Search

Water-levels of lakes in Finland are artificially regulated for energy production, flood protection, navigation and recreational use. There is a need for changing water-level regulation practices, due to changing climate, increasing recreational use of lakes, and implementation of legally binding national targets for electrification of renewable sources. To obtain more knowledge-based assessments of new water management regulations, we need to develop water-level regulation assessment tools and to increase the sensitivity of ecological classification systems for hydromorphological pressures, as the European Union Water Framework Directive (WFD)requires. The main objectives of this study were to 1) develop criteria and threshold values for assessing the ecological status in regulated lakes, 2) identify both high-hydrological status and heavily modified lakes and 3) estimate the role of helophytes in the uppermost littoral zone. Impacts of water-level fluctuation on macrophytes, macrozoobenthos, and littoral fish fauna were clearly evident, and the threshold value between moderate and good ecological status was a 3.5 m winter water-level drawdown with the mean ecological quality ratio assessment method (1.8 m with the one-out-all-out principle). The vertical extension of Phragmites was most strongly associated with the water-level fluctuation of open water period (OWP), followed by Carex spp. and Equisetum. Overall, the RF models explained 4--41% of the variation observed in the helophytes zones. The models indicated that OWP fluctuation, slope, openness and cover of other macrophyte groups were key factors explaining the extent of the helophyte zones. The hydrological regime could be classified as having high hydrological status in 20% of the regulated lakes. Quite often, the ecological status was poorer, implying that high-hydrological status lakes often face other anthropogenic pressures, such as eutrophication that degrades high ecological status. Provisional designation with hydrological criteria seemed to work quite well, because 13 of the 15 lakes were estimated similarly with simple hydrological criteria, compared with the national HMWB designation only later produced by the environmental authorities. Suomen järvien vedenkorkeuksia säännöstellään energian tuotannon, tulvasuojelun, laivaliikenteen ja virkistyskäytön tarpeisiin. Vedenpinnan säännöstelyihin kohdistuu muutospaineita, jotka johtuvat ilmastonmuutoksesta, vesistön muusta käytöstä sekä lakisääteisistä velvoitteista lisätä uusiutuvan energian käyttöä. Tämän vuoksi vesistöjen hydromorfologisen tilan arviointiin on kehitettävä työkaluja ja ekologisen luokittelujärjestelmän herkkyyttä havaita hydromorfologisia paineita on parannettava kuten EU:n vesipolitiikan puitedirektiivi edellyttää. Tämän väitöskirjan tavoitteena on 1)kehittää kriteerejä ja raja-arvoja ekologisen tilan arviointiin säännöstellyissä järvissä 2)luoda arviointimenetelmä erinomaisessa hydrologisessa tilassa olevien järvien ja voimakkaasti muutettujen järvien tunnistamiseen sekä 3)arvioida ilmaversoisen kasvillisuudeen esiintymiseen vaikuttavia tekijöitä. Vedenpinnan säännöstelyn vaikutus vesikasvillisuuden, pohjaeläimistön ja kalaston lajikoostumukseen oli selkeä ja yli 3.5 m vedenpinnan talvialenema aiheutti alle hyvän ekologisen tilan (1.8 m talvialenema heikoimman lenkin periaatteella). Vedenkorkeuden vaihtelu avovesikaudella selitti kaikkien parhaiten ilmaversoisen järviruo'on, mutta varsin hyvin myös järvikortteen ja sarojen esiintymisen laajuutta. Ilmaversoisen vesikasvillisuuden sijainnin ennustamiseen kehitetyt RF-mallit selittivät 4--41% ilmaversoisten sijainnista. Mallien mukaan avovesikauden vedenkorkeuden vaihtelu, rannan jyrkkyys ja avoimuus sekä muiden vesikasvilajien peittävyys olivat keskeiset selittävät tekijät ilmaversoisten vesikasvillisuusvyöhykkeiden sijannille. Lievästi säännöstellyistä järvistä noin 20% on säännöstelystä huolimatta erinomaisessa hydrologisessa tilassa. Varsin usein näiden järvien ekologinen luokittelu on kuitenkin huonompi johtuen muista vesistöön kohdistuvista paineista kuten rehevöitymisestä. Voimakkaasti muutettujen vesistöjen alustava tunnistaminen hydrologisilla kriteereillä vaikutti toimivan varsin hyvin, koska 13/15 järveä arvioitiin yhtäläisesti kuin ympäristöviranomaisten tekemässä varsinaisessa voimakkaasti muutettujen vesistöjen tunnistamisessa.

Suomen ensimmäinen pintavesien ekologisen ja kemiallisen tilan luokittelu laadittiin vuonna 2008 vesienhoidon ensimmäisen suunnittelukauden ohjeistuksen (Ympäristöhallinnon ohjeita OH 3/2009) mukaisesti. Tässä oppaassa esitetään päivitetyt arviointiperusteet pintavesien ekologisen ja kemiallisen tilan arviointiin ja luokitteluun vesienhoidon toista suunnittelukautta varten. Ohje on ensisijaisesti tarkoitettu ELY-keskuksille vesienhoidon suunnittelussa käytettäväksi vesien tilan luokitteluun. ELY-keskusten on tärkeää huomioida ja ottaa systemaattisesti käyttöön ohjeessa esitetyt päivitetyt arviointiperusteet. Vesien tilan luokittelussa käytettäviä parametreja on tapauskohtaisesti sisällytettävä toiminnanharjoittajien velvoitetarkkailuihin ja YVA-selvityksiin. Ohjeessa esitetään ne muutokset ja lisäykset, jotka vuosien 2012–2013 aikana toteutettavassa luokittelussa tulee huomioida verrattuna ensimmäisen suunnittelukauden ohjeistukseen. Muilta osin noudatetaan ensimmäisen luokittelukierroksen ohjeistusta (Ympäristöhallinnon ohjeita OH 3/2009). Kaikki luokittelutekijöiden arviointiperusteet (vertailuarvot ja luokkarajat) ovat tässä ohjeessa liitteinä, eikä ohjeen OH 3/2009 liitetaulukoita tule käyttää.

Tässä selvityksessä tarkasteltiin Pohjois-Savon säännösteltyjen järvien tilaa ja mahdollisia säännöstelyjen kehittämistarpeita. Suomen ympäristökeskuksen ja Pohjois-Savon ympäristökeskuksen yhteistyönä toteutettu selvitys kohdennettiin niille Pohjois-Savon maakunnan säännöstellyille järville, jotka eivät ole olleet mukana viimeisen 20 vuoden aikana tehdyissä suuria järviä koskevissa säännöstelyn kehittämisselvityksissä. Kohdejärvistä 20 sijaitsee Vuoksen vesistön alueella. Nämä järvet ovat: Sorsavesi, Kiuruvesi, Salahmijärvi, Hautajärvi, Kilpijärvi, Rytkynjärvi,Iso Vehkalahti, Pieni Vehkalahti, Karjalankosken allas, Vuotjärvi, Syväri, Karsanjärvi, Korpijärvi, Säleväjärvi, Kiltuanjärvi, Haajaistenjärvi, Laakajärvi, Juojärvi, Rikkavesi ja Kaavinjärvi. Kymijoen vesistöalueelta tarkastelussa olivat mukana Sonkari- ja Kiesimäjärvi sekä Hirvijärvi, Kalliovesi ja Ahveninen. Vesistöjen tilaa ja säännöstelyn vaikutuksia arvioitiin veden laadun ja kuormituksen, vedenkorkeuksien, käyttäjien haastatteluiden sekä maastotöiden tulosten perusteella. Kaikilla kohdejärvillä tarkasteltiin veden laatua ja kuormitusta sekä tehtiin REGCEL -vedenkorkeusanalyysi. Osalla järvistä tehtiin lisäksi suppea maastoselvitys ja toteutettiin haastatteluja, joilla selvitettiin paikallisten asukkaiden ja toimijoiden käsityksiä vesistön tilasta ja käytöstä sekä kehittämistarpeista. Vesienhoitolain edellyttämää arviointia varten tarkasteltiin myös vesistöjen hydrologismorfologista muuttuneisuutta keinotekoiseksi tai voimakkaasti muutetuksi nimeämisen kriteerien kannalta. Selvityksen aikana järjestettiin keskeisille sidosryhmille kolme tilaisuutta, joissa keskusteltiin selvityksen sisällöstä, selvityksen tuloksista ja jatkotoimenpiteistä. Tarkastelujen perusteella on ehdotettu järvikohtaisia jatkotoimenpiteitä, jotka liittyvät vesistöjä koskevien tietojen täydentämiseen, säännöstelykäytäntöihin, haittojen vähentämistoimiin sekä viestintään ja vuorovaikutukseen.

Vaikka säännösteltyjä järviä on tutkittu kahden viimeisen vuosikymmenen aikana, ovat aikaisemmissa hankkeissa kerätyt biologiset aineistot hajanaisia ja etenkin lievästi säännöstellyissä järvissä riittämättömiä vesipolitiikan puitedirektiivin edellyttämien vertailuolojen määrittelyyn ja ekologisen tilan luokittelu- ja seurantajärjestelmän kehittämiseen. Tutkimuksen tavoitteena oli tuottaa tietoa säännösteltyjen järvien ekologista luokittelua ja ympäristötavoitteiden määrittämistä varten ottaen huomioon samaan aikaan EU-tasolla ja kansallisesti tapahtuva valmistelutyö vesipuitedirektiivin toimeenpanemiseksi. Osahankkeissa hyödynnettiin olemassa olevia biologisia aineistoja säännöstellyiltä järviltä ja niiden vertailuvesistöistä. Uutta aineistoa kerättiin rantavyöhykkeen kalastosta, rantavyöhykkeen pohjaeläimistöstä ja vesikasvillisuudesta. Työssä kehitettiin luokittelumuuttujia vesienhoitoasetuksen mukaista tilan arviointia varten. Varsinaista luokittelumuuttujien valintaa varten laadittiin vaihtoehtoisia tilan arviointimalleja, joiden perusteella järvien tilaluokka määriteltiin. Vedenkorkeuden säännöstelyn vaikutus näkyi sekä vesikasvillisuudessa, pohjaeläimistössä että rantavyöhykkeen kalastossa. Järvien tilaluokka oli laatutekijästä ja elinympäristöstä riippuen huonompi kuin hyvä, kun vedenkorkeuden talvialenema oli yli 2–3 m. Sekä vesikasvillisuudessa, pohjaeläimistössä että kalastossa oli tunnistettavissa useita säännöstelylle herkkiä lajeja. Vesikasveista säännöstelystä näyttävät kärsivät eniten pohjalehtiset, pohjaeläimistä kaksivuotiset hyönteistoukat ja kaloista mutu ja kivisimppu. Rantavyöhykkeen kalaston, pohjaeläimistön ja vesikasvillisuuden luokitukset poikkesivat useassa säännöstelyjärvessä selvästi toisistaan. Järven yleistilaan vaikuttaa tällöin suuresti, määräytyykö tila kaikkien biologisten laatutekijöiden keskimääräisenä tilana (esim. mediaani) vai heikoimmassa tilassa olevan laatutekijän (ns. heikoimman lenkin menetelmä) mukaan.

The most important effect of climate change on hydrological regimes in Finland is the change in seasonal distribution of runoff. Winter runoff is expected to increase considerably due to an increase in snowmelt and rainfall, while spring floods are estimated to decrease in southern Finland. In northern Finland spring floods are expected to increase during the next few decades due to increased snowfall, but then to decline over the longer term with continuous warming. Yearly runoff is estimated to change from -5 % to 10 %. Decreases are predicted for catchments with a large lake surface which enhance lake evaporation; increases are through winter runoff. In winter excess water from snowmelt and rainfall can cause winter floods, especially large central lakes Saimaa, Päijänne and Näsijärvi will be more frequently flooded. Extreme runoff events are projected to be more frequent due to increased maximum precipitation. Impacts and adaptation to these effects in hydrological cycle are described in this publication.

Projektissa mukana olleet kahdeksan laitetta testattiin Suomenojan tutkimusasemalla laboratoriomittakaavan koejärjestelyillä. Kaikkien laitteiden mittaustulokset käsiteltiin yhdenmukaisesti jäteveden ilmastuksessa käytettävällä periaatteella. Laitteille määriteltiin laboratoriokokeiden tulosten perusteella ilmastusteho (OTR) eli ilmastuksen tuotto ja ominaisilmastusteho (AE) eli ilmastuksen hyötysuhde. Laitteiden tuotot vaihtelivat välillä 3 ja 110 kgO2/d hyötysuhteiden vaihdellessa välillä 0,2 ja 1,5 kgO2/kWh (T = 4 °C, lämpötilakerroin 1,024). Laitteiden mitatut ottotehot vaihtelivat välillä 0,2 ja 10 kW. Kenttäkokeissa seurattiin kolmen laitteen toimintaa kolmella eri kohdejärvellä ja määriteltiin laitteen vaikutus veden happipitoisuuteen. Kaikkien kolmen laitteen osalta voidaan todeta, että niiden käyttö joko nosti veden happipitoisuutta tai hidasti happipitoisuuden pienenemistä. Kenttäkokeissa havainnoitiin lisäksi laitteen käyttövarmuuteen liittyviä asioita sekä laitteen toiminnan vaikutusta jääolosuhteisiin. Hapetuksen menetelmävalintaan ja laitemitoitukseen vaikuttaa merkittävästi järven kerrostuneisuus. Matalissa ja kesäkerrostumattomissa järvissä talven hapetustarve voidaan järjestää ottamalla lisähappea ilmasta veden vaakakierrätyksellä tai siihen yhdistetyllä hapetuksella. Matalissa järvissä, joissa esiintyy epämääräistä tai vaihtelevaa kesäkerrostuneisuutta, voidaan talvella käyttää hapetusta tai kierrätyshapetusta. Kesällä voidaan säätää kerrostuneisuutta pakotetuilla välikierroilla, estää kerroksellisuus tai hapettaa alusvettä. Syvissä järvissä, joissa esiintyy kesäinen lämpötilakerrostuneisuus, voidaan käyttää alusveden hapetusta tai kierrätyshapetusta. Hapetuksessa käytettävän laitteiston valintaan vaikuttavat laitteen riittävä tuotto suhteessa kohdejärven happitarpeeseen, käytöstä aiheutuvat sivuvaikutukset, hyötysuhde, ylläpitokustannukset sekä hankintahinta. Laitteiston riittävä tuotto on perusedellytys onnistuneelle hapetukselle. Hapetuksen kustannukset voidaan arvioida määrittelemällä joko veteen siirrettävän happimäärän hinta tai hapetuksen vuosikustannus hapetettua pinta-alaa kohti. Yksikkökustannukset vaihtelevat ilmapuhallusta käyttävissä laitteissa välillä 0,1 ja 0,4 /kgO2 ja kierrätyshapetuksessa välillä 0,05 ja 0,2 /kgO2. Järven pinta-alaan suhteutettuna vuosittaisten kustannuksen vaihteluväli on normaalisti 40-200 /ha. Turvamääräysten mukaisesti hyväksytysti suoritetun sähköistyksen hinta vaihtelee 2 000 ja 3 000 euron välillä. Kokonaiskustannukset vaihtelevat merkittävästi mm. kohteen pinta-alan, ilmastustarpeen ja käytettävän laitteen hyötysuhteen mukaan ja ovat aina tapauskohtaisia. Hapetuslaitteita käytettäessä laitteiden toimintaympäristö edellyttää erityistä huolellisuutta ja käyttöympäristön erityispiirteiden huomioimista sähköasennusten tekemisessä. Sellaisten hapetuslaitteiden kohdalla, jotka tekevät avannon tai heikentävät merkittävästi jään paksuutta laitteen vaikutusalueella, on kiinnitettävä huomiota ilmastusalueen huolelliseen merkitsemiseen. Hapetuksesta on aiheellista varoittaa järvellä liikkujia myös rannalle kiinnitettävillä varoitustauluilla. Avannon reunalle voidaan tuoda pelastusrenkaiden lisäksi myös pelastusvene hätätilanteiden varalle. Onnistunut hapetus vaatii runsaasti tietoa ja erikoisosaamista sekä näiden yhdistämistä kyseessä olevan kunnostuskohteen tilanteeseen. Kunnostuksen suunnittelussa eri alojen ammattilaisten tietämyksen hyödyntäminen auttaa tavoitteiden saavuttamisessa. Yhdistämällä hapetus muiden rehevyyttä vähentävien keinojen kanssa ja samanaikaisesti vähentämällä järven ulkoista kuormitusta on mahdollista saavuttaa pitkäkestoisia ja järven virkistys- ja vapaa-ajankäyttöarvoja parantavia lopputuloksia.

Vesistösäännöstelyjen haittojen vähentämiseen ja hyötyjen lisäämiseen tähtäävä kehitystyö on viime vuosina ollut intensiivistä. Suomen ympäristökeskus (SYKE) on kartoittanut säännöstelyjen kehittämistoiminnan laajuutta ja siitä saatuja kokemuksia kyselyllä alueellisille ympäristökeskuk­sille ja toiminnanharjoittajille. Säännöstelyn kehittämishankkeita on Suomessa viimeisen kymmenen vuoden aikana toteutettu tai käynnissä noin 80. Suurin osa säännöstelyn kehittämishankkeista on tapahtunut yhteistyössä alueellisten ympäristökeskusten, eri viranomaistahojen, paikallisten toimijoiden ja vesistön käyttäjien sekä voimayhtiöiden edustajien kanssa. Kehittämishankkeiden perusteella on esitetty suosituksia säännöstelyn haittojen vähentämiseksi ja hyötyjen lisäämiseksi. Eniten suosituksia on esitetty säännöstelykäytäntöön ja vesistön kunnostustoimenpiteisiin. Kunnostustoimenpiteet ovat liittyneet vesikasvillisuuden vähentämiseen, rantojen eroosiosuojauksiin ja veden alle jääneiden kantojen poistoon. Säännöstelylupaa on tarkistettu 30 tapauksessa ja kokonaan uusi lupa on haettu yhdeksässä tapauksessa. Hankkeilla on parannettu olosuhteita virkistyskäytölle ja vähennetty säännöstelyn kielteisiä vaikutuksia vesiluontoon. Ongelmia on kuitenkin esiintynyt mm. suositusten täytäntöönpanossa. Vedenpinnan nostohankkeita on toteutettu vain vähän mm. tilakohtaisten vaikutusten arvioinnin korkeiden kustannusten vuoksi. Ongelmalliseksi on joissakin tapauksissa koettu vesilain tulkinnanvaraisuus vanhojen säännöstelylupien tarkistamista koskevien pykälien osalta.