Jatkuvatoimisten mittaustulosten hyödyntäminen hulevesien hallinnan kohdentamiseen tiiviisti rakennetuilla alueilla
Vasileva, Lyubomira (2022)
2022
Ympäristö- ja energiatekniikan DI-ohjelma - Programme in Environmental and Energy Engineering
Tekniikan ja luonnontieteiden tiedekunta - Faculty of Engineering and Natural Sciences
This publication is copyrighted. You may download, display and print it for Your own personal use. Commercial use is prohibited.
Hyväksymispäivämäärä
2022-06-10
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi:tuni-202205255257
https://urn.fi/URN:NBN:fi:tuni-202205255257
Tiivistelmä
Nopeasti kehittyvissä kaupungeissa on suuri prosenttiosuus läpäisemättömiä pintoja. Nämä pinnat muuttavat rankkasateen veden hulevedeksi, joka kuljettaa haitta-aineita pintavesistöihin ilman käsittelyä. Hulevedet tunnetaan pääasiallisena fosforin (P) hajakuormituslähteenä, ja ne aiheuttavat pintavesien rehevöitymistä, joka heikentää veden laatua.
Tässä työssä tutkitaan vuodenaikojen vaikutusta huleveden laatuun tiheästi rakennetussa ympäristössä keskittyen ravinteisiin (typpi ja fosfori) ja kiintoaineisiin (Total Suspended Solids). Työssä arvioidaan erilaisten kansallisten ja paikallisten kriteerien soveltuvuutta huleveden laadun arviointiin. Kaikki tutkitut paikat ovat Tampereen kaupungissa. Nämä ovat kolme Iidesjärveen laskevaa ojaa, kolme Pyhäjärveen laskevaa ojaa ja yksi tulva-altis hulevesiviemäri. TSS:n, sameuden ja ravinteiden laatuparametrien välisiä korrelaatioita hulevedessä on arvioitu kahdentyyppisten mittausten perusteella. Yksi tyyppi on jatkuvatoimiset sameuden ja virtauksen mittaukset, jotka tehdään 2–12 kuukauden jaksoissa vuoden 2021 aikana. Toinen mittaustyyppi on vedenottonäytteiden analyysi kiintoaineen, sameuden ja ravinteiden osalta. Raskasmetallit jätetään tämän työn ulkopuolelle. Hulevesien laadun mallintamiseen ja laskentaan käytettyjen menetelmien yksityiskohtaisen arvioinnin avulla valitaan lineaarinen regressiomenetelmä, jota käytetään sameuden ja kiintoaineen sekä sameuden ja kokonaisfosforin välisten korrelaatioiden määrittämiseen. Sameudella on vahva korrelaatio kiintoaineen kanssa (korrelaation selitysaste R2 > 0,7) kaikissa tutkituissa paikoissa. Sameuden ja kokonaisfosforin väliset korrelaatiot ovat kuitenkin olleet huonoja (R2 < 0,7) yli puolella tutkituista kohteista. Lähtötietojen asianmukainen käsittely parantaa korrelaatioiden luotettavuutta. Lähijärvien kiintoaineen ja kokonaisfosforin kuormituksen määrä on laskettu käyttämällä korrelaatioita ja jatkuvien virtamamittausten dataa.
Tutkimustulokset osoittavat, että suurin kuormitus sekä kiintoaineesta että kokonaisfosforista kertyy kaikille tutkituille ojille yhtä lukuun ottamatta kevään aikana. Kuormitusintensiteetti laskee syksyllä 45–96 % välillä (TSS) ja 53–97% välillä (P). Suurin kuorma kevään aikana muodostuu Vuohenojalla (629 417,4 t TSS, 737,7 t P) ja syksyn aikana Vihiojalla (173 844,3 t TSS, 36,8 t P). Hulevesien hallintatoimenpiteet tulee kohdistaa tarkasti näihin kahteen ojaan kriittisimmän vuodenajan eli suurimman vastaavan kuormituksen mukaan. Nämä tulokset auttavat Tampereen kaupungin maankehitysalan ammattilaisia kehittämään parempia hulevesien hallintatoimenpiteitä ja kaavoitusta. Tulokset voivat olla hyödyllisiä myös hulevesien hallintaan tarvittavien käytettävissä olevien resurssien optimoinnissa.
Tässä työssä tutkitaan vuodenaikojen vaikutusta huleveden laatuun tiheästi rakennetussa ympäristössä keskittyen ravinteisiin (typpi ja fosfori) ja kiintoaineisiin (Total Suspended Solids). Työssä arvioidaan erilaisten kansallisten ja paikallisten kriteerien soveltuvuutta huleveden laadun arviointiin. Kaikki tutkitut paikat ovat Tampereen kaupungissa. Nämä ovat kolme Iidesjärveen laskevaa ojaa, kolme Pyhäjärveen laskevaa ojaa ja yksi tulva-altis hulevesiviemäri. TSS:n, sameuden ja ravinteiden laatuparametrien välisiä korrelaatioita hulevedessä on arvioitu kahdentyyppisten mittausten perusteella. Yksi tyyppi on jatkuvatoimiset sameuden ja virtauksen mittaukset, jotka tehdään 2–12 kuukauden jaksoissa vuoden 2021 aikana. Toinen mittaustyyppi on vedenottonäytteiden analyysi kiintoaineen, sameuden ja ravinteiden osalta. Raskasmetallit jätetään tämän työn ulkopuolelle. Hulevesien laadun mallintamiseen ja laskentaan käytettyjen menetelmien yksityiskohtaisen arvioinnin avulla valitaan lineaarinen regressiomenetelmä, jota käytetään sameuden ja kiintoaineen sekä sameuden ja kokonaisfosforin välisten korrelaatioiden määrittämiseen. Sameudella on vahva korrelaatio kiintoaineen kanssa (korrelaation selitysaste R2 > 0,7) kaikissa tutkituissa paikoissa. Sameuden ja kokonaisfosforin väliset korrelaatiot ovat kuitenkin olleet huonoja (R2 < 0,7) yli puolella tutkituista kohteista. Lähtötietojen asianmukainen käsittely parantaa korrelaatioiden luotettavuutta. Lähijärvien kiintoaineen ja kokonaisfosforin kuormituksen määrä on laskettu käyttämällä korrelaatioita ja jatkuvien virtamamittausten dataa.
Tutkimustulokset osoittavat, että suurin kuormitus sekä kiintoaineesta että kokonaisfosforista kertyy kaikille tutkituille ojille yhtä lukuun ottamatta kevään aikana. Kuormitusintensiteetti laskee syksyllä 45–96 % välillä (TSS) ja 53–97% välillä (P). Suurin kuorma kevään aikana muodostuu Vuohenojalla (629 417,4 t TSS, 737,7 t P) ja syksyn aikana Vihiojalla (173 844,3 t TSS, 36,8 t P). Hulevesien hallintatoimenpiteet tulee kohdistaa tarkasti näihin kahteen ojaan kriittisimmän vuodenajan eli suurimman vastaavan kuormituksen mukaan. Nämä tulokset auttavat Tampereen kaupungin maankehitysalan ammattilaisia kehittämään parempia hulevesien hallintatoimenpiteitä ja kaavoitusta. Tulokset voivat olla hyödyllisiä myös hulevesien hallintaan tarvittavien käytettävissä olevien resurssien optimoinnissa.