TEHO Plus -hankkeen raportti 5/2014 VUOHENOJAN VEDENLAATUMITTAUSTEN TULOKSIA JONI KOSKINEN
SISÄLLYS 1. Johdanto 3 2. Vuohenojan valuma-alue 4 2.1 Luonnontieteellinen tausta 4 2.2 Vuohenojan kosteikkoprojekti 5 3. Vedenlaatumittausten tulokset 6 3.1 Vuohenojan vedenlaatu 2010-2013 6 3.2 Kosteikkojen vaikutus vedenlaatuun ja vedenkorkeuteen 9 3.3 Uomaeroosio Vuohenojalla 10 4. Johtopäätökset 12 2
1. JOHDANTO Veden viipymä valuma-alueella on vedenlaatuun keskeisesti vaikuttava tekijä. Tehokkaalla kuivatuksella on saatu viljelyyn ja metsänhoitoon lisää pinta-alaa, mutta samalla veden viipymä valuma-alueella on lyhentynyt. Tästä seuraa lisääntynyt tulvariski valuma-alueen alaosissa riippuen valuma-alueen profiilista. Lisäksi uomaeroosion riski kasvaa veden liikkeen kasvaessa ja luontaisten pidätyspaikkojen puuttuessa veden kuljettama kiintoaines ja ravinteet kulkeutuvat kauas. Kosteikoilla ja uoman ennallistamisella voidaan hidastaa veden virtausta ja siten parantaa vedenlaatua. Lisäksi kosteikot ovat monimuotoisuuden kannalta tärkeitä kohteita maatalousvaltaisilla alueilla sekä ne monipuolistavat maaseudun maisemaa. Kosteikkojen vaikutusta vedenlaatuun on tutkittu hyvin erilaisilla alueilla mm. Hovin kosteikolla ja Iisalmen Sumppilammella. Tutkimukset ovat keskittyneet suurten kosteikkojen pidätyskykyyn. Tunnetusti kosteikon pidätyskapasiteetti kasvaa sen pinta-alasuhteen kasvaessa yläpuoliseen valuma-alueeseen nähden. Siten suuremman kosteikon vaikutus vedenlaatuun on suurempi kuin pienen. Usein kuitenkin maanomistajien toteutettavissa olevat kosteikot ja uoman ennallistamiset ovat pienimuotoisia ja niiden merkitys yksittäisenä toimenpiteenä vedenlaadun parantumiseen on marginaalinen. Sen sijaan niiden vaikutus veden pidätykseen voi olla merkittävä yli- ja alivirtaamahuippujen aikana, jolloin niiden paikallinen merkitys myös vedenlaatuun kasvaa. TEHO ja TEHO Plus -hankkeet toteuttivat yhteistyössä Varsinais-Suomen ELY-keskuksen kanssa Liedon Vuohenojalla kosteikkohankkeen. Kosteikkohankkeen tarkoituksena oli luoda suunnitelma kosteikkokokonaisuudesta Vuohenojalle, joka ulottuu yläjuoksulta mahdollisimman kattavasti aina alajuoksulle asti. Tarkoituksena oli kartoittaa kaikki mahdolliset kosteikon paikat ja uoman ennallistamistarpeet koko valuma-alueella. Suunnitelman lisäksi tarkoitus oli auttaa myös suunniteltujen toimenpiteiden toteuttamisessa. Kokonaisvaltaisen suunnittelun tavoitteena oli saada aikaiseksi luonnon monimuotoisuuden ja vesiensuojelun kannalta mahdollisimman tehokas kokonaisuus. Vuohenojan valuma-alue valikoitui kohdealueeksi alueella aikaisemmin tehtyjen suunnitelmien sekä maanomistajien kiinnostuksen perusteella. 3
2. VUOHENOJAN VALUMA-ALUE 2.1 Luonnontieteellinen tausta Vuohenoja sijaitsee Liedon kunnan alueella Varsinais-Suomessa (kuva 1). Oja on valuma-alueeltaan 1878 ha ja laskee Aurajokeen. Vuohenojan valuma-alueen maankäyttö voidaan jakaa karkeasti maatalousmaahan (33 %) ja metsämaahan (67 %). Alue sijaitsee Suomen maatalousvaltaisella alueella ja maatalouden maisemallinen merkitys on alueella suuri. On oletettavaa, että maataloudella on metsätalouden ohella merkittävä osuus Vuohenojan vedenlaatuun. Valuma-alue voidaan jakaa selvästi kahteen osaan: yläjuoksu, joka näkyy kartassa leveämpänä osana ja alajuoksu, joka näkyy kapeampana alueena. Yläosan maaperä koostuu enemmän moreenimaasta, kun taas alajuoksulla vallitsevana maalajina on savi, johon uoma on kovertanut aikojen saatossa syvähkön rotkon. Valuma-alueen peltomaasta 78 % sijaitsee savimailla (kuva 2). Kuva 1. Vuohenojan valuma-alue. Kuva: Joni Koskinen. 4
Kuva2. Maaperäjakauma Vuohenojan valuma-alueella. Kuvassa näkyy myös automaattimittareiden ja kosteikkojen paikat pisteinä. Kuva: Joni Koskinen 2.2 Vuohenojan kosteikkoprojekti Vuohenojan kosteikkohanke alkoi TEHO -hankkeen ja Varsinais-Suomen ELY-keskuksen Y-vastuualueen sekä alueen viljelijöiden välisenä yhteistyönä vuonna 2009. Vuohenojan valuma-alueelle tehtiin tällöin kosteikkojen yleissuunnitelma. Maanomistajat suhtautuivat suunnitteluun pääosin myönteisesti ja osallistuivat aktiivisesti maastokäynneille. Maanomistajilta suunnitelmaan saatiin arvokasta tietoa mm. uomaympäristöstä, vesimääristä ja mahdollisista tulvista sekä hyviä näkemyksiä suunnittelun etenemisestä toteutukseen. Kevät-talvella 2011 rakennettiin Vuohenojan alaosaan kolmen padon muodostama kosteikkokokonaisuus, joka ulottui neljän maanomistajan maille. Rakentamisen rahoittivat Varsinais-Suomen ELY-keskus, TEHO Plus -hanke ja Liedon kunta. TEHO Plus hanke jatkoi edeltäjänsä työtä edelleen yhteistyössä ELYkeskuksen kanssa. Syksyllä 2012 rakennettiin toinen, kahden padon muodostama kosteikkokokonaisuus uoman keskiosiin. Varsinais-Suomen ELY-keskus rahoitti kosteikon rakentamisen. Vedenlaadun automaattimittaus aloitettiin Vuohenojan alaosalla syksyllä 2010. Tarkoituksena oli seurata vedenlaatua ja sen muutoksia, kun uomaan yläjuoksulle päin aloitettiin kosterikkorakentaminen. Keväällä 2012 asennettiin kosteikkoketjun yläpuolelle toinen automaattimittari, ja näin saatiin arvioitua kosteikkoketjun vaikutusta pienen valuma-alueen vedenlaatuun. Myöhemmin syksyllä 2012 rakennettiin kahden kosteikon kokonaisuus vielä tämän automaattiaseman yläpuolelle, uoman keskiosiin. Vedenlaadun seuranta jatkui 5
7.10.2010 14.11.2010 22.12.2010 29.1.2011 8.3.2011 15.4.2011 23.5.2011 30.6.2011 7.8.2011 14.9.2011 22.10.2011 29.11.2011 6.1.2012 13.2.2012 22.3.2012 29.4.2012 6.6.2012 14.7.2012 21.8.2012 28.9.2012 5.11.2012 13.12.2012 20.1.2013 27.2.2013 6.4.2013 14.5.2013 21.6.2013 29.7.2013 5.9.2013 FTU molemmilla automaattiasemilla aina 2013 lokakuun loppuun. Kuvassa 2 näkyvät kosteikkojen sekä automaattimittareiden sijainnit. 3. VEDENLAATUMITTAUSTEN TULOKSET 3.1 Vuohenojan vedenlaatu 2010-2013 Vuohenojan vedenlaatu on pääasiassa hieman sameampaa kuin Aurajoen (kuva 3). Vuohenojan vedenlaatu vaihtelee voimakkaammin ajan funktiona kuin Aurajoen. Tämä johtuu siitä, että valuma-alue on Aurajokea huomattavasti pienempi ja muodoltaan kapea, jolloin sadetapahtuman jälkeen muutokset näkyvät vedenlaadussa nopeasti. 1400 1200 1000 800 600 400 200 0 Vuohenoja ALA sameus vrkka Aurajoki sameus vrkka Kuva 3. Vuohenojan ja Aurajoen sameusarvojen vuorokautisten keskiarvojen vertailua. Kuvissa 4, 5, ja 6 on esitetty Vuohenojan mittausjakson 2009-2013 kuormitustuloksia. Tulokset on jaettu eri hydrologisiin jaksoihin, joiden avulla voidaan tulkita kuormitusjaksojen ajoittumista. Kiintoaine- ja kokonaisfosforikuormitukset ovat ajoittuneet samoille ajanjaksoille, koska niiden on oletettu korreloivan keskenään. Vuosina 2011 ja 2012 suurin osa kiintoaineksesta ja fosforikuormituksesta tuli loka-joulukuussa. Tämä johtui syyssateista, jotka erodoivat ja kuljettavat maa-ainesta mukanaan, koska evapotranspiraatio on viileässä säässä vähäistä. kuten myös maatalousalueiden kasvipeitteisyys. Vuoden 2013 mittaukset loppuivat lokakuussa, ja siksi syyssateiden vaikutuksia ei ole nähtävissä näistä tuloksissa. Oletettavaa kuitenkin on, että vuoden 2013 loppupuolella kiintoaines- ja fosforikuormitukset olivat edelleen suuria. 6
Kiloa fosforia Tonnia kiintoainetta Kuvien punainen palkki kuvaa kevätkauden sulamisvesien kuormaa. Vuoden 2013 tulva näkyy selvästi suurempana kuormituksena verrattaessa edelliseen vuoteen, jolloin tulvaa ei Vuohenojalla ollut. Vuoden 2011 lopun Tapani-myrskyn jälkeinen leuto ja sateinen kausi näkyy vuoden 2012 tammi-maaliskuun sinisessä palkissa. Voidaan sanoa, että kiintoaine ja -fosforikuormitukset ajoittuvat kasvukauden ulkopuolelle. Kokonaisfosforikuormituksesta 85 % vuonna 2011 ja 86 % vuonna 2012 ajoittui kasvukauden ulkopuolelle. Vuosittaiset kokonaiskuormat olivat Vuohenojalla kiintoaineen osalta 1570 tn vuonna 2011 ja 1093 tn vuonna 2012 (kuva 4) sekä kokonaisfosforin osalta 2670 kg vuonna 2011 ja 1852 kg vuonna 2012 (kuva 5). 1000 Vuohenojan kiintoainekuormitus (tn) 800 600 400 200 0 2010 2011 2012 2013 tammi-maalis huhti touko-syys loka-joulu Kuva 4. Vuohenojan kuljettama kiintoaineksen määrä. 1600 1400 Vuohenojan kokonaisfosforikuormitus (kg) 1200 1000 800 600 400 200 0 2010 2011 2012 2013 tammi-maalis huhti touko-syys loka-joulu Kuva 5. Vuohenojan kuljettama kokonaisfosforimäärä. 7
Kiloa nitraattityppeä Nitraattityppikuormituksista on selvästi nähtävissä vuoden 2011 kevätvalunnan piikki (kuva 6). Kylmän ja lumisen talven 2010 2011 jälkeen sulamisvesiä oli runsaasti. Samoin kasvukaudella 2011 nitraattipäästöt ovat verraten suuret. Tämä johtuu kevätsateista ja lannoituspanosten huuhtoutumisesta jokeen. Myös nitraattitypen osalta voidaan todeta, että suurin osa Vuohenojan kuormituksesta tulee kasvukauden ulkopuolella. Vuonna 2011 77 % ja vuonna 2012 78 % nitraattityppikuormituksesta ajoittui kasvukauden ulkopuolelle. 12000 Vuohenojan nitraattityppikuormitus (kg) 10000 8000 6000 4000 2000 0 2010 2011 2012 2013 tammi-maalis huhti touko-syys loka-joulu Kuva 6. Vuohenojan kuljettama nitraattityppikuormitus. Jaettaessa uomassa kulkeutuva vuosittainen ainevirtaama valuma-alueen pinta-alalla, saadaan vesistön ominaiskuormitus. Ominaiskuormituksen avulla voidaan vertailla erikokoisten uomien kuormituksia karkeasti toisiinsa. Vuohenojan vuosittainen ominaiskuormitus vuosina 2011 ja 2012 oli suurempi kuin Aurajoen koko vesistöalueelle laskettu ominaiskuormitus sekä kiintoaineen että kokonaisfosforin osalta (taulukko1). Nitraattitypen ominaiskuormitus oli Vuohenojassa Aurajoen vesistöaluetta suurempi vuonna 2011, mutta pienempi vuonna 2012. Syitä Vuohenojan korkeampaan ominaiskuormitukseen voidaan spekuloida. Vuohenojan valuma-alueella maatalousmaan suhteellinen osuus on suurempi kuin Aurajoen koko valuma-alueella. Lisäksi maatalousmaasta suurempi osa on savimailla. Vuohenojan valuma-alue on kapea ja valumavedet kerääntyvät nopeasti uoman ala-osaan. Virtaukset ovat voimakkaampia ja uoma-eroosio voi olla merkittävämpi Vuohenojalla kuin Aurajoella. 8
Taulukko 1. Vuohenojan ja Aurajoen ominaiskuormitusten vertailua. Vuohenoja Aurajoki Kiintoaine 2011 0,84 tn/ha 0,46 tn/ha Kiintoaine 2012 0,59 tn/ha 0,39 tn/ha P tot 2011 1,43 kg/ha 1,0 kg/ha P tot 2012 0,99 kg/ha 0,83 kg/ha N tot 2011 15,63 kg/ha 11,27 kg/ha N tot 2012 6,32 kg/ha 6,79 kg/ha Nitraatti-N 2011 11,24 kg/ha 8,46 kg/ha Nitraatti-N 2012 3,74 kg/ha 4,51 kg/ha 3.2 Kosteikkojen vaikutus vedenlaatuun ja vedenkorkeuteen Vuohenojan automaattimittarien tuloksista arvioitiin rakennettujen kosteikkojen vaikutusta vedenlaatuun ja vedenkorkeuden vaihteluihin. Kosteikkojen vaikutusta päästiin arvioimaan keväällä 2012, kun kosteikkoketjun yläpuolelle asennettiin automaattimittari. Mittaustuloksista havaittiin, että pientenkin kosteikkojen vaikutus virtaamapiikkien tasaamisessa voi olla merkittävä. Kuvasta 8 voidaan havaita, että pinnankorkeuden vaihtelu oli vähäisempää viimeisimmän kosteikon rakentamisen jälkeen. Aikaisemmin rakennettujen kolmen kosteikon vaikutusta pinnan korkeuteen ei voitu arvioida, koska mittausta ei aloitettu riittävän ajoissa ennen kosteikkojen rakennustyön aloittamista. Oletettavaa kuitenkin on, että näiden vaikutus vedenkorkeuden muutoksiin on ollut samankaltainen. Kuva 7. Kivistä tehty pohjapato toimii hyvin vedenkorkeuden sääntelijänä. Kuva: Eriika Lundström. 9
7.10.2010 12.11.2010 18.12.2010 23.1.2011 28.2.2011 5.4.2011 11.5.2011 16.6.2011 22.7.2011 27.8.2011 2.10.2011 7.11.2011 13.12.2011 18.1.2012 23.2.2012 30.3.2012 5.5.2012 10.6.2012 16.7.2012 21.8.2012 26.9.2012 1.11.2012 7.12.2012 14.1.2013 20.2.2013 31.3.2013 6.5.2013 11.6.2013 17.7.2013 22.8.2013 27.9.2013 Pinnan korkeus cm Sadekertymä mm Vuohenojan pinnan vrk-keskiarvo ja sadannan vrksumma 350 300 250 200 150 100 50 0 45 40 35 30 25 20 15 10 5 0 sadanta vrk-summa pinta vrk-keskiarvo Kosteikko rakennettiin Kuva 8. Vuohenojan ala-aseman pinnankorkeus- ja vuorokausisadantatuloksia mittausajalta. Kosteikkojen vaikutusta vedenlaatuun tutkittiin mittaamalla kosteikkoketjun ylä- ja alapuolelta kiintoaine-, fosfori-, ja nitraattipitoisuudet. Kosteikkojen vaikutus vedenlaatuun oli mittausten mukaan vähäinen. Ainoastaan korkeilla kiintoaineksen pitoisuuksilla kosteikkoketju vähensi kiintoainespitoisuutta. Tämä johtunee siitä, että kosteikkojen pinta-ala valuma-alueeseen nähden oli pieni. Toisaalta mittauspisteiden väliin jäävä valuma-alue oli myös verraten suuri ja mittauspisteiden väliin laskee myös pieni Rähälänoja. Tämä vaikuttaa kosteikon pidätyskapasiteetin mittauksiin oleellisesti. Kosteikkojen todellinen vaikutus vedenlaatuun paranee, jos kaikki hankkeen suunnitelmat toteutuvat ja Vuohenojalla rakennetaan useita peräkkäisiä pieniä kosteikoita. 3.3 Uomaeroosio Vuohenojalla Hankkeessa arvioitiin uomaeroosion määrää Vuohenojalla Turun Yliopiston maantieteen laitoksen pro gradu -tutkielmassa. Tutkimuksen mukaan Vuohenojan kiintoaineksesta merkittävä osa on uomasta erodoitunutta ainesta. Uoma muuttaa paikkaansa jatkuvasti ja syö itselleen uutta kulkureittiä. Toisaalta paikoin uomaan myös kasautuu ainesta. Uomaeroosion ja pintavalunnan suhteellista osuutta aineskuljetuksesta ei kuitenkaan pystytty selvittämään. Tutkimuksen mukaan kosteikkojen myötä vedenkorkeus uomassa nousee ja reunat vettyvät, mikä voi aiheuttaa altistumista uoman reunojen sortumille ja uomaeroosiolle. 10
Kuva 9. Uomaeroosio oli paikoin selvästi havaittavissa Vuohenojalla. Kuva: Janne Heikkinen. 11
4. JOHTOPÄÄTÖKSET Vuohenojan kosteikkohanke on hyvä esimerkki maanomistajien välisestä yhteistyöstä sekä vuorovaikutteisesta toiminnasta maanomistajien ja viranomaisten kesken. Yhteistyön avulla saatiin alueelle kattava vesienkunnostussuunnitelma ja toteutettiin verraten lyhyessä ajassa viisi pientä kosteikkoa. Maanomistajat ovat olleet rakennettuihin kosteikkoihin tyytyväisiä. Kosteikon hyvinä puolina on mainittu esimerkiksi puron solina ja uudet lintulajit sekä kosteikkojen penkereille ja tulva-alueille jäänyt kiintoaines. Vedenlaadunmittauksissa saatiin kiinnostavaa tietoa Vuohenojan vedenlaadun vaihtelusta. Vuohenojan vedenlaatu on maatalousvaltaiselle savimaa-alueelle tyypillisen heikko. Kuormitus on selvästi ajoittunut kasvukauden ulkopuolelle. Maatalouden osalta olisikin syytä lisätä talviaikaista kasvipeitteisyyttä alueella eroosion vähentämiseksi. Ilmastonmuutoksen myötä talviaikaiset sateet lisääntyvät ja kasvipeitteisyyden merkitys korostuu. Toinen vedenlaatuun vaikuttava seikka on veden virtauksen hidastaminen, johon liittyvä kosteikot ovat alueella melko hyvässä nosteessa. Uomaeroosion määrää ei voitu tarkkaan arvioida Turun Yliopiston tutkimuksessa. Vuohenojan alaosa luikertelee kuitenkin paikoin erittäin syvässä kovertuneessa uomassa, mikä antaa viitteitä siitä, että uoma eroosio syö maa-ainesta myös uoman pohjasta ja sivuilta. Savimaalla tyypillisiä siirroksia näkyy joen varrella siellä täällä. Uomaeroosio voi aiheuttaa hetkellisesti suuriakin kiintoainespitoisuuksia, mutta esimerkiksi vuonna 2012 kiintoainekuormitus oli 1100 tn, josta uomaeroosion osuus ei voi olla montaa prosenttia. Liian usein suunnitteluvaiheessa keskitytään ravinteiden pidätykseen ja eurojen laskemiseen. Vaikka näillä rakennetuilla kosteikoilla tutkitusti ei ollut merkittävää vaikutusta Vuohenojan vedenlaatuun, niiden vaikutus yli- ja alivirtaamien tasaajana tutkitusti kuitenkin todistettiin. Lisäksi niiden maisemallinen sekä monimuotoisuuden lisäävä vaikutus on ilmeinen. Lisäksi on huomioitava, että kosteikkojen puhdistuskyky paranee ajan myötä kun kasvillisuus lisääntyy. Jatkossa pitäisi enemmän tukea pieniä uoman kunnostushankkeita ja löytää luovia rahoitusratkaisuja näille. Kyse on myös viljelijän/maanomistajan ja viranomaisen välisestä luottamuksen rakentamisesta. Tämä on rakentavaa toimintaa, kestävämpää maataloutta ja vesienhoitoa. TEHO Plus hanke seurasi ojan veden laatua alemman kosteikon ylä- ja alapuolisilla vedenlaatuantureilla syksystä 2010 syksyyn 2013. Kosteikkojen pinta-ala on vesiensuojelun kannalta edelleen liian pieni, 0,22 % valumaalueensa koosta. Hanke on kuitenkin hyvä esimerkki yhteistyöstä, jota vesiensuojelussa tarvitaan. 12