48 TEKNIIKKAjaKUNTA 6/2002
uomen ympäristökes- kuksen tekemän kyselyn perusteella Suomessa on listattu noin 1.500 kunnostuksen tarpeessa olevaa jär- veä. Toisaalta sisävesien rahallisek- si arvoksi on arvioitu noin 25 mil- jardia euroa, joten vesistöjen kun- nossapitämisellä on huomattava kansantaloudellinen merkitys. Ra- halla ei kuitenkaan voi mitata kaik- kia arvoja, ja yllä esitettyä arviota voitaneen pitää vain rajallisena mi- niminä.
Järven kunnostaminen koostuu tavallisesti useasta erilaisesta tek- nisestä, kemiallisesta tai biologi- sesta toimenpiteestä. Järven syven- tämisessä tavallisin keino on poh- jasedimentin poisto ruoppaamal- la, johon löytyy erilaisia teknisiä menetelmiä kohteen koosta, pois- tettavan sedimentin määrästä ja laadusta riippuen. Syventäminen ruoppaamalla ei ole ainoastaan syventämisen suunnittelua, vaan jokaiseen hankkeeseen sisältyy aina pohdinta mitä tehdä ruopat- tavalla massalla? Joissakin pienis- sä kohteissa voidaan kustannusta- loudellisesti läjittää massat koh- teen välittömään läheisyyteen, mutta aina se ei ole mahdollista.
Rehevöityneissä järvissä ulkoi- sen kuormituksen minimointi on aina tärkeää. Yhtä lailla tärkeätä si- säistä kuormitusta vähentäviä kun- nostusmenetelmiä ovat mm. sy- vänteiden hapetus, jota on toteu- tettu useissa järvissä sekä uudem- pana ravintoketjukunnostus, erityi- sesti särkikalojen tehokalastus. Li- säksi on tehty ravinteiden sitomis- ta sedimenttiin kemikaalikäsitte- lyin, hyvälaatuisen veden johtamis- ta huonolaatuiseen vesistöön sekä huonolaatuisen ja hapettoman alusveden pumppaamista pois jär- vestä. Liian vesikasvillisuuden poistamista tehdään mm. virkistys- käytön ja kalastuksen helpottami- seksi. Vedenpinnan nostolla voi- daan joissakin tapauksissa korva- ta tai osittain kompensoida järven syventäminen ruoppaamalla.
Ekologiselta kannalta katsoen matalilla järvillä on periaatteessa kaksi vaihtoehtoista tasapainoti- laa, jotka eivät hevin muutu: joko vesikasvien dominanssi, tasapai- noinen kalasto ja kirkas vesi tai le- väkukinnat, tiheä särkikalakanta ja samea vesi. Jos matalassa järves- sä ruopataan kasvillisuuden peit- tämää aluetta avovesialueeksi, sillä luodaan lisää erityisesti särjelle soveltuvaa elinympäristöä ja lisä- tään särjen mahdollisuuksia kas- vattaa vahvoja vuosiluokkia. Ravin-
– esimerkkinä Kauniaisten
Gallträsk-järven kunnostushanke
Jorma Rytkönen, VTT Tuotteet ja tuotanto, jorma.rytkonen@vtt.fi
Ilkka Sammalkorpi, Suomen ympäristökeskus, ilkka.sammalkorpi@ymparisto.fi Mauri Laakkonen, Kauniaisten kaupunki, mauri.laakkonen@kauniainen.fi
Järvien kunnostamisella on yleensä käsitetty konkreettisia toimia kuten madaltuneen tai umpeenkasvaneen järven syventämistä, vesikasvien poistoa tai veden pinnan nostamista. Rehevöityneen järven kunnostamisessa joudutaan pohti- maan ulkoisen ja/tai sisäisen kuormituksen vähentämistä, jolloin kunnostus käsitteenä laajenee edelleen. Matalan ja asumajäte- vesikuormituksen kohteena olleen Kauni- aisten Gallträskin kunnostuksessa ovat haastajina niin matalan kuin rehevänkin järven ongelmat.
S
Pohjan tiivistyskokeilua täryttämällä kesäkuussa 2002.
Gallträsk-järvi näytti tällaiselta ennen vuonna 2000 suoritettua kasvilli- suuden ja juuriston poistoa.
48 TEKNIIKKAjaKUNTA 6/2002
Järvien kunnostuksen menetelmistä
[
TEKNIIKKAjaKUNTA 6/2002 49 toketjun vinoutuminen ja “särkiin-
tyminen” voi karkeasti arvioiden kohottaa kesäaikaista veden fosfo- ripitoisuutta noin 50 % ja levämää- rän yli kaksinkertaiseksi sekä vä- hentää näkösyvyyttä noin 50 %.
Kauniaisten Gallträsk
Gallträsk on pinta-alaltaan 11.7 hehtaaria ja aikaisempien mittauk- sien mukaan keskisyvyydeltään noin yhden metrin syvä. Veden vii- pymäaika on noin 5 kk. Järven ny- kytilan taustalla on pitkäaikainen ihmisen toiminta, josta suurin hai- tallinen vaikutus oli 1920-luvulla alkaneella jätevesikuormituksella.
Aikaisemmin suositulla uima- ja huvilajärvellä annettiinkin jo 1950- luvulla uintikieltoja. Jätevesien las- keminen loppui viemäröinnin val- mistuttua alueelle 1970-luvun lo- pulla.
Kun veden fosfori- ja typpipitoi- suudet kääntyivät viemäröinnin ansioista laskuun ja leväongelmat vähenivät tuli uudeksi ongelmaksi sedimentin ravinnevarojen ja jär- ven mataluuden takia ulpukan ai- heuttama voimakas umpeenkasvu.
Sitä yritettiin hillitä vuosittaisilla niitoilla 1980-luvulta alkaen. Niis- tä huolimatta ulpukan peittävyys kasvoi 20 prosentista 70 prosent- tiin vuosien 1961 ja 1997 välillä.
Järvestä tuli pohjaliejun ja runsaan vesikasviston takia uimakelvoton sekä veneilyyn sopimaton. Ulpu- koita poistettiin juurakoineen syk- syllä 2000, minkä seurauksena noin 70 % järven pinta-alasta on jälleen avovettä. Vesisammaleet ja karva- lehti ovat nyt alkaneet levittäytyä ulpukasta vapautuneen alueen pohjalle.
Gallträskin nykyinen veden laa- tu sijoittuu tyydyttävään laatuluok- kaan. Kokonaisfosforipitoisuus on kesällä yleensä alle 50 µg/l ja klo- rofyllipitoisuus alle 20 µg/l, sinile- väkukintoja ei ole vuosiin havaittu.
Talvinen happitilanteen heikkene- minen ja siihen liittyvä ravinnepi- toisuuden kasvu heikentävät laatu- luokitusta. Kalabiomassa on vuon- na 1999 tehdyn koeverkkokalastuk- sen perusteella erittäin korkea, mutta järven kannalta hyvä asia on, että särki- ja ruutanakannat koos- tuvat lähinnä suurista yksilöistä.
Kunnostuksen jatkaminen vireille
Kauniaisten kaupunki tilasi syksyl- lä 2001 VTT:sta esiselvitystyön jär- ven kunnostamisen jatkamiseksi.
Esisuunnitteluvaihe sisälsi usei- ta erillisiä työvaiheita: kirjallisen materiaalin läpikäynnin, haastatte-
luja, koekalastusta, sedimenttitut- kimuksen sekä erilaisten kunnos- tustapojen toteuttamismahdolli- suuksien arvioinnin. Koska pääasi- allinen kunnostuksen tavoite on syventää järveä, selvitettiin erityi- sesti imuruoppausta, massapump- paustekniikkaa, kauharuoppausta jäältä, järven tyhjennystä ja kuiva- työmahdollisuutta sekä pohjan tii- vistämistä painopenkereellä. Ve- den laatuun liittyvinä menetelmi- nä selvitettiin ravintoketjukunnos- tusta, vesikasvien poistoa ja sedi- mentin kemiallista ja fysikaalista käsittelyä (esim. pöyhintä). Hank- keen aikana seurataan säännölli- sesti järven ja siitä lähtevän veden laatua, kalastoa, kasvillisuutta ja pohjaeläimistöä.
Gallträskin sijainti keskellä kau- punkialuetta estää laajojen läjitys- ja selkeytysaltaiden käytön ruop- paustyössä, joten varsin erilaisia ekologisia, teknisiä ja taloudellisia näkökohtia on jouduttu punnitse- maan. Järveen rajoittuu myös suo- jeltu suo, mistä syystä kovin mer- kittäviä järvenlaskuoperaatioita ei voitane suorittaa, ei ainakaan kas- vukaudella. Vedenpinnan voimakas heilahtelu voi lisäksi vahingoittaa kaunista rantapuustoa järven ym- pärillä ja vaikuttaa haitallisesti pohjavedenpinnan asemaan.
Selvityksen tulos
Pääasialliseksi syventämismene- telmäksi suositellaan järven ruop- pausta kauharuoppaus- ja massa- pumpputekniikkaa käyttäen. Ruop- paus tulisi tehdä syksyllä noin -2.0 m syvyyteen. Sen tulisi kattaa noin puolet järven pinta-alasta järven keskialueella. Ruoppaustarpeeksi on alustavasti arvioitu 40.000 - 50.000 m3. Ruoppaustarve saattaa tästä arviosta vielä pienetä, sillä taannoisesta kasvien poistosta juurineen on järven pohjasedimen- tin havaittu painuneen tiivistymi- sen seurauksena. Tämä on johta- nut uusiin kokeiluihin tiivistämis- menetelmien suhteen.
Ruoppauksen kanssa samanai- kaisesti tulisi toteuttaa ravintoket- jukunnostus, tehokas särjen ja ruu- tanan vähentäminen ja petokala- kantojen voimistaminen. Veden laadun ja suotuisan ravintoketjun kehityksen kannalta pidetään myös tärkeänä, että ulpukkakasvustojen osuudeksi jää nykyinen, noin 30 % järven pinta-alasta. Paikoin erittäin runsaiden vesisammal- ja karvaleh- tikasvustojen harventaminen on kuitenkin tarpeellista erityisesti ihmisten käyttämillä rantaosuuk- silla.
Maatutkaluotaus
Heinäkuussa 2002 toteutetun maa- tutkaluotauksen tavoitteena oli määrittää järven pohjan nykyinen asema sekä liejukerroksen pak- suus. Keskimäärin todettiin järven pohjaliejun kerrospaksuudeksi noin neljä metriä, jonka alla on useita metrejä paksu savikerros.
Järven pohjasedimentistä on ke- sällä 2002 otettu lisänäytteitä, ja toimitettu analysoitaviksi TKK:n pohjarakennuksen laboratorioon.
Näytteistä selvitettiin lieju- ja sa- vikerroksen kokoonpuristuvuus- ja jännitysparametrit (luokitus, ödo- metri- ja kolmiaksiaalikokeet), poh- jan tiivistäminen kemiallisen käsit- telyn avulla sekä tutkittiin paino- pengermenetelmän vaikutusta ja toteutustapaa. Maanäytteiden pe- rusteella on myös analysoitu poh- jan stabiliteettia ruoppaustyön suunnittelua varten.
Ravintoketjukunnostus
Ravintoketjukunnostus aloitettiin kokeiluluonteisesti heinäkuussa kahdella paunetilla. Jo ensimmäi- sinä päivinä nousi kalaa noin 100 kg/päivä, josta valtaosa oli kookas-
ta ruutanaa ja pieniä särkiä. Ahve- nia, joista petokokoa olevat vapau- tettiin, oli myös jonkin verran, mutta haukien osuus oli pieni. Ka- lastus osoittautui tarpeelliseksi ja sitä päätettiin jatkaa. Varovaisesti asetettu saalistavoite on noin 3.000 kiloa.
Pohjasedimentin ravinteidenpidätyskyky
Järven syventämisessä ruoppaa- malla on tärkeä tietää sedimentin ravinteiden pidätyskyky. Lietteen poisto lisää vesisyvyyttä, mutta vedenlaatuun sillä voi olla negatii- vinenkin vaikutus mikäli uudesta pohjatasosta vapautuu ravinteita vesifaasiin. Gallträsk-järvellä on sedimentin ravinteidenpidätysky- kyä tutkittu 1980-luvulla hapetto- missa ja hapellisissa olosuhteissa.
Tällöin ei todettu merkittäviä ero- ja hapellisten tai hapettomien olo- suhteiden välillä. Talvella 2001 se- dimentin ravinteidenpidätyskyky määritettiin SYKEn laboratoriossa läpivirtausinkubaation avulla. Ha- pellisissa olosuhteissa pintaker- roksen poisto ei vaikuttanut liukoi- sen reaktiivisen fosforin (suodatet- Pohjaliejun sitomista turpeella kokeiltiin vuonna 2000.
Etualalla Vesimestari- tyyppinen ruoppaaja nosta- massa liejua turvekokeilua varten. Takana näkyy vesi- kasviston juuriston poistossa käytetty harvesteri.
Järven pohjasedimentin näytteenotossa käytetty työlautta varustuksena A-sondi kevytkairakoneella ja näytteenottoon ST-II näytteenotin (Geotek Oy).
TEKNIIKKAjaKUNTA 6/2002 51 tu PO4-P) eikä fosfaattifosforin va-
pautumiseen. Joissakin pisteissä pintakerroksen poisto vapautti fos- foria, mutta syvemmällä järveä ti- lanne oli päinvastainen, sediment- ti sitoi pinnan poiston jälkeen fos- foria. Hapettomuus ei muuttanut tilannetta juuri lainkaan: ja fosfori näytti pysyvän kokeen ajan sitou- tuneena sedimenttiin. Järvessäkin on fosforipitoisuus happikatojen aikana jäänyt kymmeniin mikro- grammoihin litrassa.
Painopenkereen käyttö
Painopenkereen käyttö järven sy- ventämisessä todettiin esiselvityk- sessä halvimmaksi, mutta toisaal- ta ekologisesti epäilyttävimmäksi syventämiskeinoksi. Menetelmänä se käsittäisi talvella jään päälle asetettavan vahvistetun suodatin- verkon, jonka päälle ajetaan soraa tai hiekkaa. Jään sulettua kangas ja sorakerros painuvat pohjaan aihe- uttaen tiivistymistä. TKK:n labora- toriokokeet osoittivat, että liejuker- ros painuisi teoriassa sorakerrok- sen painosta 35 % - 40 % nykyises- tä paksuudestaan. Tämä merkitsi- si noin neljän metrin kokonaislie- jupaksuudella lähes 1,5 metrin pai- numaa pois lukien sorakerroksen paksuus.
Painumista on kuitenkin erittäin vaikea hallita, Sen riskejä ovat mm.
kankaan repeytyminen, hallitsema- ton painuminen, liejun purskautu- minen reunoilta ylös sekä sedi- mentin kaasuntuotto. Siksi peittä- mistä painopenkereellä on suosi- teltu vain rajattujen alueiden kuten uimarantojen kunnostukseen..
Sedimentin täryttäminen
Järven pohjan tärytyskokeilussa
tavoitteena oli selvittää mahdolli- suutta pohjan tiivistämiseen dy- naamisesti in-situ: painuman li- sääntymisellä voidaan suoraan vai- kuttaa syventämisurakan laajuu- teen sekä pienentää poiskuljetet- tavien massojen määrää, mikä vai- kuttaisi välittömästi hankkeen ko- konaistalouteen kustannuksia leik- kaavana tekijänä. Tärytyskokeilu suoritettiin työlautalta käyttäen normaalia betonin tiivistämiseen tarkoitettua, halkaisijaltaan 38 mm tärysauvaa, jonka voimanlähteenä oli polttomoottori. Tärysauvan täryelementin pää painettiin pys- tysuorasti pohjaan työlautalta 1,5 m syvyyteen pohjaliejuun. Tärytys tehtiin 0,5 x 0,5 m ruutuun.
Täryttämällä saatiin aikaan sedi- mentin tiivistymistä ja runsasta kaasun poistumista pohjaliettees- tä. Pohjalietteen tiivistyminen oli suhteellisen nopea tapahtuma, jo kahden päivän kuluttua mitattiin 30 - 40 cm:n painuma koealueella. Jat- kotutkimuksilla selvitetään, voiko tärytystä tehostamalla saada ai- kaan merkittävimpiäkin painumia.
Lopuksi
Tärytyskokeilun jälkeen on pohdit- tu ko. menetelmällä saavutettavaa pitkäaikaispainumaa, sillä pohja- lietteen bakteeritoiminta saattaa palauttaa osan painumasta uuden kaasuntuotannon muodossa. Tii- vistämisellä ja pohjan pöyhinnäl- lä voidaan kuitenkin pienentää si- nänsä välttämätöntä “raskaan kun- nostuksen” osuutta. Pääosa “ras- kaammista kunnostustöistä’ tul- laan todennäköisemmin aloitta- maan vuonna 2003, joskin seuran- taa, kokeiluja ja ravintoketjukun- nostusta toteutetaan koko ajan.
Kirjallisuutta
Barkman, J. 1999. Den högre vatten- vegetation i sju sjöar i Esbo, Gran- kulla och Vichtis. Uppföljningsstudie efter en 36-årsperiod. Licensiat avhandling i ekologisk botanik.
Jeppesen, E. & Sammalkorpi, I. 2002.
Lakes. In: Davy, A.J. & Perrow, M.R.
(eds.). Handbook of ecological restoration. Vol. II. Restoration in practice. Cambridge University Press.
(in press).
Karvinen, P. 1997. Gallträsk 1950-1996.
Tutkimuksia ja kunnostussuun- nitelmia. Kauniaisten kaupunki, yhdyskuntatoimi, suunnittelu- ja ympäristöyksikkö.
Piispa, P. 1999. Järvien kunnostus- ja vesiensuojeluohjelma Espoossa, Kauniaisissa, Vantaalla ja Kirkkonummella. LT Konsultit Oy.
Ollila, M. 1998. Vesistöjen käyttöön liittyvä taloudellinen varallisuus.
Suomen ympäristö 204. 60 s.
Riipi, T. 1997. Ruopppaus- ja
läjitystekniikoiden valinta maalajien ominaisuuksien ja ympäristö- vaikutusten perusteella. VTT Tiedotteita 1853. 66 s + 40 liit.
Suomen ympäristökeskus 1999. Levä- haitta vai kala-aitta ? Kotijärvi kun- toon hoitokalastuksella. Esite. 16 s.
Tolonen, K. 1980. Pollen, algal remains and macrosubfossils from Lake Gall- träsk, S. Finland. Ann. Bot. Fenn. 17, 394-405.
Turunen, A. & Äystö, V. 2000. Selvitys vesistöjen kunnostustarpeista.
Suomen ympäristökeskuksen moniste 180. 47 s.
VTT, 2002. Gallträsk-järven kunnostuksen esisuunnittelu (luottamuksellinen). Tutkimusraportti VAL34-023375. VTT Tuotteet ja Tuotanto. Espoo, 27.02.2002.
Gallträskin koekalastuksien tulosten perusteella nuorien särkien määrä on kasvanut. Kesän 1999 koekalastuksessa (valkoiset pylväät) olivat särjet vielä yli 14 cm pitkiä. Syksyllä 2001 (punaiset pylväät) havaittiin, että 9 - 10 cm pitkät särjet olivat runsastuneet.
