Kasvavat kunnossapidon kustannukset . VTA Calcoferrit – hajut kuriin ja infra parempaan kuntoon VTA Calcoferrit on tehokas, helposti annosteltava kemikaali, joka: Torjuu muodostuneen rikkivedyn Estää rikkivedyn muodostumisen Estää rikkivedyn aiheuttamaa korroosiota putkistoissa ja rakenteissa Parantaa verkoston käyttöikää ja vähentää kunnossapitokustannuksia Parantaa työympäristön turvallisuutta ja lähialueen viihtyisyyttä Rikkivedyn muodostuminen rapauttaa infraa. Verkostoissa ja pumppaamoissa muodostuva rikkivety aiheuttaa tutut hajuhaitat, mutta samalla se rapauttaa putkistoja, kaivoja ja laitteita. Tällainen piilevä korroosio lyhentää rakenteiden käyttö ikää, lisää korjaustarvetta ja nostaa kunnossapitokustannuksia. Sen teho on osoitettu pitkillä siirtolinjoilla, vaihtelevissa kuormituksissa ja erilaisissa rakenteissa. Ratkaisu toimii luotettavasti niin lämpimissä kuin viileissä olo suhteissa ja soveltuu sekä kunnallisiin verkostoihin että teollisuuden kohteisiin. VTA Calcoferrit toimii luotetta vasti myös pohjolan oloissa. Monipuolisuutensa ansiosta VTA Calcoferrit tarjoaa ennakoivan suojan vesihuollon infralle myös suomalaisissa olosuhteissa. Nopea ja pysyvä vaikutus – Helppo liittää osaksi nykyistä prosessia – Vaikutus alkaa heti. Työja asuinympäristön viihtyvyyden heikkeneminen. 0207 850 540 toimisto@masspap.fi Hajujen hallinta on myös infran elinkaaren hallintaa Formation process of toxic hydrogen sulphide and corrosive sulphuric acid in the sewer system Oxidation Reduction Corrosion Waste water Sediments Sulphides Volatile sulphides H 2 SO 3 H 2 SO 4 SO 4 H 2 S Proteins H 2 S H 2 S Hajuhaitat ovat merkki vakavammasta ongelmasta Rikkivety (H 2 S) syntyy, kun jätevesi seisoo tai virtaa hitaasti putkistossa. Lisää elinkaarta vesihuollon verkostoille, ilman hajuhaittoja – kysy lisää! Rikkivety rapauttaa vesihuollon infraa – näin suojaat verkostosi ennakoivasti VTA Calcoferrit tuo hajunhallinnan lisäksi turvaa kriittiselle vesitekniikan infralle K riittinen vesihuollon infra on kovilla. Hajujen lisäksi rikkivety aiheuttaa rakenteellista vahinkoa jo lyhyessä ajassa. Tuloksena on: . Masspap K2 Todistettu teho monenlaisissa käyttökohteissa ja olosuhteissa VTA Calcoferrit on kehitetty erityisesti jätevesiverkostojen hajuhaittojen ja korroosioriskien hallintaan. www.masspap.fi P. Putkiston, kaivojen ja laitteiden ennenaikainen vaurioituminen . VTA Calcoferrit on ratkaisu, joka katkaisee tämän kierteen: se poistaa rikkivedyn jätevedessä ja estää sen muodostumisen, poistaa hajuhaitat ja samalla suojaa putkiston pintoja pidentäen koko järjestelmän elinkaarta. Ilmaan vapautuessaan se aiheuttaa voimakasta hajua, mutta myös syövyttää tehokkaasti betonija metallirakenteita. Ennakoiva kunnossapito on osa kriittisen vesihuollon huoltovarmuutta
Etualalla Vesilinna. Kansikuva: Näkymä Jyväskylän Harjun näkötornista. LXVI Sisältö 2/2025 JULKAISIJA JA KUSTANTAJA Ympäristöviestintä YVT Oy Annankatu 29 A 18, 00100 Helsinki Puhelin (09) 694 0622 Yhteistyössä Suomen Vesiyhdistys ry PÄÄTOIMITTAJA Minna Maasilta Maaja vesitekniikan tuki ry Annankatu 29 A 18, 00100 Helsinki e-mail: minna.maasilta@mvtt.fi TOIMITUSSIHTEERI / ILMOITUKSET Jarkko Narvanne Elontie 115, 00660 Helsinki Puhelin 045 305 0070 e-mail: toimitus@vesitalous.fi TILAUKSET JA OSOITTEENMUUTOKSET Taina Hihkiö Maaja vesitekniikan tuki ry Puhelin (09) 694 0622 e-mail: vesitalous@vesitalous.fi ULKOASU JA TAITTO Taittopalvelu Jarkko Narvanne, PAINOPAIKKA Punamusta | ISSN 0505-3838 TOIMITUSKUNTA Harri Koivusalo, tekn.tri., teknisen vesitalouden professori, Aalto-yliopisto, Insinööritieteiden korkeakoulu Vuokko Laukka, tekn.tri., johtava asiantuntija, Suomen ympäristökeskus Riina Liikanen, tekn.tri., vesiasiain päällikkö, Suomen Vesilaitosyhdistys ry Anna Mikola, tekn.tri., apulaisprofessori, Aalto-yliopisto, Insinööritieteiden korkeakoulu Pekka M. Tämän numeron kokosi nuorempi apulaisprofessori Pekka M. mennessä. Rossi ja Harri Koivusalo VESITEKNIIKAN INFRA 5 Peltoalueiden vesienhallintajärjestelmät Minna Mäkelä ja Olle Häggblom 9 Vesivoimalaitospatojen kunnon tarkkailu Vesa-Matti Autti 15 Kalajärven maapadon kuntoarvio Tuuli Saari ja Kimmo Häkkinen 20 Viivytysaltaiden monitavoitteinen suunnittelu – esimerkkinä Helsingin Kaupintien hulevesiallas Nora Sillanpää, Eero Assmuth, Adam Lunden-Morris, Jarkko Nyman ja Harald Arlander 26 Tekoälyn käyttö viemäriverkoston ennustavaan kunnossapitoon Sina Masoumzadeh Sayyar ja Tuija Laakso 30 Pohjavesien puhtaus ja turvallisuus Suomessa: Haasteet ja ratkaisut Ilkka T. Seuraavassa numerossa teemana on Vesihuolto. Visit Jyväskylä Region (visitjyvaskyla.fi). Ilmoitusvaraukset 2.4. Vuosikerran hinta on printtilehtenä 65 € ja digilehtenä 50 €. Vesitalous 3/2025 ilmestyy 16.5. Rossi, tekn.tri., apulaisprofessori, Oulun yliopisto, vesija ympäristötekniikka Maija Taka, fil.tri., akateeminen koordinaattori, Aalto-yliopisto, Insinööritieteiden korkeakoulu Annina Takala, dipl.ins., Suomen Vesiyhdistys ry Saijariina Toivikko, dipl.ins., kehittämispäällikkö, Suomen Vesilaitosyhdistys ry Erkki Vuori, lääket.kir.tri., professori, emeritus, Helsingin yliopisto, oikeuslääketieteen osasto Asiantuntijat ovat tarkastaneet lehden artikkelit. Veli-Pekka Vuorilehto 46 Vesialan opinnäytetyöt 48 Liikehakemisto 49 Ajankohtaista vesiyhdistykseltä 50 Abstracts 51 Vieraskynä Silvia Sommarberg ja Maro Ketola VESITALOUS www.vesitalous.fi VOL. Rossi pekka.rossi@oulu.fi ja teknisen vesitalouden professori Harri Koivusalo harri.koivusalo@aalto.fi Lehti ilmestyy kuusi kertaa vuodessa. 4 Vesitekniikan infrastruktuurit – kriittinen osa yhteiskunnan toimintoja Pekka M. Miettinen 33 Kriittisen vesi-infrastruktuurin tietojen avoimuus syytä arvioida uudelleen Reetta Kuronen MUUT AIHEET 36 Tutkimuksella kestävään ja vastuulliseen veden ja vesivarojen käyttöön – Itä-Suomen yliopiston Vesitutkimusyhteisö Hannu Nykänen ja Jarno Suni 38 Vesijohtoverkostojen kattavasta mallinnuksesta Martti Pulli 44 Vesihuolto ja Venäjä – Olemmeko valmiit, jos meitäkin koetellaan
Vesihuollon infrastruktuurit ovat viimeisen vuoden aikana olleet voimakkaasti esillä. Vesitekniikan infrastruktuureista huolehtiminen vaatii jatkuvaa huomiota sekä järkevää varautumista edessä oleviin haasteisiin. Rakennetussa ympäristössä vesitekniikka tulee lähelle suurempia ihmismassoja. Toivomme artikkelien kautta mielenkiintoisia lukukokemuksia. Erikoisnumeron artikkelit muistuttavat vesitekniikan infrastruktuurien monipuolisuudesta ja niiden kehittämisen sekä ylläpidon jatkuvasta tarpeesta. Teemanumeron tavoitteena oli laaja-alaisesti tarkastella vesitalouden ja vesihuollon järjestelmiä sekä esimerkkien avulla että laajempina katsauksina. Maa-alueilta siirrytään vesistöihin, joissa vesivoima muodostaa merkittävän osan Suomen sähköntuotantoa, ja voimalaitospadot ovat osana vesistöjen säännöstelyinfrastruktuuria. Vesitekniikan infrastruktuurien ajankohtaisuus on kasvanut monien tekijöiden paineessa: ympäristön tila ja kuormitus muuttuvat, geopolitiikka haastaa vesiturvallisuuden, ja infrastruktuurit ikääntyvät ja sen mukana ylläpitotarve ja korjausvelka kasvavat. Suomessa vesivarojen merkitys ja tärkeys on tunnistettu ja monet vesitekniikan järjestelmät nähdään osana yhteiskunnan kriittistä infrastruktuuria. Maan kuivatuksella ja maatalousalueiden vesienhoidolla on pitkä historiallinen ulottuvuus ja kasvava merkitys muuttuvassa maailmassa. Vesistöjen ääritilanteiden hallinta on vesitalouden keskeisiä tavoitteita, josta esimerkkinä on tulvasuojelurakenteet ja niiden ylläpito. Vesa-Matti Autti muistuttaa voimalaitospatojen kunnon huolehtimisesta osana patojen käytön velvoitteita. Ja vieraskynä-palstalla Maanpuolustuskorkeakoulun tutkijat Silvia Sommarberg ja Maro Ketola kertovat millaisia ongelmia Ukrainan kriittinen vesi-infrastruktuuri on kohdannut ja mitä siitä tulisi oppia. Veli-Pekka Vuorilehto herättelee ajankohtaista-palstalla meitä tähän uuteen normaaliin. E dessäsi on katsaus vesitekniikan infrastruktuureihin. Erikoisnumero avaa näkymän osaan vesitekniikan infrastruktuureja, joskin rakenteita ja järjestelmiä on paljon muitakin kuin artikkeleissa käsitellyt. Vesitekniikan infrastruktuurit – kriittinen osa yhteiskunnan toimintoja PEKKA M. Vesihuollon verkostoissa korjausvelka on jatkuvasti esillä oleva ja kasvava haaste. Suomessa on hyvälaatuiset ja runsaat vesivarat ja sitä kautta hyvät edellytykset ihmisten ja yritysten veteen liittyvien tarpeiden ratkaisemiseen. Nora Sillanpää ym. Vesitekniikan infrastruktuurit takaavat ihmisille ja yrityksille puhtaan ja riittävän veden sekä ovat osana vesivarojen määrän ja laadun hallintaa ja niihin kytkeytyviä toimintoja. Sina Masoumzadeh Sayyarin ja Tuija Laakson artikkeli perehtyy jätevesiverkostojen saneeraustarpeen ennustamiseen ehdottaen uutta, koneoppimiseen pohjautuvaa menetelmää. Muuttunut geopoliittinen tilanne on herkistänyt yhteiskuntaa ymmärtämään vesihuollon tärkeyttä ja tätä teemaa tarkastellaankin useammasta eri näkökulmasta. kertovat, kuinka viivytysaltaiden potentiaalia voitaisiin hyödyntää aiempaa enemmän ja monipuolisemmin. Kaupunkien hulevesien hallintaan perehdytään altaiden suunnittelun ja käytön näkökulmista. Erikoisnumero alkaa Minna Mäkelän ja Olle Häggblomin katsauksella vesitalouden hallinnan menetelmiin maataloudessa. Tuuli Saari ym. Reetta Kuronen tarkastelee tämän trendin ongelmia uudessa tilanteessa ja muistuttaa meitä vesihuollon paikkatiedon roolista kansallisessa turvallisuudessa. antavat esimerkin tämän päivän tulvasuojelusta, jossa perehdytään tekojärven maaja suojapenkereiden kuntoarvioon. ROSSI nuorempi apulaisprofessori, Oulun yliopisto, Vesi-, energiaja ympäristötekniikka pekka.rossi@oulu.fi HARRI KOIVUSALO teknisen vesitalouden professori Aalto-yliopisto, Insinööritieteiden korkeakoulu harri.koivusalo@aalto.fi 4 www.vesitalous.fi PÄÄKIRJOITUS. Seuraavana näkökulmana vesihuollon osalta pohditaan yhteiskunnassamme pidemmän aikaa korostettua digitalisoidun tiedon avoimuutta. Ilkka Miettinen käsittelee pohjavesien puhtautta ja turvallisuutta. Haasteet pohjaveden otossa ovat yleinen syy vesiepidemioihin Suomessa: avainasemassa ovat pohjavesialueiden riskien kartoitus ja kaivojen monitorointi, joita jutussa tarkastellaan
2016). Kasvit tarvitsevat vettä kasvaakseen, mutta kun vettä on liikaa, eli kun maan huokoset kyllästyvät vedellä, juuret kärsivät hapenpuutteesta ja kasvin kasvu tyrehtyy. Paikalliskuivatus palvelee siis useimmiten vain yhden maanomistajan tai viljelijän peltoa. hehtaaria on salaojitettu, arviolta 25 % on edelleen sarkaojissa, ja 15 % on ojittamatonta (Paasonen-Kivekäs ym. Sitä varten rakennetut mittavat maankuivatusrakenteet ovat osa yhteiskuntamme perusinfrastruktuuria. hehtaaria on jollain tavalla keinotekoisesti kuivatettu viljelyn mahdollistamiseksi ja sadonmuodostuksen parantamiseksi. hehtaaria viljelyksessä olevaa peltomaata. Pitkäaikainen vedellä kyllästyminen voi johtaa pidempiaikaisiin ongelmiin, kuten maan mururakenteen rikkoutumiseen ja maan kantavuuden heikkenemiseen. Toimiva peruskuivatus on toimivan paikalliskuivatuksen edellytys. Suomessa kasvukausi on lyhyt, ja jopa puolet vuotuisesta sadannasta voi tulla lumena. Nämä olosuhteet ovat tehneet maankuivatuksesta ratkaisevan tärkeän tekijän peltoviljelyn mahdollistamiseksi ja edistämiseksi Suomessa. 85 %, eli n. Suurin osa kuivatusjärjestelmistä rakennettiin 1900luvun aikana maatalouden tehostamisen yhteydessä. Maankuivatuksen tarkoitus on johtaa ylimääräinen vesi pois pellolta ja optimoida kosteusolosuhteet kasveille juuristokerroksessa. Ilmasto on humidi, eli Suomessa sataa vuositasolla enemmän kuin haihtuu, aiheuttaen valuntaa suuren osan vuodesta. Peltoalueiden vesienhallintajärjestelmät Haastavista olosuhteista huolimatta suomalainen maatalous tuottaa arviolta 80 % syömästämme ruuasta. 1,4 milj. Paikalliskuivatuksella viitataan peltolohkokohtaiseen kuivatukseen, johon luetaan yleisesti salatai sarkaojat, sekä piiriojat, eli lohkoa ympäröivät ojat. 2,3 milj. Pellot kaipaavat tyypillisesti kuivatusta varsinkin keväällä lumensulannan jälkeen viljelykauden käynnistämiseksi sekä syksyllä puintitöiden mahdollistamiseksi. Ne tulee säilyttää toimintakuntoisena omavaraisuutemme ja huoltovarmuutemme turvaamiseksi. 2 milj. Järjestelmiin kuuluu niin eri maanomistajien omilla mailla olevia peltolohkokohtaisia rakenteita kuin yhteisiä maankuivatukseen tarkoitettuja alueellisia rakenteita, yksinkertaisista avoojista moderneimpiin automaattisiin säätösalaojitusjärjestelmiin. S uomessa on n. Tästä n. Lisäksi peltomme ovat pääasiassa tasaisia ja huonosti vettä läpäiseviä. Noin 60 % maamme pelloista, eli n. Peruskuivatushankkeet ovat useimmiten monen maanomistajan yhteisiä hankkeita, ja niiden tuottama kuivatushyöty kohdistuu monelle peltolohkolle. Peruskuivatuksella taas tarkoitetaan maan kuivattamiseksi tehtävää valtaojien kaivua ja perkausta, pienehköjä pengerryksiä sekä purojen vedenjohtokyvyn parantamista. Maankuivatuksen eri tasot Maankuivatus voidaan karkeasti jakaa kahteen eri tasoon: paikallisja peruskuivatukseen. Miksi peltomaata kuivatetaan. MINNA MÄKELÄ Salaojayhdistys minna.makela@salaojayhdistys.fi OLLE HÄGGBLOM Salaojayhdistys olle.haggblom@salaojayhdistys.fi 5 Vesitalous 2/2025 VESI TEKNIIKAN INFRA
Salaojitushankkeet olivat, kuten tänäkin päivänä, maanomistajan tai viljelijän vastuulla, eikä valtio niihin osallistuneet muuten kuin rahallisella tuella. Tämä aiheuttaa aika ajoin hämmennystä ja turhautumistakin tilanteissa, kun tulviva valtaoja vaatii peruskorjausta tai ojitusyhteisö muusta syystä vaati herättelyä pitkän uinumisen jälkeen. Hankkeet olivat kalliita ja tulokset vaihtelevia. Verkkopalvelu löytyy ELY-keskuksen nettisivujen kautta, ja oheisen QR-koodin avulla. 1900-luvun loppuvaiheessa ja varsinkin 2000-luvun alussa valtion rooli on muuttunut ja pienentynyt (Häggblom ym. Salaojitusta ja peruskuivatusta tuetaan tänäkin päivänä rahallisesti maatalouden investointitukien kautta. Jo 1700luvulta löytyy kuitenkin kirjallisia lähteitä, joissa kerrotaan viljelijöiden tehneen kivillä täytettyjä ja maalla peitettyjä ojia, eli salaojia (Aarrevaara, 2014). Maankuivatuksella pitkä historia Sitä, milloin peltoalueita on alettu Suomessa ojittaa, ei ole varmaa tietoa, mutta sarkajakoa ryhdyttiin toteuttamaan täällä jo 1300-luvulla (Paavolainen,1989). Vastuu jakautuu saadun hyödyn mukaan, ja ojitusta suunniteltaessa tämä on laskettu kullekin peltolohkolle sen sijainnin perusteella. Useimmiten ojitushankkeen yhteydessä perustettiin hyötyä saavien maanomistajien kesken ojitusyhteisö, jonka tehtäväksi hankkeen jälkeen jäi ojan ylläpito (Karhunen ja Leppiniemi, 2022). Vähitellen ymmärrettiin, että vesitaloushankkeisiin tarvittiin aiheeseen perehtyneitä asiantuntijoita, ja maatalousinsinöörien ammattikunta sai alkunsa (Paavolainen, 1989). Korjausvelkaa. Asian selkiyttämiseksi ELY-keskus on muun muassa laatinut verkkopalvelun, jossa ojitusyhteisöt on merkitty kartalle. 1900-luvun aikana toteutetut mittavat kuivatusjärjestelmät ovat jääneet perintönä nykypäivän Suomelle. Vilkkaimmillaan peruskuivatus oli 1950–70-luvuilla, jolloin ojitettiin parhaimmillaan lähes 90 000 peltohehtaaria vuodessa. Suuri osa peruskuivatushankkeista oli alusta loppuun valtion toteuttamia. Sitä mukaa kun valtion osallisuus hankkeissa on vähentynyt, myös hehtaarimäärät ovat pienentyneet, ja nykyään peruskuivatushankkeita ja salaojituksia toteutetaan tuesta huolimatta vain murto-osa huippuvuosien määristä. Avo-ojien kaivaminen peltoon oli täällä, kuten muuallakin Euroopassa, maankuivatuksen ensimmäinen vaihe. Sen avulla jokainen voi tarkistaa, kuuluuko oma maa-alue ojitusyhteisöön. Aika-ajoin herää kysymys kuivatusjärjestelmien nykyisestä kunnosta ja niiden kyvystä vastata nykypäivän haasteisiin. Peltoala kyllä lisääntyi, mutta toisinaan aiheutettiin vahinkoakin niin viljelyksille kuin kulkuyhteyksille. Sarkojen rajat merkittiin monesti kaivamalla väliin oja. Salaojituksen vastaava buumi tuli noin kymmenisen vuotta myöhemmin, 1960–80-luvuilla, jolloin ojitustahti oli parhaimmillaan noin 38 000 ha vuodessa (Paasonen-Kivekäs ym 2016). 2020). Näitä ojitusyhteisöjä on Suomessa arviolta noin 25 000 kpl (ELY-keskus), ja ojitusyhteisön jäsenyys siirtyy maan vaihtaessa omistajaa. 1900-luvulla valtion rooli maatalouden vesitalouden edistämisessä sekä vesitaloushankkeiden tukijana ja toteuttajana oli merkittävä. 6 www.vesitalous.fi VESI TEKNIIKAN INFRA. Koska valtaosa ojitusyhteisöistä on perustettu vuosikymmeniä sitten, moni niihin kuuluva ei tiedä olevansa osa ojitusyhteisöä. Varsinkin toisen maailmansodan jälkeisinä vuosikymmeninä Suomessa panostettiin maatalouden kuivatusjärjestelmien rakentamiseen ja parantamiseen. Vuosisadan aikana kuivatettiinkin suurin osa Suomen pelloista kertaalleen, niin peruskuin paikalliskuivatuksen osalta. Vaikka samaan aikaan salaojitusta kehitettiin Englannissa jo melko systemaattisesti, aihetta tutkinut professori Pentti Virrankoski (1959) piti näitä kotimaisia varhaisia salaojia talonpoikien omana keksintönä, joka lienee saanut alkunsa jossain Saimaan ympäristössä, ja levinneen siitä lähinnä Itä-Suomeen (Virrankoski 1959). Vaikka valtion rooli peruskuivatushankkeiden läpiviennissä oli merkittävä viime vuosidadan aikana, lopullinen vastuu ojien kunnossapidosta oli, kuten nytkin, kuivatushyötyä saavilla maanomistajilla. 1900-luvun alkupuolella ojia kaivettiin miltei aina käsin. Näin vesirakentaminen on ollut erottamaton osa Suomalaista maatalousinfrastruktuuria pysyvän peltoviljelyn alkuhetkistä lähtien. 1800-luvulla uutta viljelysmaata hankittiin ympäri maan soita kuivattamalla ja järviä laskemalla
Näin laskien tahti vastaa noin kolmannesta siitä, mitä tarvittaisiin, jotta paikalliskuivatuksen kunto ei lähtisi huononemaan. Näistä merkittävä osa on aiemmin salaojitettujen peltojen täydennysja uusintaojituksia. Perusparannukset ja ravinnetase suomalaisessa peltoviljelyssä (PERA)hankkeessa tehdyssä tarkastelussa havaittiin, että 9 % Suomen peltolohkoista kärsii viljelijän oman arvion mukaan huonosta ojituksesta. Ojituksen tukipolitiikka Ojitusta on Suomessa kautta aikojen tuettu monella eri tavoin, ja tukiehdot ovat vahvasti määrittäneet miten ja kuinka paljon ojitusta tehdään. Kaivoja tarvitaan vähintään yksi jokaista maanpinnan korkeusSalaojitusurakointi käynnissä nykyisin menetelmin. Muutos aiempaan tukijärjestelmään on suuri, ja vaikka kausi on kestänyt jo kaksi vuotta, tukimuoto on pysynyt viljelijöille vieraana, ja tukihakemuksia on jätetty niukasti. Salaojituksen vilkkaimpaan aikaan, 70-luvulla, Suomi oli vasta siirtymässä tiiliputkista muovisiin, joten moni pelto on vielä nykyäänkin salaojitettu tiiliputkilla. Paikalliskuivatuksen osalta se ei tuonut mukanaan juuri muutosta entiseen, salaojitushankkeisiin voi edelleen saada 40 % investointituen, mutta peruskuivatustuki uudistui voimakkaasti. Muuttuvassa ilmastossa maatalouden vesitalouden infrastruktuuriin tultaneen tulevaisuuden Suomessa laskemaan mukaan myös kastelu. Nykyisin salaojituksia tehdään karkean arvion mukaan vain n. Peruskuivatuksen osalta korjausvelan arviointi on haastavampaa, eikä kattavaa valtakunnallista arviota ole toteutettu. 0,35 % koko Suomen salaojitetusta peltopinta-alasta. Kokoluokaltaan tämä vastaa n. Tämä vastaisi n. Suomessa tämä vastaisi 14 000–27 000 ha vuosittain. Vuoden 2023 alusta saakka EU:ssa on ollut voimassa uusi CAP:n (Common Agricultural Policy) kausi. Jos salaojituksen käyttöiän oletetaan olevan noin 50–100 vuotta, olisi vuosittain uusittava 1–2 % salaojituksista. 7 Vesitalous 2/2025 VESI TEKNIIKAN INFRA. Vielä nykyään kastelua on vähän, vain muutama prosentti peltoalastamme on kastelun piirissä (Luke 2025), eikä sitä pidetä kannattavana muilla kuin erikoiskasveilla, joilla investointi voi maksaa itsensä takaisin. Suomessa oli aiemmin kansallinen peruskuivatustuki, mutta se liitettiin CAP:n, ja nyt kahden tai useamman viljelijän yhteiset ojitusinvestoinnit voivat saada ympäristön tilaa ja kestävää tuotantotapaa edistävän investoinnin tukea. Historiallisesti maatalouden vesienhallinta on Suomessa ollut synonyymi kuivatuksen kanssa. 200 000 hehtaaria. Menetelmiä peruskuivatuksen kunnon ja korjausvelan kartoittamiseksi on kuitenkin pilotoitu mm. Syvistä, suorista ja tasaseinäisistä ojista on siirrytty tiedon karttuessa luonnonmukaisempiin ratkaisuihin, jotka ottavat huomioon kuivatustehon lisäksi myös vesiensuojelun tavoitteet sekä alueen muiden maankäyttömuotojen tarpeet. Syken vetämässä Valumavesi -hankkeessa (Sane, 2023). Sään ääriilmiöiden lisääntyessä, ja kuivuusjaksojen pidentyessä myös yleisemmillä peltokasveilla kastelu voi kuitenkin tulla kannattavaksi. Vanhimmat muoviputkilla tehdyt ojitukset alkavat olla puolen vuosi sadan ikäisiä. Suuri osa näistä ojituksista toimii vielä oikein hyvin, mutta korjausvelka kertyy hiljalleen paikalliskuivatuksessa. Ottaen huomioon peruskuivattujen maatalousalueiden pinta-ala sekä tarkastelemalla viime vuosien aikana peruskuivatustoimintaan myönnettyjen investointitukien määrää voidaan kuitenkin olettaa, että korjausvelka on kasvamassa päin. Yksi suosiota kasvattavista menetelmistä on säätösalaojitus ja sen mahdollistama salaojatai altakastelu. Säätösalaojituksessa salaojituksen laskuaukon eteen asennetaan kaivo, jossa olevan padotuslaitteen avulla voidaan säätää, mille tasolle pohjavesi pellossa asettuu. Maailma – ja myös ojitus – muuttuu Nykyään peruskuivatus on hyvin erilaista kuin ennen. 5000–10 000 ha:lle vuosittain. Myös ajatus valuma-aluekohtaisesta monitavoitteisesta vesienhallinnan suunnittelusta on viime vuosien aikana yleistynyt
1959. Heikkinen, J., Lång, K., Honkanen, H., Myllys, M. Perinteisesti säätösalaojitusta on Suomessa suositeltu karkeille kivennäismaille, mutta viime vuosina se on herättänyt huomiota turvemaiden vesienhallinnan menetelmänä. Vesitalousisännöitsijän opas. 2023. ISBN 951-99983-2-2. Tällaisten hankkeiden suunnitteluun tarvitaan osaajia, jotka ymmärtävät sekä näiden ympäristövaikutuksien syntymekanismit, että osaavat teknisesti suunnitella rakenteita, joilla on haluttu vaikutus. Maankuivatuksen historiaa. Suomen Salaojituksen historia. ISBN 978-952-5345-22-3. Suomen Museo 66.1959. Tulevan ennallistamistyön kokoluokka, tai mitä vaatimuksia näiden hankkeiden suunnitteluun tai toteutukseen liittyy, ei ole vielä tarkasti tiedossa, mutta selvää on, että ennallistamistyön vaikutukset kantavat vuosikymmenien ellei -satojen päähän. Maailman ja toimintaympäristön muuttuessa osaajien tarve kasvaa entisestään. Viitattu 5.2.2025. käyrän 0,6 m kohden. Luonnonvarakeskus. 2024. Karhunen, A., Leppiniemi, O. Mitigation of Greenhouse Gas Emissions by Optimizing Groundwater Level in Boreal Cultivated Peatland. Yhteenveto/johtopäätökset Suomen maatalouden kuivatusjärjestelmät ovat keskeinen osa vesitalousinfrastruktuuria, ja niiden merkitys korostunee entisestään tulevaisuuden haasteiden edessä. Helsinki. ISBN 978-952-5345-47-6 https:// www.salaojayhdistys.fi/2022/03/nro-36-perusparannukset-jaravinnetase-suomalaisessa-peltoviljelyssa/. Heikkinen ym. Sane, M. Turvemailla säätösalaojituksella voidaan saavuttaa merkittäviä ympäristöhyötyjä, kun korkeampi pohjaveden taso hidastaa turpeen hajoamista ja siten sekä kasvihuonekaasuettä ravinnepäästöjä (mm. https:// www.vesi.fi/vesikirje/uusia-menetelmia-peltojen-kuivatustilanja-tulvaherkkyyden-arviointiin/. Häggblom, O,,Härkönen, L., Joensuu, S., Keskisarja, V., Äijö, H. https://julkaisut.valtioneuvosto.fi/ handle/10024/162211. 2016). Perusparannukset ja ravinnetase suomalaisessa peltoviljelyssä. Maaja metsätalouden vesitalouden suuntaviivat muuttuvassa ympäristössä. 2024. 2014. Ruokaviraston kotisivut. (toim.).1989. 8 www.vesitalous.fi VESI TEKNIIKAN INFRA. Osaajia tarvitaan Monitavoitteinen, valuma-aluekokonaisuuden ja eri maankäyttömuodot huomioiva vesienhallinta on haastava kokonaisuus, jonka ymmärtämiseksi tarvitaan asiantuntemusta monelta eri alalta. Säätösalaojituksen piirissä Suomessa on arviolta 77 000 ha (Luke 2025), joka on Euroopan mittakaavassa paljon, mutta kaukana menetelmän potentiaalista. Uusia menetelmiä peltojen kuivatustilan ja tulvaherkkyyden arviointiin. s.112. 2016) Säätösalaojituksella voi olla sekä taloudellista että ympäristöhyötyä. Maaja metsätalousministeriön julkaisuja 2020:6. 2021. Ovaska, S., Liski, E., Äijö. Maan vesija ravinnetalousOjitus, kastelu ja ympäristö. Päivitetty 19.12.2024. PERA-hankkeen loppuraportti. Salaojayhdistys ry, 2009, 2. (toim.) 2016. Kehitteillä oleva ennallistamisasetuskin johtanee mittaviin vesienhallintatoimiin, kun suoympäristöjä ennallistetaan vettämällä. Tutkinnon suorittaa vuosittain vain kourallinen opiskelijoita, vaikka tarve osaajille on kova. Forssa. Wetlands 44, 78 (2024). täydennetty painos 2016, 488 s. Paavolainen, M. ELY-keskuksen uutiset: Löydä tietoa Ojitusyhteisöt-karttapalvelusta. Lisäksi säätösalaojituksella voidaan lisätä pellon resilienssiä eli vastustuskykyä ilmastonmuutoksen mukanaan tuomaa säätilojen vaihtelua vastaan. https://doi.org/10.1007/s13157-024-01833-4. (Paasonen-Kivekäs ym. Uuden CAP-kauden yhteisen ojitusinvestoinnin tukiehdoissa vaaditaan, että hanke edistää ympäristöystävällisemmän tuotantotavan ja teknologian käyttöönottoa. Salaojituksen tukisäätiö. Maailman muuttuessa ilmenee uusia vaatimuksia peltojen kuivatusjärjestelmille ja niiden on pysyttävä toimintakunnossa tulevaisuudessakin monen eri tavoitteen ristipaineessa. H., Häggblom, O., Paasonen-Kivekäs, M. Tilastotietokanta https://www.luke.fi/fi/ tilastot. Paasonen-Kivekäs, M., Peltomaa, R., Vakkilainen, P., Äijö, H. Maaja vesitekniikan tuki ry. Investoinnilla on oltava lisäksi myönteinen vaikutus maan kasvukuntoon, vesitalouteen, ravinteiden hyötykäyttöön ja kierrätykseen tai kasvihuonekaasupäästöjen vähentämiseen (Ruokavirasto 2024). Maatalouden vesitalouden erikoisammattitutkintoa, joka antaa valmiudet salaojaja peruskuivatussuunnitteluun, tarjotaan Suomessa vain yhdessä oppilaitoksessa. ISBN (PDF) 978952-398-230-7 ISSN (verkkojulkaisu) 2242-2854. Vesikirje, kesäkuu 2023. Suomessa on arvioitu olevan jopa yli 600 000 ha säätösalaojitukseen soveltuvaa peltoalaa, josta osa on jo salaojitettu (Paasonen-Kivekäs ym. 2020. Etelä-Pohjanmaan elinkeino-, liikenneja ympäristökeskus, Opas 10/2022. Säätösalaojitus sopii pelloille, joiden kaltevuus on enintään 2 %, ja altakastelulle suositellaan korkeintaan 1 % kaltevuutta. ISBN 978-9525345-30-8 https://www.salaojayhdistys.fi/wp-content/ uploads/2022/05/Historia-0291_001.pdf. Lähteet Aarrevaara, H. https://www.ely-keskus.fi/-/l%C3%B6yd%C3%A4-tietoaojitusyhteis%C3%B6t-karttapalvelusta. (toim.) 2022. Salaojituksen tutkimusyhdistys ry:n tiedote 36. https://www.ruokavirasto.fi/ tuet/maatalous/investoinnit/maatalouden-investointituet/#2.ympariston-tilaa-ja-kestavaa-tuotantotapaa-edistavat-investoinnit. Suomen varhaiskantainen salaojitus. 2024). Virrankoski, P
Suurin mekaaninen rasitus kohdistuu pääsääntöisesti ylävedenpinnan vaihtelualueelle ja vesiteihin, joissa veden virtausnopeus on suhteellisen suuri. Padon kunto ja sen tarkkailu on ratkaisevan tärkeää turvallisuuden, ympäristön ja sähköntuotannon kannalta. Vakavuuslaskelmissa huomioidaan mm. Veden padottamisen kannalta oleellisia padon rakenteita ovat betonirakenteiden lisäksi voimalaitoksen vesiteissä sijaitsevat turpiinit sekä koneasemaja ohijuoksutusaukkomonoliittien vesiteiden sulkulaitteet. Tyypillinen vesivoimalaitospadon betonipato koostuu veden juoksuttamiseen tarkoitetuista patojaksoista, eli koneasemamonoliiteista ja ohijuoksutusaukkomonoliiteista, sekä vettä padottavista patojaksoista, kuten esim. Vesivoimalaitospato koostuu betonipatojaksoista, joita usein kutsutaan myös patomonoliiteiksi, sekä yläaltaan koosta ja rakenteesta riippuen usein myös betonipatojaksoihin liittyvistä maapatojaksoista. VESA-MATTI AUTTI dipl.ins., Project Manager Fortum Power and Heat Oy vesa-matti.autti@fortum.com Kuva 1. (Kuva: Fortum) Liikuntasauma tiivisteet 9 Vesitalous 2/2025 VESI TEKNIIKAN INFRA. Betonipadon rakenteiden kunnon kannalta merkitsevää on rakenteen sijainti veden virtauksen ja jäiden liikkeiden suhteen, sekä tietysti rakentamisessa käytetyn betonin laatu. On patojakson käyttötarkoitus mikä tahansa, oleellisinta padon toimivuuden kannalta on, että patojakson vakavuus on riittävä kaikissa vaadittavissa käyttötilanteissa. Yksi oleellisimmista velvollisuuksista on padon kunnon tarkkailu. Vesivoimalaitospadon massiivibetonipatojakso. Padon omistajalla on lakiin perustuvia velvollisuuksia, joiden tarkoitus on turvata padon turvallinen toiminta ja käyttö. Vesivoimalaitospatojen rakenne lyhyesti Vesivoimalaitospatojen tarkkailusta puhuttaessa on syytä käsitellä niiden rakenne pääpiirteittäin. Ne eivät ainoastaan ole tärkeä osa uusiutuvan ja päästöttömän energian tuotantoa, vaan niillä myös säädellään vesistöjen virtaamia ja ehkäistään tulvia. Betonipadot jaetaan liikuntasaumoilla sopivan kokoisiksi patojaksoiksi pääasiassa niiden käyttötarkoituksien mukaisesti. veden hydrostaattinen paine, rakenteen omapaino, veden noste sekä jääkuorma. Vesivoimalaitospatojen kunnon tarkkailu Suomessa on reilut 200 verkkoon liitettyä vesivoimalaitosta ja niiden yhteydessä olevaa vesivoimalaitospatoa, joista monet ovat keskeinen osa Suomen energiainfrastruktuuria. Mikäli käyttötilanteet muuttuvat, tulee vakavuus tarvittaessa tarkistaa laskelmin. massiivisista betonipadoista (kuva 1 ) tai lamellipadoista. Uittoon liittyvät rakenteet ja aukot, kuten nipunsiirtolaitokset ja uittokourut, on pääsääntöisesti suljettu betoniseinillä uiton päättymisen jälkeen. Suomessa betonipadoissa on monesti lisäksi myös uittoon ja kalan kulkuun liittyviä patojaksoja
turvallisuussuunnitelman, vahingonvaaraselvityksen, tarkkailuohjelman) sekä patoturvallisuusvalvonnan tietojärjestelmän ja patoturvallisuuskansion ajantasaisuus (Isomäki ym. Määräaikaistarkastuksessa muun muassa: käydään läpi edellisen määräaikaistarkastuksen raportti ja siinä edellytetyt toimenpiteet, edellisen määräaikaistarkastusten jälkeen tehdyt vuositarkastusraportit sekä mahdollisten tarkkailuja mittaustulosten yhteenveto; todetaan tehdyt korjaustyöt ja niiden syyt; suoritetaan padon rakenteiden tarkastus, jolloin todetaan mm. Tällaiseen patoon kuitenkin sovelletaan, mitä patoturvallisuuslain 15 §:ssä säädetään padon kunnossapidosta, 16 §:ssä padon käytöstä, 24 §:ssä onnettomuuksien ehkäisemisestä ja kuudennessa luvussa näiden säännösten valvonnasta. Eli luokittelemattomankin padon velvollisuuksien täyttäminen vaatii jonkinasteista padon kunnon tarkkailua (Patoturvallisuuslaki 2009). Vyöhykepadoissa taasen on useita toiminnallisia kerroksia ja tiiveys perustuu tiivistyssydämeen ja tarvittaessa katkaisuseinään (kuva 2 ). Määräaikaistarkastukseen kuuluvassa maastotarkastuksessa käydään padon rakenteet läpi silmämääräisesti. Vesivoimalaitosten yhteydessä olevat maapadot ovat pääsääntöisesti joko homogeenisia maapatoja tai vyöhykepatoja. 2-luokkaan luokitellaan padot, jotka onnettomuuden sattuessa saattavat aiheuttaa vaaraa terveydelle taikka vähäistä suurempaa vaaraa ympäristölle tai omaisuudelle. Poikkeamat mittaustuloksissa tai selkeät muutokset mittaustulosten trendeissä voivat viitata ongelmiin ja vaatia lisätutkimuksia, esim. Maapato, jonka tiivisterakenteena toimii sekä moreenisydän että teräsponttiseinä. 2012). Tarkastuksista vastaavalla henkilöllä on oltava riittävä asiantuntemus patoturvallisuusasioissa, ottaen huomioon padon laatu ja siitä aiheutuva vahingonvaara. Homogeeninen pato on rakennettu pääasiassa yhdestä materiaalista, kuten savesta, hiekasta tai moreenista, ja sen toiminta perustuu padon vakavuuden suhteen padon massaan sekä materiaalista ja materiaalin tiiveydestä riippuvaan veden suotomatkaan. 1-luokkaan luokitellaan padot, jotka onnettomuuden sattuessa aiheuttavat vaaran ihmishengelle ja terveydelle taikka huomattavan vaaran ympäristölle tai omaisuudelle. (Kuva: Fortum) Teräsportti Moreenisydän Kivilouhosta Kivilouhosta 10 www.vesitalous.fi VESI TEKNIIKAN INFRA. Suurilla padoilla maastotarkastus kohdistuu yleensä oleellisimpiin rakenteisiin ja padon osiin, sekä aiemmissa tarkastuksissa mahdollisesti havaittuihin poikkeamiin tai muutoksiin padon rakenteissa, kuten painumiin tai Kuva 2. Padon luokitus vaikuttaa joiltain osin määräaikaistarkastuksen laajuuteen. Esimerkiksi vyöhykemaapadon vastusmittauksilla voidaan pyrkiä selvittämään padon läpi kulkevien suotovirtauksien sijaintia ja niiden aiheuttamia mahdollisia muutoksia padon rakenteissa. Patojen luokittelu Siihen, miten voimalaitospatojen kuntoa tarkkaillaan ja tarkkailua säädellään, vaikuttaa padon luokitus. maatutkausta tai vastusmittauksia. Suomessa padot luokitellaan patoturvallisuuslain mukaisesti vahingonvaaran perusteella kolmeen eri luokkaan. Menetelmällä voidaan myös pyrkiä selvittämään, onko padon rakenne alkuperäisten toteutussuunnitelmien mukainen. 3-luokkaan luokitellaan padot, jotka onnettomuuden sattuessa saattavat aiheuttaa vain vähäistä vaaraa. luukkujen toimintakunto ja tarkastetaan kulkuyhteydet sekä turvajärjestelyt; tarkistetaan padon luokittelu; tarkastetaan asiakirjojen (mm. Oleellista on havaita ja reagoida padossa tapahtuviin poikkeaviin muutoksiin, kuten suotovesien määrämuutoksiin, pohjavesipintojen korkeustasojen muutoksiin tai padon harjan korkeusmuutoksiin. Luokittelua ei tarvitse tehdä, mikäli patoturvallisuusviranomainen katsoo, ettei padosta aiheudu vaaraa. Määräaikaistarkastuksessa voidaan myös antaa toimenpidesuosituksia padon tarkkailun tai kunnon parantamiseksi, tai havaittujen ongelmien ratkaisemiseksi. Padon määräaikaistarkastus Patoturvallisuuslain mukaisesti luokitelluilla padoilla padon omistajan tulee järjestää määräaikaistarkastus vähintään viiden vuoden välein ja tarkastukseen kutsutaan patoturvallisuusviranomainen ja pelastusviranomainen
Tarkkailuohjelma ja tarkkailun toteuttaminen Muilta osin patoturvallisuuslaki tai valtioneuvoston asetus patoturvallisuudesta eivät seikkaperäisesti määritä, kuinka usein ja millaista tarkkailua padoilla tulee suorittaa. kahdesti vuodessa (kuva 4 ). (Kuva: Fortum) 11 Vesitalous 2/2025 VESI TEKNIIKAN INFRA. Pääsääntöisesti vesivoimalaitospatojen tarkkailu sisältää maapatojen osalta padon näkyvien osien ja tausta-alueiden silmämääräisen tarkkailun useamman kerran vuodessa ja lisäksi erityisesti keväällä roudan sulamisen alettua, jolloin muodonmuutosten riski on suuri. Asianmukainen tarkkailuohjelma edesauttaa padon omistajaa täyttämään lakiin perustuvan velvollisuutensa pitää pato sellaisessa kunnossa, että pato toimii suunnitellulla tavalla ja on turvallinen. Mikäli määräaikaistarkastuksessa ei voida riittävästi varmistua siitä, että pato täyttää sille asetetut turvallisuusvaatimukset, padon omistajan on tehtävä perusteellinen selvitys padon tai sen osan kunnosta. Tarkkailuohjelmassa tulee esittää padon tarkkailun aikavälit, tarkkailtavat kohteet ja tarkkailuun liittyvät toimenpiteet. Yleensä tarkkailun toimenpiteet ja toimenpiteiden aikavälit riippuvat pitkälti padon luokasta ja padon rakenteesta. Samalla tarkastuskierroksella on syytä tarkistaa maapadolla mahdollisesti olevien kuivatusjärjestelmien ja suotovesien mittapatojen kunto ja toimivuus. Padon omistajan tulee toteuttaa padon tarkkailu vähintään tarkkailuohjelman mukaisessa laajuudessa ja dokumentoida tarkkailun tulokset. Tähän voidaan päätyä, mikäli padon tarkkailua ei ole tehty tai se on ollut puutteellista, tai padolla on tarkastuksissa havaittu padon turvallisuuteen mahdollisesti vaikuttavia muutoksia, eikä niitä ole korjattu, saatu korjattua tai ole tarkoitus korjata. Mikäli maapadolla on pohjavesiputkia tai suotovesien mittapatoja, mitataan vedenkorkeudet ja virtaamat säännöllisin väliajoin tiettyyn vuodenaikaan, esim. Mutta tältäkin osin tarkkailuohjelman hyväksymisessä noudatetaan patoturvallisuusviranomaisen harkintaa, ja tarkkailuohjelman tulee sisältää patoturvallisuusviranomaisen kohteeseen tarpeelliseksi näkemät vähimmäistarkkailuvaatimukset. Pienemmillä ja rakenteeltaan yksinkertaisemmilla, pääosin 3-luokan voimalaitospadoilla, tarkkailu voi olla harvempaa, suppeampaa ja keskittyä tarkkailun tarpeellisuuden ja patoturvallisuuden kannalta oleellisimpiin rakenteisiin. Tarkkailuohjelmassa tulee myös esittää, miten padon tarkkailua tehostetaan tulvien, rankkasateiden, kovien tuulien ja muiden vastaavien erityisten rasitusten aikana (Valtioneuvoston asetus patoturvallisuudesta 2010). muihin vauriokohtiin (kuva 3 ). Patoturvallisuuslain mukaisesti padon omistajan tulee kuitenkin laatia luokitellulle padolle tarkkailuohjelma, mikäli padon tarkkailu ei patoturvallisuusviranomaisen hyväksymällä tavalla perustu johonkin muuhun lakiin. Maapadon harjalla todettu painuma (vasen kuva), joka osoittautui padon harjan auki kaivamisen jälkeen (oikea kuva) pumppaamon vuotavan purkuputken aiheuttamaksi. Suuremmilla voimayhtiöiden omistamilla, pääsääntöisesti 1ja 2-luokan voimalaitospadoilla, tarkkailu on lähtökohtaisesti järjestelmällistä ja tiheää ja sitä suorittaa yhtiön padoista vastaava, joko oma tai ostopalveluna hankittu, asiantunteva henkilöstö. Tarkkailuohjelman hyväksyy patoturvallisuusviranomainen. Mittaukset on tarkoituksenKuva 3
(Kuva: Fortum) Kuva 6. Mittapadolla sijaitseva vedenkorkeuden mitta-asteikko. Luukut voidaan koekäyttää normaalin käytön ohessa tai esim. Muitakin alueita on syytä tarkkailla vähintäänkin pistokoemaisesti. viiden vuoden välein ennen määräaikaistarkastusta, jolloin tulokset ovat tarkasteltavissa määräaikaistarkastuksen yhtey dessä. Tarkastettavia oheislaitteita ovat mm. Tarkkailumenetelmien kehittymisen myötä maapatoja voidaan nykyään tarkkailla näiden tavanomaisten tarkkailumenetelmien lisäksi patoon asennetuilla automaattisilla etäluettavilla mittalaitteilla. Sukellustarkastuksilla on tärkeä rooli padon vedenalaisten rakenteiden kunnon tarkkailussa. Markkinoilla on saatavilla maapatojen tarkkailuun soveltuvaa instrumentointia mm. 5–10 vuoden välein. Vesivoimalaitospadon sukellustarkastuksessa havaittuja eroosiovaurioita. mukaista suorittaa aina samaan vuodenaikaan samanlaisissa olosuhteissa, jotta mittaustulokset ovat keskenään vertailtavissa. luukun avauksesta varoittavat summerit. (Kuva: Fortum) 12 www.vesitalous.fi VESI TEKNIIKAN INFRA. Maapadot vaaitaan säännöllisin väliajoin, esim. Kuva 4. Betonipatojaksojen ja sulkulaitteiden osalta tarkkailu keskittyy hyvin pitkälti säännölliseen silmämääräiseen tarkkailuun ja vuotovesimäärien mittaamiseen. Mittausväliä voidaan tihentää tai tehdä uusintamittauksia, mikäli tuloksissa havaitaan poikkeamia, tai alkuperäiset mittausvälit todetaan liian harvoiksi. (Kuva: Uponor Infra Marine Services Oy) Kuva 5. vähintään vuoden välein (kuva 5 ). Kaikki mittaustulokset dokumentoidaan niin, että niitä voidaan verrata aiempiin mittaustuloksiin. Koekäytössä luukku on syytä avata täysin auki, tai vähintään ylimpään teoreettiseen ylävedenpinnan tasoon, jotta toiminta myös äärimmäisessä tulvatilanteessa tulee testattua. Lisäksi sulkulaitteiden, ja eritoten ohijuoksutusluukkujen, ja niiden oheislaitteiden toiminta on syytä koekäyttää säännöllisesti, esim. Mikäli pato on suuri, voidaan sukellustarkastus kohdistaa tarvittaessa vain alueille, joissa mekaaninen rasitus on suurin, tai missä rakenteet ovat muuten mahdollisesti alttiimpia vaurioille, tai missä on aiemmin todettu alkavia vaurioita (kuva 6 ). maan lämpötilan, huokosvedenpaineen sekä painumien ja siirtymien mittaukseen. Ottaen huomioon, että Suomen vesivoimalaitokset ja niiden yhteydessä olevat vesivoimalaitospadot on rakennettu pääosin viime vuosituhannella, lienevät automaattiset etäluettavat mittalaitteet voimalaitospadoissa suhteellisen harvinaisia, ja niiden asennus olemassa olevaan, vesivoimalaitospadon yhteydessä olevaan maapatoon, tulee todennäköisesti kyseeseen lähinnä silloin, kun lisämittauksille on todettu selkeää tarvetta. Maapatojen vaaitus tehdään tietyin välimatkoin ja mahdollisimman samasta paikasta, kuin aiemmilla mittaus kerroilla, tai patoon asennetuista mittauspisteistä. Tämä koskee sekä padon ylävedenettä alavedenpuolella olevia rakenteita. Betonipatojaksojen ja sulkulaitteiden vedenpinnan alla olevat rakenteet on syytä tarkastaa sukeltamalla säännöllisesti esim. padon vuositarkastuksen yhteydessä. Ohijuoksutusluukun koekäyttö on osa padon kunnon tarkkailua. Mittapaikat sijaitsevat pääsääntöisesti padon harjan keskellä tai harjan reunassa
kaikuluotaamalla, monikeilaamalla (kuva 7 ), laserkeilaamalla tai vedenalaisella dronekuvauksella. Tarkkailun osalta tämä voi tarkoittaa, että esim. liukupintasortumiin. Sitä mukaan, kun rakennetaan uusia vesivoimalaitospatoja, niitä kunnostetaan tai niissä havaitaan vaurioita tai muodonmuutoksia, on syytä harkita automaattisten etäluettavien mittalaitteiden asentamista patoon, jolloin ongelmiin on mahdollista reagoida nopeammin ja suurempia vaurioita ennaltaehkäisevästi. Maapadon luiskassa havaitun syöpymän korjaustöitä. tulvat, rankkasateet ja kovat tuulet (Isomäki ym. Lisäksi manuaalinen tarkkailu ja tarkkailutulosten tulkitseminen on altis inhimillisille virheille ja virhetulkinnoille. poikkeamia sekä betonipadoissa että maapadoissa. Monikeilauksessa havaittu kappale voimalaitoksen välppien edessä. kovalla tuulella tarkkaillaan aaltojen vaikutusta maapadon eroosiosuojaukseen, tai että tavanomaista korkeammalla vedenpinnalla tarkkaillaan veden suotautumista maapadon läpi. Betonipadoissa huomionarvoiset havainnot ovat yleensä vaurioita padon betonirakenteissa tai voimalaitoksen eteen ajautuneita kappaleita, kuten uppotukkeja. (Kuva: Sitowise/Fortum) 13 Vesitalous 2/2025 VESI TEKNIIKAN INFRA. 2012). vedenalaisia painumia tai syvänteitä, jotka voivat myöhemmin johtaa joissain tilanteissa esim. Kappaleen tarkempi tutkiminen vaatii sukellustutkimuksia. Esim. Säännöllisellä tarkkailulla tällaiset mahdolliset sortumapaikat voidaan ainakin jollain tarkkuudella kartoittaa ja mahdollisesti kunnostaa (kuva 8 ) ennen onnettomuuksien sattumista. Vedenpinnan yläpuolinen laserkeilausaineisto voidaan yhdistää vedenpinnan alapuoliseen keilausaineistoon, jolloin patoa voidaan tarkastella havainnollisesti kokonaisuutena. Ongelmat, kehityskohteet ja riskit Yhtenä voimalaitospatojen tavanomaisen tarkkailun ongelmana, tai ehkä enemmänkin heikkoutena on, että se perustuu yleensä pääosin vain silmämääräiseen tarkkailuun, manuaalisiin mittausmenetelmiin ja vain tietyin väliajoin tehtävään tarkkailuun. Maapadoissa tällä tavalla voidaan havaita mm. Esimerkiksi vajoamat tai sortumat maapadoissa voivat nopeastikin johtaa vaurioiden laajenemiseen, mutta niitä ei välttämättä havaita tarkkailujaksojen välillä. Kuva 8. monikeilauksella saadaan halutulta alueelta tietoon pohjan pinnanmuoto hyvin tarkasti ja voidaan havaita mm. Patojaksot ovat usein pitkiä ja suurimmilta osin kaukana jatkuvan silmämääräisen tarkkailun piiristä. (Kuva: Fortum) Kuva 7. Kehitettävää on ainakin edellä mainitun ongelman saralla ja koskien erityisesti 1-luokan patoja, jotka onnettomuuden sattuessa aiheuttavat vaaran ihmishengelle ja terveydelle. Laserkeilausta voidaan hyödyntää maapatojen osalta myös vedenpinnan yläpuolisten rakenteiden muodonmuutosten tarkkailuun, mikä mahdollistaa perinteisen padon vaaitsemisen korvaamisen säännöllisellä padon laserkeilauksella. Niin sanottujen normaalien tarkkailutoimenpiteiden lisäksi vesivoimalaitospadon tarkkailuohjelma voi sisältää erityistilanteisiin liittyvää ylimääräistä tarkkailua. Erityistilanteet määritellään patokohtaisesti ja niitä voivat olla mm. Tällöin on vaikea havaita padossa yllättäen tapahtuvia vaurioita tai muutoksia, ja ne voivat jäädä huomaamatta pitkiksikin ajoiksi. Vedenalaista patorakenteiden tarkkailua voidaan tehostaa ja täydentää mm
Elinkeino-, liikenneja ympäristökeskus, raportteja 89/2012 (päivitetty 12/2018). Pato on alun perin mitoitettu ja suunniteltu käytössä oleviin virtaamaja vedenkorkeustietoihin perustuen. Tämä voi johtaa tarpeeseen lisätä voimalaitospadon ohijuoksutuskapasiteettia tai tarpeeseen korottaa padon tiiviin osan yläpintaa. Yhteenveto Voimalaitospatojen kunto ja niiden tarkkailu on ratkaisevan tärkeää turvallisuuden, ympäristön ja sähköntuotannon kannalta. & Torkkel, M. Tarkkailu on lakiin perustuva padon omistajan velvollisuus, ja sen tarpeellinen laajuus määräytyy pääosin padon vahingonvaaran ja patoturvallisuusviranomaisen hyväksymän tarkkailuohjelman mukaisesti. YT25 ½-sivu 14 www.vesitalous.fi VESI TEKNIIKAN INFRA TAMPERE 14.–15.5.2025 25 Yhdyskuntatekniikka 2025 • energiahuolto • liikenneja alueinfra • jäteja ympäristöhuolto • koneet, laitteet ja varusteet • mittaus-, tutkimusja muut palvelut • vesihuolto • Ilmoittaudu mukaan: yhdyskuntatekniikka.fi Alan parhaat yhdessä. Valtioneuvoston asetus patoturvallisuudesta (2010), https://www.finlex.fi/fi/laki/alkup/2010/20100319. Lähdeluettelo Patoturvallisuuslaki (2009), https://www.finlex.fi/fi/laki/ ajantasa/2009/20090494. Isomäki, E., Maijala, T., Sulkakoski, M., Regina, T. Tällaisia vastaan suojaudutaan mm. Tarkkailua suoritetaan yleensä perinteisillä menetelmillä, kuten silmämääräisellä tarkkailulla ja erilaisilla manuaalisilla mittauksilla, ja nämä menetelmät ovatkin lähtökohtaisesti riittäviä, kunhan tarkkailua suoritetaan tarpeeksi usein ja kattavasti sekä tietysti ammattitaitoisesti. Patoturvallisuusopas. Vesivoimalaitospatojen tarkkailun ja rakenteiden kunnon riskit kohdistuvat pääosin rakenteiden ikääntymiseen ja olosuhteiden muutoksiin. Viime vuosina on noussut esille myös vesivoimalaitospatoihin kohdistuvat ulkoisten uhkien riskit, kuten sabotaasi ja kyberhyökkäykset. (2012). Nykyaikaisia kehittyneitä padon kunnon tarkkailumenetelmiä, kuten vedenalaista monikeilausta, on kuitenkin syytä ainakin harkita tarkkailua täydentämään, erityisesti jos pato on vahingonvaaraltaan merkittävä. jatkuvaa tarkkailua kehittämällä sekä järjestelmiä nykyaikaistamalla. Olosuhteiden muutoksissa oleellista on ilmastonmuutos ja sen mahdolliset vaikutukset patorakenteiden hydrologiseen mitoitukseen. Tulevaisuudessa ilmastonmuutoksen myötä muutokset parametreissä voivat olla niin suuria, että patojen rakenteet ovat tulvien hallinnan kannalta riittämättömiä
Tekojärvi tulvasuojelurakenteena Etelä-Pohjanmaan ELY-keskuksen alueelle on rakennettu alkujaan tulvasuojelun tarpeisiin mm. E telä-Pohjanmaan elinkeinoliikenneja ympäristökeskuksen (ELY-keskus) alueelle on rakennettu aikanaan valtion toimesta lukuisia tulvasuojelurakenteita, joista merkittävimpiä ovat tekoaltaat, tulvasuojelupenkereet, erilaiset kanavat, pumppaamot sekä tulvasuojeluluukut ja -kynnykset. Kalajärven tekojärven oikea-aikaisella käytöllä voidaan pienentää merkittävästi Seinäjoen ja Kyrönjoen alaosan tulvia. Kalajärven tekojärvi ja voimalaitos Seinäjoella. Valtio omistaa Etelä-Pohjanmaan ELYkeskuksen alueella 10 patoturvallisuuslain mukaan 1-luokkaan luokiteltua patoa (Patoturvallisuuslaki 2009/494 § 11). TUULI SAARI DI, Etelä-Pohjanmaan ELY-keskus tuuli.saari@ely-keskus.fi Kirjoittaja on johtava vesitalousasiantuntija erikoisalueenaan vesistöjen säännöstely, hydrologinen seuranta ja patoturvallisuus. Kyrönjoen vesistöalueella tulvasuojelutöitä on tehty jo 1700-luvulta lähtien. Kyrönjoen vesistöalue on tyypillinen tulville altis maastoltaan tasainen Pohjanmaan vesistö, jossa järvisyysprosentti on 1,23. Etelä-Pohjanmaan elinkeino-, liikenneja ympäristökeskus teetti vuonna 2024 Kalajärven maapadoista konsulttiyhtiö AFRYllä kuntoarvion, jonka tavoitteena oli arvioida maapadon kunto sekä padon toiminnallisuus ja turvallisuus. Merkittävin Kyrönjoen tekojärvistä on Kalajärven tekojärvi (kuva 1 ), jonka varastotilavuus on 41,5 milj. Vähäjärviselle ja tulva-alttiille Pohjanmaalle on rakennettu lukuisia tulvasuojelurakenteita. Varastotilavuutensa perusteella merkittävin tekojärvistä on noin 50 vuotta sitten rakennettu Kalajärven tekojärvi. Useimmille tekojärville on rakennettu voimalaitoksia ja järvillä on myös virkistyskäyttöarvoa muuten vähäjärvisellä seudulla. 15 tekojärveä tai padottua luonnonjärveä, joihin liittyy maapatoja. Etelä-Pohjanmaan ELY-keskus toimii rakenteiden omistajana ja luvanhaltijana sekä vastaa niiden kunnosta. Kuva 1. Kuntoarvion perusteella annettiin toimenpidesuosituksia, joilla voidaan varmistaa padon oikeanlainen toimivuus myös tulevaisuudessa. m³ ja pinta-ala altaan ylivedenkorkeudella 11,5 km². Vuonna 1965 valmistuneen Kyrönjoen vesistötaloussuunnitelman perusteella vesistön yläosalle on rakennettu neljä tekojärveä, joiden varastotilavuuden avulla on voitu vähentää tulvahaittoja alajuoksulla. Kalajärven tekojärveen vedet Kalajärven maapadon kuntoarvio KIMMO HÄKKINEN RI, AFRY Finland Oy kimmo.hakkinen@afry.com Kirjoittaja on projektipäällikkö Afrylla erikoisalueenaan vesirakennus, patoturvallisuus. 15 Vesitalous 2/2025 VESI TEKNIIKAN INFRA. Tekojärvien, penkereiden ja pumppaamojen avulla on suojattu tulvilta yli 10 000 hehtaaria peltoa
Valmiin moreenirungon tiivistysasteeksi on määritetty vähintään 95 %. Tiivistesydämen alta on poistettu karkeat vettäläpäisevät kerrokset. Kalliopinnat on puhdistettu irtomaasta ja rapautuneesta pintakalliosta. Vuosina 1991-1992 on injektoitu padon alapuolista kalliota padon tausta-alueilla lisääntyneen kosteuden ja kuivatusojien pohjien lähteilyn vuoksi. Kalajärven tekojärvi on rakennettu 1970-luvulla ja siihen kuuluu yhteensä noin 10 km maapatoja ja suojapenkereitä. Maapadon suurin korkeus 7,6 m sijaitsee pohjoisrannalla Kalaluoman kohdalla. Matalien suojapenkereiden kohdalla tiiviin osan yläpinta on alempana. Kalajärven maapadot on työselityksen mukaan rakennettu pääosin kuivana työnä sulan maan aikaan. Kuva 2. Vuonna 2009 on rakennettu tietylle patojaksolle padon taustaan uusi vettä johtavaan kerrokseen ulottuva suodatin, salaoja ja vastapenger/huoltotie, joka on parantanut padon stabiliteettia ja laskenut pohjavesipinnan tasoa. Lisäksi monille patojaksoille on rakennettu padon taustalle huoltoteitä. Salaojat ja pohjasuodatin on rakennettu kuivatyönä ja pohjasuodattimen tiivistysasteeksi on määritetty vähintään 90 %. Kalajärven kuntoarvion perusteet AFRYn tekemässä kuntoarviossa (Häkkinen & Hyvönen 2024) tarkasteltiin Kalajärven tekojärven padon patoturvallisuuden vaatimusten mukaisuutta olemassa olevien työselitysten, suunnitelmien, tarkkailutulosten ja selvitysten sekä muiden dokumenttien ja maastokatselmuksien perusteella, tutkimalla maanäytteitä tehdyistä koekuopista sekä tekemällä suotovirtausja vakavuuslaskelmat. Maapadon harjaa on korotettu vuonna 1983. Padolla on myös säännöllisesti huuhdeltu salaojia ja pohjavesiputkia, perattu kuivatusojia, raivattu kasvillisuutta sekä tehty patotarkkailua tarkkailuohjelman mukaisesti. Injektointi Slammaus Suotovesioja suodattimeen Pohjasuodatin Moreenirunko Märän luiskan suodatin Kuivan luiskan verhous Padon harja Kiviheitoke 16 www.vesitalous.fi VESI TEKNIIKAN INFRA. Märän luiskan kiviverhous on tasattu suodattimen päälle. Näistä noin 5 km on korkeudeltaan yli 2 m olevia patojaksoja. 2012) suosituksiin. johdetaan täyttökanavaa pitkin Seinäjoesta ja edelleen tyhjennyskanavassa sijaitsevan Kalajärven voimalaitoksen kautta takaisin Seinäjokeen. louheverhoukseen ja salaojitukseen liittyen sekä parannettu padon routasuojausta. Suurin sallittu lohkarekoko on Ø 500 mm. Puhdistetut kolot ja halkeamat on täytetty betonilla ja rikkonaista pintaosaa on tiivistetty injektoimalla. Etelä-Pohjanmaan ELY-keskus teetti vuonna 2024 Kalajärven maapadoista konsulttiyhtiö AFRYllä kuntoarvion, jonka tavoitteena oli arvioida maapadon kunto sekä padon toiminnallisuus ja turvallisuus. Padon harjan leveys on 4 m ja alle 1,3 m korkeilla pato-osuuksilla 3 m. Tietyillä pato-osilla tiivistesydämen alaosat on tehty talvityönä ja tiettävästi veteen täyttöinä. Kalajärven maapatojen rakenne Kalajärven tekojärven maapadot ovat homogeenisia moreenipatoja, jotka liittyvät tiiviiseen moreenialustaan tai kallioon (kuva 2 ). Tuloksia verrattiin patoturvallisuusoppaan (Isomäki ym. Vuonna 1997 on tehty lisäinjektointi Ritolanojan alueella. Esimerkki maapadon tyyppipoikkileikkauksesta ennen harjan korotusta. Maapadot liittyvät kiinteästi voimalaitoksen betonirakenteisiin. Kuivan luiskan soraverhous on tiivistetty moreenirungon luiskaan. Kuivan luiskan juuressa on pohjasuodatin. Talvityön jälkeen rakenteen on annettu painua yhden sulan kauden ajan. Pohjamaan läpäisevät pintakerrokset on katkaistu tiivisteuralla ja kallion pintaosaa on tiivistetty injektoimalla. Maapadon tiiviin osan (moreenirunko) alin yläpinta ylettyy noin metrin verran padon harjan alapuolelle. Harjalla on tiivistetty sorakerros. Padon valmistumisen jälkeen padolla on tehty lukuisia pieniä korjauksia mm
Märän luiskan kiviverhousta on korjattu vuosina 1978 ja 2002. Kuntoarviossa selvitettiin myös padon kuivavaraa lasketun aallonkorkeuden ja routasyvyyden perusteella. Kuntoarviota varten padon omistaja suoritti maanäytteenottoa neljästä poikkileikkauksesta, joilla varmennettiin rakentamisaikaisten suunnitelmien paikkansapitävyys materiaalien rakeisuuksien osalta. Tällä hetkellä korjausta odottaa luiskan kiviverhous voimalaitoksen lähellä. Padon omistaja on myös luodannut vedenalaiset rakenteet, mallintanut piirustuksien mukaiset rakenteet sekä tehnyt maastomallin vedenpäällisistä rakenteista. Patomoreenista otettiin näytteet sekä harjalta että alaluiskasta. 17 Vesitalous 2/2025 VESI TEKNIIKAN INFRA. Esimerkki tehdyistä vakavuusja suotovirtauslaskelmista. Kalajärven padoilla ei ole routaeristeitä eikä padon kuivavara täytä kaikilla patojaksoilla patoturvallisuusoppaan vaatimuksia. Samalla varmistettiin myös padon tiiviin sydämen sekä routasuojauksen korkeudet. Näytteet seulottiin ulkopuolisessa laboratoriossa. Padon vakavuutta liukusortumaa vastaan tarkasteltiin kuudessa poikkileikkauksessa altaan vedenpinnan ylivedenkorkeudella sekä tulvakorkeudella. Kalajärvellä vaadittava kuivavara määräytyy routasyvyyden perusteella. Koekuoppien täyttö suoritettiin erittäin huolellisesti tiivistäen. Padon turvavaran eli tiivistysosan ja ylivedenkorkeuden välisen korkeuseron on todettu täyttävän Kalajärvellä patoturvallisuusoppaan vaatimuksen ollen yli 0,4 m. Liian pienen kuivavaran takia routa tunkeutuu padossa altaan ylivedenkorkeutta alemmaksi. Kuntoarviossa on arvioitu, että kivikoko olisi voinut olla alun perin vähän suurempaa. Padon harjan leveyden on todettu täyttävän patoturvallisuusoppaan vaatimukset harjan ollessa tarpeeksi leveä ja soveltuessa koko matkalta kunnossapitokaluston liikennöinnille. ruostesakan, mahdollisen injektointimassojen suodattimeen tunkeutumisen sekä maaperän märkyyden osalta. Lisäksi padon rakenteita tarkasteltiin visuaalisesti kaivauksien yhteydessä mm. Kuva 3. Routiessa ja sulaessa rakenne löyhtyy heikentäen padon tiiveyttä ja rakenne voi yläosaltaan olla herkempi sisäiselle eroosiolle, jos löyhtyneen moreenikerroksen vedenläpäisevyys ei vastaa suunniteltua. Harjan kaivannoista nähtiin selkeästi routasuojauksen eri kerrokset. Laskelmien perusteella patorakenteen kokonaisvarmuus pysyvässä suotovirtaustilanteessa täyttää patoturvallisuusoppaan vaatimuksen ollen 1,7 – 2,7 (kuva 3 )
Johtopäätökset ja toimenpidesuositukset Kaiken kaikkiaan kuntoarvion tekijä on arvioinut, ettei padon toiminnassa ole puutteita tai rakenteellisia vaurioita, jotka edellyttäisivät välittömiä toimenpiteitä. Kuntoarviossa on esitetty tiettyjä toimenpidesuosituksia tehtäväksi 2-5 vuoden kuluessa sekä tarkkailuun ja kunnossapitoon liittyviä suosituksia. Kasvillisuuden osalta pato täyttää patoturvallisuusoppaan vaatimukset, padolla ei ole puustoa, pensaita tai vesakkoa ja padon tausta-alueet ovat asianmukaisessa kunnossa kuten myös kuivatusojien raivaus. Ritolanojan ja Kalaluoman alueella tietyissä kuivan luiskan havaintoputkissa vesipinta on suodatinkerroksen yläpuolella, mutta tarkkailun yhteydessä ei ole havaittu suotoveden purkautumista padon luiskasta. Kuivatusrakenteet toimivat, mutta suotovesien yksittäisten mittauspisteiden ja pohjavesiputkien havainnot eivät ole kaikilta osin johdonmukaisia. Kahden vuoden kuluessa suositellaan märän luiskan kiviverhouksen kunnostusta riittävän suurella kivija lohkarekoolla voimalaitoksen Kuva 4. Rakeisuudeltaan suodatinkerrokset sijoittuivat pääosin suunnitelmissa esitetylle ohjeelliselle rakeisuusalueelle. Huoltoteiden osalta patoturvallisuuden vaatimukset eivät kaikilta osin täyty taustalla kulkevan huoltotien puuttuessa tietyiltä patojaksoilta. Padon kokonaisvarmuudet ovat yli vaaditun varmuustason. Padolle on toimivat kulkuyhteydet ja harja on koko pituudeltaan liikennöintikelpoinen. Tilanne patojen taustalla on pysynyt pitkään ennallaan eikä merkittäviä muutoksia vesimäärissä ole havaittu. Tämä viittaa siihen, että padon moreenirungon tiiveys ei ole kaikilta osin riittävä. Kalajärven allas, Pohjavesihavainnot PL 65+70 Allas Patoluiska (P28 102.90) Putki 27 PL 65+70 Putki 28 PL 65+70 Huuhtelu 20 24 20 22 20 20 20 18 20 16 20 14 20 12 20 10 20 08 20 06 20 04 20 02 20 00 106 105 104 103 102 101 100 99 18 www.vesitalous.fi VESI TEKNIIKAN INFRA. Pohjatutkimusten mukaan kallioperä patojen alla on ainakin paikoin rikkonaista ja tiivistysinjektoinneista huolimatta suotovesiä purkautuu patojen ali niiden taustalle. Ritolanojan – Tuomenojan alueella joidenkin kuivaan luiskaan asennettujen pohjavesiputkien havaitut vedenpinnat ovat lähellä kuivan luiskan maanpintaa. Padon kuivatusjärjestelmä on havaintojen perusteella toimintakuntoinen. Suodatinrakenteiden ja kuivatusjärjestelmän toimivuuden osalta kuntoarviossa todettiin, ettei pohjasuodattimen kohdalle kaivetuissa koekuopissa ollut vettä tai merkittävää kosteutta. Esimerkki pohjavesiputkien sijainnista ja havainnoista. Patojen taustalla on monin paikoin havaittu vettymistä ja lähteilyä patojen käyttöönotosta alkaen. Suodatinkerrokseen asennetun putken 28 vesipinta on vakaa ja pysynyt kuivatustasossa. Suodatinkerrokseen asennettujen havaintoputkien vesipinnoissa ei ole tapahtunut muutoksia ja havaitut vesipinnat ovat pysyneet kuivatustasossa (kuva 4 ). Salaojasorassa oli jonkin verran suunnitelmissa määritettyä karkeampaa maa-ainesta
Padon harjan routaeristys tai harjan korotus sulan maan aikaan suositellaan suunniteltavaksi kahden vuoden kuluessa sekä toteutettavaksi viiden vuoden kuluessa. Kahden vuoden kuluessa tulee suunnitella ja viiden vuoden kuluessa toteuttaa suunnitelma padon alla olevien maakerrosten ja rikkonaisen kallion tiivistämiseksi patojaksoilla, joissa padon taustalla on ollut vettymistä, kuivatusojissa lähteilyä ja pohjavesiputkissa ylipainetta. Taustan kuivatusojien ja salaojakaivojen purkuojat tulee tarkastaa vuosittain syksyllä ennen talvea ja tarvittaessa suorittaa siivouskaivu ja salaojien huuhtelu. AFRYn laatima Kalajärven kuntoarvio antaa perusteellisen kuvan lähes 50 vuotta sitten rakennettujen maapatorakenteiden nykyisestä kunnosta. Padon toiminnassa ei ole todettu puutteita tai rakenteellisia vaurioita, jotka edellyttäisivät välittömiä toimenpiteitä. Patoturvallisuuslaki 2009/494. Maveplan Oy 1/3 19 Vesitalous 2/2025 VESI TEKNIIKAN INFRA. Kuntoarviossa suositellaan vesipintojen mittausta kaksi kertaa vuodessa kesäaikaan altaan vesipinnan ollessa padotuskorkeudessa. Ojien kunnossapito on erityisen tärkeää taustalla paikoissa, joissa on ollut vettymistä ja lähteilyä sekä pohjavesiputkissa ylipainetta. Annettu Helsingissä 26.6.2009. Esitetyt toimenpidesuositukset tuleville vuosille otetaan suunnitteluun ja toteutukseen varmistamaan padon oikeanlainen toimivuus myös tulevaisuudessa. Patoturvallisuusopas. (2012). Luonnos 6.11.2024. Jos näiden pohjavesiputkien siiviläosat eivät sijoitu laskennallisen suotovesipinnan alapuolelle, suositellaan putkien uudelleenasennusta riittävän syvälle. Kalajärven maapadon kuntoarvio. Tätä ennen tulee varmistaa toimenpiteen tarpeellisuus tiettyjen olemassa olevien pohjavesiputkien toimivuuden varmistamisella. AFRY Finland Oy. (2024). Häkkinen K., Hyvönen I. Vastaavasti tulee suunnitella ja toteuttaa Kalajärven pohjoisrannan maapadon moreenirungon tiivistäminen niillä pato-osilla, missä suotovesipinta nousee lähelle padon kuivan luiskan maanpintaa. Tiettyjen pohjavesiputkien tarkkailua voidaan harventaa. Padon taustalle suositellaan suunniteltavaksi huoltotie puuttuville patojaksoille ja toteutettavaksi se viiden vuoden kuluessa. Tarkkailun ja kunnossapidon osalta kuntoarviossa on suositeltu jatkuvatoimista virtaamamittausta taustan lisäsalaojan kaivoon sekä Ritolanojan mittapadolle. Hämeen elinkeino-, liikenneja ympäristökeskus. Padon harjan routahalkeamat tulee kartoittaa vuosittain keväällä roudan sulamisen aikaan, kunnes pato on kunnostettu niin, että kuivavara täyttää patoturvallisuuden vaatimukset. lähellä. Lähteet Isomäki E., Maijala T., Sulkakoski M., Torkkel M
erilaisista näkökulmista rakenteiden luokitteluun – hulevesialtaita voidaan määritellä esimerkiksi altaiden ulkonäön tai niissä vaikuttavien mekanismien perusteella. Terminologian epäselvyys johtuu mm. Viivytysaltaat kuivuvat usein sadetapahtumien välillä tai niissä voi olla pysyvän vedenpinnan alueita. Viivytysaltaat ovat yksi yleisimmistä hulevesien hallinnan rakenteista. ins., Sitowise Oy, eero.assmuth@sitowise.com ADAM LUNDEN-MORRIS B.Sc., Sitowise Oy, adam.lunden-morris@sitowise.com JARKKO NYMAN ins. Kunnollisen sysäyksen hulevesialtaiden käytännön suunnitteluun antoi vasta vuoden 2014 Maankäyttöja rakennuslain uudistus. Viivytysaltaista monitavoitteista hyötyä. Hulevesialtaiden suunnitteluun tarkoitettu ohjeistus on Suomessa vielä suppeaa. H ulevesien viivytysaltaat ovat yksi yleisimmistä hulevesien hallinnan rakenteista. Tyypillisesti viivyttämisellä tarkoitetaan ylivirtaamien leikkaamista altaan menovirtaamaa säätelevän purkurakenteen avulla, jolloin varsinainen allas tarjoaa tilapäistä varastotilavuutta viivytettävälle vesimäärälle. EERO ASSMUTH dipl. Eroosion ehkäisy ja kiintoaineen laskeuttaminen mainitaan usein viivytysrakenteiden lisähyötyinä, mutta rakenteiden mitoituksessa näiden hyötyjen toteutumista ei usein tarkastella, saati monimuotoisen kasvillisuuden merkitystä. Vaikka monitavoitteiset mitoitusperiaatteet on kuvattu sanallisesti jo Kuntaliiton Hulevesioppaassa (2012), nykyiset suunnitteluohjeet palvelevat lähinnä alustavien tilavarausten arvioimista. Altaiden suunnitteluohjeet ovat vielä varsin suppeita, jolloin suuri osa viivytysaltaiden potentiaalista jää hyödyntämättä. (AMK), Helsingin kaupunki, jarkko.nyman@hel.fi HARALD ARLANDER maisema-arkkitehti, Helsingin kaupunki, harald.arlander@hel.fi 20 www.vesitalous.fi VESI TEKNIIKAN INFRA. Pysyvää vesipintaa suositaan erityisesti altaissa, joilla pyritään parantamaan altaasta poislähtevän veden laatua esimerkiksi kiintoainetta laskeuttamalla. Kuntaliiton hulevesioppaaseen viitaten esimerkiksi Rakennustietosäätiön hulevesirakenteiden RT-ohjekortissa (Rakennustietosäätiö RTS sr 2018) viivytysaltaan mitoitusta määrittää sen varastotilavuus tai valuma-alueen pinta-alaosuus (suositus 1 %, vähintään 0,1–0,2 %). Viivytysaltaista saatavien hyötyjen maksimoiminen edellyttää, että altaiden suunnittelussa pysähdytään pohtimaan Viivytysaltaiden monitavoitteinen suunnittelu – esimerkkinä Helsingin Kaupintien hulevesiallas Hulevesien hallinta on keskeisessä roolissa kaupunkiympäristön suunnittelussa ja ilmastonmuutoksen vaikutuksiin varautumisessa. Allasrakenteiden suunnitteluun liittyvä ammatillinen terminologia on vakiintumatonta niin Suomessa kuin ulkomaillakin. Tyypillisesti viivytysaltaita esitetään korttelitai asuinaluemittakaavan keskitettyyn viivyttämiseen, jolla tähdätään hetkellisen määrällisen hallinnan mitoitussateen hallintaan (esimerkiksi keskimäärin kerran 3–10 vuodessa tapahtuva mitoitussade). Tässä artikkelissa viivytysaltaalla tarkoitetaan hulevesivirtaamien ja virtausnopeuksien säätelyyn tarkoitettua allasrakennetta. Virtaamansäätörakenteena voi toimia esimerkiksi pato, rumpuputki, virtaamansäätökaivo tai näiden yhdistelmä. Viivytysaltaan kaltaisia rakenteita voidaan suomalaisissa ohjeissa kutsua esimerkiksi hulevesilammikoiksi tai -painanteiksi. Parhaimmillaan altailla voidaan edistää useita kestävään ja esteettiseen kaupunkiympäristöön liittyviä tavoitteita. NORA SILLANPÄÄ TkT, Sitowise Oy, nora.sillanpaa@sitowise.com Kirjoittaja toimii myös Adjunct Professorin tehtävässä Aaltoyliopistossa
Työn tavoitteena oli tarkentaa altaan purkujärjestelyitä ja ominaisuuksia hulevesimallinnuksen keinoin. Aikaisemmissa selvityksissä ja Läntisen bulevardikaupungin kunnallisteknisissä yleissuunnitelmissa altaalle on esitetty karkea laskennallinen mitoitus ilman mallinnusta. uhanalainen meritaimen. Arvio tulevasta maankäytöstä perustuu alueelle laadittuihin yleissuunnitelmiin ja kaava-aineistoihin. Tulevaisuudessa Kaupintien viivytysallas sijoittuu valuma-alueen purkupisteeseen Vihdintien risteyksen länsipuolelle. 33 ha) on <0,5 %. Suunnittelulle asetti omat reunaehtonsa altaalle käytettävissä oleva tila, noin 1500 m², jolloin altaan pinta-alaosuus yläpuolisesta valuma-alueesta (n. Tällöin rakenteella ei voida väittää olevan merkittävää vaikutusta veden laatuun tai eroosioriskeihin. Mätäjoki on kaupunkipurona tärkeä ekologinen reitti. Samalla alueen hulevesiviemäreiden ja muun vesihuollon ja kaupunkiympäristön infrastruktuurin määrä kasvaa. Mätäjoen runsaaseen eläimistöön kuuluu mm. Hulevesialtaan mitoituksen lähtökohtana oli valuma-alueen maankäytön muuttuminen tulevaisuudessa. Mätäjokea on kunnostettu Päällystetty tie Päällystämätön tie Rakennus Muu vettä läpäisemätön pinta Pelto Matala kasvillisuus Kasvillisuus <2 m Kasvillisuus 2-5 m Kasvillisuus 5-10 m Kasvillisuus 10-15 m Kasvillisuus 15-20 m Kasvillisuus >20m Avokallio Paljas maa Vesi Maanpeite Kuva 1. Yksinomaan harvinaisempien ylivirtaamien viivyttämiseen suunnitellulla viivytysaltaalla ei välttämättä ole lainkaan vaikutusta näihin tavanomaisiin virtaamatilanteisiin. Nykytilassa alue on pääosin kuivatettu ojilla. Helsingin Kaupintien viivytysallas Tässä artikkelissa esimerkkikohteeksi valittiin Helsingissä sijaitseva Kaupintien varteen suunnitteilla oleva hulevesiallas. Selvityksen toteutti Sitowise Oy yhteistyössä Helsingin kaupungin ja Helsingin seudun ympäristöpalveluiden (HSY) edustajista koostuneen ohjausryhmän kanssa. Kaupintien altaan yläpuolinen valuma-alue käsittää pääosin rakentamatonta maastoa Vihdintien ja Rantaradan alueita lukuun ottamatta (kuva 1 ). Pintapuolisesti suunnitellulla viivytysaltaalla ei määrällisen hallinnan tavoitteetkaan välttämättä toteudu optimaalisesti – pahimmillaan virtaamia viivyttämällä aiheutetaan padotusta yläpuoliseen verkostoon tai pahennetaan ylivirtaamia altaasta alavirtaan. Vaikka viivytysaltaiden monitavoitteisen mitoituksen tarkkoja periaatteita ei ole vielä kootusti esitetty yksittäisessä hulevesien suunnitteluohjeessa, monitavoitteista suunnittelua on mahdollista toteuttaa kohdekohtaisesti. Erityisesti Vihdintien lähialueita tullaan ottamaan asuinkäyttöön, jolloin valuma-alueen vettäläpäisemättömän rakennetun pinta-alan osuus (20 %) tulee tulevaisuudessa lähes kaksinkertaistumaan (38 %). Selvitystä käytetään lähtötietona 2025 alkavaa Länsiratikat -hankkeen katusuunnittelua varten. Kaupungistumisen myötä kaikkein äärevimmät virtaamamuutokset kohdistuvat tavanomaisiin sadetapahtumiin, jotka ennen rakentamista eivät tuota juuri lainkaan välitöntä valuntaa. Valuma-alueelta hulevedet purkautuvat lopulta Kaupintien alitse Mätäjokeen. Valuma-alueen erityispiirteet hallinnan tavoitteiden määrittelyssä Projektin käynnistyessä kerättiin olemassa oleva tieto Kaupintien viivytysaltaan valuma-alueesta suunnittelulle asetettavien hallinnan tavoitteiden asettamiseksi. 21 Vesitalous 2/2025 VESI TEKNIIKAN INFRA. altaalle asetettavia tavoitteita eri näkökulmista ja samalla kiinnitetään huomiota eri tavoitteiden edellyttämiin mitoitusperusteisiin. Kaupintien viivytysaltaan yläpuolisen valuma-alueen nykytilanteen ja tulevaisuuden maankäyttö (Lähteet Helsingin seudun maanpeiteaineisto (HSY ja alueen kunnat 2020; Maanmittauslaitos 2020; Väylävirasto, Digiroad 2020). Alueen edetessä Helsingin kaupunki käynnisti tarkemman selvityksen viivytysaltaan mitoituksesta syksyllä 2024
• Mätäjoen eroosion ehkäisy. • Allas pienentää virtaamia ja vähentää eroosiota (muttei ehkäise eroosiota kokonaan). Laadullisen hallinnan näkökulmasta kokeiltiin altaan vaikutusta toistuvuudeltaan tavanomaisiin (toistuvuus 1 vuosi), mutta kestoltaan vaihteleviin sadetapahtumiin. Riittävä virtausnopeuksien viivyttäminen kiintoaineen laskeuttamiseksi. Valuma-alueen erityispiirteistä johdetut hulevesien hallinnan tavoitteet, mitoitustapahtumat ja suunnittelulla saavutettu tavoitteen toteuma. Määrällisen hallinnan mitoituksessa tavanomainen 10 minuutin kestoinen mitoitussade (toistuvuus 5 vuotta) oli riittävä, sillä maankäytön kehittymisen myötä korkein ylivirtaama muodostuu erityisesti altaan lähiympäristön rakennetuilta alueilta. Määrällinen hallinta Laadullinen hallinta Ekologiset tavoitteet Tulvariskien hallinta Tavoitteen kuvaus • Virtaamahuippujen viivyttäminen ennen Mätäjokea virtaamamuutosten hillitsemiseksi. • Kerran 50 vuodessa toistuva 30 minuutin mitoitussade (160 l/s/ha, 38 % ilmastonmuutoskorjaus). • Alivesiuoman tulee olla eroosiosuojattu. Tulvamitoituksen (toistuvuus 50 vuotta) osalta kriittisin ylivirtaamatilanne muodostui mallinnusten perusteella 30 minuutin kestoisella sadetapahtumalla. • Mätäjoen vedenpinnan ollessa korkealla vesi virtaa Mätäjoesta altaaseen aiheuttamatta haittaa altaan tai sen yläpuolisen verkoston toiminnalle. Tavoitteiden tarkempi kuvaus ja mitoituksessa käytetty tarkastelutaso on esitetty Taulukossa 1 . Lisäksi altaan suunnittelussa korostettiin kaupunkikuvaan ja maisemaan liittyviä näkökulmia. Mallinnuksen käynnistyessä todettiin, että mikäli allas toteutettaisiin aiempien yleissuunnitelmien karkean määrällisen hallinnan mitoituksen perusteella, sillä ei olisi lainTaulukko 1. Mitoitustapahtumien ilmastonmuutoskertoimet: määrällinen hallinta (Kuntaliitto, 2012), tulvariskien hallinta (Rosqvist & Sillanpää, 2024). Mallinnettu mitoitustapahtuma Kerran 5 vuodessa toistuva 10 minuutin mitoitussade (180 l/s/ha, 20 % ilmaston muutoskorjaus). • Ylivirtaaman leikkaus 30 %. 22 www.vesitalous.fi VESI TEKNIIKAN INFRA. Mallinnuksessa simuloitiin useita sadetapahtumia hallinnalle asetettujen tavoitteiden perusteella (taulukko 1 ). • Tulevan maankäytön aiheuttaman virtaaman hallittu eteenpäin johtaminen. Kerran yhdessä vuodessa toistuva 10, 30, 60, 120, 360 min tapahtuma. Kerran yhdessä vuodessa toistuva 10, 30, 60, 120, 360 min tapahtuma. • Alapuolisena reunaehtona Mätäjoen vedenpinnankorkeuden vaihtelu (+13,7…+15,1 m). Mallinnustulokset hallinnan tavoitteiden todentamiseksi Kaupintien viivytysaltaan mallinnus toteutettiin Fluidit Storm-ohjelmistolla. • Mätäjoen tulvakorkeuksien huomioiminen suunnittelussa. • Virtausnopeudet riittäviä jopa hiedan laskeuttamiseksi. • Viivyttämisestä aiheutuvan yläpuolisen verkoston padotuksen välttäminen. Tavoitteen toteuma Ylivirtaaman leikkaus 50 %. • Virtausnopeudessa 80 % pienentyminen. Määrällisen hallinnan ja tulvariskien hallinnan osalta mitoitussateissa huomioitiin 20-38 % ilmastonmuutoskorjaus (Kuntaliitto, 2012; Rosqvist ja Sillanpää, 2024). • Mätäjoen kuormituksen ehkäiseminen (altaassa tapahtuva kiintoaineen laskeuttaminen). Mätäjoki on toisaalta myös tulvaherkkä. • Allasrakenne ei saa aiheuttaa maanpäällisen tulvan riskiä lähialueelle. Valuma-alueen ominaisuuksien perusteella viivytysaltaan toiminnalle asetettiin tavoitteita liittyen hulevesien määrälliseen hallintaan, laadulliseen hallintaan, alapuolisen vesistön ekologiaan ja tulvariskien hallintaan. useaan otteeseen ja puron alajuoksulle ollaan perustamassa uutta Talin luonnonsuojelualuetta
Kuva 2. Mallinnusten perusteella määrällisen hallinnan tavoitteiden osalta allas pienensi kerran viidessä vuodessa toistuvan mitoitussateen aikaista ylivirtaamaa yli 50 % (Kuva 3a ). Käytännössä toimiva purkujärjestely edellytti, että altaasta suunniteltiin hulevedelle kolme eri purkureittiä (kuva 2 ). Allas ei aiheuttanut tulvariskiä läheisille katualueille tai padottanut yläpuolista verkostoa haitallisesti. Allastilavuus riitti varastoimaan intensiivisen mitoitussateen koko vesimäärän ilman ylivuotoreittien aktivoitumista. kaan vaikutusta laadullisten ja ekologisten näkökulmien kannalta tärkeiden mitoitussateiden virtaamiin. Tyypillisiä virtaamatilanteita varten pääpurkureittinä toimii pieni betoniputki (Ø 300 mm), jonka jälkeen määrällisen ja tulvariskien hallinnan tilanteissa aktivoituu kaksi ylemmällä tasolla olevaa ylivuotoputkea altaan eri osissa (Ø 800 mm). Tulvatarkastelussa kerran 50 vuodessa toistuvan mitoitussadetapahtuman aikainen ylivirtaama pienentyi noin 30 prosenttia, jolloin myös rakenteen ylivuotoreitit aktivoituivat (kuva 3b ). Viivytysaltaan vaikutus altaasta poistuvaan virtaamaan määrällisen hallinnan (kerran viidessä vuodessa toistuva 10 min kestoinen mitoitussade, 180 l/s/ha, ilmastokorjattu) ja tulvariskien hallinnan (kerran 50 vuodessa toistuva 30 min kestoinen mitoitussade, 160 l/s/ha, ilmastokorjattu) mitoitussadetapahtumissa. Tämän jälkeen mallin avulla testattiin useita erilaisia purkujärjestelyjä ja -korkeuksia parhaan vaihtoehdon kartoittamiseksi. 100 200 300 400 500 600 700 100 200 300 Vi rta am a (l/ s) Aika (min) a) Kerran 5 vuodessa toistuva mitoitussade Tulovirtaama altaaseen Pääpurkuputki 300 mm 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 100 200 300 Vi rta am a (l/ s) Aika (min) b) Kerran 50 vuodessa toistuva tulvariskisade Tulovirtaama altaaseen Pääpurkuputki 300 mm Ylivuotoputket 800 mm 23 Vesitalous 2/2025 VESI TEKNIIKAN INFRA. Kuva 3. Yksinkertaistettu kaavio Kaupintien viivytysaltaan pääelementeistä: purkujärjestelyt, pysyvän vedenpinnan alueet ja alivesiuoma
Mallinnettujen virtausnopeuksien perusteella allas mahdollistaa parhaimmillaan jopa hietapartikkelien laskeuttamisen (partikkelikoko vähintään 0,05 mm). Virtausnopeudet altaassa vaihtelivat 0–0,3 m/s välillä, mikä on riittävän alhainen ehkäisemään eroosiota hyvin hienojakoisilla maaperillä (Järvenpää & Savolainen, 2015). Mallinnustulosten perusteella havaittiin myös kuivan ajan alivesiuoman eroosiosuojauksen tärkeys, sillä virtausnopeudet ovat korkeimmillaan alivesiuomassa ennen kuin vedenpinta nousee riittävästi levitäkseen laajemmalle altaaseen. Virtausnopeuksien lasku auttaa vähentämään Mätäjokeen jatkuvista virtaamavaihteluista aiheutuvaa eroosiota muttei poista kokonaan eroosiosuojausten tärkeyttä. Tavanomaisten sadetapahtumien aikana vedenpinnankorkeus altaassa on maksimissaan noin 0,7 m ja tulvatilanteessa 1,7 m (alivesiuoman kohdalla 2,1 m). Tulevaisuudessa Kaupintien viivytysallas sijoittuu asuinrakentamisen, jalankulun ja pyöräilyn väylän ja vilkkaasti liikennöidyn kokoojakadun väliin. Nämä alueet tehostavat kiintoaineen keräämistä sekä helpottavat ylläpitoa (kuva 2 ). Tätä korkeammalle vesi ei altaassa käytännössä voi nousta, vaikka normaali purkureitti (300 mm) olisi tukkeutunut, sillä ylivuotoratkaisun vedenjohtokyky on suuri. Viivytysaltaan vaikutus tavanomaisten sadetapahtumien (toistuvuus keskimäärin kerran vuodessa) (a) virtaamiin ja (b) virtausnopeuksiin. Altaan vaikutusta kiintoaineen laskeuttamiseen arviointiin myös pintakuormamenetelmällä (esim. Puustinen et al. Vedenpinnan vaihtelun huomioiminen altaan suunnittelussa Mallinnustulokset toimivat lähtötietoina altaan tarkemmalle suunnittelulle. Kuvaajassa esitettyjen tapahtumien sademäärät ovat 4,5 mm (kesto 10 min), 8,1 mm (kesto 30 min) ja 9,6 mm (kesto 60 min) (Ilmasto-opas.fi). Visuaalisena inspiraationa altaan suunnittelussa toimi Lahdessa sijaitseva Paskurinojan viivytysrakenne (kuva 5 ). Luiskaan eri korkeuksille on mahdollista istuttaa monia eri puulajeja ja pensaita. Vedenpinnan korkeusvyöhykkeiden perusteella voidaan suunnittelussa huomioida monimuotoisen kasvillisuuden olosuhteita. Kuvan esimerkistä poiketen Kaupintien viivytysaltaan altaan toinen reuna muodostuu poikkeuksellisten sadetilanteita varten varattavan allastilavuuden maksimoimiseksi tukimuurista ja toiseen reunaan mahtuu loivempi luiska (1:3). Eroosiosuojatun alivesiuoman lisäksi altaan luiskiin suositeltiin Paskurinojan viivytysrakenteen kokemusten perusteella siemeneroosiomattoa, joka mahdollistaa nopeasti tiiviin, eroosiota hillitsevän kasvillisuuden. 2007, Tapio 2025). Huomionarvoisin muutos tapahtui altaan sisällä saavutettuihin virtausnopeuksiin, jotka olivat noin 80 % altaaseen tulevaa virtaamaa pienempiä (kuva 4b ). Kuva 4. Yleisten, kerran vuodessa toistuvien sadetapahtumien aikana altaasta lähtevät virtaamat pienenivät tulovirtaamaan verrattuna enimmillään 16–26 % (kuva 4a ) ja virtausnopeudet 25–26 % (kuva 4b ). Lisäksi on esitetty virtausnopeus altaassa. Huomioimalla vaihtelevat vedenpinnankorkeudet ja virtaamatilanteet, voidaan altaan suunnittelulla edistää maisemallisesti esteettistä ja kasvillisuudeltaan monimuotoista kaupunkiympäristöä. 50 100 150 200 250 300 350 50 100 150 200 250 300 Vi rta am a (l/ s) Aika (min) a) Kerran vuodessa toistuva mitoitussade, virtaama tuleva (10 min) tuleva (30 min) tuleva (60 min) lähtevä (10 min) lähtevä (30 min) lähtevä (60 min) 0,2 0,4 0,6 0,8 1 1,2 1,4 1,6 1,8 2 50 100 150 200 250 300 Vi rta us no ep us (m /s ) Aika (min) b) Kerran vuodessa toistuva mitoitussade, virtausnopeus tuleva (10 min) tuleva (30 min) tuleva (60 min) lähtevä (10 min) lähtevä (30 min) lähtevä (60 min) altaassa (10 min) altaassa (30 min) altaassa (60 min) 24 www.vesitalous.fi VESI TEKNIIKAN INFRA. Altaan yläja alaosiin suositeltiin muuta allasta syvempää lietepesää ja jälkiselkeytysallasta, joissa säilyy pääosan ajasta pysyvä vesipinta. Kuvaajissa on esitetty altaaseen tulevan ja lähtevän virtaaman ja virtausnopeuden aikasarjoja eri kestoisille sadetapahtumille. Lisäksi mallinnustulosten pohjalta voidaan esittää suosituksia altaan ominaisuuksiin, jotka vaikuttavat merkittävästi myös rakenteen tekniseen toimivuuteen
Tyypillisten lyhytkestoisten mitoitussateiden lisäksi mallinnuksessa kannattaa tarkastella pidempikestoisia sadetapahtumia, jolloin sademäärän kasvaessa saadaan tietoa rakenteen ylivuotoreittien toimivuudesta sekä valuma-alueen kannalta kriittisimmistä ylivirtaamatilanteista esimerkiksi tulvatarkasteluja varten. Metsänhoidon suositukset, Vesiensuojelurakenteet ja -ratkaisut. Tapio (2025). Kaupintien viivytysaltaan kaltainen monitavoitteinen tarkastelu on mahdollista toteuttaa mille tahansa hulevesialtaalle. & Sillanpää, N. Rosqvist, K. Rakennustieto Oy (2018), RT 103006 Hulevesirakenteet, Rakennustietosääriö RTS sr. Suomen ympäristökeskus, Suomen ympäristö 21/2007. Mallinnustulokset antavat parhaan mahdollisen arvion altaan toiminnalle. Kuvassa altaan kasvillisuus ei ole vielä täysin kehittynyt (Kuva: Nora Sillanpää). Maankuivatuksen ja kastelun suunnittelu. Tällöin on tärkeää kuitenkin huomioida ohjeiden soveltamisessa rakennetun ympäristön valuma-alueiden ja hulevesien muodostumisen erot rakentamattomaan ympäristöön verrattuna. Lähteet Järvenpää, L. Etenkin monimutkaisten valuma-alueiden tapauksessa hulevesimallinnus on korvaamaton keino altaan purkuratkaisun optimoimisessa. Altaan valmistumisen jälkeen ylläpitotoimet, kuten altaan puhdistaminen roskista ja laskeutetun kiintoaineen poistaminen, ovat olennaisia altaan toimintakyvyn turvaamisessa. Suositukset hulevesialtaiden suunnitteluun Hulevesialtailla voidaan edistää monipuolisesti kestävää vesienhallintaa, mikäli suunnittelussa huomioidaan eri näkökulmat tavoitteiden asettamisessa. Viivytysrakenne on suunniteltu ja toteutettu vuosina 2021-2022. Erityistä huomiota kannattaa kiinnittää altaan yläpuolisella valuma-alueella tapahtuviin muutoksiin. 25 Vesitalous 2/2025 VESI TEKNIIKAN INFRA. Kuva 5. Hulevesiopas. Kaupintien viivytysaltaan lopullinen ulkomuoto, tekniset ratkaisut, rakennekerrokset ja kasvualustat sekä kasvivalinnat tarkentuvat viimeistään rakennussuunnittelun ja lopulta rakennusvaiheessa tehtyjen päätösten perusteella. (2024). (toim.), (2015). Tietopohjaa sadeskenaarioiden ja tulvamallien tarkastelusta varautumistason asettamiseksi Helsingille. Tavoitteiden tulisi perustua valuma-alueen ominaispiirteisiin. Maaja metsätalousministeriö, Tapio Oy. Vesitalous, 4/2024: 27-30. & Vikberg, P. rakennusjätteiden vuoksi. Saatavilla (viitattu 13.1.2025): https://www.ilmasto-opas. Myös laadunhallinnan näkökulmasta on tärkeä tarkastella kestoltaan vaihtelevia tapahtumia. Saatavilla (viitattu 13.1.2025): https://metsanhoidonsuositukset.fi/fi/toimenpiteet/vesiensuojelurakenteet-ja-ratkaisut/toteutus. Mallinnustuloksien avulla kannattaa tarkastella altaan vaikutusta virtaamiin ja virtausnopeuksiin erilaisissa mitoitussadetilanteissa. Ilmasto-opas.fi, Lyhytkestoisten sateiden rankkuus ja toistuvuusaika Suomessa. (2007). Esimerkiksi valuma-alueen maankäytön kehittyessä hyvällä työmaavesien hallinnalla voidaan varmistaa, ettei altaan toiminta vaarannu mm. fi/visualisoinnit/rankkasateiden-toistuvuus/?lang=fi. Puustinen, M., Koskiaho, J., Jormola, J., Järvenpää, L., Karhunen, A., Mikkola-Roos, M., Pitkänen, J., Riihimäki, J., Svensberg, M. Suunnittelijana toimi Sitowise Oy Lahden kaupungin toimeksiannosta. Parhaan ratkaisun löytäminen edellyttää useiden eri vaihtoehtojen tarkastelua. Suomen Kuntaliitto (2012). Lahdessa sijaitseva Paskurinojan viivytysrakenne toimi inspiraationa Kaupintien viivytysaltaan suunnittelussa. 297 s. Maatalouden monivaikutteisten kosteikkojen suunnittelu ja mitoitus. & Savolainen, M. Suomen ympäristökeskus, Ympäristöhallinnon ohjeita 4/2015. Hulevesien suunnitteluohjeiden yleispiirteisyyden vuoksi hulevesialtaiden suunnittelussa voidaan hyödyntää maaja metsätalouden vesienhallinnan ohjeita muun muassa eroosion ehkäisyn ja laskeuttamisen mitoituksen osalta
(A) (B) (C) Ei kuntotutkittu Kuntotutkittu < 1980 100 200 300 Betoni PVC Muovi PE PEH PP 1980 2000 100 200 300 Pituus (km) 2000 < 100 200 300 M at er ia al i (A) (B) (C) Ei kuntotutkittu Kuntotutkittu < 1980 100 200 300 Betoni PVC Muovi PE PEH PP 1980 2000 100 200 300 Pituus (km) 2000 < 100 200 300 M at er ia al i (A) (B) (C) Ei kuntotutkittu Kuntotutkittu < 1980 100 200 300 Betoni PVC Muovi PE PEH PP 1980 2000 100 200 300 Pituus (km) 2000 < 100 200 300 M at er ia al i (A) (B) (C) Ei kuntotutkittu Kuntotutkittu < 1980 100 200 300 Betoni PVC Muovi PE PEH PP 1980 2000 100 200 300 Pituus (km) 2000 < 100 200 300 M at er ia al i (A) (B) (C) Ei kuntotutkittu Kuntotutkittu < 1980 100 200 300 Betoni PVC Muovi PE PEH PP 1980 2000 100 200 300 Pituus (km) 2000 < 100 200 300 M at er ia al i 26 www.vesitalous.fi VESI TEKNIIKAN INFRA. HS-Vedellä on jätevesiverkostoa yhteensä noin 1031 km, josta noin 132 km:lle oli saatavilla kuntotutkimustuloksia. Rappeutumisen mallintamiseen voidaan kuitenkin käyttää tilastollisia menetelmiä ja viime vuosina tiedon ja laskentatehon kasvaessa myös tekoälyyn (AI) perustuvia menetelmiä. Matemaattisen mallinnuksen kannalta ihanteellista olisi, että kuvaustuloksia olisi tasaisesti erilaisista putkista. S uomen jätevesiverkostoista osa on jo vanhaa. Ainakin osa vanhimmista verkostonosista vaatii jo saneerausta. Saneeraustarpeessa olevat, huonokuntoiset verkoston osat kasvattavat häiriöiden riskiä, jota on kuitenkin mahdollista hallita ennakoivan kunnossapidon avulla. Rappeutuminen itsessään on monimutkainen fysikaalinen ilmiö ja sitä on siksi vaikea mallintaa suoraan. Verkoston tavallisin putkimateriaali on PVC, jota on verkostossa kaikkiaan yli 500 kilometriä (kuva 1 ). Kuva 1. Jätevesiverkostoista kerättyä kuntotietoa voidaan hyödyntää viemäreiden kunnon ja saneeraustarpeen ennustamisessa. Aalto-yliopistossa tehdyssä tutkimuksessa viemäreiden käyttöikää pystyttiin ennustamaan hyvinkin luotettavasti keskikokoisen vesihuoltolaitoksen aineistosta, jossa kuvaustuloksia oli noin 13 %:lle verkostopituudesta. Kuvasta 1 kuitenkin nähdään, että laitoksen kuvatuista putkista valtaosa SINA MASOUMZADEH SAYYAR DI, Aalto-yliopisto sina.masoumzadehsayyar@aalto.fi Kirjoittaja toimii tohtorikoulutettavana Aaltoyliopistossa viemäriverkoston hallinnan ja datalähtöisen kunnonmallinnuksen parissa. Esimerkkilaitoksen viemärikuvaustulokset Tutkimuksessa käytettiin Hämeenlinnan Seudun Veden (HS-Vesi) jätevesiverkoston kuntotutkimustietoja, jotka on saatu pääosin perinteisellä läpiajettavalla viemärikuvauksella ja joiltain osin myös zoom-kuvauksella. PEH-putkia ja betonisia putkia on seuraavaksi eniten. Merkittäviä verkostopituuksia on rakennettu 1970-luvulla kaupungistumisen yhteydessä (Lapinlampi ym., 2002). Seuraavissa kappaleissa on kuvattu tutkimuksessa käytettyjä tietoja, putkien käyttöiän ennustamisen tapaa ja tutkimuksen tuloksia. Tähän voidaan hyödyntää perinteisiä rappeutumismalleja ja nykyaikaisia datalähtöisiä lähestymistapoja. Aalto-yliopistossa tehdyssä tutkimuksessa mallinsimme viemäreiden kunnon kehitystä tekoälyn avulla (Masoumzadeh Sayyar ym., 2024). Näiden menetelmien etuna on, että niiden avulla voidaan tarkan ilmiön mallintamisen sijaan luoda rappeutumisprosessia jäljittelevä matemaattinen malli. Verkoston tutkittujen ja tutkimattomien putkien pituus jaoteltuna materiaaleittain ja ryhmiteltynä rakennusvuoden mukaan. Tekoälyn käyttö viemäriverkoston ennustavaan kunnossapitoon TUIJA LAAKSO TkT Ramboll Finland ja Aalto-yliopisto tuija.laakso@ramboll.fi Kirjoittaja toimii verkostoomaisuuden hallintaan liittyvissä tehtävissä projektipäällikkönä Rambollilla ja tutkijatohtorina Aalto-yliopistossa. Ennakoiva kunnossapito edellyttää, että on olemassa dataa, jonka pohjalta voidaan ennustaa kunnon heikkenemistä ja tulevia häiriötä
sensurointi, joka esimerkiksi viemäreiden tapauksessa ilmenee siten, että kuvaushetkellä ei tiedetä, milloin putkessa olevat viat ovat ilmaantuneet, tai jos vikoja ei ole, milloin niitä alkaa tulla. Koneoppimismalleilla on useita etuja perinteisiin tilastollisiin malleihin verrattuna viemäriverkoston kunnon ennustamisessa. Lisäksi niissä on paljon dataa koskevia taustaoletuksia, jotka eivät välttämättä täyty viemäreiden tapauksessa. Esimerkiksi ennen vuotta 1980 asennettuja putkia on tutkittu useammin kuin uudempia putkia. Muutoin saatetaan päätyä mallintamaan aivan muuta kuin teknistä käyttöikää. Jos tutkimukset eivät kata koko verkkoa eikä putkia ole valittu tutkimuksiin satunnaisesti, otos ei välttämättä edusta hyvin koko verkostoa. Tämä johtuu etenkin siitä, että tällaiset mallit on kehitetty huomioimaan vain rajallista määrää sensurointia. WWW.KEMIRA.COM/ENERGY-EFFICIENCY. Viemäreiden käyttöiän ennustamiseen käytetään ns. Lisäksi niiden avulla voidaan käsitellä Kemira, 1/3 vaaka 27 Vesitalous 2/2025 VESI TEKNIIKAN INFRA Kohti parempaa energiatehokkuutta HALUATKO OPPIA, KUINKA JÄTEVEDENPUHDISTAMOT VOIVAT VASTATA NOUSEVIIN ENERGIAHINTOIHIN, RESURSSIEN NIUKKUUTEEN JA TIUKENTUVIIN SÄÄDÖKSIIN, SAMALLA KUN NE VOIVAT SÄILYTTÄÄ VAKAAN JA TULEVAISUUDEN KESTÄVÄN TOIMINNAN. Putken kunnon heikkenemisen hitauden vuoksi on käytännössä mahdotonta havaita vikaantumista reaaliaikaisesti. eloonjäämismalleja, joiden avulla ennustetaan tietyllä ajanhetkellä tapahtuvan ilmiön kuten vikaantumisen tai käyttöiän päättymisen todennäköisyyttä. Toiseksi kuvaustulos edustaa aina yhden putken tilannetta kuvaushetkellä eikä ole tiedossa, miten kunto on kehittynyt ennen kuvaushetkeä tai miten se kehittyy kuvauksen jälkeen. Kuten jo edellä mainittiin, tapa, jolla kuntotutkittavat kohteet on valittu, vaikuttaa huomattavasti kunnonmallinnukseen. Ennustamiseen liittyvien ongelmien ratkaiseminen edellyttääkin kehittyneitä matemaattisia menetelmiä ja edellä mainittujen mahdollisten virhelähteiden tarkkaa käsittelyä. Tämäntyyppisen ilmiön ennustamiseen liittyy ominaisuutena ns. Tekoälyja koneoppimismalleja voidaan käyttää näiden ongelmien lievittämiseen. Nämä menetelmät soveltuvat kuitenkin yleensä huonosti ennustamaan yksittäisen putken käyttöikää, ne kuvaavat paremmin käyttöiän jakautumista koko verkoston tasolla. Valintaprosessi aiheuttaa kuitenkin vinouman aineistoon, kun otos ei edusta hyvin verkoston kaikkia putkia, mikä vaikeuttaa mallinnusta. osa on betonisia, vaikka PVC on verkostossa tavallisin putkimateriaali. Viemäreiden käyttöiän ennustamisen haasteet Kuntotutkimustulosten käyttöön viemäreiden kunnon ja käyttöiän mallinnukseen liittyy erilaisia haasteita. Niiden avulla voidaan mallintaa monimutkaisia selittäjien välisiä suhteita, joita perinteiset menetelmät saattavat jättää huomiotta. Silloin, kun käyttöikää ennustetaan aiemmin toteutuneiden saneerausten tietojen perusteella, pitäisi minimissään tietää saneerauksen syy ja mielellään arvio putken kunnosta saneeraushetkellä. Kolmanneksi jopa ihannetapauksessa, jossa jokainen putki tutkitaan useasti, kunnon arviointiin liittyvä subjektiivisuus aiheuttaa epävarmuutta mallinnukseen. Tämä rajoittaa mahdollisuuksia ennustaa putkien kunnon huononemista. Tekoälyn hyödyntäminen käyttöiän ennustamisessa Viemäreiden käyttöiän ennustamiseen voidaan käyttää vakiintuneita tilastollisia menetelmiä. Myös tarkka ennustaminen on siksi hankalaa. Tämä johtuu siitä, että kuntotutkimuksia on kohdennettu arvioidun häiriön todennäköisyyden pohjalta ja putkien kriittisyyden perusteella asiantuntija-arvioon pohjautuen. Tämä on ymmärrettävää – kuntotutkimuksilla on haluttu löytää huonokuntoisia putkia. Ensinnäkin kuntotutkimukset vaativat aikaa ja resursseja ja on tavallista, ettei kaikkia verkoston putkia ole kuvattu
60 erilaista mallia. F1-luvun avulla arvioitiin mallin kykyä ennustaa, mikä putki vikaantuu tai tulee saneeratuksi. Malleja voidaan päivittää uudella kuntotiedolla tulosten tarkkuuden parantamiseksi, kun tietoa kertyy lisää. Käsittelimme edellä esiteltyjä ongelmia seuraavasti: Jaoimme aineiston neljään 20 vuoden pituiseen ajanjaksoon sensuroinnin vaikutuksen rajoittamiseksi. Lähtötietoja tarkasteltaessa (kuva 2 ) ilmeni, että saneerausten perusteena on usein monia muitakin tekijöitä kuin huono kunto, eikä näitä tekijöitä välttämättä dokumentoida järjestelmällisesti. Tutkimusta varten oli käytettävissä kahdenlaista aineistoa – viemäreiden kuntotutkimustuloksia ja tietoja toteutuneista saneerauksista. Mallinnusta varten päätettiin, että kuvauksessa havaittu vakavan vian ilmaantuminen merkitsee putken käyttöiän loppua. Mallinnuksessa käytetty, koneoppimista hyödyntävä lähestymistapa Tutkimuksessa pyrittiin tekoälyn avulla vastaamaan kysymykseen, milloin minkäkin putken käyttöikä päättyy. Alkuperäisestä aineistosta, jolle on tunnettu kunto tai saneerausajankohta, on poistettu 20 %. Ei saneerattu Saneerattu K un to lu ok ka PVC (34.9%) Betoni (54.6%) Pituus (km) Muut materiaalit (10.5%) 10 20 30 1 2 3 4 10 20 30 10 20 30 (A) (B) (C) Ei saneerattu Saneerattu K un to lu ok ka PVC (34.9%) Betoni (54.6%) Pituus (km) Muut materiaalit (10.5%) 10 20 30 1 2 3 4 10 20 30 10 20 30 (A) (B) (C) Ei saneerattu Saneerattu K un to lu ok ka PVC (34.9%) Betoni (54.6%) Pituus (km) Muut materiaalit (10.5%) 10 20 30 1 2 3 4 10 20 30 10 20 30 (A) (B) (C) 28 www.vesitalous.fi VESI TEKNIIKAN INFRA. Putkien kokonaispituus eri kuntoluokissa. Mallin toimivuus ja kerätyn tiedon merkitys Kuvassa 3 on esitetty kahden erillisen ennusteen, kuntotietoihin perustuvan käyttöiän ja saneeraustietoihin perustuvan saneerausajankohdan, toimivuus. Tulokset on esitetty jaoteltuna materiaaleittain seuraavasti: (A) PVC-putket, (B) betoniputket ja (C) kaikki muut materiaalit. Mallinnuksessa käytettävät tiedot sisälsivät kuntotutkimustulosten lisäksi putkien rakennusvuosi-, materiaalija halkaisijatiedot. validointiaineiston avulla. Laskimme aineistosta sensuroinnin todennäköisyyden ja käytimme sitä mallien muokkaukseen. Näistä syistä koneoppimista kannattaa hyödyntää kunnonmallinnuksessa. Kuntoluokka tarkoittaa, ettei putkessa havaittu vikoja ja 4 tarkoittaa, että putkessa havaittiin ainakin yksi vakava vika. suuria tietomääriä tehokkaammin, ne ovat mukautettavissa erityyppisiin tietoihin ja ne kykenevät käsittelemään puuttuvia tietoja ja poikkeamia paremmin. Teimme tutkimuksessa kaksi mallinnusta: yhden, jossa ennustetaan saneeraushetkeä eli käytännössä vesilaitoksen saneerauspäätöksiä ja toisen, jossa ennustetaan käyttöiän päättymistä kuntotietojen pohjalta. R²-lukua puolestaan käytettiin arvioimaan, kuinka hyvin malli ennusti vikaantumisen tai saneerauksen ajankohtaa. Vaikka koneoppimismalleilla on paljon etuja, niitä on kuitenkin käytettävä huolellisesti, koska ne voivat myös tuottaa epäluotettavia ja harhaanjohtavia tuloksia, sillä mallien sisältö ei ole läpinäkyvä ja menetelmä saattaa esimerkiksi löytää yhteyden kahden tekijän välille ilman, että näiden välillä on todellista syy-seuraussuhdetta. Kuvasta 3 näkyy, että esitetyllä lähestymistavalla noin 60 mallista valtaosa ennusti käyttöikää tai saneerausajankohtaa varsin tarkasti. Eri mallinKuva 2. Ennusteiden toimivuutta arvioitiin kahden eri mittarin, F1ja R²-luvun, avulla. Mallinnusta varten piti päättää, miten putken käyttöikä oikeastaan määritellään. Ennustimme mallien avulla käyttöiän päättymisen todennäköisyyttä kunkin ajanjakson sisällä (kyllä/ei) ja sitä, milloin käyttöikä päättyisi ennustetulla ajanjaksolla. Käytimme mallinnukseen lukuisia erilaisia koneoppimismalleja, kuten neuroverkkoja (ANN), tukivektorikonetta (SVM) ja satunnaismetsää eri konfiguraatioilla, jonka seurauksena syntyi n. Mallien toimivuutta on arvioitu ns. Saneeraustietoja käytettäessä hyväksyttiin, että mallinnetaan laitoksen päätöksentekoprosessia enemmän kuin suoraan putkien kuntoa. Tälle joukolle on sitten muodostettujen mallien avulla ennustettu käyttöikää ja saneerausajankohtaa ja verrattu mallin antamaa tulosta todellisuuteen
< 20 vuotta 20 40 vuotta 40 60 years 60 vuotta< Mallinnetut ajanjaksot R 2 0.2 0.4 0.6 0.8 1 M ILL OI N. Masoumzadeh Sayyar, S., Kummu, M., Mellin, I., Tscheikner-Gratl, F., Laakso, T., 2024. Tarkkuutta voidaan pitää kelvollisena, kun y-akselilla kuvattu, mallin hyvyydestä kertova arvo on 0,7 ja kuvasta nähdään, että taso on usein tätä korkeampi. Lähteet Lapinlampi, T., Raassina, S., SY541, V., 2002. Tuloksia voidaan hyödyntää tulevien kuntotutkimusten kohdentamisessa – kuntotutkimuksiin kannattaa nostaa putkia, jotka mallin mukaan ovat todennäköisesti huonokuntoisia. Mallien tarkkuudessa oli vaihtelua, mutta tarkkuus oli keskimäärin kiitettävällä tasolla. Laadukkaamman tiedon keräämiseen ja tiedonkäsittelyn hyödyntämiseen omaisuudenhallinnassa kannattaa siksi panostaa. Vikaantumisen tai saneerauksen todennäköisyyden tarkkuus ja vikaantumistai saneerausajankohdan ennusteen tarkkuus. Tulokset ovat rohkaisevia jo siksi, että ne on saatu varsin rajallisella aineistolla, jossa kuvaustuloksia on 13 %:lle verkoston kokonaispituudesta. Tämä auttaa sekä säästämään resursseja että pienentämään riskiä, joka syntyy verkoston huonokuntoisista osuuksista. Kehitetyssä lähestymistavassa keskeistä ei ole yksittäinen mallinnustapa vaan se, että mallissa on huomioitu sensurointi ja se, että mallinnusajanjakso on pilkottu osiin. F1-luku kuvaa mallin kykyä ennustaa, mikä putki vikaantuu tai tulee saneeratuksi. nusmenetelmien toimivuus on esitetty kuvassa 3 pystypalkkeina, joiden korkeus kertoo kaikkien menetelmillä luotujen mallien tarkkuuden vaihteluvälin ja joiden sisällä oleva viiva kuvaa kaikkien mallien tarkkuuden mediaania. Suomen ympäristökeskus Syke Helsinki Suomi. Tulokset osoittavat lisäksi, että mallinnusta voidaan käyttää myös vesihuoltolaitoksen saneerauspäätösten kuvaamiseen ja niitä voidaan siten hyödyntää esimerkiksi pitkän aikavälin investointien valmistelussa ja resursoinnissa. Kuvassa vasemmanpuoleisena harmaalla pohjalla on kuntotietojen pohjalta laadittu, vikaantumista ennustava malli, oikeanpuoleisena valkoisella pohjalla saneeraustietojen pohjalta laadittu, saneerausajankohtaa ennustava malli. M IK Ä PU TK I. https:// doi.org/10.2139/ssrn.4878532. Mallien avulla vesilaitokset voivat ennustaa putkien vikaantumista, priorisoida kuntotutkimuksia ja suunnitella kunnossapitoa. Kuva 3. Vesihuoltolaitokset 1998–2000. R²-luku kuvaa mallin kykyä ennustaa vikaantumisen tai saneerauksen ajankohtaa. Wastewater network assets’ lifespan prediction: can we modify the machine learning algorithms to fit the purpose. F1 -a rv o M al lin hy vy ys Saneerausajankohta Vikaantuminen 0.2 0.4 0.6 0.8 1 Korkein arvo Mediaani Poikkeava arvo 75 %:n persentiili 25 %:n persentiili Matalin arvo 29 Vesitalous 2/2025 VESI TEKNIIKAN INFRA. Hyötyjen edellytyksenä kuitenkin on, että kuntotiedon keruu on suunnitelmallista, kerättävän tiedon laatu varmistetaan ja tiedot tallennetaan hyödyntämiskelpoisessa muodossa. Tutkimuksesta saadut tulokset kuvastavat hyvin, kuinka paljon hyötyjä on saavutettavissa kuntoja saneeraustietojen analysoinnilla koneoppimisen avulla
Pohjavedet vesihuollon voimavarana Suomi voi pitää itseään onnekkaana runsaiden ja pääsääntöisesti puhtaiden pohjavesivarojensa puolesta. (Lähde: THL) Vesiepidemiat ja likaantumistilanteet: pohjavedet 20 19 99 Ta pa us te n lu ku m ää rä Vesiepidemiat Likaantuminen 19 98 20 00 20 01 20 02 20 03 20 04 20 05 20 06 20 07 20 08 20 09 20 10 20 11 20 12 20 13 20 14 20 15 20 16 20 17 20 18 20 19 20 20 20 21 20 22 20 23 18 16 14 12 10 8 6 4 2 30 www.vesitalous.fi VESI TEKNIIKAN INFRA. Pohjavesien vähyys ei ole näin yleensä Suomessa ongelma. MIETTINEN Työelämäprofessori, Aalto-yliopisto Johtava tutkija, Terveyden ja hyvinvoinnin laitos ilkka.t.miettinen@aalto.fi Pohjavesien likaantumiseen liittyvät talousvesiepidemiat ja -likaantumistilanteet Suomessa vuosina 1998–2023. Pohjaja tekopohjavesien osuus yhdyskuntien käyttämästä talousvedestä on tällä hetkellä 58 % (Lapinlampi 2021). Pohjoismaiden pohjavesille on tyypillistä niitä suojaavien maakerrosten ohuus, joka johtuu geologisista tekijöistä (Klove ym. Lievän happamuuden ja pehmeyden takia pohjavesien pH:ta tai kovuutta voidaan joutua muuttamaan vedenkäsittelyn avulla. ILKKA T. Suomessa arvioidaan muodostuvan noin 5 miljoonaa kuutiometriä pohjavettä luokitelluilla pohjavesialueilla vuorokaudessa (Rintala ja Britschgi 2023a) ja siitä käytetään noin 0,7 miljoonaa kuutiometriä vuorokaudessa (Rintala 2023). Suomen maaperän moreeni, hiekka ja sorakerrokset ovat vettä läpäiseviä, joka tarkoittaa sitä, että sadeja sulamisvedet imeytyvät nopeasti maaperään muodostaen pohjavettä. Valitettavasti suurin osa talousvesivälitteisistä epidemioista ja talousveden laatuongelmista liittyy pohjavesien likaantumiseen. Samalla aikavälillä on havaittu 269 erilaista pohjavesien likaantumistapausta. Hyvälaatuisuuden takia pohjavesi soveltuu usein sellaisenaan talousvedeksi. Suurimmat pohjavesivarat sijaitsevat harjuissa ja Salpausselkien kaltaisissa soraja hiekkakerrostumissa. Ongelmien hallinta edellyttää kokonaisvaltaista uhkien tunnistamista, riskinarviointi ja riskien hallintakeinojen käyttöönottoa. Pohjavesien laadulliset ongelmat liittyvät maaperään, ympäristön saastelähteisiin, kaivojen sijaintiin ja niiden rakenteisiin tai talousveden käsittelyyn. Pohjavesien puhtaus ja turvallisuus Suomessa: Haasteet ja ratkaisut Suomessa on runsaat ja pääosin hyvälaatuiset pohjavesivarat. THL:n keräämien tilastojen perusteella vesiepidemioiden lukumäärässä on tapahtunut vähenemistä, mutta samalla pohjavesien likaantumistapaukset eivät ole vastaavalla tavalla vähentyneet (ks. Pohjavesien likaantumiseen liittyviä talousvesivälitteisiä epidemioita on tullut esiin vuosien 1998– 2024 aikana 75 kpl. kuva alla). 2017). Pohjavesivarat likaantuvat helposti Pohjavesien haavoittuvuus on ilmennyt vuosittain esiintyvissä talousvesien likaantumisja vesiepidemiatapauksissa. Harvaan asutussa maassa teollisuus tai maatalous on vain paikoin saastuttanut pohjavesiä. Pohjavesi puhdistuu maaperän laadusta ja imeytymisajasta riippuen sadeveden imeytyessä maakerrosten läpi. Useimmissa tapauksissa myöskään pohjaveden desinfiointi ei ole tarpeen veden hygieenisen laadun turvaamiseksi. Pohjavesiä on myös laajasti käytettävissä ympäri maata ja näin useimmat yhteisöt ja maaseudun asukkaat voivat käyttää pohjavesiä
Pintavettä voi päästä pohjavesiesiintymään, jos kaivo on sijoitettu niin lähelle rantaa, että rantaimeytyminen on mahdollista (Rintala ja Britschgi 2023b). Kaivon oikea asennustapa ja säännöllinen huolto edistävät kaivoveden puhtaana pysymistä. vuotavat kaivon kannen rakenteet, väärin asennetut kaivon renkaat, puiden juurien tunkeutuminen kaivon sisään, huonosti tiivistetyt läpiviennit tai puutteelliset ilmanvaihtoputket (Miettinen ja Zacheus 2007). Muutamissa pohjavesien laadun häiriötilanteessa on voitu ainakin epäillä muutoksien syynä olleen kuivuuden aiheuttamat virtaussuuntien muutokset (THL 2024). 2007). Kaivon kannen tulisi olla niin tiivis, että sateiden tai lumien sulamisen aiheuttama pintavalunta ei päädy kaivoon (Kanto 2022). Pääsääntöisesti näin onkin, mutta edellä kuvatut tekijät liittyen pohjavesien imeytymisalueella tapahtuvaan saastumiseen, lyhyeen imeytymismatkaan, epäsuotuisaan kaivojen sijaintiin tai kaivojen teknisiin ongelmiin voivat johtaa pohjaveden saastumiseen (Miettinen ja Zacheus 2007). Suomessa rankkasateet ovat aiheuttaneet tulvia, jotka ovat johtaneet pohjavesiesiintymien likaantumiseen (Miettinen ja Zacheus 2007). Näin erityisesti mikrobit voivat kulkeutua pohjavesiin ilman että ne suodattuvat pois pohjavedestä imeytysprosessin aikana (Klöve ym. Haasteena tässä on satunnainen likaantuminen, jonka seurauksena haitallisia mikrobeja voi päätyä pumpattuun talousveteen. Pohjavesien turvallisuutta voidaan parantaa Pohjavesien turvallisuudesta tulisi huolehtia. Koliformisten bakteerien osalta tilanne on haastavampi, sillä niiden esiintyminen ei aina viittaa ulostesaastutukseen. Pohjaveden uskotaan olevan turvallista, koska imeytyvä vesi puhdistuu maaperässä. Pohjavesien kemiallisen laadun muutokset eivät yleensä aiheuta välittömiä terveysvaikutuksia, esim. coli -bakteerin ja suolistoperäisten enterokokkien osalta terveysuhka on yksiselitteinen niitä ei saa esiintyä juomakelpoisessa talousvedessä (STM 2023). Pohjavesi likaantuu myös, jos läheisestä järvestä tai joesta tulvii vettä pohjavesiesiintymään. Erityisesti yksityiskaivoissa on ilmennyt ongelmia pohjaveden riittävyydessä. Pohjaveden likaantumisen syynä voi olla myös pohjaveden muodostumisalueella tapahtuva kemikaalitai jätevesipäästö. Voidaan olettaa, että ilmastonmuutoksen aiheuttamat sään ääri-ilmiöt lisäävät pohjavesiin kohdistuvia uhkia. Vesiepidemioiden ja pohjavesien likaantumisen taustalta löytyy useita tekijöitä, jotka yhdessä tai erikseen ovat voineet vaikuttaa saastumisen toteutumiseen. Kuivilla alueilla kuivuusjaksot pahenevat ja kosteilla alueilla sateet lisääntyvät. Yleisimmin mikrobiologinen häiriö koskee pohjavedestä löytyviä ns. vesitornit) tai koska niitä on esim. Pohjavedenottamon kaivojen sijainti on tärkeä haavoittuvuuden kannalta, jos kaivo sijaitsee rinteessä, supassa tai hiekkamontussa, johon pintavalumat voivat johtaa likaantunutta vettä. Yleinen riskitekijä liittyy pohjavesiesiintymiä suojaavien maakerrosten ohuuteen ja vedenläpäisevyyteen. Mangaanin korkealla pitoisuudella on myös esitetty olevan terveyshaittoja. Radonin osalta terveysuhka koskee erityisesti vesilaitoksien omaa henkilökuntaa, joka voi altistua korkeille säteilyannoksille vedenkäsittelylaitoksilla (Tyrväinen 2024). Pohjavesien mikrobiologiset puutteet näkyvät tyypillisesti akuutteina vatsaoireina, mikäli veteen on päässyt suolistoperäisiä taudinaiheuttajamikrobeja. 2017; Badordo ym. raudan ja mangaanin osalta kyse on enimmäkseen esteettisestä haitasta. Suomessa useimmin vesivälitteinen epidemia liittyy norovirusten (37/42 epidemiaa) tai kampylobakteerien (21/22 epidemiaa) aiheuttamaan pohjaveden saastumiseen. On mahdollista, että koliformisia bakteereita esiintyy talousvedessä, koska olosuhteet mahdollistavat niiden kasvun (esim. Merkitykseltään kasvavana riskitekijänä voidaan pitää ilmastonmuutosta, joka lisää sään ääri-ilmiöitä maailmanlaajuisesti. On kuitenkin hyvä muistaa, että esimerkiksi korkeilla fluorin, arseenin tai nikkelin pitoisuuksilla voi olla terveyshaittoja. Lietelannan levitys tai vuotava jätevesijärjestelmä voi liata alueen pohjavesiesiintymän (THL 2024). Väärin asennettu tai huonokuntoinen kaivonkansi voi johtaa kaivon likaantumiseen. Satunnainen indikaattoribakteerien löydös voi herättää pohdintaa sen merkityksestä. Suomessa sademäärien ennustetaan kasvavan, mutta sademäärät lisääntyvät epätasaisesti, mikä lisää rankkasateiden ja kuivuusjaksojen todennäköisyyttä (Ruosteenoja ja Jylhä 2021). indikaattoribakteereita (THL 2024). Pohjavesien yleensä hyvän hygieenisen laadun ansiosta pohjavesiesiintymissä ei ole pysyviä haasteita mikrobiologisten tekijöiden suhteen ja näin ei ole tarvetta desinfioida pohjavesistä tehtyjä talousvesiä. joutunut maaperästä huuhtoutumalla pohjaveteen. 31 Vesitalous 2/2025 VESI TEKNIIKAN INFRA. Myös maanteiden suolaus voi muuttaa pohjaveden laatua (Tidenberg ym. Pohjavesien saastumisen ovat aiheuttaneet mm. Myös pitkät kuivuusjaksot voivat vaikuttaa pohjavesien määrään ja laatuun. 2024). Suomessa on havaittu myös korkeita uraanipitoisuuksia, jotka koskevat yleensä yksityistalouksien porakaivoja (THL 2024). E
Vesitalous-lehti 3: 12-19. Water Safety Planning (WSP) -prosessin käyttöönottoa, jossa vesiturvallisuutta vaarantavat uhat tunnistetaan, niiden merkitys ja todennäköisyys arvioidaan ja tunnistetuilla terveysriskeille löydetään ja otetaan käyttöön hallintakeinot (www.valvira.fi). Microorganisms,12(5),913; https://doi.org/10.3390/ microorganisms12050913. Geophysica, 56, 39–69. Kløve, B., Kvitsand, H.M.L., Pitkänen, T., Gunnarsdottir, M.J., Gaut, S., Gardasson, S.M., Rossi, P.M. Tidenberg, S., Kosonen, E., ja Gustafsson, J. Suomen ympäristökeskuksen raportteja 34, ISBN 978-952-11-5617-5 (PDF). Tyrväinen, J. 2007. Suomen lainsäädäntö on jo vuodesta 2017 edellyttänyt kokonaisvaltaista riskienhallintajärjestelmän käyttöönottoa. ja Britschgi, R. Lapinlampi, T. Ympäristö ja terveys (3): 20-24. Rintala, J. Mikrobiologisten löydösten perusteella voi olla tarpeen ottaa käyttöön pohjavesien desinfiointi esim. Pohjavedenottamot ja rantaimeytyminen. Helsinki: Edita Prima Oy. Geologi 75:142-147. 32 www.vesitalous.fi VESI TEKNIIKAN INFRA. Opinnäytetyö, 41 s. UV-säteilyn tai kloorauksen avulla. Vesihuollon erityistilanteet hygienian kannalta. Lähteet Badordo, F., Brigida,.S., Grassi, T. ja Britschgi, R. Terveyden ja hyvinvoinnin laitos (THL). 2021 Vesihuoltolaitokset 2014 Suomen ympäristökeskus 22/2021, 489s. 2023b. Näin voidaan hallita vaikkapa tulvariskejä tai pintavalumien aiheuttamia riskejä. 2021: Projected climate change in Finland during the 21st century calculated from CMIP6 model simulations. 2024. Helsinki. The University of Eastern Finland. ja Jylhä,K. Ilmastonmuutoksen vaikutus Suomen pohjavesihankintaan. Riskien hallintakeinoja voivat olla pohjavedenottamon turvallinen sijainti ja kaivojen rakenteista huolehtimisen. 2023a. Satakunnan ammattikorkeakoulu. Rintala, J. Pohjavesialueet vesiympäristössä ja mahdollinen rantaimeytyminen pohjavedenottamoilla. Kanto, J.2022. Overview of groundwater sources and watersupply systems, and associated microbial pollution, in Finland, Norway and Iceland. 2007. Groundwater radon and radon progeny in the water treatment process and in indoor air. Miettinen, I.T. Dissertation in Science, Forestry and Technology. ISBN 978-952-11-2664-2 (nid.), ISBN 978-952-112665-9. Hydrogeology Journal, 25(4), 1033-1044, doi:10.1007/s10040-017-1552-x. Talousvesikaivojen betonirenkaiden rakenteelliset ongelmat Suomessa. Teiden talvikunnossapidon vaikutukset pohjaveteen. STM. Vesiturvallisuuden toteutuminen voi olla haasteellista nykyisten ja uusien uhkatekijöiden takia. 2023. 2024. desinfiointijärjestelmien tai siirrettävien vesisäiliöiden avulla tai ostamalla talousvettä naapuriyhteisöiltä. Yleisimmin tämä tarkoittaa ns. Vesilaitoksilla on silloin oltava ajantasaiset häiriötilannesuunnitelmat, joiden avulla vesihuolto voidaan turvata esim. Suomen ympäristökeskuksen raportteja 10. Rintala.J.2023. Voidaanko turvallista vettä tuottaa erityisesti väestömäärältään taantuvilla alueilla edes normaalioloissa puhumattakaan erityistilanteissa. ym. Tätä haastetta selvitetään joulukuussa 2024 alkaneessa Strategisen tutkimusneuvoston rahoittamassa Safe Water for All -hankkeessa, jossa pyritään tunnistamaan ja arvioimaan Suomen eri alueiden vesihuollon uhkia ja sen kykyä hallinta näitä riskejä (www.turvallistavetta.fi). http://urn.fi/ URN:ISBN:978-952-61-5339-1. Ruosteenoja, K. https://urn.fi/ URN:NBN:fi:amk-2022062119021. Factors Influencing Microbial Contamination of Groundwater: A Systematic Review of Field-Scale Studies. Pohjavesialueen ympäristövaikutuksia voidaan pyrkiä hallitsemaan pohjavesien suojelusuunnitelmilla sekä uhkatekijöiden tunnistamiseen perustuvalla vedenlaadun valvonnalla, johon kuuluu talousveden lisäksi myös raakavesien laadun seuranta. Vesiepidemiat -Talousvesi Kaivovesi www.thl.fi/vesi. Vesilaitosten täytyy myös varautua siihen tilanteeseen, että vedenottamon vesi kaikista varotoimista huolimatta saastuu. 2024. Sosiaalija terveysministeriön asetus talousveden laatuvaatimuksista ja valvontatutkimuksista annetun sosiaalija terveysministeriön asetuksen muuttamisesta. 2/2023. & Miettinen, I., 2017. Häiriötilanteiden hallinta edellyttää uhkatekijöiden tunnistamista ja niiden hallintaa. ja Zacheus, O
Useiden eri hankkeiden ja toimenpiteiden avulla on tavoiteltu julkisten tietovarantojen mahdollisimman laajaa hyötykäyttöä kansalaisille, yrityksille ja yhteisöille. Olemme siirtyneet uuteen aikaan myös tietojen avoimuudessa: on tarpeen tavoitella mahdollisimman suuren avoimuuden sijaan niukkasanaista varovaisuutta ja harkita tarkoin, minkä tiedon kannattaa olla avoimesti saatavilla. Esimerkiksi Maanmittauslaitos, Tilastokeskus, Suomen ympäristökeskus (Syke) ja Helsingin kaupunki ovat avanneet julkisia tietovarantojaan varsin laajasti viime vuosikymmenellä. Pyrkimyksenä on ollut edistää tutkimusta, koulutusta ja palveluiden kehittämistä. Direktiivit ympäristötiedon julkisesta saatavuudesta (2003/4/EY), Euroopan yhteisön paikkatietoinfrastruktuurin (INSPIRE) perustamisesta (2007/2/EY) ja laajakaistan yhteisrakentamisesta (2014/61/EU) tähtäävät kaikki laajaan tietojen jakamiseen. Luonnollisesti avoin data tukee myös tutkimusta ja tieteellistä kehitystä tarjoamalla tutkijoille pääsyn laajoihin tietoaineistoihin, mikä voi nopeuttaa tieteellisiä läpimurtoja. REETTA KURONEN neuvotteleva virkamies, maaja metsätalousministeriö, luonnonvaraosasto reetta.kuronen@gov.fi 33 Vesitalous 2/2025 VESI TEKNIIKAN INFRA. Avoin data tarjoaa myös mahdollisuuksia uusien innovaatioiden, palveluiden ja tuotteiden kehittämiseen, mikä voi tuottaa taloudellista kasvua. Esimerkiksi erilaiset ympäristötiedot voivat auttaa kansalaisia ymmärtämään paremmin ympäristön tilaa ja vaikuttamaan siihen liittyviin päätöksiin. Avoimuus voi kuitenkin olla välillä ristiriidassa tietosuojan ja kansalliKriittisen vesi-infrastruktuurin tietojen avoimuus syytä arvioida uudelleen Turvallisuus, varautuminen ja huoltovarmuus ovat saaneet vahvan painoarvon Suomessa sen jälkeen, kun Venäjä hyökkäsi Ukrainaan vuonna 2022. Suomenlahdella tapahtuneiden kaapelirikkojen nostattamassa viimeaikaisessa keskustelussa on jälkiviisaina todettu, että olemme tainneet olla turhan sinisilmäisiä julkaistessamme avoimesti tarkkoja kriittisen infrastruktuurin sijaintitietoja. Hallinnon ja päätöksenteon avoimuus ja läpinäkyvyys perusperiaatteina ovat demokratiamme kulmakiviä. Avoimen datan hyödyntäminen tuo siis suuriakin etuja monilla eri elämänalueilla. Avoin tieto on demokratian kulmakivi Tiedon avaamista on tavoiteltu 2000luvulla useassa Suomen hallitusohjelmassa ja myös vahvasti koko Euroopan unionin tasolla. Tietoaineistojen eli datan avaaminen lisää hallinnon läpinäkyvyyttä ja vastuullisuutta, kun kansalaiset voivat seurata hallinnon toimintaa tarkemmin ja pystyvät osallistumaan yhteiskunnalliseen keskusteluun ja päätöksentekoon. Avoimuudesta on ollut merkittäviä hyötyjä kansalaisille ja yhteiskunnalle
Työryhmä suosittaa, että kriittistä infrastruktuuria koskevan paikkatiedon osalta lähtökohtana tulee olla niukka minimivaatimukset täyttävän tiedon julkaiseminen silloin, kun julkaiseminen on välttämätöntä. Paikkatieto on sijaintitiedon ja kohteen tai ilmiön ominaisuuksia kuvaavan ominaisuustiedon muodostama tietokokonaisuus.” Tiedon julkisuudessa ja avoimuudessa on monta tasoa: tieto voi olla täysin avoimesti internetissä, se voi olla esimerkiksi perustellusta syystä saatavien käyttäjätunnusten takana tietojärjestelmässä tai sen voi saada tietopyynnöllä viranomaisen harkinnan jälkeen. Salassa pidettäviä tietoja saa luovuttaa vain henkilölle, jolla on lakisääteinen tiedonsaantioikeus esimerkiksi työtehtäviensä vuoksi. Yksityisyydensuojan turvaamiseen olemme panostaneet paljon, mutta pitkään jatkunut hyvä turvallisuustilanne on antanut meille mahdollisuuden olla miettimättä kansallista turvallisuutta kaikessa toiminnassamme. Paikkatiedolla tarkoitetaan kuitenkin vakiintuneesti kaikkea muutakin tiettyyn sijaintiin liittyvää tietoa. Julkisuuslain (621/1999) lähtökohtana on julkisuusperiaate: viranomaisten hallussa oleva tieto on julkista, jollei erikseen toisin säädetä. Tieto voi siis olla julkista, vaikka sitä ei ole julkaistu. ”Paikkatieto on tietoa kohteesta, jonka sijainti tunnetaan ja se sisältääkin aina viittauksen tiettyyn paikkaan tai alueeseen. Kunkin viranomaisen on itsenäisesti arvioitava, miltä osin viranomaisen hallussa olevien asiakirjojen sisältämät tiedot ovat mahdollisesti julkisia ja miltä osin salassa pidettäviä. Julkisuuslain 24 §:n 1 momentin 7 kohdan mukaan salassa pidettäviä ovat henkilöiden, rakennusten, laitosten, rakennelmien sekä tietoja viestintäjärjestelmien turvajärjestelyjä koskevat ja niiden toteuttamiseen vaikuttavat asiakirjat, jollei ole ilmeistä, että tiedon antaminen niistä ei vaaranna turvajärjestelyjen tarkoituksen toteutumista. Paikkatiedon asettamista avoimesti saataville tai tiedon avoimuuden rajoittamista arvioidessa on huomioitava avoimuuden mahdolliset hyödyt ja haitat kokonaisvaltaisesti huomioiden erityisesti turvallisuusnäkökulmat. sen turvallisuuden kanssa. Paikkatieto voi kuvata myös mitä tahansa toimintaa tai ilmiötä, jolla on sijainti. Tästä ei voi päätellä suoraan, että kaikki samantyyppiset tiedot olisivat aina salassa pidettäviä, vaan tapauskohtainen harkinta on aina tarpeen. Ennakkopäätös antaa kuitenkin vahvan viestin siitä, että yleiseen turvallisuuteen vaikuttavia turvajärjestelyjä koskevia ympäristötiedoksi katsottavia paikkatietoja voidaan salata julkisuuslain (621/1999) nojalla. Tilastokeskus määrittelee paikkatiedon seuraavasti. Viranomaisen hallussa olevan tiedon salaamiseen pitää aina olla julkisuuslaissa tai erityislainsäädännössä määritelty tapauskohtaisesti perusteltu syy. Korkein hallinto-oikeus (KHO) linjasi viime keväänä ennakkopäätöksessään KHO:2024:70 (Korkein hallintooikeus 2024), että tekopohjavesilaitoksen havaintoputkien täsmällistä sijaintia ja teknisiä yksityiskohtia sekä vedenottamokaivojen täsmällistä sijaintia kuvaavat tiedot olivat käsitellyssä tapauksessa laitoksen turvajärjestelyihin liittyvinä tietoina yleisöltä salassa pidettäviä, koska niiden luovuttaminen vaikuttaisi haitallisesti yleiseen turvallisuuteen. Vesitieto voi olla turvallisuuskriittistä Vesiin liittyviä tietoaineistoja on usein ajateltu ”vain” ympäristötietona. Riskiarvion kohteena oli sekä avoimesti saatavilla oleva tieto että tieto, joka ei ole avoimesti saatavilla, mutta on julkisuuslain mukaisesti julkista. Sama pätee myös useisiin suurempiin patoihin. Laajan paikkatietojen kansallisen riskiarvion työryhmän julkiseen muistioon (Valtiovarainministeriö 2024) on koottu selkeitä perusperiaatteita turvallisuuskriittisen tiedon julkisuudesta. Salassapitotarpeen arviointi tehdään aina aineistokohtaisesti kussakin ajanhetkessä. Puhumme usein paikkatiedoista puhuessamme avoimesta datasta. KHO katsoi ennakkopäätöksessään, että Århusin yleissopimuksesta ja EU:n ympäristötietodirektiivistä johtuvat kansainväliset velvoitteet ympäristötietojen julkisuutta koskien eivät automaattisesti estä yleiseen turvallisuuteen vaikuttavien ympäristötietojen salaamista. Orpon hallitusohjelmassa vuonna 2023 otettiin uusi suunta tietojen avoimessa jakamisessa ja yhdeksi vaalikauden tehtäväksi kirjattiin, että kriittisen infrastruktuurin tietojen avoin jakaminen arvioidaan uudelleen huomioiden kansallinen turvallisuus. Niiden toimijoiden, jotka hallinnoivat paikkatietoa tai paikkatietoon yhdistyvää ominaisuustietoa erilaisista yhteiskunnan keskeisistä toiminnoista, tulee toteuttaa säännöllisesti tarkemmat organisaatiotai tietovarantokohtaiset riskiarviot ja tunnistaa riskien perusteella tarpeelliset hallintatoimet yhteistyössä muiden samaa tietoa 34 www.vesitalous.fi VESI TEKNIIKAN INFRA. Kaikkeen tähän kriittiseen vesi-infraan liittyvää tarkkaakin tietoa on viranomaisten hallussa useissa tietolähteissä ja monissa paikoissa internetissä. Vesihuolto on kuitenkin myös yhteiskuntaa ylläpitävää kriittistä infrastruktuuria eli se on välttämätöntä yhteiskunnan toimivuuden, turvallisuuden ja hyvinvoinnin kannalta. Turvallisuusympäristön muutos edellyttää totuttujen käytäntöjen uudelleentarkastelua. KHO:n ennakkopäätöksessä merkittävää on myös linjaus, että tietojen aiempi julkisuus ei estä tietojen salaamista. Paikkatieto sanana johtaa ajatukset koordinaattitietoihin. Tapauskohtaisen arvion pohjalta voi olla tarkoituksenmukaista rajoittaa myös sellaisen tiedon saatavuutta, joka on nykyään avoimesti jaettua. Kriittisestä vesihuoltoinfrasta suuri osa on kunnallisessa omistuksessa, padoista taas moni yksityisessä omistuksessa
Valtioneuvoston periaatepäätös. Vesihuollon häiriöt on nostettu esiin kansallisessa riskiarviossa, joka on päivitetty viimeksi vuonna 2023 (Sisäministeriö 2023). Valtioneuvoston julkaisuja 2025:1. Valtionhallinnossa on rajattu avoimista tietojärjestelmistä pois näkyvistä esimerkiksi talousvedenottoon liittyviä tietoaineistoja ja poistettu julkaisupalveluista näkyvistä julkaisuja, joissa olevia tietoja on arvioitu turvallisuuskriittisiksi, ja tällainen työ jatkuu koko ajan. Internetiin kerran laitetut tiedot ovat löydettävissä ikuisesti, mutta tästä ei kannata lannistua. Julkisten toimijoiden on syytä arvioida myös, millaisella tarkkuudella kriittisen vesi-infran tietoja käsitellään julkisissa päättävien toimielinten kuten kunnanvaltuustojen, vesilaitosten johtokuntien tai viranhaltijoiden päätöksissä ja virallisten kokousten pöytäkirjoissa ja niiden liitteissä. tuottavien kanssa. Valtioneuvosto on antanut myös lokakuussa 2024 uuden päätöksen huoltovarmuuden tavoitteista (568/2024) ja lakia huoltovarmuuden turvaamisesta (1390/1992) ollaan päivittämässä. Yhteiskunnan turvallisuusstrategia. Paikkatiedon kansallisen riskiarvion työryhmän muistio (julkinen) (12.6.2024). Lähteet Korkein hallinto-oikeus (2024). Lokakuussa 2024 voimaan tullut CER-direktiivi ((EU) 2022/2557) tähtää yhteiskunnan kriisinkestävyyden parantamiseen ja kriittisen infrastruktuurin häiriönsietokyvyn vahvistamiseen. Valtioneuvosto (2025). Tavoitteena on löytää kestävä tasapaino avoimen ja suojattavan paikkatiedon välillä. Työryhmän muistiossa on esitetty myös yleispiirteinen toimintamalli paikkatietojen riskien arvioimiseksi sekä niiden tunnistamiseksi ja hallitsemiseksi. Sisäministeriö (2023). https://julkaisut.valtioneuvosto.fi/ handle/10024/166024. Vesihuollon turvaaminen, patoturvallisuus ja tulvaja kuivuusriskit on tunnistettu uudessa yhteiskunnan turvallisuusstrategiassa, joka on juuri julkaistu (Valtioneuvosto 2025). Viranomaiset käyvät läpi hallussaan olevia tietoja ja myös jokaisen vesihuoltotoimijan, kunnan ja padonomistajan on syytä käydä tietoaineistonsa läpi: mitä tietoa on, minne se on tallennettu, missä tieto on julkaistu, ketkä pääsevät tietoihin käsiksi, ketkä todella tarvitsevat tietoa työnsä vuoksi ja kuka vastaa mistäkin tietoaineistosta. Valtiovarainministeriö (2024). Yksi osa kriittisen infrastruktuurin toiminnan turvaamista, häiriönsietokyvyn vahvistamista ja huoltovarmuuden parantamista on varmistaa, että keskeiset infrastruktuuriin liittyvät tiedot ovat vain niiden käytettävissä, jotka tarvitsevat tietoja infrastruktuurin ylläpitämiseen. Kriittisen infrastruktuurin toiminnan turvaaminen kaikissa tilanteissa on monella agendalla tällä hetkellä. Sisäministeriön julkaisuja 2023:4. Uusien tietojen julkaisemisessa tulee noudattaa varovaista linjaa. Hyvä periaate on tehdä pöytäkirjakirjaukset niukkoina ja yleispiirteisinä ja kirjata tarpeelliset tarkemmat tiedot liitteisiin, joita ei julkaista tai jotka luokitellaan tarpeen mukaan salassa pidettäviksi. Erityisen tärkeää on arvioida tietojen avoimuutta sellaisissa järjestelmissä ja palveluissa, joista on saatavissa paikkatietoaineistoja yhdellä haulla koko valtakunnan laajuisesti. Korkeimman hallintooikeuden ennakkopäätös KHO:2024:70 (30.4.2024). 35 Vesitalous 2/2025 VESI TEKNIIKAN INFRA. Liian yksityiskohtaista tietoa rakenteista ja prosesseista saattaa olla esimerkiksi hankintaasiakirjoissa, kaavoitusaineistoissa, lupa-asiakirjoissa, julkisten päätöselinten kokousaineistoissa, toimijoiden omilla internet-sivuilla ja erilaisissa julkaisuissa ja suunnitelmissa. https://vm.fi/hanke?tunnus=VM111:00/2023. Kansallinen riskiarvio 2023. Aiemmin julkaistuja turvallisuuskriittisiä tietoja kannattaa poistaa täysin avoimista lähteistä tai salatakin, jos se tuntuu tarpeelliselta uuden tilannearvion perusteella, jotta tiedot eivät ole enää liian helposti saatavilla. https://www.kho.fi/fi/index/paatokset/ennakkopaatokset/1714126509660.html. Tämä edellyttää työtä ja tarkkuutta niin valtionhallinnossa, kunnissa kuin kriittistä infrastruktuuria operoivissa organisaatioissakin. https://julkaisut.valtioneuvosto.fi/handle/10024/164627. Tekoälyn nopea kehittyminen parantaa tietojen löytymistä ja yhdistelyä, joten juuri nyt on erinomainen hetki poistaa aiemmin julkaistuja aineistoja avoimesti tarjolta. Direktiivin kansallinen toimeenpano on käynnissä
Tutkimuksella kestävään ja vastuulliseen veden ja vesivarojen käyttöön – Itä?Suomen yliopiston Vesitutkimusyhteisö 36 www.vesitalous.fi koulutus. Samassa veneessä ollaan Hankkeen johtajan ekotoksikologian professori Jussi Kukkosen ja varajohtajan, vesioikeuden professori Niko Soininen tavoitteena on kehittää kokonaisvaltaisesti monitieteistä vesitutkimusta Itä-Suomen yliopiston vesitutkimusyhteisössä. Tutkimusaiheet ovat mm. Valumaalue vesistöineen tarjoaa luonnontilaisia tutkimuskohteita ja myös erilaisia vesistöihin vaikuttavia maankäyttömuotoja ja myös vettä käyttävää teollista toimintaa. Tutkimusyhteisö ei ole organisaatioyksikkö, kuten laitos tai tiedekunta, vaan tavoitteena on yhdistää osaajat yliopiston sisällä, niin että osaaminen vastaa nykyisen tutkimuksen vaatimaa monipuolista verkostoitumista. Yhteisön tutkijat toimivat Itä-Suomen yliopiston Joensuun ja Kuopion kampuksilla, eli Vuoksen vesistö ja valuma-alue ovat tutkimuksessa isossa roolissa. Itä-Suomen yliopiston tutkimusyhteisöille antaman tuen lisäksi, kolmen säätiön yhteinen rahoitus (Jenny ja Antti Wihurin rahasto, OLVI-säätiö ja Saastamoisen säätiö) ovat mahdollistaneet tutkijatohtoreiden palkkaamisen, professorivierailut sekä väitöskirjatutkijoille tuen kansainvälistymiseen. Yhteisön tavoitteena on tehdä kansainvälisesti korkeatasoista vesialan tutkimusta unohtamatta yhteiskunnan luomia tarpeita vesialan kehittämisessä. I tä-Suomen yliopistossa toimivat tutkimusyhteisöt ovat temaattisesti, monitieteisesti ja kansainvälisesti verkottuneita kokonaisuuksia, jolla on tunnistettu tutkimuskohde. Myös vesialan osaajien koulutus on vesiyhteisön toiminta-alaa. Tutkimuksen, opetuksen ja lainsäädännön valmistelussa vaikuttamisen avulla varmistetaan, että HANNU NYKÄNEN FT., Dos., yliopistotutkija (biogeokemia)/ Vesitutkimusyhteisön koordi naattori, Itä-Suomen yliopisto, Ympäristöja biotieteiden laitos Hannu.Nykanen@uef.fi JARNO SUNI KTT, tutkijatohtori, Vesitutkimusyhteisön koordi naattori, ItäSuomen yliopisto, kauppa tieteiden laitos jarno.suni@uef.fi Itä-Suomen yliopiston vesitutkimusyhteisö (UEF Water) yhdistää yliopiston tutkimusryhmiä, tutkimuslaitoksia ja yrityksiä erityisesti veden kiertoa ja veden laatua koskevien tieteellisten ja yhteiskunnallisten haasteiden ratkaisemiseksi. Tällä hetkellä tutkimusryhmien johtajia on 18 ja tutkijoita noin 100. Tutkimus keskittyy kolmeen osaalueeseen: vesien fysikaalis-kemialliset ominaispiirteet, hydrobiologia ja yhteiskunnallinen vesitutkimus. Vuonna 2019 aloittanut Vesitutkimusyhteisö on yksi neljästätoista ItäSuomen yliopiston tutkimusyhteisöistä. Vesitutkimusyhteisö yhdistää laaja-alaisesti vesitutkijoita ja tutkimusryhmiä kolmesta tiedekunnasta. Tutkimuksella pyritään turvaamaan vesien ekologista toimintakykyä ja veteen liittyviä käyttömuotoja, kuten luontomatkailua. vesioikeus ja vesien hallinta, virtavesien kunnostuksen talous, vedenpuhdistustekniikat, mittaustekniikat, globaali vedenkiero, vesiekologia, genetiikka, vesistöjen ja kalakantojen mallinnus, luontomatkailu, kalojen ja kasvien vesiviljely ja turvetta keräävien ekosysteemien tutkimus
Järvi-Suomelle läheisenä esimerkkinä tästä on Itä-Suomen teollisuudelle tärkeän meriyhteyden katkeaminen Venäjän aloitettua hyökkäyssodan Ukrainassa, jolloin Saimaan kanavan käyttö käytännössä loppui. UEF Water:ssa tähdätään kansainvälisesti vakiintuneeseen monitieteisen vesitutkimuksen tutkimusyhteisöön, jossa on kolme tutkimusta kokoavaa kärkiteemaa: 1) Maailmanlaajuinen veden kierto ja kestävyys, 2) vesistöjärjestelmien stressitekijöiden tunnistaminen, minimointi ja ehkäiseminen sekä 3) vesisosioekologisten järjestelmien säilyttäminen, hoito ja ennallistaminen. Kukkosen mukaan vesiyhteisön tärkein tehtävä on edistää tutkimusryhmien yhteistyötä, saada uusia hankkeita ja uudenlaista kysymyksenasettelua. Vesiyhteisö pyrkii pysyvyyteen, sillä tutkimusyhteisöt kuuluvat yliopiston strategiaan. Soinisen mukaan vuodesta 2019 saakka kolmessa tiedekunnassa toiminut vesiyhteisö on toiminnallaan edistänyt yhteistä tekemistä ja tuonut lisäarvoa, mutta kansainväliseen läpimurtoon pystyvien kärkien teroittaminen veteen liittyen ja tutkimuksen huipulla pysyminen vaatii edelleen vesiyhteisön yhteistä ponnistelua. kasvihuoneilmiön moninaisiin vaikutuksiin, vesikonflikteihin, vesivoimatalouteen ja veden merkitykseen ihmisten henkisessä ja fyysisessä hyvinvoinnissa. Myös kansainvälisiin vesiaiheisiin konferensseihin osallistumista on tuettu. 37 Vesitalous 2/2025 koulutus. Vesi vanhin voitehista – myös rahoitus auttaa tuloksiin pääsyyn Käytännön toiminta ohjautuu vesitutkimusyhteisön koordinaatioryhmän toimesta. niin Suomessa kuin maailmanlaajuisestikin on tarjolla puhdasta juomavettä, hyvinvoivia vesialueita ja hyviä vedenlähteitä myös tulevaisuudessa. Suomalaisille laadukas juomavesi, kotitarvekalastus ja virkistystä tarjoavat puhtaat vesistöt ovat itsestäänselvyys. Soininen viittaa tiedekuntarajat ylittävään yhdessä tekemisen tarpeeseen liittyen mm. Vepsäläisen mukaan yliopistossa täytyy olla myös tutkimusta, jossa kädet likaantuvat ja tutkimuksesta on myös merkittävää paikallista hyötyä. Erilaisissa konfliktitilanteissa veden jakelu voi olla hyvinkin haavoittuvaa ja konfliktien vaikutukset myös talouteen voivat olla merkittäviä. Väitöskirjavaiheessa oleville tutkijoille on tarjottu mahdollisuus tutkimusvierailuun ulkomaisessa yliopistossa ja jo väitelleille pidempiaikaisia vierailuja tutkimuksen toteuttamiseen. Professorivierailuilla on luoto yhteistyöpohja japanilaiseen ja kanadalaiseen vesistötutkimukseen. Kannettu vesi ei kaivossa pysy – vai pysyykö. Toisaalta muuttuvan ilmaston mukanaan tuoma kuivuminen ja ajoittaiset rankkasateet ja esimerkiksi vesistöjen nuhraantuminen luovat uusia veteen liittyviä ongelmia ratkottaviksi. Molekyylimikrobiologian menetelmät ovat isossa roolissa vesistöjärjestelmien ylläpidossa ja vesisosioekologisten järjestelmien säilyttämisessä. Vesiyhteisössä tutkimusryhmän johtajana toimiva, adsorbenttitutkimuksia tekevä professori Jouko Vepsäläinen palauttaa tutkimustarvetta myös maanpinnalle (tai paremminkin veden pinnalle ja pinnan alle). Tiedekuntarajat ylittävällä yhteistyöllä veteen liittyviä asioita pystytään ratkaisemaan kokonaisuuksina, niin että veden käyttö toisaalla ei estä veden muuta käyttöä kohtuuttomasti. Näitä kärkiä tukevat loikeustieteellinen ja hallinnan tutkimus ja akvaattinen mallinnus. Säätiörahoituksin turvin yhteisö on voinut myös rahoittaa tutkimusryhmiin tutkijatohtoreita kahden vuoden ajaksi ja myöntää myös tutkimusrahoitusta. Kaikkialla ei ole näin. Vesiyhteisön toiminta sisältää tiedottamista, tutkimusryhmien johtajat pidetään tietoisina tulevista kansallisista ja kansainvälisistä hauista, joissa menestymisessä yhteisöön kuulumisesta voisi olla käytännöllistä hyötyä. Kukkonen muistuttaa, että maailmanlaajuisesti veden tärkeydestä kertoo se, että kaksi miljardia ihmistä jää päivittäin ilman puhdasta käyttövettä, eli vesiyhteisönä olemme globaalisti tärkeän aiheen parissa. Tutkimusyhteisöjen keväällä 2024 suoritetussa arvioinnissa kansainvälinen arviointipaneeli painotti erityisesti kansainvälistä näkyvyyttä, joka näkyy huippujulkaisuina ja ulkopuolisena kansallisena ja kansainvälisenä rahoituksena. Kukkosen ja Soinisen mukaan puhdas vesi on paitsi taloudellinen, eettinen ja oikeudellinen, nykyisin myös turvallisuuteen liittyvä kysymys. Kansainvälisen haun kautta ryhmiin on voitu palkata molekyylimikrobiologian, biogeokemian, kemian, vesistömallituksen, lainkäytön, luontomatkailun ja paikallisen sosio-ekologisen vesistösysteemin toimintaan paneutuneita tutkijoita. Veteen liittyvät kysymykset ovat yhteiskuntaa läpileikkaava tekijä. Iltapäiväkahvit-seminaarisarja puolestaan on mahdollistanut tieteen ja tekemisen popularisoinnin kaikille avoimina virtuaalisina tapaamisina. Esimerkiksi kasvihuoneilmiöön liittyvä tutkimus liittyy myös vedenkiertoon ja siten myös maaperässä tapahtuviin prosesseihin. Vesi kattaa lähes kaiken ihmistoiminnan, se on vesitutkimusyhteisön haaste ja myös sen voimavara. Vesitutkimusyhteisö on myös aktiivinen sosiaalisen median kanavillaan ja oli myös aloittamassa viiden Itä-Suomen yliopiston tutkimusyhteisön järjestämää konferenssisarjaa, jossa vuonna 2023 pääteemana oli vesi
Molempien menetelmien teoreettinen tausta on tarpeen käsitellä yleisellä tasolla, epävakaan tilan menetelmä kuitenkin hieman syvällisemmin, koska se on yleensä heikommin tunnettu. Aluksi esitellään kummankin menetelmän oleellisimpia sovellutusalueita. Menetelmällä voidaan myös analysoida erikoistilanteiden kuten esim. MARTTI PULLI marttipulli@hotmail.com Kattava vesijohtoverkostojen mallinnus koostuu vakaan virtaustilan (steady flow-state) ja epävakaan virtaustilan (unsteady flow-state) menetelmistä. Kaikki kirjoituksessa viitatut kaavat ja niiden johdannot löytyvät lähdeviitteistä. Myös riskianalyyseissä epävakaan tilan mallinnus antaa arvokasta tietoa järjestelmien ”heikoista” kohdista ja toiminnoista. Yleisohjeena mallinnusajan pituudeksi voidaan määrittää yhtäaikaisten nopeasti virtaamatilaan vaikuttavien tapahtumien pisimmän tapahtumaprosessin aika lisättynä tapahtuman jälkeisten paineaaltoilutilanteiden rauhoittumisajalla. Viitteessä [1] esitetty vuokaavio (Figure 2.15) auttaa arvioimaan mallinnusten tarvetta tähän asiaan liittyen. Erityisen tärkeää tämä on silloin, kun vakaan tilan paineviiva on lähellä linjaprofiilia ja/tai järjestelmässä ei ole ylävesisäiliötä. Pelkistettyjen ja vertailevien esimerkkien esittely on tarpeen menetelmien oleellisten erojen havainnollistamiseksi. Yleensä tarpeellinen mallinnusaika jää selvästi alle puolen tunnin. Aihetta käsitellään molempien virtaustilojen näkökulmasta, kuitenkin painottaen enemmän epävakaata tilaa, koska se on vähemmän tunnettu ja vaatii mallintajalta syvempää laitetekniikan ja virtausfysiikan tietämystä. paineiskuja, alipaineja kavitaatiohaittoja vastaan, säätöja ohjausjärjestelmien mallinnus ja mitoitus. V akaan ja epävakaan virtaustilan menetelmät ovat toisiaan täydentäviä, sillä lähes kaikkia vakaan tilan mallinnuksien tapahtumia voidaan ja kannattaakin mallintaa epävakaan tilan menetelmillä silloin, kun kyseessä on jokin virtaustilassa tapahtuva nopea muutos. Menetelmä vaatii tietokoneelta varsin suurta laskentakapasiteettia etenkin suurten verkostojen analysoinneissa, jonka vuoksi mallinnusaika ja mallinnettavat tapahtumat on harkittava tapauskohtaisesti. Epävakaan virtaustilan menetelmä ; Mallinnuksen tavoitteita ovat esimerkiksi verkoston ja siirtolinjojen turvallisten toimintojen analysointi, turvajärjestelmien valinta ja mitoitus esim. Mallinnuksen tavoitteita ovat esimerkiksi uuden järjestelmän toiminnallinen mitoitus, rakennetun järjestelmän hydraulinen ja/tai energiatekninen optimointi, muutossuunnitelmien ja saneerausten toiminnallinen mallinnus, veden laadun mallinnus verkoston eri osissa, verkostovuotojen havaitseminen. Menetelmien Soveltamisesta Vakaan virtaustilan menetelmä (normaali verkoston mallinnus); Mallinnusta käytetään perussuunnittelussa ja mitoituksessa. Kirjoituksessa esitellään myös kaavojen suureita ja lausekkeita, jotka ovat oleellisia menetelmissä. Vakaan tilan mallinnusajat voivat olla varsin pitkiä – jopa kokonaisia vuorokausia, jolloin tutkitaan verkoston ja vedenjakelun monenlaisia tilanteita. resonanssien ja interferenssien vaikutusta paineisiin ja toimintoihin [1]. Vesijohtoverkostojen kattavasta mallinnuksesta 38 www.vesitalous.fi tekniikka. Säätöteknisissä mallinnuksissa menetelmällä voidaan myös mallintaa mahdollisimman todenmukaisesti säätöjärjestelmän toimintaa, koska voidaan huomioida muutostilanteiden aiheuttamat hydrauliset vaikutukset ja niistä takaisin säätöjärjestelmiin ja muihin laitteisiin aiheutuvat reaktiovaikutukset sekä paineaaltoilun aiheuttamat vaikutukset
Pelkistettynä asiaa voidaan havainnollistaa seuraavasti: Putken pisteessä A ja B, joiden välimatka on 2?x, tunnetaan painetaso ja virtaama hetkellä t. Edellä mainitut kokonaisdifferentiaaliyhtälöt integroimalla A:sta P:hen ja B:stä P:hen voidaan laskea painetaso ja virtaama pisteessä P hetkellä t + ?t. Yleisimmin käytetty epävakaan tilan mallinnus perustuu karakteristika menetelmään [1, 2, 5], jossa lyhyin aikaaskelin lasketaan paineja virtaama putkien eri kohdissa huomioiden kunkin putken päissä olevat reunaehtojen muutokset (reunaehtoja ovat laitteet, solmukohdat, säiliöt, jne.). muuta hidasta prosessia, derivaatat voidaan katsoa nolliksi eli mallinnus toimii vakaan tilan periaatteella. Epävakaiden tilanteiden mallinnuksessa tarvitaan hyvää tuntemusta virtausfysiikasta, virtausteknisten laitteiden ominaisuuksista, toimintaparametreista ja teknisistä rajoituksista ja reunaehdoista. pumpuilla Suter käyriä [1, 2] sekä hitauden ja kitkan huomioivia liikeyhtälöitä ja elastisuuden huomioivia jatkuvuusyhtälöitä. Pumpuilla Q, H, P, n ja hyötysuhdekäyrästöjä, affiniteettisääntöjä, venttiileillä kapasiteetti käyrästöjä, jne. Laskelmissa sovelletaan erikoismenetelmiä esim. Seuraavassa normaalilla mallinnusohjelmalla tarkoitetaan sellaista ohjelmaa, jolla ei voida mallintaa epävakaita tilanteita. Karakteristika menetelmä lyhyesti määriteltynä tarkoittaa tässä tapauksessa kahden osittaisdifferentiaaliyhtälön eli elastisuuden huomioivan jatkuvuusyhtälön ja hitauden ja kitkan huomioivan liikeyhtälön muuntamista tietokoneella numeeriseen integrointiin soveltuviksi kokonaisdifferentiaaliyhtälöiksi [1]. Koska normaalissa verkostomallinnuksessa ei huomioida derivaattoja, voidaan katsoa, että normaali mallinnus noudattaa vakaan virtaustilan teoriaa. Menettelyä toistetaan kussakin putken pisteessä halutun mallinnusajan loppuun huomioiden jatkuvasti putken päiden eli reunaehtojen paineja virtaamatilanteiden muutokset [1]. Normaalissa mallinnuksessa sovelletaan tavanomaisia painehäviökaavoja (esim. Normaali mallinnusohjelma antaa muutostapahtumasta sitä virheellisemmän tuloksen mitä nopeampi ja suurempi muutos on, koska mallinnus ei huomioi liikeyhtälöitä eikä järjestelmän elastisuutta. Normaali verkoston mallinnuslaskenta perustuu epälineaaristen yhtälöiden iteratiivisiin ratkaisumenetelmiin, joissa lasketaan putkien virtaamat, solmukohtien virtaamataseet ja painekorkeudet. Menetelmiä on verrattain useita, eräs vanhimmista lienee Hardy-Cross menetelmä, jota on käytetty myös rakennetekniikassa staattisesti määrittämättömien rakenteiden ratkaisuissa. Tällaista mallinnusohjelmistoa käytetään nykyään lähes poikkeuksetta mitoitettaessa ja analysoitaessa vesijohtoverkostoja. Laskennassa huomioidaan vain putken päiden välisen paine-eron ja kitkan (painehäviö) vaikutus virtaustilaan, lisäksi putkisto ja vesi oletetaan kokoon puristumattomiksi eli molempien kimmomoduuli on ääretön. Mallinnettaessa vuorokausituntista kulutusvaihtelua tai vesipintojen muutosta säiliöissä, tms. olosuhteissa), aallot kohtaavat toisensa pisteiden puolivälissä pisteessä P hetkellä t + ?t, jossa ?t =?x/c. Yhtälöiden avulla lasketaan kunkin verkoston putken virtaamat ja painekorkeudet (Q = f (t, x) ja H = f (t, x)) halutun mallinnusajan loppuun aika askelin ?t ja ?x pituisin putkiosuuksin. Epävakaan virtaustilan havainnollistaminen yksinkertaisen esimerkin avulla Elastisessa järjestelmässä paineen ja virtaamatilan muutokset etenevät paineaallon nopeudella, jolloin samalla 39 Vesitalous 2/2025 tekniikka. Epävakaa virtaustila Nopeissa muutostai häiriötilanteissa on käytettävä epävakaan tilan menetelmiä, joissa veden ja putkistojen elastisuus sekä vesimassan ja laitteistojen hitaus ja virtaustekniset ominaisuudet on otettava huomioon. Menetelmien teoriasta Vakaa virtaustila – normaali verkoston mallinnus Vakaa virtaustila määritellään siten, että järjestelmän kussakin putkessa virtaaman derivaatta ?Q/?t ja ?Q/?x (ajan ja paikan suhteen) ovat nollia, jolloin vesimassan hitautta ja veden ja putken elastisuutta ei huomioida. Kun mallinnuksessa huomioidaan esimerkiksi pumpun tai venttiilin käyntitilan muutos, derivaattoja ei enää voida pitää nollina. Darcy-Weisbach, Hazen-Williams, Manning) sekä eri komponenttien valmistajien ilmoittamia ominaiskäyrästöjä. Oikeamman tuloksen saamiseksi tulisi tällöin käyttää epävakaan tilan menetelmää. Kummastakin pisteestä lähtee jonkin tapahtuman aiheuttama paineen/virtaaman muutoksen aaltorintama paineaallon etenemisnopeudella c (äänen nopeudella ko. Erityisen tärkeää on käyttää mallinnuksissa oikean pituista aika-askelta, jotta kaikki tilanteet ja niiden vaikutukset tulevat huomioiduiksi [1, 5, 7]. Epävakaassa virtaustilassa ?Q/?t ja ?Q/?x eivät ole nollia. Tietotekniikan edistyessä on kehitetty useita tehokkaampia iterointi/laskenta menetelmiä, joista ohjelmistoalan asiantuntijat ovat muokanneet käyttäjäystävällisiä työkaluja suunnittelijoiden käyttöön
Seuraavassa tapahtumaa havainnollistetaan pelkistetyn esimerkin avulla. Vaihtelu jatkuu tällä periodilla alkuolettamuksen perusteella muuttumattomana. Joissain tapauksissa voidaan soveltaa myös jäykkää virtausteoriaa (rigid flow theory) [1], jolloin järjestelmän elastisuutta ei huomioida, ainoastaan massahitaus ja kitka huomioidaan. Jäykkää virtausteoriaa voidaan soveltaa hitaiden muutosten aaltoilumallinnuksessa esimerkiksi, jos pumppaus tapahtuu vapaiden vesipintojen välillä, jolloin järjestelmä pystyy varastoimaan ja purkamaan energiaa. Tapahtuma aiheuttaa paineen nopean kasvun DH. Putken dimension muutos on havainnollisuuden vuoksi liioiteltu. Koska järjestelmässä ei ole tällä hetkellä paine-eroa, joka ylläpitäisi käänteistä virtaussuuntaa ja venttiili on suljettu, paine laskee arvolla DH, joka pakottaa käänteisen virtausnopeuden nollaksi. hetkellä paineja virtaamatilanne putkilinjan eri kohdissa poikkeaa toisistaan. Todellisuudessa painehäviö (energiahäviö) vaimentaa aaltoilun, mutta ei vaikuta aikaperiodin pituuteen. Epävakaan elastisen virtaustilan yksinkertaistettu esitys. Tarkastelua varten on tehty seuraavat olettamukset: • painehäviö putkessa oletetaan vähäiseksi • energialinja ja paineviiva yhtyvät (nopeuskorkeus verrattuna paineen muutoksen suuruuteen on vähäinen) • venttiili suljetaan nopeasti • paineenmuutokset tapahtuvat sekä venttiilin yläja alavirtapuolella, tässä rajoitutaan ylävirtapuolen tapahtumiin Venttiilin nopea sulkeminen pakottaa virtausnopeuden äkillisesti nollaan venttiilin kohdalla. Tämä paineenlasku supistaa putkea ja vähentää nesteen tiheyttä. Vesijohtoverkostoissa epävakaa tilanne aiheuttaa kuvan 1 kaltaisia paineja virtaamamuutoksia. [1] 40 www.vesitalous.fi tekniikka. Aikaa 4 L/c kutsutaan järjestelmän aikaperiodiksi. Hetkellä 3 L/c tämä vaikutus on ehtinyt säiliölle ja virtausnopeus on kaikkialla nolla. Järjestelmä koostuu kuvan 1 mukaisesta vaakasuorasta, vakioläpimittaisesta putkesta, joka johtaa vettä sulkuventtiilin jälkeiseen järjestelmään. Paineen kasvu johtaa putken halkaisijan ja nesteen tiheyden kasvuun. Tapahtumaprosessi jatkuu ja hetkellä 2 L/c, painetaso on palautunut normaaliksi H ja putkessa vallitsee käänteinen virtaussuunta. Tapahtumat ovat kuitenkin esimerkkiä monimutkaisempia johtuen verkoston monimuotoisuudesta ja lukuisista heijastusvaikutuksista, interferensseistä ja reunaehtoina toimivien laitteiden (pumput, säätöventtiilit, säätöja ohjausprosessit, jne.) toiminnoista. Tapahtuman seurauksena putkeen palautuu alkuperäinen painetaso. Koska tällä hetkellä painetaso on DH verran säiliön pinnan alapuolella, alkaa putki imeä vettä säiliöstä alkuperäisellä virtausnopeudella v ja -suunnalla. Paineaalto saavuttaa säiliön hetkellä L/c, jolla hetkellä virtaus koko putkilinjalla on nolla ja painetaso koko linjalla H + DH, putki on laajentunut ja neste on kokoon puristunut. Hetkellä 4 L/c paineaalto on saavuttanut venttiilin ja tilanne vastaa täysin alkutilannetta. Halkaisijan kasvu ja nesteen tilavuuden muutos riippuu putken materiaalista (elastisuudesta) ja dimensioista sekä nesteen elastisuudesta. Muutos etenee äänen nopeudella c. Tällainen tilanne ei kuitenkaan vastaa tasapainotilaa, koska painetaso säiliöllä on ainoastaan H. Tilanteesta seuraa nestevirtauksen alkaminen ylipaineellisesta putkesta säiliöön päin. Käänteinen virtausnopeus v on alkuolettamusten perusteella samansuuruinen kuin alkuperäinen nopeus v. Kuva 1
Aaltoilu syntyy, kun kaivossa oleva pumppu käynnistetään, ja pysäytetään. [1, 4] Kuva 2. [1] Kuva 3. Normaalilla mallinnuksella laskettu venttiilin sulkeutumisen jälkeinen tilanne. Pysäytysajan lähestyessä nollaa paineen nousu lähestyy ääretöntä. Aaltoilutilanne kaivossa jäykän virtausteorian mukaan laskettuna. Mallinnus on siis tältä osin todellisuudesta poikkeava. H1(t) (m) H1(t) Hv H2 L2 L1 50 490 100 200 300 400 Vakaan pumppaustilan vedenpinta kaivossa Pumppaus lakkaa Pumppaus vapaiden pintojen välillä Pumppaus käynnistyy 500 Aika (s) 600 700 800 900 1000 51 41 Vesitalous 2/2025 tekniikka. Ennen pumppauksen käynnistymistä kaivon vesipinta on sama kuin vesistön (Hv) eli +50 m. Reaalisilla nesteillä ja putkilla paineen nousu äärettömäksi ei kuitenkaan elastisuuden vuoksi ole mahdollista, jonka vuoksi mallinnuksessa olisi käytettävä epävakaan elastisen tilan menetelmää. Normaali mallinnus Kuva 3 perustuu kuvan 1 mukaiseen järjestelmään ja lähtötietoihin. Jäykän virtausteorian menetelmällä mallinnettu venttiilin sulkeutumisen jälkeinen tilanne. Kuva 4. Vakaan tilan ja epävakaan tilan vertailusta Seuraavat kolme pelkistettyä esimerkkiä havainnollistavat virtaustilan merkitystä nopeissa muutostilanteissa. Paineen nousun jälkeen virtaaman pysähdyttyä paineviiva laskee säiliön vesipinnan tasolle. Koska normaalissa verkostomallinuksessa ei huomioida järjestelmän hitautta eikä elastisuutta, venttiilin nopea sulkeminen normaalissa mallinnuksessa ei johda paineen nousuun ja paineaaltoiluun, vaan virtaama pysähtyy samanaikaisesti koko putkilinjassa, eikä paineennousua ja paineaaltoilua tapahdu venttiilin sulkeuduttua. Menetelmä sopii hyvin pumpun kuivakäyntirajan ja kaivon tulvimisrajan määrittämiseen. Epävakaan virtaustilan mallinnus, jäykkä virtausteoria Kuva 4 vastaa kuvan 3 tilannetta, mutta sovellettuna jäykän virtausteorian mukaan. Paine nousee sitä suuremmaksi, mitä lyhyemmässä ajassa virtaama pysäytetään. Venttiilillä, jolla on lineaarinen sisäinen ominaiskäyrä, vakio hidastuvuus on mahdollinen tasaisella venttiilin sulkemisella, kun alkuolettamus pienestä linjan painehäviöstä on tosi. Kaava toteutuu, kun virtaama pysäytetään vakiohidastuvuudella. Jos painehäviö on merkittävä, tasaprosenttisella ominaiskäyrällä toimiva venttiili on parempi. Vesimassan hitauden takia paine nousee kuvan mukaisesti koko linjan pituudella ja virtausnopeuden muutos sulkemisprosessin ajan on kaikkialla sama. Esimerkki 1. Kuva 2 havainnollistaa tällaista aaltoilutilannetta erään vedenottamon rantakaivossa, johon vesi johdetaan pitkän vesistöön asennetun tuloputken kautta. Esimerkki 2
Normaali mallinnusohjelma, jos sillä voi mallintaa pumppauksen pysähtymistä, antaa virheellisen kuvan tapahtumaprosessista. Epävakaa virtaustila voi pahimmillaan johtaa paineiskuihin, jotka voivat vaurioittaa putkilinjaa ja siihen liittyviä laitteita. Mallinnusteorioiden virtaustekninen vertailutaulukko Taulukko 1 esittää yhteenvetomaisesti mallinnusteorioiden soveltuvuuksia ja oleellisia lausekkeita ja suureita. Epävakaiden tilanteiden yhteydessä tapahtumaprosessista ja linjaprofiilista riippuen voi esiintyä vaarallisia alipaineita, jotka lisäävät verkoston ylikuormittumisen lisäksi veden saastumisriskiä [3]. Paineenvaihtelu mallinnuksessa rajoittuu ainoastaan pumppaustilanteen ja nollavirtaamatilanteen väliselle paineviiva-alueelle. Normaalisti hetkellä nolla mallinnus tehdään vakaan tilan mallinnuksena, joka on lähtötilanne muutosten aiheuttamalle epävakaalle virtaustilalle. Esimerkissä pumppauksen nopea lakkaaminen aiheuttaa vaaralliseen paineiskuun johtavan tilanteen putkilinjassa tapahtuvan kavitaatioilmiön takia [5, 6]. Kansainvälisissä vapaasti kilpailluissa projekteissa voi olla vaikeaa menestyä ilman kattavan mallinnuksen osaamista. Etenkin veden kaukosiirrossa, joka on kasvava trendi, kattavan mallinnuksen osaaminen on välttämätöntä. Pumppauksen nopea lakkaaminen, normaalin mallinnuksen ja epävakaan elastisen tilan mallinnus, vertailu. Esimerkki 3. Tällainen tilanne voidaan mallintaa vain epävakaan tilan laskentaohjelmalla. PUMPPAUKSEN NOPEA LAKKAAMINEN, NORMAALI MALLINNUS Painekorkeuden vaihtelu Paineenvaihtelun maksimi verhokäyrä Paineenvaihtelun minimi verhokäyrä PUMPPAUKSEN NOPEA LAKKAAMINEN, EPÄVAKAAN TILAN MALLINNUS Kavitaatiota ja alipaineita Painekorkeuden vaihtelu 42 www.vesitalous.fi tekniikka. Kuva 5. Pumppauksen nopea pysähtyminen, normaali mallinnus ja epävakaan elastisen virtaustilan mallinnus, vertailu Kuva 5 esittää pumppauksen nopeaa pysähtymistä. Kirjoituksessa käsiteltyjen molempien menetelmien käyttö mallinnuksissa ovat toisiaan täydentäviä, jolloin mallinnusta voidaan sanoa kattavaksi. Yhteenveto Kattavassa mallinnuksessa huomioidaan myös epävakaat virtaustilanteet
Todellisuudessa derivaatta kuitenkin poikkeaa huomattavasti nollasta, jos kysymyksessä on esimerkiksi pumpun tai venttiilin käyntitilan muutos, jolloin mallinnus ei pysty huomioimaan dynaamista paineen muutosta (kuvat 3 ja 4 havainnollistavat asiaa). 1) Normaalisti pieni vuorokausituntisen virtaaman vaihtelussa, jolloin derivaatta voidaan katsoa nollaksi. Mallinnuksessa voidaan tällöin käyttää säätöteknistä ohjelmaa, joka usein sisältyy kehittyneisiin mallinnusohjelmiin. 6) Jäykkää virtausteoriaa voidaan soveltaa hitaiden muutosten aaltoilumallinnuksessa esimerkiksi, jos pumppaus tapahtuu vapaiden vesipintojen välillä, jolloin järjestelmä pystyy varastoimaan ja purkamaan energiaa. Q = virtaama, t = aika, x = sijainti, . = veden tiheys, c = paineaallon etenemisnopeus, K = veden kimmomoduuli, E = putken kimmomoduuli. Mallinnusteorioiden suureiden ja lausekkeiden virtaustekninen vertailu. Vesitalous 3/2022: 38. Säätöventtiilien virtaustekniikasta. Vesijohtojen saastumistapauksista. [2] E.B. PID ei sovellu soveltuu erinomaisesti soveltuu rajoitetusti Paineiskujen mallinnus ja vaimennusjärjestelmien suunnittelu ei sovellu soveltuu erinomaisesti soveltuu rajoitetusti Alipainetilanteiden mallinnus soveltuu rajoitetusti 3) soveltuu erinomaisesti soveltuu rajoitetusti Kavitaatiotilanteiden mallinnus ei sovellu soveltuu erinomaisesti soveltuu rajoitetusti Aaltoilutilanteiden ja interferenssien mallinnus ei sovellu soveltuu erinomaisesti soveltuu rajoitetusti 6) Energiatehokkuuden mallinnus soveltuu soveltuu erinomaisesti 5) soveltuu 43 Vesitalous 2/2025 tekniikka. Taulukko 1. Paineiskujen mallintamisen ja havaintojen välisistä poikkeamista. Wylie; Fluid Transients in Systems 1993. Menetelmä ei myöskään osoita nopean muutoksen aiheuttamaa alipainetta. 3) Voi joissain mallinnusohjelmissa ja tilanteissa osoittaa yli 1 bar alipainetta, joka on epärealistinen tilanne. 2) Teorian johdannossa, termi, joka sisältää tämän lausekkeen on hyvin pieni muihin termeihin verrattuna [1, 2]. Vakaa virtaustila Epävakaan virtaustilan mallinnukset Normaali mallinnus Elastinen virtausteoria Jäykkä virtausteoria |?Q/?t| tai pieni 1) > > |?Q/?x| ei huomioida > |??/?t| ei huomioida > |??/?x| ei huomioida ei huomioida 2) |?A/?t| ei huomioida > c ei huomioida huomioidaan ei huomioida K ei huomioida huomioidaan ei huomioida E ei huomioida huomioidaan ei huomioida Veden ja laitteiden hitaudet ei huomioida huomioidaan huomioidaan Verkostojen mallinnukset ja mitoitukset soveltuu erinomaisesti soveltuu 4) soveltuu rajoitetusti Jatkuvan säädön mallinnus esim. Kavitaatio vesilaitostekniikan haittailmiö. [7] Pressure Surges and Fluid Transients in Pipelines and Open Channels, 7th International Conference, Publication 19, BHR Group, jossa kirjoitus: (Unsteady Internal Flows Dimensionless Numbers and Time Constants). [6] Martti Pulli (2021). [5] Martti Pulli (2016). Vesitalous 6/2016: 28…32. [3] Martti Pulli (2017). Vesitalous 5/2021: 38…41. Lähteet [1] Flow Technology, Modern Functional Design of Water Transmission Systems R2021, Tammertekniikka (kirjasta on saatavana myös lähes identtinen suomenkielinen versio R2018). [4] Martti Pulli (2022). 5) Voidaan mallintaa myös dynaamisten muutostilanteiden vaikutukset, jolloin hyötysuhteet voivat vaihdella voimakkaasti. 4) Epävakaan tilan mallinnukset sisältävät myös vakaan tilan mallinukset, koska vakaa tila on lähtötilanne epävakaan tilan mallinnukselle. Vesitalous 3/2017: 50
T urvallisuusympäristömme on heikentynyt perustavanlaatuisesti ja pitkäaikaisesti Venäjän hyökättyä Ukrainaan eikä sodan laajenemisen riskiä ei voida sulkea pois. Ei järin toivottuja asioita. Naapurimme Venäjä käyttää laaja-alaisen vaikuttamisen keinoja myös avoimen konfliktin kynnyksen alapuolella edistääkseen strategisia tavoitteitaan. Nyt onkin korkea aika päivittää uhka-arviotamme. Lisäksi selonteon johtopäätöksissä todetaan, että sotilaalliseen uhkaan varautuminen muodostaa tärkeimmän perusteen varautumiselle yhteiskunnan kaikilla sektoreilla. Oli tapahtumien taustalla kuka tahansa tai motiivi mikä hyvänsä, niin ne käynnistivät meillä eräänlaisen informaatiovaikuttumisen ketjun: Raflaavat klikkiotsikot ja varsin spekulatiiviset asiantuntijalausunnot loivat kuvaa tilanteen uhkaavuudesta ja hallitsemattomuudesta. Tai heittää lisää vettä myllyyn jatkamalla spekulointia. Tämä toki jättää edelleen tilaa spekuloinnille. Seikka, johon emme vesihuoltoa koskevissa uhkakuvissamme ole reagoineet kovin vahvasti. Samalla kun vakuuttelimme tilanteen olevan hallinnassa, saatoimme varomattomuuttamme päästää julkisuuteen riskienhallintaamme ja turvallisuuden ylläpitoon liittyviä operatiivisia tietoja. VELI-PEKKA VUORILEHTO Osastonjohtaja, Helsingin seudun ympäristöpalvelut kuntayhtymä Veli-Pekka.Vuorilehto@hsy.fi Kirjoittaja toimii vesihuoltopoolin puheenjohtajana ja on muutenkin erityisen kiinnostunut vesihuollon turvallisuuteen ja jatkuvuudenhallintaan liittyvistä asioista. Viime kesänä vesihuolto paistatteli julkisuudessa mahdollisten hybridi-iskujen kohteena. Säkeet ”Ei aika mennyt koskaan palaa, ei takaisin nuo päivät tulla voi” tulivat ensimmäisenä mieleeni, kun tutustuin joulun alla julkaistuun valtioneuvoston puolustusselontekoon. Tuoreimpien julkisuudessa olleiden tietojen mukaan tutkinnoissa ei ole havaittu ainakaan suoria viitteitä valtiollisesta toimijasta. Vesihuolto ja Venäjä – Olemmeko valmiit, jos meitäkin koetellaan. 44 www.vesitalous.fi Ajankohtaista. Jo aikaisemmin kansallisessa riskiarviossa (2023) vesihuolto tunnistettiin potentiaaliseksi sotilaallisen voimankäytön kohteeksi sekä vaikuttamisen välineeksi
Valtaosalle meistä kaikki risahdukset pusikoissa eivät ole edelleenkään pienten vihreiden miehien aikaansaannoksia. Vaikutelma on kuitenkin väärä. Varautumisen tavoitehan on täysin päinvastainen. Tällaiseen uhkaan vastaaminen edellyttää meiltä kykyä muuttaa omaa varautumisemme pelikirjaa tarpeen vaatiessa. Toisaalta voimme toivoa myös viranomaisilta parempaa ja kohdistetumpaa tilannekuvaa toimijoiden suuntaan, jotta varautumisessa ja valmiuden ylläpidossa oikeasuhtaisuuden vaatimus tulisi nykyistä paremmin täytetyksi. Jos vastustaja pelaakin eri pelikirjan mukaan, ei perinteinen ajattelumalli välttämättä toimi. Näköpiirissä ei ole ”vanhoja hyviä aikoja”, joten rakennamme samalla uutta vesihuollon turvallisuuskulttuuria. Ollaan hereillä, havainnoidaan toimintaympäristöämme ja raportoidaan matalalla kynnyksellä viranomaisille turvallisuuteen liittyvistä poikkeamahavainnoista. Miten voimme konkreettisesti reagoida vallitsevaan turvallisuusympäristöön. Niiden huomioiminen ei lisää toteutumisen todennäköisyyttä. Kesän jälkeen kaapeleita on katkennut Itämerellä varsin taajaan. Varautumisessa tulee uskaltaa nostaa pöydälle myös kaikkein hurjimmat skenaariot, vaikka ne tuntuisivat kovin epätodennäköiseltä. Meillä voi olla vastassa toimija, joka operoi meidän näkökulmastamme hyvinkin epärationaalisesti (mutta älykkäästi) saavuttaakseen omat päämääränsä. Autamme näin viranomaisia tilannekuvan ylläpidossa ja samalla vapautamme itsemme spekuloinnin taakasta. Viimeistään tämän pitäisi herättää kaikki vesihuollon toimijat tarkastelemaan omaa varautumistaan: Mikä on sen perustaso ja miten se vastaa muuttuneeseen turvallisuusympäristöön. Se luo haasteen loogista ajattelua suosiville ja asioiden ennustettavuutta kaipaaville kaltaisilleni perusinsinööreille. Oikeasuhtaisuuden arviointi ei ole helppoa eikä priorisointi ole välttämättä kokonaan omissa käsissämme. On hyvä todeta, että elämme nyt ”uutta normaalia”. Ovatko satsauksemme turvallisuuteen riittävät vai onko tarpeen arvioida painopisteitä uudelleen. Vastuu toiminnan jatkuvuudesta kaikissa olosuhteissa on kuitenkin yksikäsitteinen. Julkisuuden kautta onkin helppo saada vaikutelma, että otamme kansakuntana kovin helposti kierroksia. Perinteisesti riskien ja uhkien tunnistaminen perustuu rationaalisuuteen: Reflektoimme tapahtumia, joita on joko tapahtunut tai joita kollektiivinen ymmärryksemme pitää mahdollisina. Ja halutessaan myös resursseja säästämättä. 45 Vesitalous 2/2025 Ajankohtaista. Suhtaudumme vallitsevaan tilanteeseen pragmaattisesti
Tuloksista hyötyvät kaikki seurantaverkoston aineiston käyttäjät, mm. Korkeustietojen laaduntarkastus kansallisen pohjavesiseurantaverkoston havaintopaikoilla Stormwater Model for Quantitative and Qualitative Analysis in Viinikanoja Catchment, Tampere Kuvaajassa näkyy verkoston havaintopaikkojen yläpäiden ehdotettujen muutosten suuruus. Korkeustietojen varmistaminen mahdollistaa pohjaveden aikasarjojen asettamisen oikealle N2000 korkeustasolle, sekä oikealle tasolle suhteessa maanpintaan. Maanpintojen korkeudet todettiin hyviksi 18,0 % 1 917 havaintopaikasta, ja uusia arvoja ehdotettiin 82,0 % paikoista. Tämä tukee seurantaverkoston keräämän tiedon tarkkuutta ja luotettavuutta. D iplomityön tarkoitus oli tarkistaa kansallisen pohjaveden hydrologisen seurantaverkon havaintoputkien ja tarkkailukaivojen yläpäiden ja maanpintojen korkeudet. 78,4% 15,7% 3,4% 1,3% 0,7% 0,3% 0,1% 0% 0,0% 10,0% 20,0% 30,0% 40,0% 50,0% 60,0% 70,0% 80,0% 90,0% St or mw ate r Na tur al lea ch ing Ag ric ult ur e At mo sp he ric de po sit ion Se ttle me nts ou tsi de se we ra ge ne tw or k Fo re str y Va ca tio n re sid en ce s Po int so ur ce Magnitude of phosphorus load entering Iidesjärvi by source, VEMALA model (SYKE, 2024) 46 www.vesitalous.fi. Pietari Pöykkö valmistui vesija ympäristötekniikan DI:ksi Oulun yliopistosta ja työskentelee nyt väitöskirjatutkijana yhdessä Suomen ympäristökeskuksen kanssa, aiheenaan maankäytön muutoksen vaikutukset pohjaveden pinnankorkeuteen. aluehallinnot, ympäristöviranomaiset, tutkijat ja mallintajat. Opinnäytetyö on vapaasti luettavissa verkossa: https://trepo.tuni.fi/handle/10024/157554. Simulations predict an increase in stormwater runoff, leading to a higher flood risk and a significant rise in phosphorus load to Lake Iidesjärvi, especially pronounced under extreme scenarios of high urbanization and the highest emissions scenarios (RCP6.0 and RCP8.5) projecting more intense and frequent storm events in Northern Europe, further intensifying the eutrophication problem. Yläpäiden korkeudet todettiin hyviksi 67,4 % soveltuvista 1 329 paikasta, ja uusia arvoja ehdotettiin 32,6 % paikoista. Unchanged 1000 500 200 100 100 200 50 25 10 5 Co un t Existing elevs Originally missing elevs Top elevation change [m] U rbanization and climate change increase management challenges in Tampere’s Viinikanoja catchment, affecting flood control, water quality, and ecosystem health. Artemii Osipchuk valmistui Tampereen yliopiston Environmental Engineering -ohjelmasta ja on avoin työtarjouksille (artemiiosipchuk@yahoo.com). Hydrological-hydraulic-water quality model (Fluidit) was simulated under various future scenarios, including different urban development densities based on the regional development plan and various climate change representative concentration pathways (RCPs). Diplomityö on vapaasti luettavissa verkossa: https://urn.fi/URN:NBN:fi:oulu-202406184695. Tarkistukseen käytettiin MML:n aineistoja (KM2 ja Lidar 5p), joiden tarkkuudet arvioitiin omilla VRS-RTK -mittauksilla
Mahdolliset haasteet tai esteet yhteistyön aloittamisessa. Haastatteluissa suurimpia haasteita oli pienillä vesiosuuskunnilla, joilla on usein puutteelliset resurssit. Miten yhteistyöprosessi lähti liikkeelle. Missä asioissa näkisitte yhteistyön hyödyntävän toimintaa. Yhteistyön haasteet. Tulevaisuuden näkymät ja mahdollinen yhteistyön laajentaminen. 4.1. Jos on, kuinka pitkään yhteistyötä on tehty. DI Lilja Jämsä valmistui Oulun yliopiston ympäristötekniikan koulutusohjelmasta ja työskentelee FCG Finnish Consulting Group Oy:ssä. Mitä ajatuksia laitosten yhdistymiskeskustelu herättää. Mitä asioita nähty tärkeäksi yhteistyön toimivuuden ja aikaansaamisen kannalta. Onko?yhdistymisistä keskusteltu laitoksessanne tai onko siihen halukkuutta. Tutkimus toteutettiin viidessä kaupunkialueen tutkimuskohteessa Oulussa. Hulevesipumppaamoiden toimivuus alikulkujen tulvatilanteissa Vesihuoltolaitosten yhteistyöselvitys: Esimerkkejä ja hyviä käytäntöjä Suomessa Oulun keskustassa sijaitseva tutkittu alikulku. Hulevesitulvakohteissa tulisi huomioida mm. 4.2. I lmastonmuutoksen myötä voimistuvat rankkasateet aiheuttavat hulevesitulvia rakennetuilla alueilla. Työssä tarkasteltiin, miten pumppaamoiden kapasiteettien nostolla voitaisiin vähentää tai ennaltaehkäistä tulvia alikuluissa. 3.1. Opinnäytetyö on vapaasti luettavissa verkossa: https://urn.fi/ URN:NBN:fi:oulu-202409175938. 3.3. Samalla tarkasteltiin vaihtoehtoista tapaa mallintaa ylivuotoreittejä. 2.1. Vesihuoltolaitoksen koko. Mitä ajatuksia yleisesti. Laitoksella käytetyt yhteistyömuodot. HAASTATTELURUNKO – Vesihuoltolaitosten yhteistyö 1. Mallinnustulosten perusteella pelkästään pumppaamoiden pumppujen tuottojen kasvattaminen ei vähentänyt merkittävästi tai lainkaan alikulkujen tulvimista, saati vaikuttanut pinnankorkeuksiin. 2. Diplomityö on luettavissa osoitteessa https://oulurepo.oulu.fi/handle/10024/51922 DI Risto Ahde valmistui Oulun yliopiston ympäristötekniikan maisteriohjelmasta 30.9.2024 ja työskentelee tällä hetkellä Etelän-Savon ELY-keskuksen vesihuoltopalvelut -yksikössä. V esihuollon turvaaminen on tärkeää suomalaisten arjessa, mutta toimintaympäristön muutokset, kuten henkilöstöpula sekä kiristyvät vaatimukset tuovat alalle haasteita. vastaanottavien verkostojen kapasiteetit sekä ennen kaikkea valuntaan vaikuttavat muutokset valuma-alueilla. 4. Alueellista vaihtelua on paljon ja tärkeänä tekijänä toimivassa yhteistyössä on motivoitunut henkilöstö sekä yhteinen tahtotila. Haastattelujen perusteella havaittiin, että yhteistyö toimii hyvin, kunhan se vain saadaan aloitettua. Onko laitoksella yhteistyötä muiden laitosten kanssa. 5.1. 3.2. 2.3. Mahdolliset haasteet yhteistyön aikana. 3. Nykyisten hulevesijärjestelmien kapasiteettien ylittyessä pintavalunta voi kertyä alikulkuihin. Ehdotuksia yhteistyön kehittämiseksi. 2.2. 7. TEKNILLINEN TIEDEKUNTA VESIHUOLTOLAITOSTEN YHTEISTYÖSELVITYS: ESIMERKKEJÄ JA HYVIÄ KÄYTÄNTÖJÄ SUOMESSA Risto Ahde Ympäristötekniikan tutkinto-ohjelma Diplomityö Syyskuu 2024 TEKNILLINEN TIEDEKUNTA VESIHUOLTOLAITOSTEN YHTEISTYÖSELVITYS: ESIMERKKEJÄ JA HYVIÄ KÄYTÄNTÖJÄ SUOMESSA Risto Ahde Ympäristötekniikan tutkinto-ohjelma Diplomityö Syyskuu 2024 47 Vesitalous 2/2025. Opinnäytetyössä selvitettiin haastattelujen avulla vesihuoltolaitosten yhteistyön tilannetta, käytettyjä yhteistyömuotoja ja niihin liittyviä haasteita sekä kehitysehdotuksia. 6. Yhteistyön toimivuus. Mitä hyötyjä yhteistyöstä on ollut. 5
ja lietteenkäsittelylaitteet HUBER Technology Nordic AB | Puh 0207 120 620 info@huber.fi | www.huber.fi Vesihuollon suunnittelun ykkönen Vesien käsittely, hulevesien ja tulvariskien hallinta, vesivarojen hallinta, vesihuoltoja jätevesiverkostot ramboll.com/fi-fi/vesi vesihuollon, vesienhallinnan ja analytiikan asiantuntija palveluksessasi. KVVY Tutkimus Oy Vahva kotimainen SUUNNITTELU JA TUTKIMUS. 48 www.vesitalous.fi VESITALOUDEN LIIKEHAKEMISTO Auma Finland (80 x 50) Huber (80 x 50) Sweco (80 x 40) KVVY (80 x 60) Ramboll (70x80) AUTOMAATIOJÄRJESTELMÄT JÄTEVESIENJA LIETTEENKÄSITTELY Jäteveden
Vesiyhdistyksen vuosikokous 23.4.2025 Vesi – kohtuullisesti nautittuna – on terveellistä. 49 Vesitalous 2/2025 VESITALOUDEN LIIKEHAKEMISTO Kaiko (80 x 50) www.kaiko.fi Kaiko Oy Henry Fordin katu 5 C 00150 Helsinki Puhelin (09) 684 1010 kaiko@kaiko.fi www.kaiko.fi • Vuodonetsintälaitteet • Etäluettavat vesimittarit • Annostelupumput • Venttiilit • Vedenkäsittelylaitteet VEDENKÄSITTELYLAITTEET JA -LAITOKSET Ajankohtaista vesiyhdistykseltä Vesiyhdistyksen vuosikokous pidetään keskiviikkona 23.4.2025 klo 17 alkaen Tieteiden talossa (Kirkkokatu 6, Helsinki). Kokouksessa käsitellään yhdistyksen sääntöjen 11§:ssä mainitut asiat
In a study conducted at Aalto University, the service life of sewers could be predicted reliably from data from a medium-sized water and wastewater utility, where inspection results were available for approximately 13% of the network length. Minna Mäkelä and Olle Häggblom: Water management systems in arable areas D espite challenging conditions, Finnish agriculture produces an estimated 80% of the food we eat. Rossi and Harri Koivusalo: Water technology infrastructures – a critical part of societal functions (editorial) Hannu Nykänen and Jarno Suni: Research for sustainable and responsible use of water and water resources – University of Eastern Finland Water Research Community Martti Pulli: Comprehensive Modelling of Water Networks Veli-PekkaVuorilehto: Water service and Russia – Are we prepared if we are tested. O thers: Pekka M. However, modern methods like underwater multibeam scanning should be considered, especially for high-risk dams. Based on the condition assessment, recommendations were made to ensure the dam's proper functioning in the future. Sina Masoumzadeh Sayyar and Tuija Laakso: Using Artificial Intelligence for Predictive Maintenance of Sewer Networks W astewater network condition data can be utilized to predict the need for sewer condition and need for renovation. Nora Sillanpää, Eero Assmuth, Adam LundenMorris, Jarkko Nyman and Harald Arlander: Multiobjective design of retention basins – the Kaupintie stormwater basin in Helsinki as an example S tormwater management plays a key role in urban environment planning and preparing for the impacts of climate change. Managing problems requires comprehensive threat identification, risk assessment, and the implementation of risk management measures. Silvia Sommarberg and Maro Ketola: Water as a means of wide-ranging influence 50 www.vesitalous.fi FINNISH JOURNAL FOR PROFESSIONALS IN THE WATER SECTOR Published six times annually | Editor-in-chief: Minna Maasilta | Address: Annankatu 29 A 18, 00100 Helsinki, Finland ABSTRACTS. Dam owners are legally required to monitor their dams, with the extent determined by the risk of damage and the approved monitoring program. The most significant artificial lake in terms of its storage capacity is the Kalajärvi artificial lake, built about 50 years ago. In the recent debate sparked by the cable breaks in the Gulf of Finland, it has been concluded in hindsight that we may have been too naïve in openly publishing accurate location information on critical infrastructure. In 2024, the South Ostrobothnia Centre for Economic Development, Transport and the Environment commissioned the consulting company AFRY to conduct a condition assessment of the Kalajärvi earth dams, with the aim of assessing the condition of the earth dam, as well as the dam's functionality and safety. Miettinen: Groundwater Purity and Safety in Finland: Challenges and Solutions F inland has abundant and mostly good-quality groundwater resources. We have also entered a new era in data transparency: instead of aiming for maximum transparency, it is necessary to strive for a cautious approach and to carefully consider what information is worth making openly available. Reetta Kuronen: Transparency of critical water infrastructure data needs to be reassessed S ecurity, preparedness and security of supply have gained strong importance in Finland since Russia invaded Ukraine in 2022. The design guidelines for basins are still quite limited, leaving much of the potential of retention basins untapped. Groundwater quality problems are related to the soil, environmental pollution sources, the location of wells and their structures, or water treatment. Unfortunately, most of the epidemics and water quality problems caused by domestic water are related to groundwater contamination. They must be kept in working order to ensure our selfsufficiency and security of supply. At best, basins can promote several goals related to a sustainable and aesthetic urban environment. Vesa-Matti Autti: Monitoring the Condition of Hydroelectric Dams T he condition and monitoring of hydroelectric dams are crucial for safety, the environment, and electricity production. Retention basins are one of the most common structures for stormwater management. The large-scale land drainage structures built for this purpose are part of the basic infrastructure of our society. Tuuli Saari and Kimmo Häkkinen: Condition assessment of the Kalajärvi earth dam N umerous flood protection structures have been built in the low-lying and flood-prone Ostrobothnia. Traditional methods like visual inspections and manual measurements are generally sufficient if done frequently and professionally. Ilkka T
Kriittisen vesi-infrastruktuurin tuhoamisen lisäksi Venäjä on sodan aikana myrkyttänyt Ukrainan vesistöjä. Vuonna 2023 ympäristökatastrofiksi luokitellun Kahovkan padon tuhon aiheuttamat vahingot ja ketjuuntumisvaikutukset ovat laajoja ja pitkäkestoisia. Tämä tarkoittaa myös sitä, että niiden toiminta pyritään turvaamaan häiriöttömästi kaikissa tilanteissa. Suomella onkin mahdollisuus johtaa kestävän kehityksen ja ympäristönsuojelun keskustelua, sillä Suomen vesihuolto on korkeatasoista ja vesivarojen kestävä käyttö on toiminnan keskiössä. Vesiturvallisuudella on myös kansainvälinen ulottuvuus, joka korostuu nykyisessä maailmantilanteessa. Ilmastonmuutoksen ja geopoliittisten jännitteiden myötä vesi-infrastruktuurin ja vesistöjen turvaaminen on entistä tärkeämpää. Vesihuollon ongelmat lamauttavat herkästi muita palveluita ja keskeistä tuotantoa, kuten sosiaalija terveydenhuoltoa sekä elintarviketeollisuutta. E delleen käynnissä oleva sota on osoittanut, että Venäjä on valmis vahingoittamaan Ukrainaa ja sen kansakuntaa kaikin mahdollisin keinoin. Esimerkiksi elokuussa 2024 Venäjä päästi kemikaalijätettä Seim-jokeen, joka virtaa myös Ukrainaan. SILVIA SOMMARBERG Väitöskirjatutkija Maanpuolustuskorkeakoulu MARO KETOLA Väitöskirjatutkija Maanpuolustuskorkeakoulu 51 Vesitalous 2/2025. Vesi laaja-alaisen vaikuttamisen keinona Ukrainan vesi-infrastruktuuri on muun kriittisen infrastruktuurin ohella keskeisiä osa-alueita, joihin Venäjä on pyrkinyt vaikuttamaan läpi sodan. Lisäksi tulvavesi ja yläjuoksun kuivuus ovat johtaneet eläinlajien häviämiseen sekä heikentäneet puhtaan veden saantia alueella. Suomessa vesihuollon turvaamiseen on varauduttu kokonaisturvallisuuden mallin mukaisesti. Sodan aikana on ilmennyt monia tapauksia, joissa Ukrainan vesiturvallisuus on vaarantunut, ja myös Suomesta on lähetetty Ukrainaan vesihuollon materiaaliapua. Venäjän laaja-alaisen vaikuttamisen keinovalikoima on mittava, minkä takia on varauduttava mitä erilaisimpiin vaikuttamiskeinoihin ja niiden yhdistelmiin. Lähtökohtaisesti vesilaitoksiin, vesivarastointiin sekä vedenottamoihin vaikuttaminen synnyttää aina merkittäviä ongelmia yhteiskunnassa. Ukrainan sodan oppeja onkin syytä tarkastella myös Suomen vesihuollon turvaamisen ja patoturvallisuuden näkökulmasta. Veden laadun heikkeneminen voi johtaa väestön sairastumiseen ja pahimmassa tapauksessa saattaa heidät hengenvaaraan. Vesiturvallisuuden ylläpitäminen edellyttää varautumista häiriötilanteisiin sekä laaja-alaisen vaikuttamisen moninaisiin keinoihin niin fyysisessä maailmassa kuin kyberympäristössäkin. Lohduttomina esimerkkeinä ovat kalakantojen tuhoutuminen, puhtaan juomaveden saannin ongelmat sekä maatalouden toimintaedellytysten heikkeneminen. Kemikaalijäte on tuhonnut joesta kaiken elollisen noin 650 kilometrin matkalta. Uusi Yhteiskunnan turvallisuusstrategia painottaa vesiturvallisuuden merkitystä korostamalla, miten vesihuoltolaitokset ja -verkostot sekä padot luetaan osaksi kriittistä infrastruktuuria. Vapautuneet vesimassat ovat muun muassa tuhonneet siviili-infrastruktuuria, vahingoittaneet alueen luontoa sekä saastuttaneet maaperää. Myös vesistöjen tuhoutuminen aiheuttaa merkittäviä ekologisia, sosiaalisia ja taloudellisia ongelmia, millä on suoria vaikutuksia yhteiskunnan toimintakykyyn