Hulevesien määrän merkittävä kasvu on suuri ympäristömuutos
Itä-Pasilan hulevesiputken suun roskaisuus kertoo vedenpinnan olleen korkealla. Sateet aiheuttavat kaupunkialueelle voimakkaita virtaamia. (Kuva: Maija Taka)
Hulevesi on ympäristöongelma, kirjoittaa Aalto-yliopiston ja Helsingin yliopiston tutkijaryhmä. Kaupungistumisen kiihtyminen nostaa hulevedet keskustelun ytimeen. Hulevesien laadullinen tutkimus on avain kaupunkivesien hallinnan kokonaisvaltaiseen kehittämiseen.
Kaupungistuminen muuttaa ympäristöä merkittävästi. Maankäytön muuttuessa tiheä asutus, liikenteen lisääntyminen ja teollisen toiminnan kasvu muuttavat ympäristöä vaikuttaen myös virtavesien, kuten purojen ja jokien tilaan. Rakentamisen aiheuttama merkittävin muutos vedenkierron kannalta on sade- ja sulamisvesien aikaisen pintavalunnan eli hulevesien määrän merkittävä kasvu. Ilmiön ääripäihin liittyvät ongelmat, kuten tulvat ja pohjaveden pinnan lasku voivat aiheuttaa merkittäviä ongelmia kaupunkirakenteille.
Kaupunkialueiden virtaamaolot eroavat luonnontilaisista: sateet ja lumen sulanta synnyttävät voimakasta pintavaluntaa ja korkeita virtaamapiikkejä, mutta sade- ja sulantajaksojen välinen virtaama pienenee. Muutosten taustalla on päällystettyjen pintojen kuten asfalttialueiden kasvu, mikä heikentää sadeveden imeytymistä maaperään pakottaen sen virtaamaan pintoja pitkin.
Voit lukea artikkelin myös Kuntatekniikan digilehdestä (sisältää graafit ja enemmän kuvia).
Hulevedet huuhtovat haitta-aineita puroon
Vähemmän keskustelua on käyty huleveden laadusta. Hulevesi on ympäristöongelma. Se huuhtoo kaupunkialueilta haitta-aineita ja roskaa kuljettaen ne vastaanottavaan puroon. Rankat sateet synnyttävät voimakkaita virtaamavaihteluita altistaen kaupunkipurot, järvet ja rannikkoalueet merkittävälle eroosiolle ja vedenlaadun muutoksille.
Vaikka kaupunkialueiden tiedetään heikentävän vesien tilaa, ei ilmiötä tunneta kovin hyvin. Vedenlaatua säätelevien ympäristötekijöiden tunnistaminen on haastavaa lukuisten lähteiden ja kulkeutumisreittien sekä niiden mahdollisten yhteisvaikutusten takia.
Vaikka kokonaisvaltainen ymmärrys hulevesien ympäristövaikutuksista on vielä puutteellista, ei hulevesien hallinta enää tarkoita pelkkää kuivatusta ja tulvanhallintaa, vaan myös hulevesien laadun hallintaa. Maankäyttö- ja rakennuslain uudessa luvussa 13a hulevesien hallinnalle on asetettu neljä yleistä tavoitetta.
Maankäyttö- ja rakennuslakiin (1999/132) sisällytetyt hulevesien hallinnan yleiset tavoitteet (2014/682).
- Hulevesien suunnitelmallinen hallinta erityisesti asemakaava-alueilla
- Hulevesien imeytys ja viivyttäminen niiden kerääntymispaikalla
- Hulevesien ympäristölle ja kiinteistölle aiheuttamien haittojen ja vahinkojen ehkäiseminen ottaen huomioon myös ilmaston muuttumisen pitkällä aikavälillä
- Edistää luopumista hulevesien johtamisesta jätevesiviemäriin
Lainsäädännön uudistaminen tukee hulevesien hallinnan edistämistä, mutta aiheuttaa kunnille haasteita. Vaikka tiivis rakentaminen altistaa alueita selkeille uhkille, kuten tulville ja rehevöitymiselle, jäävät ympäristönäkökohdat tiiviin kaupunkitilan suunnittelussa usein vähälle huomiolle.
Näihin ongelmiin on vaikeaa puuttua perinteisen putkiviemäröinnin avulla. Toinen ongelma on hulevesien käsittelyn selkeän vastuunjakomallin puuttuminen. Nykytilanteessa kaupunkialueen hulevedet johdetaan tehokkaasti viemäreihin, mutta hulevesien käsittelyä tai innovatiivista hyödyntämistä ei huomioida riittävästi.
Hulevesien ajallinen vaihtelu
Miten puuttua hulevesien kuormitukseen, jos vesien tilaa ei tunneta? Helsingin yliopiston julkaisemassa väitöskirjatyössä tutkittiin pääkaupunkiseudun virtavesien alueellista ja ajallista vaihtelua kaikkina vuodenaikoina. Tulosten avulla voidaan edistää hulevesien laadullisen hallinnan kehittämistä, tukea luonnon monimuotoisuuden säilyttämistä ja siten alueellista kestävyyttä ja virkistyskäyttöä nykyistä paremmin.
Suomen Akatemian rahoittamassa URCA-tutkimuksessa seurattiin huleveden määrää ja laatua Helsingissä ja Lahdessa kaikkina vuodenaikoina. Tavoitteena oli tunnistaa kaupunkialueiden hulevesien ajallinen vaihtelu, sillä Suomen ilmasto luo alueelle ainutlaatuiset hydrologiset piirteet.
Työssä kerättiin virtaama-aineistoa hyvin tarkasti ─ jopa yhden minuutin resoluutiolla ─ ja muodostettiin kokonaiskuva vuodenaikaiskuormista ja vedenlaadun ajallisesta vaihtelusta.
Tutkimuksessa havaittiin, että tiiviit kaupunkialueet tuottivat hulevettä kaikkina vuodenaikoina, myös talvella. Talvenaikainen valunta vähensi kevätsulannan määrää, ja kesällä havaittiin pitkittyneitä kuivuusjaksoja. Virtaama painottui sateiden yhteyteen, valuntajaksot lyhentyivät, ja suuret virtaamat huuhtoivat mukanaan merkittäviä haitta-ainekuormia.
Kaupunkialueiden hulevesien haitta-ainepitoisuudet olivat jatkuvasti korkeampia verrattuna luonnontilaisiin alueisiin, mikä viittaa jatkuvaan vedenlaatuongelmaan. Helposti kulkeutuvia liukoisia aineita (esim. natrium ja nitraatti) huuhtoutui erityisesti kesäaikaan, sen sijaan voimakkain ajallinen vaihtelu kuormissa havaittiin syksyisin. Vaikka osalla aineista vuodenaikaisvaihtelu oli samanlaista, kaupungistuminen tuotti alueiden välisiin kuormiin moninkertaisia eroja (Kuva 1).
Virtavesien alueellinen ainutlaatuisuus
Pääkaupunkiseudun virtavesien laadun alueellista vaihtelua ja sitä sääteleviä tekijöitä tutkittiin monipuolisen vedenlaatu- ja valuma-alueaineiston avulla. Vedenlaatuaineisto sisälsi kymmeniä muuttujia veden lämpötilasta ja pH:sta metallien ja kiintoaineen pitoisuuksiin.
Tutkimus osoitti sekä maanpeitteen että vedenlaadun – yhdessä ja erikseen – säätelevän vahvasti virtavesien ekologista tilaa. Työssä tutkittiin mikroskooppisen piilevän lajirunsautta biologisena vedenlaatuindikaattorina.
Korkeat haitta-ainepitoisuudet vesissä olivat suoraan yhteydessä pienempään lajirunsauteen ja herkempien lajien puuttumiseen. Erityisesti alumiinin, fosforin ja kalsiumin pitoisuudet säätelivät lajirunsautta.
Onkin tärkeää huomioida, että esimerkiksi hulevesissä runsain mitoin esiintyvän alumiinin merkitykseen kaupunkiympäristössä ei olla aiemmin kiinnitetty huomiota. Myös kiintoaineen merkitys oli huomattava, suurina pitoisuuksina se estää valon pääsyä veden läpi ja peittää pohjan eliöstöä alleen.
Vedenlaatua säätelevien tekijöiden tunnistaminen
Maanpeitteen merkitys vedenlaatua säätelevänä tekijänä on kiistaton sekä alueellisesti että ajallisesti tarkasteltuna. Rakennetun alueen osuus yhdistettiin vahvasti esimerkiksi metallien ja sähkönjohtokyvyn alueelliseen vaihteluun, ja haitta-aineiden pitoisuudet olivat kaupunkialueilla jatkuvasti korkeita. Maanpeitteen havaittiin myös säätelevän maaperän merkitystä vedenlaadulle ─ vähemmän rakennetuilla alueilla maaperän merkitys vedenlaadulle korostui.
Hulevesien hallinnan kannalta on mielenkiintoista, että ainekuormia sääteli kesäaikaan vahvimmin virtaama, talvella taas hajakuormituslähteet. Korkeita kuormia ei kyetty selittämään yksittäisillä ympäristötekijöillä, joten hajakuormituslähteillä on ratkaiseva merkitys kaupunkialueiden vedenlaadulle.
Hulevesien hallintaa hankaloittaakin hajakuormituslähteiden tunnistaminen, mikä vaikeuttaa kuormituslähteiden hillitsemistä. Sen sijaan natriumin ja kloridin pitoisuuksiin voitaisiin puuttua siirtymällä tiesuolasta muihin liukkaudentorjuntaratkaisuihin.
Hulevesien aikasarjatutkimus oli monella tapaa tärkeä kaupunkihydrologian ymmärtämiselle, ja tutkimuksessa tuotettu yli viiden vuoden aikasarja osoittaa kaupunkialueiden virtausolojen ainutlaatuisuuden. Lisäksi tutkimus tuo uutta tietoa talvenaikaisista valuntatapahtumista, joiden taustalla ovat rakennettujen pintojen, likaisen lumen ja tiesuolauksen aikaansaamat muuttuneet sulamisprosessit.
Tulokset osaksi aluesuunnittelua
Valuma-alueelta tehokkaasti poisjohdetun veden voi nähdä samanaikaisesti sekä alueen menettämänä resurssina että uhkana vastaanottavalle vesistölle. Kestävän ympäristönhoidon kannalta on tärkeää kehittää hulevesien hallintaa ja siten minimoida luonnollisessa vedenkierrossa tapahtuvia muutoksia. Sadevedet tulisi pidättää valuma-alueella lisäämällä maaperän kasvipeitteen määrää ja imeyntää maaperään.
Hulevesien aiheuttamien määrällisten ja laadullisten ongelmien vähentämiseksi ja ehkäisemiseksi tarvitaan erityisesti hajautettujen hulevesijärjestelmien kehittämistä, mikä edellyttää nykyistä tarkempaa hajapäästölähteiden ymmärtämistä.
Kaupunkialueiden mosaiikkimaisten piirteiden vuoksi tämä edellyttää useiden tekniikoiden käyttöönottoa tukemaan perinteisiä kuivatusjärjestelmiä. Näitä tekniikoita voivat olla mm. piha- ja katualueiden imeytys- ja suodatusrakenteet, kuten läpäisevät päällysteet, biosuodatusalueet ja sadepuutarhat, ja kattojen sadevesisäiliöt ja viherkatot. Näillä hulevesien hallintaa uudistavilla muutoksilla on kaupunkivesien tilan lisäksi positiivisia vaikutuksia paikallisilmastoon, ympäristön lajirunsauteen ja virkistysarvoihin. Kaupunkialueilla luonnon merkitys hyvinvoinnille korostuu.
Mitatut korkeat haitta-ainepitoisuudet aiheuttavat ekosysteemeissä vaikeasti ennustettavia muutoksia, joista näkyvimpiä ovat rehevöityminen ja lajiston köyhtyminen. Kaupunkialueilla suunnittelua hankaloittaa lukuisten intressiryhmien tarpeet – toimijoita on paljon, mutta tilaa niukasti.
Koska tutkimuksessa haitta-ainekuormien havaittiin olevan korkeita vuodenajasta riippumatta, tulisi niihin puuttua ympärivuotisilla ratkaisuilla. Suomen leveysasteilla kylmä talvikausi haastaa biologiset ja kemialliset hallintaprosessit, joten meidän tulee luoda uusia, soveltavia ratkaisuja.
Suomen ilmastossa on havaittu merkittäviä muutoksia viimeisten vuosikymmenien aikana. Muutosten ennustetaan voimistuvan jatkossa aiheuttaen yleistyviä rankkasateita ja muuttaen talvikautta supistamalla lumipeitekautta ja lisäämällä vesisateita. Kaikki tämä huomioiden voidaan arvioida, että kaupungistumisen ja ilmastonmuutoksen aiheuttamat muutokset ympäristössä tulevat luomaan Suomeen uudenlaisia uhkia.
Muutosten vaikutuksia kyettäisiin lieventämään ja hallitsemaan paremmin panostamalla kaupunkiympäristöjen kestävään rakentamiseen ja hoitamiseen, sekä korostamalla hulevesien hallintaa osana aluesuunnittelua.
Kirjoittajat
Aalto-yliopisto: Maija Taka, tutkijatohtori, Nora Sillanpää, tutkijatohtori, Tero Niemi, tutkijatohtori, Lassi Warsta, tutkijatohtori, Teemu Kokkonen, vanhempi yliopistonlehtori; Helsingin yliopisto: Heikki Setälä, professori ja Miska Luoto, professori.
Voisihan kunta laskuttaa enemmän hulevedestä,koska nytkin voi veloittaa kiinteistön omistajilta joilla ei ole käytössä edes koko järjestelmää.