Vesputedrektvn mukanen kustannustehokkuusanalyys maatalouden vesenhototomenptelle Excel sovelluksena En Kunnar Helsngn ylopsto Talousteteen latos Ympärstöekonoma Pro gradu tutkelma Maaluu 2008
Tedekunta/Osasto Maatalous ja metsäteteellnen tedekunta Latos Talousteteen latos Tekjä En Johanna Kunnar Työn nm Vesputedrektvn mukanen kustannustehokkuusanalyys maatalouden vesenhototomenptelle Excelsovellluksena Oppane Ympärstöekonoma Työn laj Pro Gradu tutkelma Tvstelmä Referat Abstract Aka Maaluu 2008 Svumäärä 69 Tämän tutkelman tarkotuksena on kehttää työkalu Euroopan unonn vespoltkan putedrektvn edellyttämen vesenhototomenpteden kustannustehokkuusanalyysen tekemseks Suomen alueellsssa ympärstökeuksssa. Työkalu tehdään tomeksantona Suomen ympärstökeukselle, joka ohjestaa vesputedrektvn edellyttämen tarkasteluden tekemstä alueellsssa ympärstökeuksssa. Työkalu toteutetaan Excel työkrjana, johon ohjelmodaan Vsual Basc for Applcatons ohjelmontkelellä kustannustehokkuusanalyysn tekemseks tarvttavat laajennukset. Tutkelmassa estellään työkalun ensmmänen verso, joka ssältää maatalouden vesenhototomenptetä el suorakylvön, suojavyöhykkeet ja edustavan kostekon. Työkalu ratkasee kustannustehokkaan tomenpdeyhdstelmän fosforkuormtuksen vähentämseks mnmomalla tomenpdeyhdstelmän kokonaustannuksa. Kustannusten mnmont tapahtuu panketta panamalla ohjelmakoodn kautta käynnstyvän Solver apuohjelman avulla. Mnmonnssa on rajotteena käyttäjän asettama fosforkuormtuksen vähentämstavote. Tomenpteden vakutusta fosforkuormtukseen tarkastellaan vertaamalla pellolta tulevaa kuormtusta ennen tomenpteen toteuttamsta ja tomenpteen toteuttamsen jälkeen. Pellolta tulevan fosforhuuhtouman määrä rppuu työkalussa peltojen kaltevuudesta. Tutkelmassa määrtellään tomenpteden yhteunnallset kustannukset työkalua varten. Tutkelman tarkotuksena on myös tehdä työkalun avulla Vhtjoen valuma alueelle kustannustehokkuusanalyys. Kustannustehokkuusanalyysn perusteella Vhtjoen valuma alueella kannattavmpa tomenptetä olat suorakylvöön srtymnen ja suojavyöhykkeden perustamnen jyrkmmlle pellolle. Vhtjoen kustannustehokkuusanalyysn yhteydessä tehdään herkkyysanalyys, jossa tarkastellaan työkalun oletusten muuttamsen vakutusta työkalun ratkasemaan kustannustehokkaaseen tomenpdeyhdstelmään. Työkalun oletusten muuttamnen vakuttaa tomenpdeyhdstelmään sekä sen kokonaustannuksn ja vakuttavuuteen. Työkalun käyttäjä vo muuttaa tettyjä oletuksa ja nän huomoda nhn lttyvän epävarmuuden. Jotta työkaluntuloksn lttyvää epävarmuutta vodaan vähentää ja työkalua kehttää edelleen, tarvtaan lsää tetoa vesenhototomenpteden kustannukssta ja vakuttavuudesta. Avansanat Kustannustehokkuusanalyys, maatalouden vesenhototomenpteet, maatalouden fosforkuormtus, vesputedrektv Sälytyspakka Vkn tedekrjasto, Vknkaar 11 A, (PL62), 00014 Helsngn ylopsto
Faculty Faculty of Agrculture and Forestry Department Department of Economcs and Management Author En Johanna Kunnar Ttle Cost effcency analyss as provded n the Water Framework Drectve for agrcultural water protecton measures as an Excel applcaton Subject Envronmental Economcs Level Master's graduate thess Abstract Month and year March 2008 Number of pages 69 The objectve of ths thess s to develop a tool for cost effectveness analyses of water protecton measures provded by the Water Framework Drectve of the European Unon. The tool s produced on assgnment to the Fnnsh Envronment Insttute, whch brefs the local authortes n Fnland to make the analyses requred n the drectve. The tool s developed by programmng the extensons requred to make cost effectveness analyses to an Excel workbook wth Vsual Basc for Applcatons programmng language. In ths thess the frst verson of the tool, whch ncludes agrcultural water protecton measures, s presented. The agrcultural water protecton measures n the frst verson of the tool are drect drllng, vegetatve flter strps and a representatve wetland. The tool solves a cost effcent combnaton of water protecton measures to reduce phosphorus load by mnmzng the aggregate costs of the measure combnaton. The cost mnmzaton s done wth Solver applcaton actvated by the program code when the user clcks a certan button n the tool. As a constrant n the cost mnmzaton there s the phosphorus load reducton selected by the user. The effect of the water protecton measures to the phosphorus load s measured by comparng the load from felds before the realzaton of a measure and after t. In the tool the phosphorus load from the felds depends on the slope of the felds. In the thess the socal costs of the measures are determned for the tool. Another objectve of ths thess s to make a cost effcency analyss wth the tool for Vhtjok rver basn. Accordng to the analyss, the most economc measures n the Vhtjok rver basn would be to swtch to drect drllng and buld vegetatve flter strps on the steepest felds. In context wth the case study of Vhtjok a senstvty analyss s made. In the senstvty analyss the effects of changng the assumptons of the tool to the cost effcent measure combnaton solved by the tool are consdered. Changng the assumptons affects the optmal measure combnaton and ts aggregate costs and effectveness. The users of the tool can change some of the assumptons and thereby take account of the uncertanty related to them. To reduce the uncertanty related to the results of the tool and to develop the tool further, more nformaton about the effectveness and costs of water protecton measures s needed. Keywords Cost effectveness analyss, agrcultural water protecton measures, phosphorus load from agrculture, Water Framework Drectve Where deposted Vkk Scence Lbrary, Vknkaar 11 A, (PL62), 00014 Helsngn ylopsto
Symbolen seltykset A v A Kaltevuusluokan peltopnta ala hehtaarena Kaltevuusluokan vljapeltojen pnta ala hehtaarena A Kaltevuusluokan suojavyöhykkeden yhteenlaettu pnta ala hehtaarena k A l A y A α oh β Kostekon pnta ala Kostekon perustamsen myötä menetetyn vljelymaan pnta ala Kostekon yläpuolnen peltoala Partkkelfosforlle annettava pano Ohran ja sen edustamen vljojen osuus kaltevuusluokan peltopntaalasta ve β p β C C Vehnän osuus kaltevuusluokan peltopnta alasta Perunan ta rypsn osuus kaltevuusluokan peltopnta alasta Kaltevuusluokan suorakylvön vahtoehtoustannus Suojavyöhykkeen vahtoehtoustannus DRP Kynnetyltä pellolta tuleva lukosen fosforn vuosttanen DRP DRP oh g kokonashuuhtouma klona per hehtaar Lukosen fosforn vuosttanen kokonashuuhtouma klona per hehtaar pellolta, jonka muokkausmenetelmä on suorakylvö Lukosen fosforn vuosttanen kokonashuuhtouma klona per hehtaar suojavyöhykkeeltä Ohran vuosttasten hehtaarkohtasten nettotuottojen erotus suorakylvön ja kynnön tapauksessa ve g Vehnän vuosttasten hehtaarkohtasten nettotuottojen erotus suorakylvön ja kynnön tapauksessa Peltojen kaltevuusluokka ( = 1,2,..., I ) I I Suorakylvön nvestontkustannukset kaltevuusluokassa Suojavyöhykkeden ylläptokustannukset kaltevuusluokassa
m n Vesenhototomenpde, jonka vakutus fosforkuormtukseen e rpu peltojen kaltevuudesta ( m = 1,2,..., M ) Vesenhototomenpde, jonka vakutus fosforhuuhtoumaan rppuu peltojen kaltevuudesta ( n = 1,2,..., N ) PP Kaltevuusluokan kynnetyltä pellolta tuleva vuosttanen partkkelfosforn kokonashuuhtouma klona per hehtaar PP Vuosttanen partkkelfosforn kokonashuuhtouma klona per hehtaar kaltevuusluokan pellolta, jonka muokkausmenetelmä on suorakylvö PP r ve R oh R Vuosttanen partkkelfosforn kokonashuuhtouma klona per hehtaar kaltevuusluokan suojavyöhykkeeltä Kostekon fosfornpdätysprosentt Vehnän nettohehtaartuotto kun pellon muokkausmenetelmä on kyntö Ohran nettohehtaartuotto kun pellon muokkausmenetelmä on kyntö p R Kalajn p nettohehtaartuotto kun pellon muokkausmenetelmä on tn kyntö Tomenpteen n toteutus kaltevuusluokassa tm k t t t TC Tomenpteen m toteutus Kostekon toteutus Suorakylvön toteutus kaltevuusluokassa Suojavyöhykkeden toteutus kaltevuusluokassa Tomenpteden yhteenlaetut kokonaustannukset TC n Tomenpteen n kokonaustannukset, jotka aheutuvat tomenpteen TC m TP t TP k TP toteuttamsesta kaltevuusluokassa Tomenpteen m kokonaustannukset Tarkasteltavan alueen fosforkuormtus ennen tomenpteden toteutusta Fosforkuormtuksen vähentämstavote Kostekkoon tuleva fosforhuuhtouma TP Alkutlanteen fosforkuormtus suorakylvön soveltamsalalta kaltevuusluokassa
TP Alkutlanteen fosforkuormtus kaltevuusluokasta suojavyöhykkeden tapauksessa TP n TP m k TP Tomenpteen n toteutuksen jälkenen fosforkuormtus kaltevuusluokan peltoalalta, johon tomenpde kohdstuu Tomenpteen m toteutuksen jälkenen fosforkuormtus Lopullnen fosforkuormtus kostekon tapauksessa TP Lopullnen fosforkuormtus suorakylvön soveltamsalalta kaltevuusluokassa TP Lopullnen fosforkuormtus kaltevuusluokasta suojavyöhykkeden tapauksessa TP TP Fosforkuormtus kaltevuusluokasta kun pellolla on suojavyöhykkeet Tarkasteltavan alueen lopullnen kokonasfosforkuormtus
Ssällys 1 Johdanto...9 2 Vesputedrektvn edellyttämän vesenhototomenpteden kustannustehokkuusanalyysn tausta... 11 2.1 Vesputedrektv ja sen tomeenpano... 11 2.2 Vesputedrektvn vaatmat analyyst... 13 2.3 Kustannustehokkuusanalyysn tarkotus tomenpdeohjelman laatmsessa 15 2.4 Analyysn mttakaava ja akahorsontt... 16 2.5 Tomenpteden kustannukset ja vakuttavuus... 17 3 Muden EU maden kustannustehokkuustarkastelut... 19 3.1 Saksa... 20 3.2 Alankomaat... 21 3.3 Iso Brtanna... 22 3.4 Rana... 23 3.5 Latva... 24 3.6 Opetuksa muden EU maden kustannustehokkuustarkastelusta... 25 4 Työkalu vesputedrektvn edellyttämän kustannustehokkuusanalyysn suorttamseen... 26 4.1 Vesenhototomenpteden kustannusten mnmontongelma... 26 4.2 Työkalun ssältämät vesenhototomenpteet... 29 4.3 Fosforkuormtus ennen tomenptetä ja nden jälkeen... 30 4.4 Tomenptesn lttyvät funktot... 33 4.4.1 Suorakylvö... 34 4.4.2 Suojavyöhykkeet... 37 4.4.3 Edustava kostekko... 42 4.4.4 Kalajen hehtaarkohtaset nettotuotot... 46 4.5 Vsual Basc for Applcatons ohjelmontkel työkalun toteutuksessa... 47 4.6 Työkalun kuvaus... 47 4.6.1 Analyysn ensmmänen vahe, Tarkasteltava alue... 48 4.6.2 Analyysn tonen vahe, Tomenpteet... 49 4.6.3 Analyysn kolmas vahe, Kustannukset ja vakutukset... 51
4.6.4 Analyysn tulokset, Tomenpdeyhdstelmä... 55 5 Vhtjoen valuma alueen kustannustehokkuusanalyys työkalun avulla... 56 5.1 Tulokset... 58 5.2 Herkkyystarkastelu... 60 5.2.1 Suorakylvön vakutus satoon... 60 5.2.2 Partkkelfosforlle annettu pano... 61 5.2.3 Suojavyöhykkeden leveys... 62 6 Johtopäätökset... 63 LÄHTEET... 66
9 1 Johdanto Euroopan unonn vespoltkan putedrektv (2000/60/EY) tul vomaan 22.12.2000. Drektv yhtenästää Euroopan unonn alueen vesen suojelua luomalla putteet kakken vesmuodostumen suojelulle. Sen yhtenä tavotteena on saavuttaa pntavesen hyvä kemallnen ja ekolognen tla vuoteen 2015 mennessä. (Mäknen 2005, 13 14.) Vesputedrektvn (VPD) tavotteden toteuttamseks jäsenvaltoden on ptänyt perustaa aluelleen vesprejä, josta Suomen lansäädännössä ja hallnnossa käytetään nmtystä vesenhotoalue. Suomeen on perustettu kahdeksan vesenhotoaluetta, joden tehtävänä on laata omaa aluettaan koevat vesenhotosuunntelmat. (mt. 13 14.) Ensmmäseen vesenhotosuunntelmaan tulee ssältyä yhteenveto tomenpdeohjelmasta, joka ssältää muun muassa tomenpteet vesmuodostumen hyvän tlan saavuttamseks (mt. 62). Tomenpdeohjelmassa vo olla perustomenptetä ja täydentävä tomenptetä. Täydentävät tomenpteet lsätään tomenpdeohjelmaan, mkäl vesenhotoalueen kakk vesmuodostumat evät todennäkösest saavuta hyvää tlaa vuoteen 2015 mennessä pelkästään perustomenpteden avulla. (mt. 15.) Vesenhotosuunntelmn tarvttaven tomenpdeohjelmen laatmnen on Suomessa alueellsten ympärstökeusten tehtävä (Valtoneuvoston asetus 2006, 22 ). VPD:n mukaan tomenpdeohjelmaan ssällytettävän täydentäven tomenpteden yhdstelmän tulee olla kustannustehokas. Alueellsten ympärstökeusten täytyy ss toteuttaa vesenhototomenpteden kustannustehokkuusanalyys, jotta ne vovat tomenpdeohjelmassa perustella tekemänsä täydentäven tomenpteden valnnat. Kustannustehokkuus tarkottaa stä, että jokn tavote saavutetaan penmmn mahdollsn kustannuksn. Kustannustehokkuusanalyysssä ratkastaan ss täydentäven vesenhototomenpteden yhdstelmä, jolla tetyn tavotteen saavuttamsen kokonaustannukset mnmotuvat. Suomen ympärstökeus (SYKE) ohjestaa tomenpdeohjelmen ja vesenhotosuunntelmen laatmsta alueellsssa ympärstökeuksssa. Tämä pro gradu
10 tutkelma tehdään tomeksantona SYKE:lle ja sen tarkotuksena on kehttää työkalu vesenhototomenpteden kustannustehokkuusanalyysen toteuttamseks ja kustannustehokkaan täydentäven tomenpteden yhdstelmän muodostamsen tukemseks vesenhotoaluella. Työkalu toteutetaan Excel työkrjana, johon ohjelmodaan Vsual Basc for Applcatons ohjelmontkelellä kustannustehokkuusanalyysn ohjaamseks sekä kustannustehokkuusanalyysn ja herkkyysanalyysn toteuttamseks tarvttavat laajennukset. Tutkelmassa kästellään työkalun ensmmästä versota, joka ssältää pelkästään maatalouteen lttyvä tomenptetä. Työkaluun on kutenkn myöhemmn tarkotus lsätä mahdollsmman monen er kuormtussektorn vesenhototomenptetä. Työkalun tulee olla helppokäyttönen, sllä sen käyttäjät evät välttämättä ole perehtyneet kustannustehokkuusanalyysn tekemseen. He tuntevat kutenkn hyvn vesenhototomenpteet sekä alueen, jota kustannustehokkuusanalyysssä tarkastellaan. Sks työkalun toteutuksessa on oletettu, että käyttäjät osaavat hyödyntää työkalun antama tuloksa harkten. Jotta tuloksa votasn käyttää kustannustehokkaan täydentäven tomenpteden yhdstelmän valnnassa tukena kaklla vesenhotoaluella, sen tulee pystyä ratkasemaan kustannustehokas tomenpdeyhdstelmä rppumatta tavotteen, tarkasteltavan alueen ja tomenpteden mttakaavasta. Sks työkalun kustannustehokkuusanalyys perustuu tomenpdeyhdstelmän kokonaustannusten mnmontn käyttäjän asettamen rajotteden valltessa. Lsäks työkalun ssältämän tedon tomenpteden kustannukssta ja vakutukssta tulee olla ylestettävssä erlasn aluesn. Työkalu ratkasee kustannustehokkaan tomenpdeyhdstelmän fosforkuormtuksen vähentämseen. Tarkasteltavna vesenhototomenptenä on suorakylvö, suojavyöhykkeet ja edustava kostekko. Tomenpteden vakutusta fosforkuormtukseen tarkastellaan vertaamalla pellolta tulevaa kuormtusta ennen tomenpteen toteuttamsta ja tomenpteen toteuttamsen jälkeen. Työkalussa pellolta huuhtoutuvan fosforn määrä ja sten tomenpteden vakutukset fosforkuormtukseen rppuvat peltojen kaltevuudesta. Työkalua varten on määrtelty tomenpteden yhteunnallset kustannukset.
11 Tutkelman luvussa 2 estellään vesputedrektvn luomaa taustaa vesenhototomenpteden kustannustehokkuusanalyyslle. Luvussa 3 kerrotaan muden EU maden kustannustehokkuustarkastelusta. Neljännessä luvussa kästellään kustannustehokkuutta ylesest, kustannustehokkuusanalyysen tekemseks kehtettävän Excel työkalun tomntaa sekä käydään läp työkaluun lttyvät funktot. Luvussa 5 estellään Excel työkalun avulla Vhtjoen valuma alueelle toteutettu kustannustehokkuusanalyys. Luvussa 6 estetään johtopäätökset 2 Vesputedrektvn edellyttämän vesenhototomenpteden kustannustehokkuusanalyysn tausta 2.1 Vesputedrektv ja sen tomeenpano VPD:n tarkotuksena on yhtenästää Euroopan unonn alueen veslansäädäntöä ja hallta muun sääntelyn ulkopuolelle jäävää ympärstökuormtusta. Se myös yhtenästää vesn lttyvä suunnttelu, seuranta ja luokttelukäytäntöjä. Kovumaan (1995) mukaan VPD stoo jäsenmata tavotteden osalta, mutta kenot nden saavuttamseks ovat jäsenmaden vapaast valttavssa. (Mäknen 2005, 13.) VPD:ssä on annettu ympärstötavotteet pnta ja pohjaveslle sekä suojelualuelle. Pntavesen osalta tavotteena on hyvä kemallnen ja ekolognen tla, pohjavesssä puolestaan hyvä kemallnen ja määrällnen tla vuoteen 2015 mennessä (Mäknen 2005, 14). Vesenhotoalueden perustamsen jälkeen VPD:n tomeenpanossa arvodaan vesen nykytla ja asetetaan ympärstötavotteet pnta ja pohjaveslle. Vesmuodostumen tlaa arvodaan bologsten, hydrologs morfologsten ja fyaalemallsten laatutekjöden avulla. Tarkotuksena on pyrkä määrttämään näden laatutekjöden arvot er tyyppsssä luonnontlasssa vesmuodostumssa. Se tapahtuu joko valtsemalla härntymättömä vesmuodostuma vertalualueks, mallntamalla ta nätä menetelmä yhdstämällä. Vesmuodostumen tlaa arvodaan suhteessa saman
12 tyyppselle vesmuodostumalle määrtettyhn luonnontlasn arvohn. VPD:ssä on sanallset määrtelmät slle, mtä ernomanen, hyvä ta tyydyttävä tla er laatutekjöden osalta tarkottavat. (mt. 54 58.) Seuraavaks VPD:n tomeenpanossa laadtaan seurantaohjelmat ja todetaan vesmuodostumat, jotka evät todennäkösest saavuta VPD:n mukasta hyvää tlaa vuoteen 2015 mennessä. Stten laadtaan tomenpdeohjelmat tavotteden saavuttamseks, kootaan vesenhotosuunntelmat ja toteutetaan suunntellut tomenpteet. Suunnttelukauden lopussa arvodaan tuloksa ja valmstaudutaan seuraavaan kauteen. (mt. 54.) VPD:n tomeenpanoa raportodaan EU:n komssolle vesenhotoalueden vesenhotosuunntelmen avulla. Tomeenpanon raportonnn lsäks hotosuunntelmen on tarkotus edstää kansalasten ja tomnnanharjottajen osallstumsta vesenhodon suunntteluun. (mt. 61.) Vesenhotosuunntelmat laadtaan kuudeks vuodeks kerrallaan (Valtoneuvoston asetus 2006, 2 ). Ensmmänen hotosuunntelmakaus alkaa vuonna 2009 ja päättyy vuoden 2015 lopussa (Mäknen 2005, 14). Ensmmäseen vesenhotosuunntelmaan tulee ssältyä yhteenveto tomenpdeohjelmasta. Tomenpdeohjelma muodostuu perustomenptestä ja täydentävstä tomenptestä. (mt. 61 62.) Perustomenpteet ovat tomenptetä, jota tarvtaan yhtesön ympärstönsuojelua ja vesstöjä koevan lansäädännön noudattamseks (Halltuksen estys 2004, 12 ). Perustomenpteet toteutetaan ss vesenhotoaluella joka tapauksessa. Täydentävät tomenpteet taas lsätään tomenpdeohjelmaan, mkäl vesenhotoalueen kakk vesmuodostumat evät todennäkösest saavuta hyvää tlaa vuoteen 2015 mennessä pelkästään perustomenpteden avulla. (Mäknen 2005, 15.) VPD:ssä on esmerknomanen luettelo täydentävstä tomenptestä, mutta ne vovat olla mtä tahansa jäsenvaltossa tarpeellseks katsottuja tomenptetä (mt. 61). Mkäl VPD:n tavotteden saavuttamsen arvodaan olevan mahdotonta ta kohtuuttoman kallsta, vodaan tavotteta leventää ta nden saavuttamsen määräakaa pdentää (mt. 58).
13 2.2 Vesputedrektvn vaatmat analyyst Vesenhotoalueden vesenhotosuunntelmen ja tomenpdeohjelmen laatmsen perustana on VPD:n vaatmat analyyst el vesenhotoalueen omnasprteden analysont, taloudellnen analyys ja hmstomnnan ympärstövakutusten tarkastelu. Vesenhotoalueen omnasprteden analysont tehdään vesen nykytlan arvonnn yhteydessä. Snä määrtellään ja rajataan erlaset vesmuodostumat ja jaetaan ne tyyppehn. Tyypttely tom perustana erlasten vesmuodostumen ympärstötavotteden el hyvän tlan määrttämselle. Ihmstomnnan ympärstövakutusten tarkastelussa kerätään tetoja merkttävmmstä hmsen tomnnasta aheutuvsta vesstövakutukssta. Tarkotuksena on tunnstaa hmstomnnan ympärstövakutukset ja arvoda vesstöjen herkkyyttä nlle. Lsäks on arvotava onko hmstomnnassa tapahtumassa muutoksa, joden taka vesmuodostumen tla saattaa hekentyä. Päämääränä on tunnstaa vesmuodostumat, jotka evät saavuta hyvää tlaa vuoteen 2015 mennessä. Näden vesmuodostumen tlaa ja nhn kohdstuva hmsen aheuttama paneta tarkastellaan stten tarkemmn, jotta vodaan suunntella tomenpdeohjelma, jolla hyvän tlan tavote saavutetaan. (Mäknen 2005, 54 62.) Taloudellsen analyysn avulla on tarkotus yhdessä hmstomnnan ympärstövakutusten tarkastelun kanssa tunnstaa vesmuodostumat, jotka evät todennäkösest saavuta VPD:n tavotteta vuoteen 2015 mennessä. Taloudellnen analyysssä arvodaan ja analysodaan hmstomntaan vakuttaven sosoekonomsten tekjöden, kuten poltkan ja teknologan kehtystä. Sen yhteydessä myös ennustetaan muutoksa hmstomnnan ympärstövakutuksssa muun muassa taloudellsn tekjöhn perustuen. (WATECO 2003, 18.) Ihmstomnnan ympärstövakutusten tarkastelu on ss VPD:n taloudellsa tarkasteluja ohjestaneen WATECO työryhmän (2003) tulknnan mukaan yhtenänen taloudellsen analyysn kanssa. Osana taloudellsta analyysä muodostetaan myös kustannustehokas täydentäven tomenpteden yhdstelmä, jolla vesen hyvän tlan tavote pyrtään saavuttamaan. Taloudellsessa tarkastelussa arvodaan myös täydentäven tomenpteden yhdstelmän
14 kustannusten kohtuullsuutta ja taloudellsa vakutuksa tavotteden leventämsen ta määräajan lykkäämsen perustelemseks. (mt. 15 24; 192.) Kustannusten kohtuuttomuus päätetään jäsenvaltossa tapauohtasest ja se on polttnen päätös, jota taloudellnen analyys tukee (mt. 193). Kustannusten kohtuuttomuus tarkottaa VPD:ssä WATECO:n (2003, 193 194) tulknnan mukaan stä, että kustannukset ovat merkttäväst hyötyjä suuremmat. WATECO (2003, 193; 195) tuo kutenkn eslle myös tomalojen maksukyvyn kustannusten kohtuuttomuuden arvomseks. Vesenhotoalueen omnasprteden analysont, hmstomnnan ympärstövakutusten tarkastelu ja taloudellnen analyys ovat käytännön suunnttelussa yhtenänen kokonasuus, joka tuottaa tomenpdeohjelman laatmsen ja sten myös kustannustehokkuusanalyysn kannalta tärkeää tetoa. Tarkasteluden perusteella määrtellään tavotteet vesmuodostumen tlalle. Tosn sanoen määrtellään, mtä hyvä tla tarkottaa er tyyppsssä vesmuodostumssa. Tlatavotteden avulla muodostetaan ympärstökuormtuksen vähennystavotteet kustannustehokkuusanalyysn. VPD:n vaatmen tarkasteluden avulla selvtetään myös vesmuodostumat, jotka vaatvat täydentävä tomenptetä VPD:n ympärstötavotteden saavuttamseks vuoteen 2015 mennessä. Tarkastelussa selvtetään myös vesstövakutukset, john täydentävät tomenpteet tulee kohdstaa. Tarkasteluden perusteella vodaan ss määrtellä vesmuodostumat ja täydentävät tomenpteet, jota kustannustehokkuusanalyysssä tarkastellaan. Kustannustehokkuusanalyys puolestaan osottaa taloudellsest kannattavmmat tomenpteet. Kun ollaan selvtetty tomenpdeyhdstelmä, jolla tavottesn päästään penmmn mahdollsn kustannuksn, vodaan järkevn perusten päättää, aheutuuko tavotteden saavuttamsesta kohtuuttoma kustannuksa. Kustannustehokkuusanalyys muodostaa ss pohjan stä seuraavalle kustannusten kohtuuttomuuden arvonnlle, joka tehdään kustannus hyötyanalyysn avulla. Kustannustehokkuusanalyysn tulokset saattavat olla sellasa, että tomenptestä kotuvat kustannukset jakautuvat epätasasest er tomalojen vällle. Tämä johtuu stä, että ympärstökuormtuksen vähentämnen vo olla jollan tomalolla vakeampaa ja sten kallmpaa kun toslla. Tällön kustannustehokkaan tomenpdeyhdstelmän
15 tomenpteet ja kustannukset panottuvat nhn tomalohn, jossa ympärstökuormtuksen vähentämnen on edullsta. Tällasessa tlanteessa kustannustehokkuudesta saatetaan käytännön suunnttelussa luopua, jotta saavutettasn yksmelsyys tomenpdeohjelmasta. Myös tavotteta saatetaan leventää ta nden määräakaa lykätä käyttäen perusteena yksttäselle sektorlle kotuva kohtuuttoma kustannuksa. 2.3 Kustannustehokkuusanalyysn tarkotus tomenpdeohjelman laatmsessa Kustannustehokkuusanalyysn tarkotuksena on muodostaa yksttässtä vesenhototomenptestä kustannustehokas yhdstelmä, jonka avulla vesen hyvä tla saavutetaan. Peraatteessa tämä kustannustehokas täydentäven tomenpteden yhdstelmä ptäs lttää tomenpdeohjelmaan. Käytännössä tomenpdeohjelmaan ssällytettävän tomenpdeyhdstelmän valntaan vakuttaa kutenkn mutakn tekjötä kun se, että tomenpdeyhdstelmä on kustannustehokas. Suomen tämän hetkstä taloudellsen tarkastelun lähestymstapaa kästtelevässä ohjestuksessa Tomenpteden valnta ja taloudellset tarkastelut (2007, 13) on esmerkks todettu, että sdosryhmen kanssa yhtestyössä valtaan enemmstön kannalta toteuttamelposn ja kustannuksltaan kohtuullsn tomenpde ta tomenpdeyhdstelmä. Ohjestuksessa (mt. 4) todetaan myös, että kustannustehokkuusanalyysn avulla on tarkotus tuottaa vähntään kaks tomenpdeyhdstelmää, josta yhtestyöryhmässä valtaan sopvn. Sdosryhmen osallstumnen tomenpdeyhdstelmän valntaan tarkottaa stä, että valttu tomenpdeyhdstelmä e välttämättä ole taloudellsest optmaalnen. Sdosryhmen osallstumsen katsotaan kutenkn parantavan vesenhodon suunnttelua ja shen lttyvää päätöksentekoa (Mäknen 2005, 95 96). Kustannustehokkuusanalyysä varten kehtettävän työkalun kannalta sdosryhmen osallstumnen tarkottaa stä, että sen avulla e välttämättä pyrtä muodostamaan yhtä anoaa teoreettsest kustannustehokasta tomenpdeyhdstelmää vaan useta vahtoehtosa tomenpdeyhdstelmä. Työkalun avulla vodaan kuormtuksenvähennystavotetta ja muta syöttötetona annettava rajotteta
16 muuttamalla muodostaa erlasa tomenpdeyhdstelmä. Työkalun tuottamsta yhdstelmstä vodaan stten työryhmässä valta paras ja lsätä ta postaa stä tomenptetä sdosryhmen näkemysten perusteella. Excel työkalussa e myöään voda huomoda kakka mahdollsa tomenptetä, sllä kakken tomenpteden kustannusten ja vakutusten arvont e ole mahdollsta. Työkalu e ss tuota sellasenaan toteutettavaa tomenpdeyhdstelmää, vaan sen on tarkotus tukea toteutettavan tomenpdeyhdstelmän muodostamsta rakentamalla ssältämstään tomenptestä kustannustehokkata yhdstelmä er rajotusten valltessa. 2.4 Analyysn mttakaava ja akahorsontt VPD:n taloudellsa tarkasteluja ohjestaneen WATECO työryhmän (2003, 27) mukaan kustannustehokkuusanalyys kannattaa toteuttaa valuma alueen mttakaavassa, koa tällön valuma alueen vesmuodostumen välset vakutukset tulevat huomoduks. Esmerkks valuma alueen yläosassa tehdyt vesenhototomenpteet vakuttavat veden tlaan myös sen alaosassa. WATECO:n ohjestusta varten toteutettu Cdacos joen valuma alueen esmerkktutkmuksessa on käynyt lm, että kustannustehokkuusanalyysn toteuttamnen joen kolmelle haaralle erkseen johtaa tomenpdeohjelmaan, jonka kokonaustannukset ovat huomattavast korkeammat kun tomenpdeohjelman, joka on muodostettu tarkastelemalla koko valuma aluetta yhtenä kokonasuutena (mt. 27). Ohjestuksessa (mt. 111) todetaan kutenkn, että kustannustehokkuusanalyys vodaan toteuttaa myös jakamalla valuma alue penempn osn, mutta tällönkn valuma alue ptäs huomoda tomnnallsena kokonasuutena. Ohjestuksessa ehdotetaan, että tämä tehtäsn toteuttamalla valuma alueen osen analyyst edeten valuma alueen yläosasta alaspän. Valuma alueen yläosssa toteutettujen tomenpteden vakutukset alempana sjatsevn osavaluma aluesn ptäs huomoda analyysn edetessä. Analyysn lopussa kakken valuma alueen vesmuodostumen tuls päästä tavottesn tomenpdeyhdstelmään valtulla tomenptellä. (mt. 111.) Suomen vesenhotoalueet jakavat alueensa tomenpdeohjelma alueks, jolle suunntellaan erkseen tomenpdeohjelmat. Kustannustehokkuusanalyysn mttakaava
17 määräytyy tapauohtasest sen mukaan, mnkä verran tomenpdeohjelma alueella on VPD:n tavotetlaa huonommassa tlassa oleva vesmuodostuma. Jos täydentävä tomenptetä vaatva vesmuodostuma on van muutama ja ne sjatsevat kaukana tosstaan, täytyy nlle jokaselle toteuttaa oma kustannustehokkuusanalyysnsä. Jos taas esmerkks jokn suur vesmuodostuma ja shen yhteydessä oleva penempä vesmuodostuma on tavotetlaa huonommassa tlassa, tarkastellaan ntä veden vrtauksen mukasessa järjestyksessä yläjuoksulta alaspän huomoden edellsen vesmuodostuman kuormtuksen vähenemän vakutus seuraavan kuormtuksen vähentämstavotteen asettamsessa. Nän valtaan tomenpteet, jolla kakk tomenpdeohjelma alueen vesmuodostumat pyrtään saamaan hyvään tlaan. Kustannustehokkuusanalyysn toteuttamseks kehtettävän työkalun tulee ss olla sellanen, että sen avulla vodaan muodostaa kustannustehokas tomenpdeyhdstelmä rppumatta tarkasteltavan alueen koosta ja tomenpteden mttakaavasta. Ajallsest kustannustehokkuusanalyysn tulee kettyä enssjasest ensmmäseen vesenhotosuunntelmen toteuttamauteen el vuosn 2009 2015. Myöhempä toteuttamausa tarkastellaan, mkäl vesen hyvää tlaa e ole mahdollsta saavuttaa vuoteen 2015 mennessä ta mkäl ensmmäsellä toteuttamaudella toteutettaven tomenpteden kustannuksssa ta vakuttavuudessa on epävarmuutta. (mt. 164.) Tarkastelun kettymnen ensmmäseen toteuttamauteen saattaa käytännön vesenhodon suunnttelussa panottaa lkaa lyhyen akaväln hyötyjä ja kustannuksa. Tosaalta VPD antaa mahdollsuuden tavotteden saavuttamsen lykkäämseen, jollon vodaan huomoda myös tomenpteet, joden hyödyt toteutuvat ptkän ajan kuluttua. Excel työkalussa tarkastelussa e ole huomotu toteutuvatko tomenpteden vakutukset vuoteen 2015 mennessä va myöhemmn. Snä lyhyen ja ptkän akaväln panottamnen rppuu korosta, jonka avulla nvestontkustannukset on jaettu vuosttas kustannuks. 2.5 Tomenpteden kustannukset ja vakuttavuus VPD:ssä kustannukslla tarkotetaan yhteunnallsa kustannuksa. Ne tarkottavat tomenptestä koko yhteunnalle kotuva kustannuksa erotuksena ykstysstä,
18 yhdelle tomjalle kotuvsta kustannukssta. (WATECO 2003, 116.) Excel työkalua varten on määrtelty tomenpteden yhteunnallset kustannukset, jotka muodostuvat erlassta kustannuserstä tomenpteestä rppuen. Esmerkks maatalouden suojavyöhykkeden tapauksessa huomodaan suojavyöhykkeen ylläptokustannukset sekä vahtoehtoustannukset, jotka koostuvat menetetyn vljelymaan tuotosta. Veroja ja tuka e huomoda kustannuksna, koa ne ovat yhteunnan kannalta tulonsrtoja. Tomenpteden kustannukset ptäs arvoda tomalottan, jotta analyysstä vodaan nähdä mten tomenpdeyhdstelmän kustannukset jakautuvat er tomalojen maksettavaks (mt. 168). Excel työkalun toteutuksessa tämä näkyy sten, että tomenpteet ja nhn lttyvät tedot on ryhmtelty tomalottan. Tomenpteden vakuttavuuden mttaamseen käytetty tekjä on merkttävä kustannustehokkuusanalyysn tulosten kannalta. Vakuttavuuden lmasemnen er tekjöden avulla vo johtaa erlasn tuloksn. (mt. 25.) Tämä johtuu stä, että vesenhototomenpteet vakuttavat er tavalla esmerkks er ravnteden aheuttamaan kuormtukseen. Vakuttavuuden mttaamseen käytettävän tekjän valntaa kutenkn rajaa se, että tomenpteden vakutukset er olosuhtessa tunnetaan huonost. Vakuttavuutta e voda kuvata sellasen tekjän avulla, johon kohdstuvat vakutukset tunnetaan huonost, koa se aheuttas lkaa epävarmuutta kustannustehokkuusanalyysn tulosten luotettavuuden kannalta. Excel työkalussa tarkastellaan van ravnnekuormtuksen vähentämseen tähtäävä tomenptetä, koa ravnnekuormtus on Suomessa merkttävä vesen tlaan vakuttava tekjä. Lsäks er tomenpteden vakutukssta ravnnekuormtukseen on rttäväst tetoa saatavlla. Tomenpteden vakuttavuus lmastaan työkalussa nden tuottaman fosforkuormtuksen vähenemänä, koa fosfor on monssa Suomen ssävesssä leven kaua rajottava tekjä. Fosforn lsäks myös typp on merkttävä vesen tlaan vakuttava tekjä ja monet ravnnekuormtuksen vähentämseen kohdstuvat tomenpteet vakuttavat sekä fosfor että typpkuormtukseen. Työkalu tuottaa er rajotukslla tomenpdeyhdstelmä, jotka ovat kustannustehokkata fosforkuormtuksen vähentämsen suhteen. Työkalua kehtetään myöhemmn nn, että
19 snä laetaan myös tomenpteden ja tomenpdeyhdstelmän vakutus typpkuormtukseen. 3 Muden EU maden kustannustehokkuustarkastelut Suomessa VPD:n edellyttämen kustannustehokkuusanalyysen toteutustapaa on kehtetty WATECO työryhmän ohjestuksen sekä muden EU maden kustannustehokkuustarkasteluden avulla. Tavotteena on ollut hyödyntää muden maden tarkasteluden parhata puola. Excel työkalun rool on tukea tomenpteden kustannustehokkuuden tarkastelua ja stä kautta tomenpdeohjelmen suunnttelua. Tässä tutkelmassa tarkastellaan Saksan, Alankomaden, Iso Brtannan, Ranan ja Latvan tulkntoja VPD:n edellyttämästä kustannustehokkuustarkastelusta. Tarkotuksena on hyödyntää nssä esn tulleta sekkoja Excel työkalun kehttelyssä. Saksan, Alankomaden, Iso Brtannan, Ranan ja Latvan kustannustehokkuustarkastelussa lähdetään lkkeelle tarkastelun kannalta oleellsten vesenhototomenpteden tunnstamsesta. Tarkasteltaven tomenpteden valtsemseks käytetään kakssa massa hyödyks VPD:ssä vaadttuja analyysejä. Esmerkks Alankomassa (van der Veeren 2005, 18 20) suljetaan tomenptetä kakken mahdollsten tomenpteden valkomasta pos tarkastelemalla ensn valumaalueen ongelma erottelemalla ertyyppset päästöt ja hydrologset ongelmat. Sen jälkeen tarkastellaan vesstöön tulevan kuormtuksen lähtetä jaoteltuna pste ja hajakuormtukseen ja tunnstetaan parannusta vaatvat ympärstömuuttujat. Näden vaheden perustella tunnstetaan tomenpteet, josta valtaan velä pakallsen tedon perusteella toteuttamelposmmat kustannustehokkuustarkasteluun. (mt. 18 20.) Myös Saksassa tarkasteltaven tomenpteden valnta perustuu paneden, kuormtuslähteden ja parannusta vaatven ympärstömuuttujen tarkasteluun (Interwes ym. 2004, 13 15). Varsnasen kustannustehokkuuden tarkastelun osalta er maden tulknnat kutenkn eroavat tosstaan monn tavon.
20 3.1 Saksa Saksan tomenpteden valnnassa korostuu nden ekologsen vakuttavuuden tarkastelu. Interwesn ym. (2005, 30) mukaan tarkasteltaven tomenpteden valnnan jälkeen ne taulukodaan ja järjestetään ekologsen vakuttavuuden mukaan. Yksttästen tomenpteden ekologsta vakuttavuutta tarkastellaan vesmuodostumakohtasest VPD:n nden ekologsten ndkaattoren suhteen, joden tlaa täytyy parantaa. Vakuttavuus arvodaan astekolla alhanen, kekokonen, huomattava ta todetaan, että vakutusta e ole. Tomenpteden er ndkaattoreden suhteen arvodut vakuttavuudet laetaan seuraavassa vaheessa yhteen (alhanen = 1, kekokonen = 2, huomattava = 3). Kokonaspstemäärälle tehdään luokttelu, joka rppuu tomenpteden vakutukssta merkttävmpn ndkaattorehn. Luokttelun perusteella tomenpteet vodaan järjestää paremmuusjärjestykseen vakuttavuuden perusteella. Nän karstaan tomenpteden joukosta tehottommmat, jota e huomoda tarkastelun myöhemmssä vahessa. (mt. 30 33.) Seuraavassa vaheessa jäljelle jäänestä tomenptestä muodostetaan kahden tomenpteen yhdstelmä, joden välstä vuorovakutusta ja yhteakutusta ekologsn ndkaattorehn arvodaan jälleen luokttelun avulla. Tämän arvonnn perusteella tunnstetaan nn sanotut päätomenpdeyhdstelmät, jota tarkastellaan tavotteden saavuttamsen ja kustannuakuttavuuden suhteen. (mt. 35 37.) Saksan tarkastelussa määrtellään myös tomenptetä tukevat ohjauenot ja arvodaan tomenpdeyhdstelmen vakuttavuutta huomoden ohjauenojen vakutukset. Tavotteena on tunnstaa tomenpdeyhdstelmä täydentävät ohjauenot, jotta tavottesn päästäsn mahdollsmman tehokkaast. (mt. 43 45.) Seuraavaks arvodaan päätomenpdeyhdstelmen kustannukset ja valtaan kansalaslle ja sdosryhmlle ehdotettavat tomenpdeyhdstelmät. Valnta tapahtuu vertalemalla tomenpdeyhdstelmä er valntakrteeren suhteen. Tärkempänä krteernä on vuoden 2015 tavotteden saavuttamsen todennäkösyys, muut krteert el tomenpdeyhdstelmen ekolognen vakuttavuus, vakutusten toteutumsen ajankohta sekä suorat ja epäsuorat kustannukset panottuvat er tavon tapauksesta rppuen.
21 Esmerkks epäsuorat kustannukset arvodaan tarkast van jos nden arvodaan olevan merkttävä ta jos er tomenpdeyhdstelmen suorat kustannukset ovat hyvn lähellä tosaan. Kustannuksa ja vakuttavuutta vertalemalla vodaan tunnstaa tomenpdeyhdstelmät, jotka ovat tehokkampa kustannuksnsa nähden. Lopuks sovtetaan velä yhteen er osavaluma alueden tomenpdeyhdstelmät koko valumaalueen mttakaavassa ja arvodaan, onko tavottesn mahdollsta päästä tehokkaammn jos tomenpdeyhdstelmä valtaan koko valuma alueen tarkastelun avulla. (mt. 51 62.) Saksassa e ss laeta tomenpteden kustannuakuttavuutta lankaan, vaan tomenpdeyhdstelmä vertallaan er krteeren perusteella erkseen. 3.2 Alankomaat Alankomassa tarkasteltaven tomenpteden valnnan jälkeen tomenpteet asetetaan paremmuusjärjestykseen kustannuakuttavuuden perusteella ja muodostetaan nstä tomenpdeyhdstelmä, jolla VPD:n tavotteet saavutetaan (van der Veeren 2005, 15). Tomenpteden asettamseks paremmuusjärjestykseen, analyysssä arvodaan nden vuosttaset kustannukset ja vakutukset päästöjen vähenemänä vuodessa. Tomenpteden kustannuakuttavuus laetaan jakamalla vuosttaset kustannukset vuosttaslla vakutukslla. (mt. 21 26.) Seuraavaks yksttässtä tomenptestä muodostetaan tomenpdeyhdstelmä valtsemalla tomenptetä tomenpdeyhdstelmään kustannuakuttavuuden mukasessa edullsuusjärjestyksessä kunnes tavoteltu päästöjen vähenemä ta vakutus ekosysteemn saavutetaan (mt. 40). Alankomaden tarkastelussa vesenhototomenptetä kästellään yksttäsnä kokonaan suortettavna tomenptenä. Vakka tomenpteden valnta tomenpdeyhdstelmään perustuu tomenpteden päästövähennysten ykkökustannuksn (euroa per klogramma), oletetaan slt, että kun jokn tomenpde ssällytetään tomenpdeyhdstelmään, se toteutetaan koko mahdollsessa laajuudessaan. Alankomaden tarkastelutapaa kästtelevässä dokumentssa (mt. 40 41) kutenkn todetaan, että jotakn tomenptetä on mahdollsta toteuttaa van osttan, esmerkks van tetyllä alueella ta tetyssä yrtyksssä ja että tämän vo huomoda parhaten suurten alueden tarkastelussa, koa suur
22 tarkastelualue antaa paremmat mahdollsuudet tomenpteden jakamseen penempn osn. 3.3 Iso Brtanna Iso Brtannan kustannustehokkuustarkastelussa lähdetään lkkeelle arvomalla alustavast tomenpteden toteuttamelposuutta. Seuraavaks arvodaan tomenpteden kustannukset ja ennustetaan nden vakuttavuus ongelmn, john ne on kohdstettu. Vmeseks määrtetään tomenpteden kustannuakuttavuus ja muodostetaan nstä kustannustehokas tomenpdeyhdstelmä, jolla vesen hyvä tla saavutetaan. (Postle ym. 2004a, 11.) Analyys etenee vahettan ja kansallselta tasolta pakallselle tasolle ja karkeasta tarkastelusta tarkempaan. Ensn tehdään tomenpteden alustava arvont kansallsella tasolla, mnkä jälkeen tarkastellaan tomenptetä vesmuodostumen tasolla valtsemalla kansallsten tomenpteden lsäks pakallsa tomenptetä. Pakallsa tomenptetä arvodaan ensn alustavast kansallsten kustannus ja vakuttavuustetojen avulla. Mkäl tarpeellsta tämän jälkeen tehdään arvont, jossa kehtetään ja käytetään vesmuodostumakohtasa arvota kustannukssta ja vakuttavuudesta. Vesmuodostumakohtasa kustannus ja vakuttavuusarvota vodaan edelleen tarkentaa. Tällasen karkeasta arvonnsta tarkempaan kulkevan analyysn tarkotuksena on, että jokaselle vesmuodostumalle tehdään tarpeden mukanen tomenpteden kustannustehokkuuden tarkastelu. Lopullnen tomenpdeyhdstelmä vodaan muodostaa alustavan arvonnn perusteella, mutta mkäl shen lttyy lkaa epävarmuutta, vodaan analyys toteuttaa tarkempen tetojen perusteella. (mt. 11.) Kansallsesta pakallseen kulkevan analyysn tarkotuksena on huomoda paremmn vesmuodostumen välset vuorovakutukset sekä tomenpteden mahdollset päällekkäsyydet, yhteakutukset ja vastakkasuudet nn yksttästen vesmuodostumen kun valuma alueenkn tasolla (mt. 29). Iso Brtannan kustannustehokkuusanalyysssä arvodaan tomenpteden yhteunnallset kustannukset ja estetään ne joko nykyarvona ta vuosttasna
23 kustannuksna (mt. 13). Vakuttavuutta arvodaan Iso Brtannassa vesstöhn kohdstuven yksttästen paneden ja hyvän tlan tavotteen kannalta (mt. 12). Esmerkks Skrden Beck joen esmerkktutkmuksen kustannustehokkuusanalyysssä (ks. Postle ym. 2004b, Annex 5, 27 36) tomenpteden vakuttavuus on lmotettu jokaselle vesstöön kohdstuvalle paneelle erkseen pstemääränä sadasta psteestä. Analyysessä on laettu myös jokasen tomenpteen kokonaakuttavuus, ss vakutukset kakkn panesn yhteensä. Er panelle on annettu erlaset panot merkttävyyden mukaan. Yksttästen tomenpteden kokonaustannukset on stten jaettu nden kokonaakuttavuudella kustannuakuttavuuden laemseks. Seuraavaks tomenpteet on järjestetty nden kustannuakuttavuuden perusteella ja lopulta muodostettu tomenptestä käyrä, josta näkyy kustannuakuttavuuden perusteella järjestettyjen tomenpteden kumulatvset kustannukset ja vakutukset. Kuvaan on eroteltu tomenpteet, jotka ovat todennäkösest välttämättömä, todennäkösest tarpeellsa ta saattavat olla tarpeellsa tavotteen saavuttamsen kannalta. Analyysssä on oletettu, että tomenpteet vodaan toteuttaa kolmella er ntensyyden tasolla. Mtä korkeamp tomenpteen ntensyyden taso on, stä korkeammat kustannukset, ja stä laajemp ta järeämp tomenpteen toteutus. Nän yhden tomenpteen toteutustasosta on votu myös valta kustannuakuttavuudeltaan paras vahtoehto lopullseen tomenpdeyhdstelmään. 3.4 Rana Ranan tomenpdetarkastelu on muden maden tarkasteluhn verrattuna yksnkertanen ekä snä ole pyrtty teoreettsest kustannustehokkaan tomenpdeyhdstelmän etsmseen. Sen sjaan tomenpdeyhdstelmä muodostetaan arvomalla tarkasteltaven tomenpteden valtsemsen jälkeen vodaanko vesen hyvä tla saavuttaa erlaslla vahtoehtosten tomenpteden yhdstelmllä ja mkäl vodaan, muodostetaan kaks ta kolme vahtoehtosta tomenpdeyhdstelmää (7 Questons & Answers, 2005, 11 12).
24 Ennen tomenpdeyhdstelmen muodostamsta tomenpteden kustannukset, vakutukset tavotteen saavuttamseen nähden, tuloksn lttyvä epävarmuus ja tomenpteden uvakutukset arvodaan, jotta yhdstelmät vodaan muodostaa ptäen slmällä kustannuksa, tomenpteden vakutusten epävarmuutta ja hyötyjen maksmonta. Yhdessä asanomasten kanssa valtaan vahtoehtossta tomenpdeyhdstelmstä sopvn ja tehokkan. Lopuks arvodaan velä valtun tomenpdeyhdstelmän tomenpteden optmaalsta toteutuksen tasoa ja tomenpteden tärkeysjärjestystä kvaltatvsen kustannustehokkuusanalyysn avulla. (7 Questons & Answers, 2005, 11 12.) 3.5 Latva Latvassa on suunnteltu kustannustehokkuusanalyysen toteuttamsta varten Exceltyökalu. Jokaselle valuma alueelle toteutetaan työkalun avulla oma kustannustehokkuusanalyysnsä, joka etenee pntavesmuodostuma kerrallaan valumaalueen yläjuoksulta alajuoksulle. Yläjuoksun vesmuodostumen päästöjen vähennykset huomodaan alajuoksun vesmuodostumen laelmssa. Latvan Excel työkalun avulla tarkastellaan tomenpteden kustannustehokkuutta typp ja fosforpäästöjen osalta yhtäakasest. Työkalu ssältää erllsssä taulukossa tetoa muun muassa valumaaluella tomvsta sektoresta ja nden päästöstä sekä tomenpteden kustannukssta ja vakuttavuudesta. (De Sutter ym. 2005, 71 81.) Latvan Excel työkalun avulla laetaan tomenpteden kustannuakuttavuus jakamalla jokasen tomenpteen vuosttaset kokonaustannukset nden akaansaamalla päästöjen vähenemällä. Varsnanen optmont, el kustannustehokkaan tomenpdeyhdstelmän etsmnen tapahtuu Solver apuohjelmalla mnmomalla tomenpdeyhdstelmän vuosttasa kokonaustannuksa kun typp ja fosforpäästöjen vähennystavotteet ovat vakot. Optmonnn tuloksena on tomenpdeyhdstelmä, jonka ssältämen tomenpteden toteutuksen optmaalnen ntensyys on lmotettu prosenttena. Solver apuohjelmalla vodaan prtää myös tomenpteden kustannuäyrät. (mt. 71 81.)
25 Latvan Excel työkalun perusdea mustuttaa paljon tässä pro gradu tutkelmassa toteutettavaa Excel työkalua. Latvan kustannustehokkuusanalyysn ohjestuksessa (De Sutter ym. 2005) e kutenkaan estellä työkalua tarpeeks tarkast, jotta snä tehtyjä ratkasuja votasn käyttää hyväks tässä tutkelmassa esteltävän työkalun toteutuksessa. 3.6 Opetuksa muden EU maden kustannustehokkuustarkastelusta VPD:n edellyttämä kustannustehokkuusanalyys on ymmärretty EU massa er tavon. Esmerkks Ranan ja Saksan tarkastelussa korostuu VPD:n muut kun taloudellset tekjät, ekä nssä pyrtä tekemään kansantalousteteen teoran mukasta kustannustehokkuusanalyysä. Nässä massa on pyrtty shen, että tomenpdeyhdstelmän avulla päästäsn mahdollsmman varmast VPD:n tavotetlaan. Tomenpteden kustannusten tarkastelu on nssä uroolssa. Tässä tutkelmassa kehtettävän Excel työkalun tarkotuksena on, että Suomen alueellset ympärstökeukset voat valta vesenhototomenpteet muun muassa talousteteellsen kustannustehokkuusanalyysn perusteella. Talousteteellsessä analyysssä on etuna, että tomenpteden valnnassa vodaan huomoda kustannustehokkuus musta valntaan vakuttavsta tekjöstä erllsenä. Nän tomenpteden valnnassa vodaan panottaa tarkotuksellsest ntä tekjötä, jotka katsotaan päätöksenteossa tärkeks. Saksan tarkastelutavassa tomenpteden kustannusten ja vakuttavuuden vertalu perustuu astekkoon, josta saadut pstemäärät laetaan yhteen. Tomenpteden arvont pstemäären perusteella kutenkn vakeuttaa tomenpteden vertalua keenään ekä mahdollsta kustannus ja vakuttavuusarvoden tarkentamsta myöhemmn. VPD:ssä edellytetään tomenpteden kustannustehokkuuden tarkastelua. Sks tässä tutkelmassa esteltävän Excel työkalun kehtyksessä on pyrtty arvomaan tomenpteden yhteunnallset kustannukset ja vakutukset fosforkuormtukseen. Nän tomenpteden kustannustehokkuuden tarkastelu on läpnäkyvämpää ja kustannustehokkuusanalyysä vodaan tarkentaa tedon lsääntyessä.
26 Alankomaden, Iso Brtannan ja Latvan kustannustehokkuusanalyyst puolestaan perustuvat kustannuakuttavuussuhdelukujen laentaan. Nssä pyrtään arvomaan tomenpteden kustannukset ja vakutukset, laemaan tomenpteden kustannuakuttavuus ja järjestämään ne sen mukaan edullsuusjärjestykseen. Tässä tutkelmassa kehtetyn Excel työkalun kustannustehokkuusanalyys mustuttaa enten Alankomaden kustannustehokkuustarkastelua. Erona Alankomaden tarkasteluun on, että kustannustehokkaan tomenpdeyhdstelmän ratkasemnen e perustu tomenpteden kustannuakuttavuuden laemseen, vaan tomenpdeyhdstelmän kokonaustannusten mnmontn rajotteden valltessa. Boardmann ym. (2006, 467) mukaan tomenpteet vodaan järjestää kustannuakuttavuuden mukaan selkeäst paremmuusjärjestykseen van, kun joko nden kustannukset ta vakuttavuus ovat saman suuruset. Jos tomenpteden mttakaavat ovat erlaset, kustannuakuttavuuden perusteella e välttämättä pystytä erottamaan kustannustehokkata tomenptä (mt. 468). Tomenpdeyhdstelmän kokonaustannuksa mnmomalla ratkasuks saadaan kustannustehokas tomenpdeyhdstelmä rppumatta tomenpteden toteutuksen mttakaavasta. 4 Työkalu vesputedrektvn edellyttämän kustannustehokkuusanalyysn suorttamseen 4.1 Vesenhototomenpteden kustannusten mnmontongelma Tarkastellaan aluetta, jolla vodaan toteuttaa N kappaletta maatalouden vesenhototomenptetä ( n = 1,2,..., N ), joden vakutus fosforhuuhtoumaan rppuu peltojen kaltevuusluokasta ( = 1,2,..., I ). Näden tomenpteden vakutusta fosforkuormtukseen kuvataan funkton TP n t ) avulla. Funkto kuvaa tomenpteen toteutuksen jälkestä fosforkuormtusta pellolta, johon tomenpde kohdstuu. Sen arvo ( n
27 rppuu tomenpteen toteutuksesta, el valntamuuttujasta t n, joka jatkuvan mttakaavan tomenptellä kuvaa tomenpteen toteutuksen mttakaavaa. Tomenptellä, jotka vodaan joko toteuttaa kokonaan ta e ollenkaan, t n kuvaa valntaa tomenpteen toteutuksesta. Se vo saada arvokseen 1 ta 0. Jos t = 1, tomenpde toteutetaan kokonaan snä mttakaavassa, jossa se on tarkasteltavalla alueella mahdollsta toteuttaa. Mkäl t = 0, tomenpdettä e toteuteta lankaan. Tomenptelle, joden vakutus n fosforhuuhtoumaan rppuu peltojen kaltevuudesta optmodaan kustannusten mnmonnssa toteutusta kuvaavan muuttujan, erkseen. n t n arvo kaklle kaltevuusluoklle, Valuma alueella vodaan lsäks toteuttaa M kappaletta vesenhototomenptetä ( m = 1,2,..., M ), joden vakutus fosforkuormtukseen e rpu peltojen kaltevuudesta. Näden tomenpteden toteutuksen jälkestä fosforkuormtusta kuvataan funktolla TP m ( t m ), jonka arvo rppuu tomenpteen m toteutuksesta el valntamuuttujasta t m. t m kuvaa tomenpteden mttakaavaa ta toteutusta samon kun t n. Tomenpteden kustannuksa kuvataan funktolla TC t ) ja TC t ). Myös tomenpteden n ( n m ( m kustannukset rppuvat tomenpteden toteutuksesta, mutta evät peltojen kaltevuudesta. Kustannusten mnmontongelma vodaan sten esttää seuraavast. mn = TC ( t ) + TC ( t ) t n, t m I N TC M n n = 1 n= 1 m= 1 m m (1) s.t. I N M t TP n ( tn ) + TP m ( t m ) TP TP (2) = 1 n= 1 m= 1 TC tarkottaa tomenpteden yhteenlaettuja kokonaustannuksa. TP tarkottaa tarkasteltavan alueen fosforkuormtusta ennen tomenpteden toteutusta ja fosforkuormtuksen vähentämstavotetta. Muuttujen TP ja t TP t TP erotus on ss fosforkuormtuksen tavotetaso, johon tomenpdeyhdstelmällä pyrtään. Mnmodaan ss tomenpteden yhteenlaettuja kustannuksa. Rajotteena on, että tomenpteden toteutuksen jälkesen fosforkuormtuksen ptää olla penemp ta yhtä suur kun
28 fosforkuormtuksen tavotetaso. Tässä estetyssä ylesessä vesenhototomenpteden kustannusten mnmontongelmassa tomenpteden välset vakutukset sekä kustannusten että fosforkuormtuksen osalta oletetaan nollks. Excel työkalussa tomenpteden välset vakutukset kutenkn huomodaan. Kustannusten mnmontongelma rajotteden valltessa ratkastaan muodostamalla Lagrangen funkto. L = I N TC ( t ) + M n n = 1 n= 1 m= 1 TC m ( t m ) λ[ I N TP ( t ) + M n n = 1 n= 1 m= 1 TP m ( t m ) TP + TP t ] (3) Asettamalla Lagrangen funkton osttasdervaatat valntamuuttujen t n ja t sekä m Lagrangen kertomen λ suhteen nollks saadaan ratkastua ensmmäsen kertaluvun ehdot. L t TC TP 11 11 = λ 11 t11 t11 (4) L t IN TC = t IN IN TP λ t IN IN (5) L t TC TP 1 1 = λ 1 t1 t1 (6) L t M TC = t M M TP λ t M M (7)
29 Yhdstämällä ehdot saadaan rajotetun kustannustenmnmontongelman ensmmäsen kertaluvun ehdoks. TC TP t... TC t TC t TC 11 11 IN IN 1 1 M M = = = = = (8) 11 t11 TP IN t IN TP1 t1 TP M t M... t Ehdon tulknta on, että tomenpteden yhteenlaetut kustannukset mnmotuvat kun tomenpteden mttakaavat ta toteutus ovat sellaset, että kakken tomenpteden rajakustannukset el kustannusten muutos suhteessa tarkasteltavan alueen kokonasfosforkuormtuksen muutokseen ovat yhtä suuret. Myös er kaltevuusluokken tomenpteden rajakustannusten tulee olla yhtä suuret sekä muden kaltevuusluokken tomenpteden että kaltevuusluoksta rppumattomen tomenpteden rajakustannusten kanssa. Lagrangen muuttuja λ on fosforkuormtuksen rajottamsen varjohnta, joka kuvaa rajakustannusta fosforkuormtuksen vähennystavotteen muuttamsesta. Sen arvo määräytyy ss fosforkuormtukselle annetun rajotteen perusteella. Tomenpteden yhteenlaettujen kustannusten mnmssä λ on yhtä suur kun tomenpteden rajakustannukset el kustannukset yhden lsäfosforkuormtusykön vähentämsestä. 4.2 Työkalun ssältämät vesenhototomenpteet Tässä tutkelmassa estellään VPD:n edellyttämen kustannustehokkuusanalyysen suorttamseen suunnteltavasta työkalusta ensmmänen verso. Se ssältää maatalouden vesenhototomenptestä suorakylvön sekä suojavyöhykkeet. Kostekota on työkalussa mallnnettu yhden edustavan kostekon avulla. Suorakylvö tarkottaa stä, että peltoa e kynnetä ennen kylvöä, mkä vakuttaa ravnteden huuhtoumn pellolta. Suojavyöhyke taas on pellolle valtaojan ta vesstön reunaan perustettava pysyvän kallsuuden pettämä alue, jonka on tarkotus pdättää pellolta huuhtoutuva ravnteta. Kostekko puolestaan tarkottaa valuma alueelle patoamalla ta kavamalla perustettavaa kallsuuden pettämää aluetta, joka on veden petossa. Veden vpyessä ptkään kostekossa stä postuu ravnteta kemallsten ja bologsten prosessen ansosta.
30 Suorakylvö on mallnnettu työkalussa nn, että suorakylvöön joko srrytään kaklla tetyn kaltevuusluokan pellolla ta e srrytä lankaan. Sen toteutusta kuvaava muuttuja saa ss arvokseen joko nolla ta yks. Perusteluna tähän on, että vljeljöden kannattaa valta vljelymenetelmäks joko suorakylvö ta kyntö, koa nhn tarvtaan erlaset koneet. Vljeljöden e kannata nvestoda kahteen er maanmuokkausmenetelmään, vaan valta jompkump. Kyseessä on ss vljelymenetelmän valnta. Myös suojavyöhykkeet on mallnnettu työkalussa nn, että ne joko toteutetaan kaklle tetyn kaltevuusluokan pellolle 15 metrn levysnä ta ntä e toteuteta lankaan. Peraatteessa suojavyöhykkelle votasn valta optmaalnen pnta ala. Excel työkalu on kutenkn kehtetty vesenhodon suunntteluun käytännössä. Sks snä on täytynyt huomoda vomassa olevan ympärstöpoltkan aheuttamat rajotukset tomenpteden toteutuksessa. Suojavyöhykkeden mallnnuksessa on sten huomotu maatalouden ympärstötuen edellytys, että suojavyöhykkeden on oltava kemäärn 15 meträ levetä (Maa ja metsätalousmnsterön asetus 2000, 12 ). Tomenpteden, joden toteutuksen mttakaava on luonteeltaan jatkuva, toteutuksen rajottamnen aheuttaa sen, että työkalun avulla e voda päästä ratkasuun, jossa kakken tomenpteden rajakustannukset fosforkuormtuksen vähentämsestä yhtälästyät. Kostekota mallnnetaan yhden edustavan kostekon avulla. Käyttäjä vo määrtellä edustavan kostekon koon, mutta oletuksena on, että se joko toteutetaan ta jätetään toteuttamatta. Myös nämä oletukset sopvat vesenhodon käytännön suunntteluun. Kostekoden yhteenlaetun pnta alan optmomnen e ole käytännössä mahdollsta, koa nlle on etsttävä ja suunnteltava sopvat pakat maastosta. 4.3 Fosforkuormtus ennen tomenptetä ja nden jälkeen Pellolta huuhtoutuu lukosta fosfora ja partkkelfosfora, joden vakutukset vastaanottavassa vesstössä ovat erlasa. Valumavesen lukonen fosfor on suoraan levlle käyttökelposessa muodossa ja aheuttaa s rehevötymstä. Partkkelfosfor e taas ole levlle suoraan käyttökelposta, koa se on kntoaneeseen stoutunutta. Partkkelfosfora stoutuu vesstön pohjasedmenttehn. Osa stä saattaa kutenkn