Vesi- ja ympäristötekniikka

Vesivarojen niukkuus ja kasvava haavoittuvuus kuuluvat ihmiskunnan suurimpiin haasteisiin tällä hetkellä. Nämä haasteet kasvavat hyvin nopeasti.

Paineita kohdistuu erityisesti hyödyntämisestä, sekä ympäristön pilaantumisesta ja rappeutumisesta. Vesiongelmat kytkeytyvät läheisesti poliittisiin ja yhteiskunnallisiin asetelmiin suuressa osassa maapalloa: toisaalta epävakaat olot ja liian lyhyellä tähtäimellä toimivat yhteiskunnat eivät mahdollista vesivarojen kestävää kehittämistä, ja toisaalta vesiin liittyvät intressiristiriidat kylvävät epäsopua jopa valtioiden välillä.

Vesi ja kehitys -ryhmän työn tavoitteena on

• tehdä monitieteistä, ratkaisuhakuista tutkimusta globaaleihin veteen liittyviin haasteisiin ja veden ja kehityksen moninaisiin yhteyksiin liittyen
• antaa yllä mainittuihin tutkimusteemoihin liittyvää opetusta ja tarjota asiantuntijapalveluita näihin kysymyksiin sekä kestävään teknologiaan liittyen.

Ryhmän johtaja: Professori Olli Varis, lue lisää ryhmän kotisivuilta sekä uuden Engineering Education Research Groupin sivuiltamme. 

Ihminen kytkeytyy luontoon veden kautta kahdella tapaa: vesi on hyödynnettävä luonnonvara sekä osa ympäristöä, johon ihminen vaikuttaa toiminnallaan. Tutkimus- ja kehitystyömme edistää ympäristöystävällistä vesirakentamista, jonka tavoitteena on vähentää ihmistoiminnan haitallisia vaikutuksia veden luontaiseen kiertokulkuun ja kunnostaa syntyneitä ympäristövaurioita.

Alan tutkimukseen kuuluu veteen ja vesiympäristöön kohdistuvien ihmisen aiheuttamien vaikutusten mittaus, määrällistäminen, kvantifiointi sekä empiirinen tutkimus niin kentällä kuin laboratoriossa. Tutkimus edistää laskennan ja mallinnuksen keinoin veden kestävää käyttöä ja vesiympäristöön kohdistuvien vaikutusten arviointia ja ennakointia. Tavoitteena on tuottaa veden esiintymiseen, saatavuuteen, ääritilanteisiin ja laatuun liittyvää tietoa määrällisistä tarkasteluista käsin.

Vesitalouden tutkimus keskittyy laskennallisen hydrologian ja hydrauliikan sovelluksiin, ekohydrauliikkaan ja luonnonmukaiseen vesirakentamiseen sekä valuma alueen prosessien kvantitatiiviseen tarkasteluun.

Tutkimuskysymykset koskettavat veden kiertoa ja ihmisen toiminnan vaikutusta veden määrän ja laadun vaihteluihin eri osissa valuma-aluetta ja veden kiertoa. Tarkastelutapa on valuma-aluelähtöinen, jossa eri maankäyttömuotojen kuten metsien, maatalousalueiden ja rakennettujen taajama-alueiden vesi- ja ainetaseita tarkastellaan erikseen ja yhdessä. Valuma-aluetutkimukseen kuluu uomissa ja vesistöissä tapahtuvien hydraulisten ja sedimenttiprosesien tarkastelu erilaisissa uomissa ja tulva-alueilla. Veden kierron kokonaistarkastelussa keskitystään hydrologisten osaprosessien kuvaamiseen eri maankäytön alueilla. Osaprosessit liittyvät sadantaan, haihduntaan, lumihydrologiaan, maa- ja pohjavesien liikkeisiin, valunnan muodostumiseen sekä veden varastoitumiseen ja liikkeisiin altaissa ja uomissa. Hydrologisista ja hydraulisista prosessikuvauksista haetaan kytkentöjä veden laadun kysymyksiin, vesistökuormitukseen, kiintoaine- ja ravinneprosesseihin, sekä biologisiin ja ekologisiin systeemeihin.

Tutkimusteemat: 

• Ekohydrauliikka ja luonnonmukainen vesirakentaminen
• Kaupungit ja vesi
• Maatalous ja vesi
• Metsät ja vesi

Ryhmän johtaja: Professori Harri Koivusalo, lue lisää ryhmän kotisivuilta

Vesihuoltotekniikka käsittää puhtaan veden eli talousveden valmistuksen, jäteveden puhdistuksen ja toimivan vesihuoltoverkoston näiden kuljettamiseksi. Vesihuolto on yhteiskunnan kriittinen toiminto, jonka on toimittava aina ja kaikissa olosuhteissa.

Vesihuoltotekniikan tutkimus pyrkii resurssitehokkaaseen talous- ja jäteveden käsittelyyn puhdistusprosessien kehittämisen sekä prosessien ohjauksen parantamisen kautta. Prosesseja kehitetään poistamaan tehokkaasti yhtäältä perinteisiä haitta-aineita, kuten orgaanista ainetta ja ravinteita, ja toisaalta uusia huolenaiheita, kuten lääke- ja hormonijäämiä. Tutkimus pyrkii myös optimaaliseen vesihuoltoverkostojen hallintaan mm. hyödyntämällä tehokkaammin olemassa olevaa tietoa. Tutkimuksen tukena on nykyaikainen tutkimuslaboratorio erilaisina tutkimuslaitteineen, joita voidaan myös siirtää puhdistamoilla käytettäviksi.

Vesihuoltotekniikan tutkimus palvelee vesihuoltolaitoksia ja alan yrityksiä. Tutkimuksen tuloksena voidaan tehostaa vesihuoltolaitosten toimintaa, vähentää ympäristölle aiheutuvaa kuormaa sekä tuottaa turvallisempaa talousvettä. Ratkaisuilla on usein myös liiketoimintapotentiaalia alalla toimiville yrityksille.

Tutkimusteemat:

• Jätevedenkäsittely
• Talousveden valmistu
• Vesihuoltoprosessien ohjaus ja mallinnus
• Vesihuoltoverkot

Ryhmän johtaja: Professori Anna Mikola

Aarnio, H. 2025. Team teaching in multidisciplinary technology education: Instructional process in design-based technology projects. Link

Feng, F. 2025. Bridging disciplines for transformative learning: Educators’ and students’ journeys in interdisciplinary higher education. Link

Piipponen, J. 2025. Sustainability and productivity in global livestock grazing: Current challenges and future pathways. Link

Bansfield, D. 2025. Pioneering circular pathways: Improved recycling of nutrients in industrial wastewater into valueadded products. Link

Jylhä-Ollila, M. 2025. The long-term development of water quality in managed aquifer recharge - Organic matter removal and related redox reactions. Link

Virkki, V. 2024. Freshwater change in the Earth system - A qualitative-quantitative outlook and implications for planetary boundaries. Link

Ahopelto, L. 2024. Drought in Water Abundant Finland - Data and Tools for Drought Management. Link

Karvinen, M. 2024. Supporting agency for sustainability - Exploring the contributions of universities and workplaces to the sustainability competencies and agency of engineering graduates. Link

Juvakoski, A. 2024. Out of the WASH box – Towards a wider contextualization of the water, sanitation, and hygiene sector. Link

Lehtoranta, V. 2023. Non-market benefits of improved freshwater bodies: insights for regional water policy. Link

Tomin, O. 2023. Tailoring the difference - Tailored biochars for sustainable water treatment: Customizing adsorbents for specific applications. Link

Kaljunen, J. 2023. Waste nutrients harvested: Design and evaluation of nitrogen and phosphorus recovery processes utilizing membrane contactor and adsorption techniques. Link

Niva, V. 2022. The interplay of environmental and social drivers of migration - A global synthesis. Link

Box, W. 2022. The impact of natural floodplain vegetation on flow resistance and fine sediment transport. Link

Kinnunen, M. 2022. Resilience perspectives in global food systems - Exploring variability, localness and diversity. Link

Kallio, M. 2022. Towards more useful water information - methods for fine-scale spatial estimation. Link

Fallon, A. 2022. Keep it Complex - Critical perspectives on water governance for dynamic social–hydrological systems. Link

Heino, M. 2022. Susceptibility of global crop production to climate variability and change. Link

Rantanen, P. 2020. Nitrification in drinking water distribution and wastewater treatment - Reasons, consequences and the effects of the organic matter. Link

Lehikoinen, E. 2020.Building a more resilient Finnish food system - From import dependence towards domestic natural resource use. Link

Laakso, T. 2020. Data-driven network asset management - Focus on sewer systems. Link

Munia, H. 2020. Global analyses of drivers of water scarcity indicators in transboundary river basins. Link

Roiha, P. 2019. Advancements of operational oceanography in the Baltic Sea. Link

Salo, H. 2019. Assessing the effects of subsurface drainage on hydrology and nitrogen transport in Nordic fields. Link

Jalava, M. 2019. The water we eat - Methods for estimating water use of diets in changing food systems. Link

Välitalo, P. 2019. Toxicity and emerging contaminants – Effect-based assessment of complex environmental samples. Link

Haapala, J. 2018. Governing water for local development - Solutions to implementation challenges in remote, rural Nepal. Link

Kruglova, A. 2018. Biological removal of emerging micropollutants in nitrifying activated sludge at low temperatures. Link

Talvitie, J. 2018. Wastewater treatment plants as pathways of microlitter to the aquatic environment. Link

Yazdani, R M. 2018. Engineered adsorptive materials for water remediation - Development, characterization, and application. Link

Haahti, K. 2018. Modelling hydrology and sediment transport in a drained peatland forest - Focus on sediment load generation and control after ditch network maintenance. Link

Sahimaa, O. 2017. Recycling potential of municipal solid waste in Finland. Link

Niemi, T. 2017. Improved Precipitation Information for Hydrological Problem Solving - Focus on Open Data and Simulation. Link

Turunen, M. 2017. Assessing water and sediment balances in clayey agricultural fields in high-latitude conditions. Link

Kattelus, M. 2017. Framing wicked water problems: Cases from large Asian transboundary river basins. Link

Haimi, H. 2016. Data-derived soft sensors in biological wastewater treatment - With application of multivariate statistical methods. Link

Krebs, G. 2016. Spatial Resolution and Parameterization of an Urban Hydrological Model : Requirements for the Evaluation of Low Impact Development Strategies at the City Scale. Link

Porkka, M. 2016. Securing global food supplies with limited resources - Lessons from the past. Link

Sojamo, S. 2016. Water-using corporations as agents of water security, management and governance - Exploring cases from stewardship initiatives in South Africa to global networks of power. Link

Stenberg, L. 2016. Erosion and sediment transport mechanisms in drained peatland forest catchments after ditch network maintenance. Link

Västilä, K. 2016. Flow-plant-sediment interactions: Vegetative resistance modeling and cohesive sediment processes. Link

Jalonen, J. 2015. Hydraulics of vegetated flows: estimating riparian plant drag with a view on laser scanning applications. Link

Salmivaara, A. 2015. Spatial Vulnerability Assessments for Water Resources Management - Cases from major Asian river basins with a focus on spatial unit of analysis and the use of big and open data. Link

Räsänen, T. 2014. Hydrological changes in the Mekong River Basin - The effects of climate variability and hydropower development. Link

Mikola, A. 2013. The effect of flow equalization and low-rate prefermentation on the activated sludge process and biological nutrient removal. Link

Sillanpää, N. 2013. Effects of suburban development on runoff generation and water quality. Link

Tuutijärvi, T. 2013. Arsenate removal from water by adsorption with magnetic nanoparticles (γ-Fe2O3). Link

Veijalainen, N. 2012. Estimation of climate change impacts on hydrology and floods in Finland. Link

Laine-Kaulio, H. 2011. Development and Analysis of a Dual-Permeability Model for Subsurface Stormflow and Solute Transport in a Forested Hillslope. Link

Stucki, V. 2011. In Search of Integration. Analyzing the Gap Between Theory and Practice of Integrated Water Resources Management with Case Studies from West Africa and International Policy Processes. Link

Warsta, L. 2011. Modelling Water Flow and Soil Erosion in Clayey, Subsurface Drained Agricultural Fields. Link

Keskinen, M. 2010. Bringing back the common sense? Integrated approaches in water management: Lessons learnt from the Mekong. Link

Heinonen, U. K. 2009. Can the poor enhance poverty reduction? : rural and urban perspectives on water resources, poverty & participatory development in the Tonle Sap Region and Phnom Penh, Cambodia. Link

Koskela, J. 2009. Studies on long-term inflow forecasting. Link

Lahti, M. 2009. Two-dimensional aquatic habitat modelling. Link

Rahaman, M M. 2009. Integrated Water Resources Management: Constraints and Opportunities with a Focus on the Ganges and the Brahmaputra River Basins. Link

Kummu M. 2008 Spatio-temporal scales of hydrological impact assessment in large river basins: the Mekong case. Helsinki University of Technology. Water & Development Publications. TKK-WD-04. Link

Malve, O. 2007. Water quality prediction for river basin management. Link

Liikanen, Riina. 2006. Nanofiltration as a refining phase in surface water treatment. Link

Rankinen, K. 2006. Analysis of Inorganic Nitrogen Leaching in a Boreal River Basin in Northern Finland. Link

Jauhiainen, M. 2004. Relationships of particle size distribution curve, soil water retention curve and unsaturated hydraulic conductivity and their implications on water balance of forested and agricultural hillslopes  Link

Helmiö, T. 2004. Effects of cross-sectional geometry, vegetation and ice on flow resistance and conveyance of natural rivers  Link

Järvelä, J. 2004. Flow resistance in environmental channels: Focus on vegetation  Link

Kokkonen, T. 2003. Rainfall-runoff modelling - comparison of modelling strategies with a focus on ungauged predictions and model integration. Water Resources Publications. Helsinki University of Technology. Espoo. TKK-VTR-9.  Link

Koivusalo, H. 2002. Process-oriented investigation of snow accumulation, snowmelt and runoff generation in forested sites in Finland. Water Resources Publications. Helsinki University of Technology. Espoo. TKK-VTR-6.  Link

Tamm, T. 2002. Effect of meteorological conditions and water management on hydrological processes in agricultural fields: Parameterization and modeling of Estonian case studies. Helsinki University of Technology Water Resources Publications. TKK-VTR-5, 194 p. Link

Vahala, R. 2002. Two step granular activated carbon filtration in drinking water treatment. Link

Tanskanen, J-H. 2000. An approach for evaluating the effects of source separation on municipal solid waste management.

Renko, E. 2000. Modelling hindered batch settling with applications to avtivated sludge and calcium carbonate slurry.

Jolma, A. 1999. Development of river basin management decision support systems: two case studies. Helsinki University of Technology, Water Resources Laboratory. Espoo. TKK-VTR-4, 194 p.

Silander J. 1999. Floating breakwater and environment. Helsinki University of Technology, Teknillisen korkeakoulun vesitalouden ja vesirakennuksen julkaisuja , ISSN 1456-2596 ; 3

Puupponen M. 1998 Structural development of the Finnish national hydrometric monitoring network. Finnish Environment Institute. Monographs of the boreal environment research , ISSN 1239-1875 ; 12.

Niemi, A. 1994. Modeling flow in fractured medium - Uncertainty analysis with stochastic continuum approach. VTT Publications. VTT. Yhdyskuntatekniikka. Espoo. No. 184, 188 + 12 p.

Kettunen, J. 1993. Model-oriented data analysis with applications to lake and soil water simulation. TKK. Vesitalouden laboratorio. Espoo. No. 1993/1, 268 p.

Varis, O. 1991. Computational modeling of the environment with applications to lake eutrophication. TKK. Vesitalouden laboratorio. Espoo. No. 1991:1, 293 p.

Al-Soufi, R. 1989. A mathematical model for the watershed hydrologic system. Report. TKK. Rakennus- ja maanmittaustekniikan osasto. Espoo. No. 1989/1, 136 p.

Ettala, M. 1988. Short- tree plantations and hydrological aspects in landfill management. Report. TKK. Rakennus- ja maanmittaustekniikan osasto. Espoo. No. 1988/2, 13 p.

Karvonen, T. 1988. A model for predicting the effect of drainage on soil moisture, soil temperature and crop yield. TKK. Vesitalouden ja vesirakennuksen laboratorio. Espoo. No. 1988/1, 215 p.

Kaikki maisteriohjelmamme diplomityöt löytyvät Aalto.doc-sivustolta.