3. Luontokerho päiväkotilapsille ja verkkosivut 3 halutuinta Viikissä 1. Kulkureitit 2. Roskakoreja 3. Penkkejä ja pöytiä 3 halutuinta Viikissä 1. Infokyltit 2. Verkkosivut 3. Luontokerho koululaisille Graph: Janne Antikainen Ja Tapio Hatakka 35
Kosteikkojen vaikutus 7a. Arvioi taajamiin rakennettujen kosteikkojen vaikutuksia Vihdissä Vesistöjen veden laadulle N=271 Virkistysmahdollisuuksille N=270 Tulvasuojeluun rankkasateiden ja lumen sulamisen aikana N=270 Ilmastonmuutoksen hillintään N=267 Maisemalle N=267 Kasvi ja eläinlajien määrään N=269 Ympäristöasioista oppimiseen N=269 Läheisten kiinteistöjen arvolle N=268 Lasten ulkoiluun N=269 0 % 20 % 40 % 60 % 80 % 100 % 18 % 13 % 19 % 26 % 32 % 38 % 37 % 31 % 22 % 46 % 29 % 25 % 33 % 19 % 42 % 50 % 14 % 21 % 8 % 40 % 44 % 45 % Merkittävä hyöty Hyöty Ei vaikutusta Haitta Merkittävä haitta En osaa sanoa 12 % 31 % 37 % 42 % 10 % 5 % 7 % 32 % 7 % 7 % 11 % 9 % 12 % 6 % Epätietoisuutta Vihdissä ja Viikissä on vedenlaadun, tulvasuojeluun, ilmastonsuojeluun ja kiinteistöjen arvolle Viikissä erityisesti tiedusteltiin myös kalastusmahdollisuuksia, jonka vaikutusta eivät vastaajat pystyneet myöskään arvioimaan Muuten vaikutuksista on arvioitu hyödyttäväksi (40 80 % vastaajista) Graph: Janne Antikainen Ja Tapio Hatakka
70,0 % 60,0 % 50,0 % 40,0 % 30,0 % 20,0 % 10,0 % 0,0 % 6. Mielestäni Vihdin vesistöjen tilan ja valumavesien hallinnan parantamiseksi voisi: (Valitse kaikki sopivat) 58,8 % 48,4 % 48,0 % 17,7 % 45,8 % 33,2 % 46,6 % 10,8 % 43,3 % 4,7 % 0,7 % 12,3 %
Nummela kys 21, Viikki kys 24, Rahoitustapa 21. Mikä olisi mielestäsi sopivin tapa rahoittaa vesiensuojelua? (Valitse yksi) N=260 Hulevesimaksu 9 % 13 % 8 % 3 % 10 % Kunnallisverojen korotus Nykyiset verovarat Vapaaehtoinen keräys esim. rahasto 5 % Yhdistysten/järjestöjen järjestämä rahoitus 30 % 14 % 2 % Uudenmaan ELY keskuksen rahoitus EU rahoitus Jokin muu, mikä En osaa sanoa Nummelassa selkeästi halutuin rahoituskeino oli EU rahoitus Top 3: 1. EU rahoitus, 2. Uudenmaan ELY ja 3. Nykyiset verovarat Viikissä EU rahoitus oli halutuin, Hulevesimaksua kannatti isompi osa kuin Vihdissä Top3: 1. EU rahoitus, 2. Nykyiset verovarat ja 3. Hulevesimaksu, vapaaehtoinen keräys & Uudenmaan ELY keskus Graph: Janne Antikainen 39 Ja Tapio Hatakka
Osallistuminen vesiensuojeluun nyt vs seuraavan 5 vuoden aikana 29a. Oletko osallistunut vesiensuojeluun Vihdissä? 3 % En ole osallistunut (siirry 29c.) N=215 1 % 1 % 2 % 3 % 13 % Hoitokalastus N=9 Kosteikon rakentaminen N=6 Pienvesien kunnostus N=3 78 % N=4 Olen paikallisen vesiensuojeluyhdistyksen jäsen (esim. VESY ry) N=4 N=35 Olen valinnut vesiensuojelullisia ratkaisuja* kiinteistölläni/taloyhtiössäni N=35 Muulla tavoin, miten N=9 Nummela: Suurin osa vastaajista ei ole osallistunut vesiensuojeluun Viikki: Määrät ovat vastaavanlaisia kuin Vihdissä 29c. Olisitko valmis osallistumaan vesiensuojeluun Vihdissä seuraavan viiden vuoden aikana? N=262 23 % 9 % 8 % Kyllä, jatkamalla aiempia aktiviteettejani (kysymyksen 29a. vaihtoehdot) Kyllä, tarkkailemalla vesiympäristön tilaa ja raportoimalla siitä kunnalle Mahdollisesti jotain edellä mainituista 55 % En koskaan Nummela: halukkuus osallistua/mahdollisesti osallistua vesiensuojeluun seuraavan 5v aikana voi pitää hyvänä 72% vastaajista pitää tätä mahdollisena Viikki: Osallistumishalukkuus on vähintään mahdollista 78 % vastaajista Graph: Janne Antikainen Ja Tapio Hatakka
Hulevesien kestävän hallinnan arvo:
Rakennettuja ekosysteemipalveluja Photo: Antti Nykänen September 2015, after six growing seasons. 42
Tavoitteet ja huolto