Hulevesien hallinta tulevaisuudessa 4.9.2007 Kuntaliitto Huleveden määm äärä ja laatu Suomessa Nora Sillanpää nora.sillanpaa@tkk.fi Vesitalouden ja vesirakennuksen laboratorio 1 Aiheita 1. Yleistä taajamahydrologian tutkimuksesta 2. Hulevesien määrä erilaisilla taajamaalueilla 3. Hulevesien laatu ja niiden aiheuttama kuormitus 4. Valuma-alueiden maankäytön muutos Suomessa 2 1
Taajamahydrologian kokeellinen tutkimus Suomessa Valtakunnallinen hulevesitutkimus 1977-1979 (mm. Melanen 1981, 1982) RYVE-projekti 2001 2003 (mm. Kotola ja Nurminen 2003, Vakkilainen et al. 2005) Taajamahydrologia-projekti TKK:lla 2004-2008 Huom. Suurin osa taajamahydrologian tutkimuksesta tehty Suomesta poikkeavissa ilmasto-olosuhteissa! 3 Hulevesiin liittyvät t ongelmat Rakennetun ympäristön olennaiset piirteet: läpäisemättömän pinnan suuri osuus tehokas kuivatus- ja viemäröintijärjestelmä asutuksen ja ihmisen eri toimintojen keskittymä 4 2
Valuntakertoimet suomalaisissa tutkimuksissa 1.0 0.8 valuntakerroin 0.6 0.4 0.2 0.0 0 % 20 % 40 % 60 % 80 % 100 % läpäisemättömän pinta-alan osuus (Kotola & Nurminen 2003) 5 Valuntakerroin erisuuruisilla sateilla Laaksolahti Vallikallio 0.35 keskimääräinen valuntakerroin 0.30 0.25 0.20 0.15 0.10 0.05 0.00 kaikki tapahtumat 0-1 mm 1-5 mm 5-10 mm yli 10 mm sadetapahtuman sademäärä 6 3
Kylmien olosuhteiden merkitys: huleveden määm äärä Valunnan vuodenaikaisjakauma 2001-2006 Kerrostaloalue Pientalotaloalue kevät 26% kesä 26% kevät 31% kesä 19% talvi 22% syksy 26% talvi 29% syksy 21% Talviolosuhteita huomioitu Suomessa perinteisesti vähemmän Espoon tulvatyöryhmä 2005 Kotola & Nurminen (2003): taajama-alueilla suurin kuukausivalunta sulannan aikana 7 Laadun arviointiin liittyviä epävarmuuksia Veden laadulla kahdenlaisia vaikutuksia: akuutit (pitoisuus) ja krooniset (kuormitus) 100 140 Virtaama (l/s) 90 80 70 60 50 40 30 20 10 Q (l/s) mg SS/l 120 100 80 60 40 20 Kiintoainepitoisuus (mg/l) 0 22/10 19:00 22/10 20:00 22/10 21:00 22/10 22:00 22/10 23:00 0:00 1:00 2:00 3:00 4:00 5:00 6:00 7:00 8:00 9:00 0 10:00 Pelkkien laatuhavaintojen perusteella vaikutusten arviointi vaikeaa 8 4
Laadun arviointiin liittyviä epävarmuuksia Prioriteettiaineet (mm. Eriksson et al. 2007) Yleiset vedenlaatuparametrit BOD COD SS N P ph Metallit Zn Cd Cr(VI) Cu Ni Pb Pt Torjunta-aineet Terbutylazine Pendimethalin Phenmedipharm Glyphosate PAH Benzo(a)pyrene Naphthalene Pyrene Muut aineet NPEO PCP DEHP PCB 28 MTBE 9 Hulevesien laatu Pienin Keskiarvo Suurin LYIJY (μg/l) (μg/l) (μg/l) HELSINKI 13 147 1200 TAMPERE 95 430 1500 VAASA 10 11 20 KAJAANI 85 200 500 OULU 26 130 450 SINKKI HELSINKI 39 260 750 TAMPERE 190 450 1800 VAASA 180 224 490 KAJAANI 170 290 800 OULU 200 340 830 SEPA, luokka 4: kasvanut riski SEPA, luokka 5: suuri riski jo lyhyellä altistumisella KUPARI HELSINKI 10 32 140 TAMPERE 60 190 900 VAASA 20 31 62 KAJAANI 19 41 120 OULU 18 38 95 Pitoisuudet: Kannala (2001) 10 Melanen (1981) 5
Hulevedet kuormittajina kansallisella tasolla 3000 Kokonaisfosforikuormitus vesistöihin 2500 tonnia vuodessa 2000 1500 1000 500 0 Maatalous Haja-asutus Peltola-Thies 2005 Metsätalous Laskeuma vesistöihin Yhdyskunnat Massa- ja paperiteollisuus Hulevedet Kalankasvatus Turkistarhaus Turvetuotanto Muu teollisuus 11 Hajakuormitus eri maankäytt yttömuodoilta 1000 Kokonaisfosfori (kg km -2 a -1 ) 100 10 1 Metsät Asuinalueet Keskusta-alue Rakennettava alue Maatalous Vertailuarvot Sillanpää (2007), Puustinen et al. (2007), Vuorenmaa et al. (2002), 12 Seuna & Vehviläinen (1986) ja Melanen (1981) 6
Kuormituksen riippuvuus valunnasta 10.0 Kerrostaloalue 10.0 Pientaloalue Fosforihuuhtouma (kg) 1.0 0.1 0.0 Fosforihuuhtouma (kg) 1.0 0.1 0.0 1 10 100 1000 Kuukausivalunta (mm) 0.0 1 10 100 1000 Kuukausivalunta (mm) Jo pienten tapahtumien imeyttämisellä/käsittelyllä voidaan vaikuttaa kuormitukseen Sulannan merkitys? 13 Kylmien olosuhteiden merkitys: huleveden laatu Laadun vuodenaikaisvaihtelu 2001-2006 TP pitoisuus (mg/l) 0.250 Kerrostaloalue 0.200 0.150 0.100 0.050 0.000 kesä syksy talvi kevät KT-alue 0.176 0.105 0.078 0.170 TP pitoisuus (mg/l) Pientaloalue 0.250 0.200 0.150 0.100 0.050 0.000 kesä syksy talvi kevät PT-alue 0.137 0.093 0.046 0.076 Laadun havainnoinnin tulee kattaa kaikki vuodenajat Melanen (1981), Kotola & Nurminen (2003): tiiviisti rakennetuilla alueilla hulevesien laatu huonompi sulamiskaudella kuin kesäsateiden aikana 14 7
Kylmien olosuhteiden merkitys: kuormitus Fosforikuormituksen vuodenaikaisjakauma 2001-2006 Kerrostaloalue Pientaloalue kevät 36% kesä 29% kevät 29% kesä 30% talvi 15% syksy 20% talvi 16% syksy 25% Ruth (2004): kaupunkipurojen vuotuisesta ainehuuhtoumasta n. puolet sulannan yhteydessä Melanen (1982): kaupunkialueilla sulamisvalunnan osuus ainekuormituksesta 19-53 % 15 Läpäisemätön n pinta ja virtavesien tila Kaupunkivaluma-alueen Virtaveden tila läpäisemättömien pintaalojen osuus (%) 1 10 Kaavoitus, läpäisemättömälle pinta-alalle asetetut rajoitukset, suojavyöhykkeet ja huleveden käsittely ylläpitävät virtaveden luonnollista tilaa. 11 25 Luonnontilaisen verrattuna virtaveden tila saattaa heikentyä: ts. uoman stabiliteetti kärsiä ja monimuotoisuus vähentyä. Vaikutuksia voidaan lieventää tehokkailla huleveden käsittelymenetelmillä. 26 100 Edes tehokkaat hulevedenkäsittelymenetelmät eivät estä virtaveden tilan heikkenemistä. (Schueler 1994) 16 8
Maankäyt ytössä tapahtuneet muutokset Joutjoen valuma-alue Niemi Niemi Kivimaa Kiveriö Möysä Maankäyttö Kerrostaloalue Metsä, puisto Pientaloalue Pelto, niitty Suo Varasto-, teollisuus- tai kaupallinen alue (Lähde: Kuusisto, P. 2002: Kaupunkirakentamisen vaikutus pieniin valumaalueisiin ja vesistöihin 17 Suomessa) Läpäisemätön n pinta taajamissa Suomessa Päällystetyn pinnan osuus maa-alasta, TIA (%) 25 20 2001 1930-1950 15 10 5 0 Monikonpuro Kovasoja Kaukajärvi Joutjoki Kaupunginoja (Kuusisto 2002) 18 9
Yhteenveto Erilaisilla tapahtumilla oma merkityksensä hulevesien hallinnassa Hulevesien ympäristövaikutukset tulee vastaanottavan vesistön kannalta huomioida valuma-aluemittakaavassa Kaikkien vuodenaikojen huomioonottaminen määrän ja laadun havainnoinnissa ja hallinnassa Suomalaisten taajama-alueiden hydrologiasta vähän tietoa veden laadusta, erilaisista maankäyttömuodoista, talviolosuhteista, eri tapahtumien hallinnasta/mitoituskriteereistä 19 10