Luonto antaa keinot kestävään tulvien hallintaan

22.03.2018

Maailman vesipäivää vietetään 22.3. Tämän vuoden teemana on ”Nature for water”, joka nostaa esille, kuinka tulvia, kuivuutta ja vesien saastumista voidaan hillitä luonnonmukaisilla keinoilla.

Vantaan+keravanjoki_Kuvaaaja_Juha Järveläweb.jpg

Ilmastonmuutoksen ennustetaan muuttavan sateiden vuotuista jakautumista, jolloin kasvukauden aikaiset tulvat voivat yleistyä. Vantaanjoen kesätulvissa vuonna 2004 kasvillisuudella oli merkittävä vaikutus tulvakorkeuteen. Kuva: Juha Järvelä

Kevät ja lumien sulaminen näkyvät pian jälleen tulvina ympäri Suomea. Vaikka sään ääri-ilmiöiden aiheuttamat suurtulvat ovat Pohjolassa harvinaisia, täälläkin tulvat aiheuttavat vuosittain taloudellisia vahinkoja. Ilmastonmuutoksen arvioidaan voimistavan tulvia tulevaisuudessa.

Ihmisen kädenjälki vaikuttaa suhteessa voimakkaammin rakennetun ympäristön vedenkiertoon kuin sääilmiöt tai ilmastonmuutos, sanovat Aalto-yliopiston tutkijat.

”On huono lähestymistapa ajatella, että olemme ilmastonmuutoksen tai rankkasateiden uhreja. Me olemme itse aiheuttaneet monia ongelmia – ja voimme myös ratkaista niitä”, sanoo kaupunkivesiä tutkiva tutkijatohtori Nora Sillanpää Aalto-yliopiston insinööritieteiden korkeakoulusta.

Esimerkiksi kaupunkialueiden asfaltoiminen estää sade- ja sulamisveden luonnollista haihtumista ja imeytymistä maaperään, jolloin hulevesi valuu luonnonuomiin ja voimistaa tulvimista.

”Perinteisesti tulvia hallitaan tavoilla, jotka ovat ympäristön kannalta haitallisia ja kestämättömiä”, Sillanpää sanoo.

Taajama-alueiden hulevesitulvia pyritään hillitsemään esimerkiksi rakentamalla viivytysaltaita, joihin hulevesi ohjataan. Viivytysaltaat saattavat siirtää tulvimisongelman luonnonuomiin.

Ylipäänsä ne hoitavat oiretta puuttumatta ongelmaan – siihen, että kaupungeista syntyy suuria valumia. Valumien mukana haitta-aineita pääsee luonnonvesiin.

Aalto-yliopistossa tutkitaan hajautettuja menetelmiä, joilla voidaan edistää luonnonmukaisempaa vedenkiertoa myös kaupunkialueilla.

”Luonnonmukaisuus ei tarkoita, että ratkaisut muodostuvat itsestään, vaan ne vaativat monimutkaistakin teknologiaa ja insinööriosaamista”, Sillanpää sanoo.

Sillanpää käyttää esimerkkinä automarketin ympäristöä. Luonnonmukaista vedenkiertoa voitaisiin edistää esimerkiksi rakentamalla viherkatto, joka edesauttaa veden haihtumista. Pysäköintiruutujen väliin voitaisiin rakentaa läpäiseviä pintoja, jotta sadevesi pääsee imeytymään maaperään.

Vettä ei Sillanpään mielestä pitäisi nähdä vain ongelmana vaan myös resurssina.

”Sen sijaan, että käytämme juomakelpoista vettä esimerkiksi ajoneuvojen pesuun, vessojen huuhteluun ja kasteluun, voisimme hyödyntää sadevettä.”

2. vesi kaupungissa kuvaaja Nora Sillanpää.JPG

Hulevettä voi myös hyödyntää osana kaupunkiympäristön ilmettä. ”Se tekee kaupunkiympäristöstä mielenkiintoisemman ja lisää kiinteistöjen arvoa” Nora Sillanpää sanoo. Kuva: Nora Sillanpää

Tulvatasanteilla voidaan vähentää vesistöjen kuormitusta

Aalto-yliopistossa on tutkittu ympäristöystävällisempiä ratkaisuja myös maatalousalueiden tulvien hallintaan.

Maatalousmaan kuivattamisella on tulvimista voimistava vaikutus, kun peltojen ja metsien liikavedet ohjataan salaojituksella puroihin ja jokiin. Etelä-Suomessa luonnontilaisia tai luonnontilaisen kaltaisia puroja on enää 2–7 prosenttia purojen pituudesta.

Tulvimista hallitaan perinteisesti leventämällä ja suoristamalla luonnonuomia sekä perkaamalla niiden kasvillisuutta. Toimenpiteillä on heikentävä vaikutus jokien ja purojen kalakantoihin sekä luonnon omiin vedenpuhdistusprosesseihin. Kun kiintoaineita, ravinteita ja haitta-aineita sitova kasvillisuus poistetaan, aineet pääsevät kulkeutumaan pelloilta suoraan sisävesistöihin ja mereen.

”Itämerta kuormittavat aineet kulkeutuvat pienten maatalouspurojen kautta. Pieniin puroihin meillä on kuitenkin hyvä mahdollisuus vaikuttaa”, sanoo tutkijatohtori Kaisa Västilä Aalto-yliopiston insinööritieteiden korkeakoulusta.

Västilä on tehnyt Suomessa ainutlaatuista tutkimusta kaksitasouomista tulvanhallinnan keinona. Kaksitasouomassa luonnonuomaa ei perinteiseen tapaan kaiveta auki, vaan sen rinnalle rakennetaan tulvatasanne uomaa ympäröivää maanpintaa alemmalle tasolle. Näin tulvavedet virtaavat hallitusti tulvatasanteella eivätkä tulvi pelloille, ja samalla voidaan säästää uoman luonnollista ekosysteemiä.

Tulvatasanteilla voidaan hyödyntää hallitusti kasvillisuutta, joka esimerkiksi kerää valuma-alueelta tulevaa kiintoainetta ja varastoi itseensä ravinteita.

”Menetelmässä hyödynnetään näitä luonnon omia puhdistusprosesseja, mutta niihin lisätään tutkimustietoa ja insinööritaitoa”, Västilä tiivistää.

Tulvatasanteellinen kaksitasouoma on yleistymässä myös taajamien pienvesissä vaihtoehtona perinteiselle ympäristölle haitalliselle uomaperkaukselle.

”Ympäristöystävällisempi tapa hallita tulvia vaatii suunnittelulta enemmän. Tarvitsemme lisää tutkimukseen perustuvaa tietoa, joka voidaan viedä suunnittelijoiden pöydille”, Västilä sanoo.

Kaksitasouomapoikkileikkaus.jpg

Perinteinen uomaperkaus tähtää tulvanhallinnan parantamiseen, kun taas tulvatasanteen hyödyntäminen mahdollistaa tehokkaan maankuivatuksen lisäksi vesistökuormituksen hallinnan ja luonnonuoman ekologisen tilan parantamisen.

Tulvien hallinta vaatii monialaista tutkimustietoa

Tulvat ovat monimutkaisia ilmiöitä, joiden ymmärtäminen ja hallitseminen vaatii tieteidenvälisyyttä ja monimuotoisia tutkimusmenetelmiä.

Aalto-yliopiston vesi- ja ympäristötekniikan vahvuutena on kyky hyödyntää niin laskennallisia malleja, maastossa tehtävää tutkimusta kuin laboratorio-oloissa tehtyjä kokeita.

”Näistä voidaan valita kulloinkin sopiva työkalu. Kaikkia tarvitaan, sillä ne tukevat toisiaan ja luovat monipuolisen kokonaiskuvan”, sanoo Juha Järvelä, joka tutkii ja opettaa luonnonvesien hydrauliikkaa ja ympäristöystävällistä vesirakentamista.

Aalto-yliopistolla on käytössään Suomessa ainutlaatuinen tutkimusympäristö: 20 metriä pitkä vesikouru, joka on kuin joki sisätilassa. Sen avulla voidaan kokeellisesti tutkia muun muassa kasvillisuuden vaikutusta virtaukseen ja aineiden kulkeutumiseen. Tutkimuksesta saatu tieto auttaa luomaan yhä luotettavampia tulvamalleja sekä löytämään ympäristön kannalta kestäviä tapoja hoitaa jokien kasvillisuutta.

”Aallon tutkimuksen vahvuutena on ratkaisuhakuisuus ja vahva kytkös käytäntöön. Täällä ei keskitytä vain tunnistamaan ongelmia vaan kehittämään niihin aidosti ratkaisuja”, Järvelä sanoo.

Tutkimusta tehdään läheisessä yhteistyössä kaupunkien, suunnittelijoiden, viranomaisten sekä yritysten kanssa – eli niiden tahojen, jotka tietoa tarvitsevat ja käyttävät.

”Kaupungistuminen on megatrendi maailmalla. Ne ratkaisut, mitä täällä kehitetään, ovat hyödynnettävissä myös maailman miljoonakaupungeissa”, muistuttaa vesitalouden professori Harri Koivusalo Aalto-yliopiston insinööritieteiden korkeakoulusta.

4c.Aalto_University_ENG_Environmental_Hydraulics_Lab_Water_Engineering_6-10-2016_photo_Mikko_Raskinen_004web.jpg

Kasvillisuuden merkitys vesistötulvien esiintymisessä ja tulvakorkeuksissa korostuu ilmastonmuutoksen myötä. Aalto-yliopistossa kasvillisuuden vaikutuksia tutkitaan muun muassa 20 metrisen vesikourun avulla. Kuva: Mikko Raskinen

Ilmastonmuutos ja kaupungistuminen vaativat tehokkaampaa tulvien hallintaa

Tulvien hallinnan merkitys korostuu entisestään tulevaisuudessa, kun ilmasto muuttuu ja rakennettu ympäristö laajenee ja tiivistyy.

”Tulvat ovat luonnonilmiöitä, joiden kanssa täytyy oppia elämään. Kyse on siitä, miten niiden kanssa opitaan elämään fiksusti”, Juha Järvelä sanoo.

Se ei kuitenkaan tarkoita, että täytyy nostaa kädet pystyyn. Ilmastonmuutoksen vaikutuksia voidaan kompensoida tehokkaasti tutkimustietoon perustuvalla maankäytön suunnittelulla ja rakentamisella.

”Tarvitsemme rohkeita ratkaisuja tiivistyviin kaupunkeihin. Meidän täytyy ajatella aivan uudella tavalla sitä, miten kaupunkeja kannattaa rakentaa”, Nora Sillanpää sanoo.

”Kaikkia alueita täytyy kuitenkin kehittää parhaan tutkimustiedon ja kestävien periaatteiden mukaisesti. Siinä meillä on parantamisen varaa.”

Lisätietoja:

Tutkijatohtori Nora Sillanpää
p. 050 386 3325
nora.sillanpaa@aalto.fi

Tutkijatohtori Kaisa Västilä
p. 050 408 1390
kaisa.vastila@aalto.fi

Professori Harri Koivusalo
p. 050 570 9864

harri.koivusalo@aalto.fi