RAKENNUS- JA YHDYSKUNTATEKNIIKAN OSASTO
Marja Savolainen
NUUKSION MYLLYPURON LUONNONTILAN KUNNOSTUSSUUNNITELMA
Diplomityö, joka on tehty opinnäytteeksi Tek
nillisen korkeakoulun rakennus- ja yhdyskunta
tekniikan osastolla professori Pertti Vakkilaisen valvonnassa vuosina 1996 - 1997.
TC
kkulunen korkeakoulu*W*nnu8- ja yhdyskuntatekniikan osaston kirjasto
Rakennus- ja yhdyskuntatekniikan osasto Vesitalous ja vesirakennus
Nuuksion Myllypuron luonnontilan kunnostussuunnitelma 20.2.1997
Marja Savolainen 115 sivua
Työn valvoja professori Pertti Vakkilainen Työn ohjaaja DI Jarmo Vääriskoski
Keski-Euroopassa luonnonmukaisuudesta on tullut olennainen osa vesirakentamista. Suomessa
kin mahdollisia kunnostuskohteita on runsaasti. Kokemuksia suunnittelusta ja toteuttamisesta on toistaiseksi hyvin vähän. Nuuksion Myllypuron luonnontilan kunnostus on uudentyyppinen hanke, ja siitä voidaan saada paljon hyödyllistä tietoa myös tulevia hankkeita varten.
Myllypuroa perattiin 1950-ja 1960-luvuilla viljelysmaiden kuivattamiseksi. Alueen maan
käytölle asetetut tavoitteet ovat muuttuneet kansallispuiston perustamisen jälkeen 1994. Kun
nostuksen tavoitteena on muuttaa Myllypuroa niin, että sen uoma ympäröivine ranta-alueineen voi alkaa kehittyä luonnolliseen tilaansa.
Monipuolisempien virtausolosuhteiden luomiseksi uoman kulkua oikaistuilla osuuksilla muutetaan. Uoman mutkaisuutta lisätään, ja luiskien kaltevuudet ja pohjan leveys muotoillaan epäsäännöllisiksi. Luonnollisen tulvarytmin ja sen vaikutusten palauttamiseksi tulvavedet oh
jataan uudestaan perkauksen seurauksena kuivuneille tulva-alueille ja kosteikoille. Koskien niska-alueita kivetään perkausta edeltäneeseen korkeuteensa.
Mutkaisia, epäsäännöllisiä luonnonuomia ei nykyisin tiedoin voida mitoittaa kovinkaan tarkasti, koska virtausvastuksen arvioimiseksi ei ole mitään täsmällistä menetelmää. Työssä on vertailtu neljällä menetelmällä saatuja tuloksia. Jatkotutkimuksin olisi tärkeää selvittää, millai
sella mitoitusmenetelmällä vesisyvyys ja virtausnopeus voidaan laskea luotettavasti. Epävar
muus vaikeuttaa luonnonmukaisten vesirakennushankkeiden toteuttamista sellaisilla alueilla, joilla vesistön luonnollista kehittymistä on rajoitettava ympäröivän maankäytön vuoksi.
Asiasanat
Luonnonmukainen vesirakennus, purot, vesistökunnostus, virtausvastus, Nuuksio
Department of Civil and Environmental Engineering MASTER’S THESIS Water Resources Engineering
Restoration plan of the Creek Myllypuro in Nuuksio, Finland 20th February 1997
Marja Savolainen 115 pages
Supervisor prof. Pertti Vakkilainen
Instructor M.Sc.(Eng.) Jarmo Vääriskoski
Nowadays recovery and restoration of river ecosystems has a major role in hydraulic engineering in Central Europe. There is potential for stream restoration work also in Finland.
So far, little experience exists on planning and implementation. Restoration of the Creek Myllypuro in the Nuuksio National Park is a project of new type of which plenty of useful knowledge can be obtained also for coming projects.
Creek Myllypuro was dredged in the middle of 20th century to drain cultivable areas.
After the Nuuksio National Park was founded in 1994 goals of land use were changed. The aim of the restoration is to change the creek in a way that the channel with its surrounding areas begins to develop towards its natural state.
In order to create variation in flow straight parts of the channel must be relined.
Sinuosity of the channel will be increased and cross-sections will be shaped more irregularly.
Flood plains and wetlands will be rehabilitated by leading annual floods to once drained areas.
Natural riffle and pool sections which have been dredged will be restored.
Currently, there is no way for precise dimensioning of sinuous irregular channels because flow resistance can be only roughly estimated. Here, four different methods for determining flow resistance were used and their results were analysed. There is undisputable need for more research on suitable methods. Otherwise, problems will occur due to uncertainties in water depth and flow velocity calculations. When implementing restoration projects in areas with efficient land use, a better method would be particularly essential.
Keywords
Creeks, restoration, flow resistance, Nuuksio
TIIVISTELMÄ ABSTRACT
KUVALUETTELO TAULUKKOLUETTELO ALKUSANAT
1 JOHDANTO... 9
2 LUONNONMUKAISEN VESIRAKENTAMISEN PERUSTEITA... 11
2.1 Historiaa ja periaatteita... 11
2.2 Uomien mitoitus... 13
2.3 Virtausvastuksen arviointimenetelmiä... 16
2.4 Uoman kulku...19
2.5 Luiskien muoto... 20
2.6 Kosket...20
2.7 Tulva-alueet...22
2.8 Suot... 24
2.9 Kasvit ja eläimet ...25
2.10 Luonnonmukaiset vesirakenteet...26
3 MYLLYPURON TAUSTATIEDOT... 29
3.1 Alueen kuvaus... 29
3.1.1 Valuma-alue... 29
3.1.2 Asutuksen ja maankäytön historia... 29
3.1.3 Maanomistus ja luontokohteet... 30
3.1.4 Aikaisemmat vesistöhankkeet... 32
3.1.5 Uoman morfologia... 33
3.2 Aikaisemmat tutkimukset...33
3.2.1 Hydrologia...33
3.2.2 Uoman geometria... 34
3.2.3 Vedenlaatu...34
3.2.4 Eläimistö... 35
3.2.5 Kasvillisuus...36
3.2.6 Muut selvitykset...36
4 YLEISSUUNNITELMA...37
4.1 Tavoitteet ja rajoitukset...37
4.2 Kunnostuskohteet ...38
4.3 Kunnostusmenetelmät...41
4.3.1 Uoman muotoilu...41
4.3.2 Tulva-alueiden palauttaminen... 43
4.4 Myllypuron kunnostusehdotus... 44
4.5 Kunnostusvaihtoehdot osuuksittain... 46
4.5.1 Myllypuron alajuoksu...46
4.5.2 Haukkalammen laskuojan ympäristö...50
4.5.3 Maulaanniitun ympäristö... 55
4.5.4 Yksityismaat... 58
4.5.5 Takalan niityn ympäristö... 61
4.5.6 Entisen tekolammen ympäristö...63
4.5.7 Rinteenoja... 65
4.6 Oikeudelliset edellytykset... 67
4.7 Kustannukset...68
5 MAULAANNIITUN HANKESUUNNITELMA... 69
5.1 Mitoitusvirtaamat...69
5.2 Uuden uoman linjaus ja muotoilu...69
5.3 Koskipaikan kiveäminen... 70
5.4 Uuden uoman mitoitus...71
5.5 Virtausvastuksen arviointi... 73
5.6.1 Taulukoitujen arvojen käyttö... 73
5.6.2 Leopoldin menetelmä...74
5.6.3 Rouvén menetelmä...74
5.6.4 Yhteenveto tuloksista...74
6 HANKESUUNNITELMAN MITOITUKSEN LUOTETTAVUUS...76
6.1 Virtausvastus...76
6.2 Arvio virtausvastuksen määritysmenetelmistä...79
6.2.1 Taulukoitujen arvojen käyttö... 79
6.2.2 Leopoldin menetelmä...80
6.2.3 Rouvén menetelmä... 80
6.3 Mitoitusvirtaama... 81
6.4 Muut epävarmuustekijät...83
7 SEURANNAN JA JATKOTUTKIMUKSEN SUUNNITTELU... 83
7.1 Suunnittelun toteuttaminen... 83
7.2 Jatkotutkimuskohteita... 84
7.2.1 Luonnonuoman hydrauliset ominaisuudet... 84
7.2.2 Eroosio...85
7.2.3 Vesistömuutosten vaikutukset eliöstöön... 85
8 JOHTOPÄÄTÖKSET... 86
9 YHTEENVETO... 88
LÄHDELUETTELO... 90
LIITTEET... 96
1. Alueen sijaintikartta...96
2. Mitoitusvirtaamien määritys... 97
3. Vedenlaatuhavainnot... 98
4. Maulaanniitun uuden uoman poikkileikkauspiirustukset...99
5. Maulaanniitun uuden uoman mitoituslaskelmat...108
2.1 Meandereiden muodostuminen 21 2.2 Risunki ja oksakate valmistumishetkellä ja yhden kasvukauden jälkeen 27
2.3 Rannansortuman korjaaminen 28
3.1 Nuuksion Myllypuron valuma-alue 30
3.2 Nuuksion kansallispuistoon kuuluvat maat Myllypuron ympäristössä 31 4.1 Kunnostettavat ja nykyiselleen jätettävät osuudet 39
4.2 Valokuvia Myllypurolta toukokuussa 1995 40
4.3 Virtausolosuhteiden vaihtelun toteuttaminen 42
4.4 Tulva-alueiden palauttaminen 43
4.5 Myllypuron alajuoksu 46
4.6 Haukkalammen laskuojan ympäristö 51
4.7 Maulaanniittu 56
4.8 Myllypuro yksityismaiden kohdalla 60
4.9 Rinteenoja 66
5.1 Uuden uoman linjaus 70
5.2 Uuden ja vanhan uoman pituusleikkaus 73
6.1 Manningin kertoimen ja laskettujen vesisyvyyksien vaihtelu
keskivirtaamalla ja keskialivirtaamalla 77
6.2 Manningin kertoimen ja laskettujen vesisyvyyksien vaihtelu
ylivirtaamalla ja keskiylivirtaamalla 78
Kuvien 2.1, 2.3 ja 3.1 ja liitteen 1 piirrokset on piirtänyt Marja-Liisa Kervinen.
Kuvan 4.2 valokuvat on ottanut Henry Järvinen.
3.1 Virtaamat Myllypuron alajuoksulla 34
4.1 Suositeltu kunnostusvaihtojen yhdistelmä 45
4.2 Myllypuron valuma-alue, keskiyli-, keski- ja keskialivirtaamat,
pituuskaltevuus ja uoman syvyys ja leveys maanpinnan tasossa 47 4.3 Pääuoman valuma-alue paalulla 1300, keskiyli-, keski- ja
keskialivirtaamat, pituuskaltevuus ja uoman syvyys ja
leveys maanpinnan tasossa 52
4.4 Haukkalammen sivu-uoman valuma-alue, keskiyli-, keski- ja keskialivirtaamat, pituuskaltevuus ja uoman syvyys ja
leveys maanpinnan tasossa 52
4.5 Myllypuron valuma-alue Maulaanniitun kohdalla, keskiyli-, keski- ja keskialivirtaamat, pituuskaltevuus ja uoman syvyys
ja leveys maanpinnan tasossa 55
4.6 Myllypuron valuma-alue yksityismaiden kohdalla, keskiyli-, keski- ja keskialivirtaamat, pituuskaltevuus ja uoman syvyys ja
leveys maanpinnan tasossa 59
4.7 Myllypuron valuma-alue Takalan koskenniskalla, keskiyli-, keski- ja keskialivirtaamat, pituuskaltevuus ja uoman syvyys ja
leveys maanpinnan tasossa 62
4.8 Myllypuron valuma-alue tekolammen luusuassa, keskiyli-, keski- ja keskialivirtaamat, pituuskaltevuus ja uoman syvyys
ja leveys maanpinnan tasossa 64
4.9 Rinteenojan valuma-alue, keskiyli-, keski- ja keskialivirtaamat,
pituuskaltevuus ja uoman syvyys ja leveys maanpinnan tasossa 65
4.10 Arvioidut määrät ja kustannukset 68
5.1 Mitoitusvirtaamat 69
5.2 Vedenkorkeudet koskenniskalla 71
5.3 Eri menetelmin saadut Manningin kertoimet (M) 75
5.4 Eri Manningin kertoimien avulla lasketut vedenkorkeudet uuden uoman
yläpäässä paalulla 2500 75
6.1 Manningin kertoimen (M) ja uuden uoman lopussa lasketun vesisyvyyden
vaihtelu eri menetelmien välillä 76
6.2 Keskimäärin kerran kahdessakymmenessä vuodessa toistuvan ylivirtaaman
poikkeaman vaikutus vesisyvyyteen mitoitettavan uoman lopussa 82
Nuuksion Myllypuron luonnontilan kunnostussuunnitelma on tehty diplomityönä Uudenmaan ympäristökeskuksessa. Metsähallituksen aloitteesta tehty suunnitelma on osa Euroopan Unio
nin Life-rahaston tukemaa Nuuksion kansallispuiston suojelua edistävää hanketta.
Työn valvojana on ollut professori Pertti Vakkilainen. Työtä ovat ohjanneet biologi Rea Lutti
nen, tutkija Tero Taponen ja DI Jarmo Vääriskoski Uudenmaan ympäristökeskuksesta, DI Juha Järvelä Teknillisestä korkeakoulusta ja erikoissuunnittelija Hannu Ormio Metsähal
lituksesta. Esitän kaikille suurimmat kiitokseni kärsivällisestä ja pitkäjänteisestä perehtymisestä työhöni sekä kannustavista ja työtä edistävistä kommenteista. Arvokkaista, työn kannalta kes
keisistä neuvoista kiitän myös apulaisprofessori Tuomo Karvosta ja insinööri R K Nissistä.
Lopuksi kiitän Ympäristön hoito ja vesien käyttö -yksikön päällikköä Marketta Virtaa, jonka myönteinen suhtautuminen on mahdollistanut työn tekemisen Uudenmaan ympäristökeskuk
sessa. Hänen yksikössään vallinnut auttavainen ilmapiiri on ollut suureksi avuksi työn hankalimmissakin vaiheissa.
Helsingissä 20.2.1997
Marja Savolainen
1 Johdanto
Vesirakentaminen on muuttumassa vesistöjen käytön muuttumisen myötä. Uittojen päättymi
nen ja luonnontilaisten vesistöjen arvostuksen kasvu johtavat tarpeeseen kunnostaa aikai
semmin perattuja jokia ja puroja uusin tavoittein. Viime vuosina Suomessakin on alettu puhua vesirakentamisen luonnonmukaisuudesta kalataloudellisia velvoitekunnostuksia laajempana käsitteenä. Kokemuksia luonnonmukaisen vesirakentamisen suunnittelusta, toteuttamisesta ja vaikutuksista Suomessa on kuitenkin vasta hyvin vähän, koska hankkeita ei ole aikaisemmin toteutettu. Luonnonmukaisista kunnostusperiaatteista on hyötyä varsinkin pienten virtavesien vesirakennustöissä. Sen lisäksi, että luonnonmukainen vesiuoma on tavoite, se voi olla keino muiden vesirakentamisen tavoitteiden, esimerkiksi tulvasuojelun, saavuttamiseksi. Nuuksion Myllypuron kunnostus on pioneerihanke, josta on mahdollista saada arvokkaita kokemuksia myös myöhempiin kunnostuskohteisiin.
Myllypuro virtaa suurelta osin Nuuksion kansallispuistossa. Kansallispuiston perustaminen vauhdittui 1980-ja 1990-lukujen vaihteessa, kun ympäristöministeriö perusti Nuuksio-työryh- män selvittämään Nuuksion järviylänköalueen virkistyskäytön tarpeita ja tavoitteita. Tämän jälkeen valtioneuvosto antoi periaatepäätöksen alueen kehittämisestä ulkoilun ja luonnonsuo
jelun tarpeisiin. Uudenmaan lääninhallitus nimitti Nuuksio-yhteistyöryhmän seuraamaan val
tioneuvoston periaatepäätöksen mukaista Nuuksion järviylänköalueen suunnittelua, ja Nuuk
sion kansallispuisto perustettiin lopulta vuonna 1994. Kansallispuiston perustamisen jälkeen Metsähallitus on halunnut aktiivisesti kohentaa Nuuksion erämaista ilmettä, jotta muutokset luonnontilassa nopeutuisivat tai pääsisivät ylipäätään tapahtumaan. Keskeisiksi tavoitteiksi ovat tulleet eri luontotyyppien palauttaminen ja eliölajien suojelu.
Myllypuroa on aikanaan perattu viljelysmaiden kuivattamiseksi, mutta maankäytölle asetetut tavoitteet ovat muuttuneet maanviljelyn vähennyttyä ja asukkaiden muutettua pois. Muutamat puron varren yksityistilat ovat keskittyneet lyhyille osuuksille, eivätkä tulvasuojelu ja maankuivatus muualla ole enää tarpeen. Rajoituksia Myllypuron alueen kunnostamiselle on vähän. Myllypuro on erinomainen kohde myös uudenlaisten vesirakennusmenetelmien kokei
lemiseen ja niiden seurausten arviointiin. Tulevissa hankkeissa saatetaan tarvita tarkkoja suun
nitelmia ympäröivän maankäytön, esimerkiksi asutuksen, vuoksi. Siksi on tärkeää hyödyntää mahdollisuus saada lisää tietoa ja kokemuksia luonnonmukaisesta vesirakentamisesta.
Saksassa alettiin jo 1930-luvun lopulla puhua ensin luonnonmukaisemmasta ja sitten luonnon
mukaisesta vesirakentamisesta (Kraus ym. 1994). Nykyisin luonnonmukaisella vesirakentami-
sella tarkoitetaan kaikkia vesiuomaan kohdistuvia toimenpiteitä, joilla vesistön luonnontilaa pyritään parantamaan joko erityisin kunnostushankkein tai yleisemmin osana vesirakentamista (Jormola 1988). Jos rakennetaan ennen rakentamattomaan vesistöön, pyritään vesistö säilyttä
mään mahdollisimman luonnollisena. Mahdollisimman luonnollinen vesistö viittaa siihen, että vaikka luonnollisuutta ei kaikissa hankkeissa voida saavuttaa, voidaan kuitenkin pyrkiä soveltamaan luonnonmukaisen vesirakentamisen periaatteita.
Luonnonmukainen vesirakentaminen on käsitteenä epämääräinen. Hyvin määriteltyä termiä tarvitaan kuvaamaan täsmällisemmin niitä periaatteita, joihin luonnonmukaisella vesirakenta
misella viitataan. Yksinomaan kalataloudellinen kunnostus tai maisemasuunnittelu ei tee vesirakentamisesta luonnonmukaista, vaan suunnittelukohteen koko vesiluonto on otettava huomioon. Suomen kieleen ei ole vakiintunut yksiselitteistä ja ristiriidatonta termiä kunnos
tushankkeille. Soiden kunnostuksista käytetään termiä ennallistaminen (esim. Heikkilä &
Lindholm 1994). Uittosäännön kumoamista seuraavan uittojälkien korjaamisen yhteydessä pu
hutaan entisöinnistä tai luonnontilan palauttamisesta, vaikka joen perkausta edeltäneen luon
nontilan palauttaminen ei olekaan mahdollista luonnontilan kehityttyä koko jääkauden jälkei
sen ajan (Yrjänä 1995a).
Täysin koskemattomanakaan luonto ei koskaan tule valmiiksi. Kehitys ei pysähdy, vaan eri prosessit muuttavat luonnontilaa jatkuvasti. Monet tekijät, kuten valuma-alueen kuormitus, il- maperäinen kuormitus ja ilmastonmuutokset, ovat muuttaneet luonnontilaa palautumattomasta eikä ennen vallinneeseen tilanteeseen ole enää mahdollista palata, vaikka se tunnettaisiin kuinka hyvin. Nykysuomen sanakirja määrittelee luonnontilan luonnonvaraiseksi, vapaaksi, al
kukantaiseksi olotilaksi. Metsähallituksen (1993) mukaan luonnonsuojelualueiden luonnonti
lalla tarkoitetaan sellaista teoreettista luonnon tilaa, jossa ihmisen vaikutus ekosysteemiin puuttuu kokonaan. Seppä ym. (1994) ovat todenneet, ettei palauttamistoimien jälkeistä kehi
tystä voida vähäisten kokemusten vuoksi ennakoida riittävän luotettavasti, eikä alkuperäisen tilanteen tavoittelu voi siksikään olla kunnostusten ehdoton vaatimus.
Tämän työn nimessä on käytetty käsitettä luonnontilan kunnostaminen. Käsite lähtee siitä, että puro on nykyiselläänkin luonnontilassa, jota halutaan kuitenkin muuttaa, jotta luonnon oma kehityskulku voisi jatkua ihmisen toiminnan huomaamattomuutta edistävään suuntaan.
Ennallistamisen käsitettä ei ole käytetty, koska puron ennalleen palauttaminen ei ole mahdol
lista.
2 Luonnonmukaisen vesirakentamisen perusteita 2.1 Historiaa ja periaatteita
Suomessa suurinta osaa virtavesistä on jossakin vaiheessa perattu. Perkauksia on tehty etupäässä viljelysmaan kuivattamiseksi ja muiden tulvahaittojen vähentämiseksi, vesivoiman lisäämiseksi tai uiton ja vesiliikenteen helpottamiseksi (Yrjänä 1995a). Saimaan pintaa yritettiin laskea puhkaisemalla Salpausselkää nykyisen Saimaan kanavan kohdalla ensim
mäisen kerran jo 1500-luvun alussa. 1600-luvulla eri puolilla maata tehtiin joitakin yksityisiä maankuivatukseen tähtääviä perkauskokeiluja, mutta yleisemmiksi perkaukset tulivat vasta katovuosien jälkeen 1700-luvulla. Koskenperkaustoimikunta perustettiin vuonna 1799, ja seuraavan puolen vuosisadan aikana suoritettiin useita satoja järvenlaskuja ja joenperkauksia.
(Kaitera & Paasilahti 1940.) Uittoperkaukset alkoivat 1800-luvun lopulla. (Honkasalo & Joki- kokko 1987.) Soidenkuivatukset ja suoviljelykset olivat 1700-luvulla yleisiä etenkin Pohjan
maalla ja Karjalassa (Kaitera & Paasilahti 1940). Myös pelto-ja metsäojituksella on Suomes
sa pitkät perinteet. Konekaivuna perkauksia on tehty 1950-luvulta lähtien (Huikari ym. 1964, Honkasalo & Jokikokko 1987).
Irtopuun uitto jokivesissämme päättyi 1980-luvun lopussa (Yrjänä 1995a). Uittosääntöjen ku
moamisen yhteydessä vesioikeudet ovat määränneet, mitä kunnostustöitä vesistöissä on uiton loputtua tehtävä. Tällaisia luonnontilan kunnostuksia oli Suomessa tehty vuoteen 1992 mennessä noin sadan joen tuhannessa koskessa. Laajimmat entisöintityöt on tehty Iijoella.
(Yrjänä & Huusko 1992.)
Keski-Euroopassa suuri osa joenvarsiniityistä ja kosteikoista on kuivattu viljelysmaaksi, minkä seurauksena useimmat maanviljelysalueilla ennen virranneet purot ovat kutistuneet kuivatus- ojiksi. Perkaukset tehtiin veden siirtämiseksi nopeasti ja tehokkaasti pois viljeltäviltä alueilta.
Puroista kaivettiin suoria ja syviä kanaaleja, mikä muutti koko puron hydraulisia ja biologisia olosuhteita. (Petersen ym. 1992.)
Kun purojen luonnostaan muodostamat mutkat oikaistaan, suvannot ja matalat virtapaikat ka
toavat ja uoma lyhenee. Veden virtausnopeus kasvaa ja viipymä lyhenee. Tulva-alueiden ja kosteikkojen kasvillisuus häviää. Nämä tekijät johtavat siihen, että vesistön luonnollinen puh
distumiskyky pienenee ja ravinteiden kulkeutuminen alapuolisiin vesistöihin nopeutuu. Kun uomassa olleiden luonnollisten virtausta vastustaneiden esteiden aiheuttamat energiahäviöt pie
nenevät, veden eroosiovoima alkaa syövyttää uoman pohjaa ja sortaa luiskia. (Petersen ym.
1992.) Kiintoaineen määrä vedessä kasvaa, uoman vakavuus kärsii ja sedimentaatio alajuok-
sulla lisääntyy. Matalien virtapaikkojen ja suvantojen hävitessä uoman pohja muuttuu homo
geeniseksi. Eläinten asuin-, saalistus- ja suoja-alueet sekä kasvien kasvupaikat vähenevät purossa ja sen ympäristössä. Erilaisten elinalueiden määrän vähentyessä ja jäljelle jäävien yk
sipuolistuessa eläin- ja kasvilajisto vähenee. (Rouvé 1987.)
Kosteikot menettävät merkityksensä ravinteiden pidättäjinä, kun ne kuivataan ja niiden alkuperäiset eliölajit katoavat. Tulva-alueiden ja kosteikkojen hävitessä pohjaveden pinta laskee ja valuntahuiput kasvavat. Kun kaikki pienet virtaamia tasoittavat tulvanpidätysalueet kuivataan, virtaaman vaihteluja tulvat kasvavat. Tämä kasvattaa jälleen eroosiota ja kiintoai- neskuormaa. Rantakasvillisuuden häviäminen altistaa penkereet eroosiolle ja sortumille. Var
jostuksen puuttuminen haittaa usein uoman alkuperäistä eliöstöä ja johtaa lajisuhteiden muuttumiseen. Uudessa kilpailutilanteessa suurvesikasvit saattavat kasvaa niin runsaina, että uomaa joudutaan niittämään suunnitellun virtaamakapasiteetin säilyttämiseksi. (Petersen ym.
1992.)
Luonnonmukainen vesirakentaminen on yleensä mahdollista, kunhan virtaavan veden perusominaisuudet tunnetaan ja otetaan huomioon (Kem 1992). Vi rt aava vesi irrottaa uomasta maa-ainesta, jota se kuljettaa mukanaan ja kasaa alajuoksulle. Tämän vuoksi uoman muoto muuttuu ja pohja siirtyy jatkuvasti. Sadannan ja haihdunnan vaihtelusta sekä sulannasta seuraa virtaaman vuodenaikaisvaihtelu. Luonnontilaisten virtavesien yhteyteen kuuluvat säännöllisesti tulvivat tasankoalueet. Virtaava vesi on ekosysteemi kuten metsä tai pelto. Virtavesiekosys- teemissä erilaisia elinympäristöjä ovat muun muassa virtapaikat, kosket, suvannot ja kosteikot.
Verrattaessa mutkittelevan luonnonuoman ja suoran uoman olosuhteita toisiinsa todetaan, että mutkittelevassa uomassa fysikaaliset tekijät vaihtelevat huomattavasti enemmän. Luonnonuo- massa viihtyvät monenlaisia elinolosuhteita vaativat eliölajit. Ne parantavat vesistön puhdistu
miskykyä käyttämällä vedessä olevia ravinteita hyväkseen. Meanderoinnista johtuva uoman piteneminen pidentää veden viipymää uomassa ja lisää siten osaltaan ravinteiden pidättymistä.
(Rouvé 1987.)
Nykyisin Itävallassa ja Saksassa luonnonmukaisen vesirakentamisen periaatteena on puuttua luonnon kehityskulkuun mahdollisimman vähän (Järvelä & Vakkilainen 1996). Esimerkiksi Saksassa on aiemmin tehtyjä kunnostuksia arvioitaessa usein todettu, että rantojen suojaus on liiallista, eikä joelle ole annettu riittävästi tilaa kehittyä ja muuttua. Kunnostukset ovat onnistuneet maisemallisesti, ekosysteemin toiminnan kustannuksella. (Kem 1992.)
Kun ihmisen aikanaan tekemät muutokset on korjattu ja rakenteet poistettu, olisi virtaavan veden ja elollisen ympäristön annettava itse muuttaa omaa ympäristöään. Vesistöä pitäisi kun
nostaa vain, jos sen ei oleteta muuttuvan parempaan suuntaan omia aikojaan. Usein kunnos
tuksia tehdään myös muutosten nopeuttamiseksi. Kehitystä ja muutoksia vesistössä on tärkeää tarkkailla pitkään, jotta muutoksista saataisiin tietoa vastaaviin hankkeisiin ja haitallinen kehi
tyssuunta voitaisiin estää. Myös kunnossapidossa pitäisi käyttää ekologista tietämystä hyväksi.
On osattava päättää, mitkä asiat kuuluvat kunnossapidon piiriin, ja mitä jätetään vesistön muovattavaksi. (Wasserwirtschaftsamt Amberg 1996.)
2.2 Uomien mitoitus
Luonnonmukaisesti rakennetun uoman mitoittaminen eroaa perinteisin vesirakennusmenetel- min rakennetusta uomasta, sillä uoman epäsäännöllisyyden vuoksi virtausvastus on oleellisesti suurempi (Rouvé 1987). Virtaus luonnonuomassa on epätasaista eli virtausnopeus vaihtuu poikkileikkauksen eri osissa ja poikkileikkauksesta toiseen. Epätasaisen virtauksen laskennassa joudutaan kuitenkin soveltamaan tasaisen virtauksen virtausvastuskaavoja, koska tarkempia menetelmiä ei ole. Kun virtaus on lähes tasaista, saadaan käytännössä riittävän tarkkoja tulok
sia, mutta virhe kasvaa etenkin hidastuvassa virtauksessa (Hosia 1980).
Virtausvastuksen arvioimiseksi avouomassa käytetään yleisimmin Manningin kaavaa
V——/? 2/3/1/2 (2.!)
n
jossa v on veden virtausnopeus [m/s], n virtausvastusta kuvaava Manningin kerroin (l/n = M), R hydraulinen säde [m] ja I uoman keskimääräinen pituuskaltevuus [m/m].
Hydraulinen säde on uoman poikkileikkauksen vesipinta-alan ja vedenalaisen osan pituuden eli märkäpiirin suhde. Virtauksen epätasaisuus voidaan ottaa huomioon laskemalla virtausno
peus erikseen uoman poikkileikkauksen eri osissa. Mitä useampaan osaan poikkileikkaus jae
taan, sitä tarkempaa, mutta myös työläämpää ja hitaampaa on laskenta.
Virtausvastus määräytyy uoman ominaisuuksien ja virtaustilanteen mukaan. Vastuksen arvoon vaikuttavat uoman pohjan karkeus, kasvillisuuden määrä, poikkileikkauksen epäsäännöllisyys, mutkaisuus, lietekasaumat, syöpymät ja uomaa supistavat rakenteet. Vastus riippuu myös
virtaustilanteesta, eli veden korkeudesta, virtaamasta, viskositeetista, veden kuljettamista ai
neksista sekä mahdollisesta jääkannesta.
Veden virtaus on laminaarista, jos nestepartikkelin hetkellinen nopeus on sama kuin vir
tauksen keskimääräinen nopeus. Turbulenttisessa virtauksessa vesipartikkelien hetkellisen nopeuden suuruus ja suunta poikkeavat sattumanvaraisesti keskimääräisistä arvoista. Avouo
massa virtaus on lähes aina turbulenttista. Virtaustilannetta kuvaava Reynoldsin luku ilmaisee hitausvoimien suhteen kitkavoimiin, ja se määritellään yhtälöllä
(2.2)
jossa v on veden keskimääräinen virtausnopeus [m/s], D on uoman hydraulinen halkaisija [m]
(D = 4R) ja v on veden kinemaattinen viskositeetti [m2/s] eli kyky vastustaa nestepartikkelien välistä liikettä. Putkivirtauksessa pienikin häiriö muuttaa virtauksen pysyvästi turbulenttiseksi, jos Reynoldsin luku on suurempi kuin 2300.
Suomessa Hosia (1980) on selvittänyt sekä uoman ominaisuuksien, kuten pohjan laadun, kas
villisuuden ja mutkaisuuden, että virtaustilanteen vaikutusta pienten uomien virtausvastukseen.
Erittäin mutkaisen uoman Manningin kerroin oli noin kaksinkertainen suoraan uomaan verrat
tuna. Mutkittelun lisääntyessä vastuskertoimen arvo kasvoi nopeammin paljaassa uomassa kuin kasvillisuusuomassa. Myös uoman ikä kasvatti vastusta, mikä havaittiin jo ensimmäisen tulvakauden jälkeen. Virtaustilanteen vaikutuksesta virtausvastukseen Hosia (1980) on toden
nut, että kirjallisuudessa esitetyt Manningin kertoimen arvot vastaavat mitattuja arvoja Rey
noldsin luvun ollessa suuri, mutta pienillä Reynoldsin luvuilla (Re < 105) todelliset Manningin kertoimen arvot ovat moninkertaisia kirjallisuudessa esiintyviin arvoihin verrattuna.
Koska Manningin kaava on kokeellinen, on tutkimuksessa ja teoriatarkasteluissa käytetty teoreettisesti perustellumpaa yleistä kitkahäviökaavaa, jossa energiahäviö hf [m] lasketaan kaa
valla
(2-3)
Kaavassa f on yleinen virtausvastuskerroin, L uoman tai putken pituus [m], v keskimääräinen virtausnopeus [m/s], D hydraulinen halkaisija [m] ja g maan vetovoiman kiihtyvyys [m/s2].
Yleinen kitkahäviökaava (2.3) on alunperin johdettu putkivirtaukselle. Sen oletetaan soveltu
van likimain myös syöpymättömään avouomaan. Teoreettisesti sekään ei ole täysin perusteltu.
Virtauksen ollessa turbulentista yleinen virtausvastuskerroin f on määritettävä kokeellisesti.
Hydraulisesti sileällä alueella karkeus ei vaikuta energiahäviöihin, ja virtausvastuskerroin f riippuu yksinomaan Reynoldsin luvusta. Hydraulisesti karkealla alueella virtausvastuskerroin f on suhteellisen karkeuden funktio. Sileän ja karkean alueen välillä häviö on riippuvainen sekä Reynoldsin luvusta että suhteellisesta karkeudesta. Yhtälöitä virtausvastuksen ja kar
keuden sekä Reynoldsin luvun riippuvuudesta putkivirtauksessa ovat esittäneet Prandtl ja Co- lebrook (ref. Hosia 1982). Karkeuksien arvoja putkivirtauksessa ovat mitanneet mm. Nikurad- se ja Moody (ref. Hosia 1982), mutta luonnossa mittauksia on tehty vähän. Suomessa Maata- loushallituksen insinööriosaston maa-ja vesiteknillinen tutkimustoimisto suoritti vuonna 1954 mittauksia, joiden perusteella on tutkittu virtausvastusta pienissä avouomissa (Saari 1955, Ho
sia 1980).
Kitkahäviöitä laskettaessa karkeus on mahdollista määrittää useilla menetelmillä. Eri mene
telmin saatuja tuloksia voidaan vertailla muuttamalla karkeusarvot ekvivalentiksi hiekkakar- keudeksi. Ekvivalentti hiekkakarkeus kuvaa samaa raekokoa olevien hiekkapartikkelien muo
dostamaa tiiveimmin pakattua tasaista pintaa. Karkeus ilmoitetaan joko absoluuttisena poik
keamana sileästä nollatasosta (k) tai absoluuttisen poikkeaman ja uoman hydraulisen hal
kaisijan suhteena (k/D). (Schröder 1990.)
Selvästi vesisyvyyttä matalamman pienkasvillisuuden virtausvastusominaisuuksia voidaan yleensä kuvata ekvivalentin hiekkakarkeuden avulla. Virtausvastuksen on todettu pienenevän hydraulisen säteen ja keskimääräisen virtausnopeuden kasvaessa (Higginson & Johnston 1988), sillä kasvillisuuden aiheuttaman turbulenttisen virtauksen merkitys vähenee vesisyvyy
den kasvaessa, ja voimakkaassa rasituksessa kasvit painautuvat tiiviimmin uoman pohjaa vas
ten. (Schröder 1990.)
Suuret kivet ja kuolleet puunrungot, joita voi olla luonnollisissa ja luonnonmukaisissa vesiuo
missa, saattavat muuttaa uoman muotoa niin ratkaisevasti, ettei niitä voida käsitellä pelkästään karkeuselementteinä, vaan ne on otettava huomioon uoman geometriassa. Uoman kasvillisuu
den aiheuttama virtausvastus muuttuu koko kasvukauden ajan kasvien kasvun myötä ja niiden notkeudesta riippuen. (Wallisch 1990.)
2.3 Virtausvastuksen arviointimenetelmiä
Täsmällistä menetelmää virtausvastuksen määrittämiseksi ei ole. Useimmissa yleisesti virtausvastuksen arviointiin käytetyissä menetelmissä virtaustilanteen vaikutusta ei oteta huomioon, vaan vastuksen oletetaan määräytyvän pelkästään uoman pysyvien ominaisuuksien perusteella. Käytännön laskelmissa yleisimpiä tapoja huomioida virtausvastus on määrittää Manningin kerroin mittauksiin perustuvien taulukkoarvojen avulla. Chow (1959) on taulukoi
nut Manningin kertoimen arvoja putkissa ja rakennetuissa kanaaleissa, peratuissa ja kaivetuis
sa uomissa sekä suurissa ja pienissä luonnonvirroissa ja niiden tulva-alueilla. Taulukoissa on esitetty sanallinen kuvaus erilaisista uomatyypeistä sekä valokuvia joistakin uomista.
Cowanin menetelmällä (ref. Hosia 1982) voidaan laskea mitoitettavaa uomaa parhaiten vastaava Manningin kerroin taulukkoarvojen perusteella. Laskennassa otetaan erikseen huo
mioon uomamateriaalin, pinnan epätasaisuuden, uoman poikkileikkauksen vaihtelevuuden, es
teiden, kasvillisuuden ja mutkaisuuden vaikutus virtausvastukseen.
Petryk ja Bosmjian (1975) ovat johtaneet Manningin kertoimelle laskentakaavan veden virratessa suurkasvillisuudessa, kuten puustossa:
n=nQ
N
1, E,- C*A.
r4P
2gAL nl
(2.4)
Kaavassa on samanlaisen, mutta kasvuttoman uoman Manningin kerroin, ck i kasvikohtainen vastusvakio ja Ati kunkin kasvin virtausta vastaan oleva pinta [m2], R hydraulinen säde [m], A koko uoman poikkileikkaus [m2], L uoman pituus [m] ja g maan vetovoiman kiihtyvyys [m/s2].
Schulz (1987) on johtanut edellisestä Manningin kertoimen laskentakaavan keskikokoiselle kasvillisuudelle, jonka korkeus on suunnilleen sama kuin veden syvyys (2.5).
n=no
N
1.£, cA, /?4/3 k 2 2
gAL nl vm
(2.5)
Kaavassa Vmk on kasvillisuuselementin läpi virtaavan veden keskimääräinen nopeus [m/s] ja Vm on keskimääräinen virtausnopeus [m/s] uomassa. Sekä kasvillisuuden läpi virtaavan veden nopeus että virtausta vastaan oleva kasvillisuuspinta-ala riippuvat kasvien korkeudesta, joka
vaihtelee hetkellisesti kasvien taipumisen mukaan (Schröder 1990).
Ruohtula (1988) ehdottaa käytännön menetelmäksi kasvillisuuden vaikutuksen huomioon ottamiseksi, että pensaiden, puunrunkojen ja oksiston levyinen ala jätetään suoraan pois uoman poikkipinta-alalaskelmista. Menetelmän käyttökelpoisuuden selvittämiseksi olisi tutkittava, tuleeko kasvillisuuden aiheuttama kitkavoimien ja virtauksen turbulenssin kasvu otetuksi näin huomioon riittävän tarkasti.
Leopoldin menetelmä (Hydraulics Research 1988)
Mutkaisessa uomassa mutkien vaikutus virtausvastukseen voidaan ottaa huomioon Leopoldin menetelmällä. Menetelmässä määritetään ensin mutkan kaarevuus eli vesipinnan leveyden suhde mutkan säteen pituuteen. Manningin kerroin vastaavassa suorassa uomassa joudutaan arvioimaan esimerkiksi taulukoiden perusteella, jotta suoraa uomaa vastaava osahäviökerroin fR voitaisiin laskea (kaava 2.6).
f . 2gln* (2.6)
R R4/3
Kaavassa 2.6 R on uoman hydraulinen säde [m], 1 on mutkan pituus [m], nR on Manningin kerroin vastaavassa suorassa uomassa ja g on maan vetovoiman kiihtyvyys [m/s2]. fR on hä- viökerroin suorassa uomassa, eikä siinä ole vielä otettu huomioon mutkan aiheuttamaa vas
tusta.
Leopoldin tutkimusten mukaan suoran ja mutkaisen uoman osahäviökertoimien suhde fB/fR riippuu uoman kaarevuudesta. Kun uoman kaarevuus eli uoman leveyden suhde mutkan säteeseen tunnetaan, voidaan häviökertoimien suhde, ja siitä mutkaisen uoman häviökerroin fB, määrittää. Menetelmässä kokonaishäviö f lasketaan häviökertoimien fB ja fR summana. Kun kokonaishäviö tunnetaan, voidaan Manningin kerroin laskea kaavalla 2.7.
71 =
fR4/3
N 2 gl
(2.7)
Laskenta on iteratiivista, jos halutaan selvittää tiettyä virtaamaa vastaava virtausvastus, sillä virtausvastuksen laskennassa tarvittavat hydraulinen säde ja vesipinnan leveys riippuvat vir
tausvastuksesta.
Rouvén menetelmä (Rouvé 1987)
Rouvén (1987) mukaan hydraulisesti karkeassa avouomassa virtausvastusta voidaan arvioida seuraavan kaavan avulla
l,21ogi41« (28)
if k
Kaavassa f on yleinen virtausvastuskerroin, R on uoman hydraulinen säde [m] ja k on uoman ekvivalentti karkeus [mm].
Poikkileikkaus jaetaan osiin, joissa on sama karkeus. Tämän jälkeen määritellään osien pituudet (1) ja jokaisen osan karkeutta aiheuttavan elementin keskimääräinen korkeus eli ekvivalenttikarkeus (k). Osien pituuksien summa on uoman märkäpiiri. Koko uoman hydrauli
nen säde (Ryht) saadaan jakamalla uoman vesipinta-ala (A) märkäpiirillä (lyhl).
Koska uomapoikkileikkauksen eri osien vesipinta-alat ja siten hydrauliset säteet riippuvat uoman karkeudesta, joudutaan häviökertoimet poikkileikkauksen eri osille iteroimaan (kaava 2.8). Alkuarvauksena jokaisen osan hydrauliselle säteelle voidaan käyttää koko uoman hyd
raulista sädettä. Tällä hydraulisen säteen arvolla saatuja häviökertoimen f arvoja käytetään uuden hydraulisen säteen laskemiseksi. Seuraavaa iteraatiokierrosta varten uudet hydraulisen säteen arvot R^n=2) uoman eri osille lasketaan kaavalla 2.9.
(2.9)
A on koko uoman vesipinta-ala [m2], fi(n=l) on edellisellä kierroksella uoman osalle saatu vas- tuskerroin ja lj on uoman osan pituus [m]. Iterointia jatketaan, kunnes hydraulisen säteen arvo ei enää muutu.
Tämän jälkeen lasketaan vastuskertoimen arvo koko poikkileikkauksessa kaavalla 2.10.
X fyht \
(2.10)
Kun vastuskerroin uomapoikkileikkauksessa tunnetaan, voidaan virtausnopeus [m/s] ratkaista Darcy - Weisbachin häviöyhtälöstä:
v= -J-VäiÄ?
A] Jyht
(2.11)
Kaavassa g on maan vetovoiman kiihtyvyys [m/s2], I uoman pituuskaltevuus [m/m] ja R koko uoman hydraulinen säde [m].
Kun virtausvastus halutaan selvittää tietyllä virtaamalla, joudutaan ensin arvioimaan uoman vesipinta-ala A kyseisellä virtaamalla ja sen jälkeen suorittamaan iteraatiot virtausnopeuden laskemiseksi. Virtaaman ja virtausnopeuden osamääränä saadaan todellinen vesipinta-ala. Jos tämä poikkeaa arvioidusta, joudutaan laskelmat suorittamaan uudelleen saadulla vesipinta-alan arvolla, koska virtausvastus riippuu vesipinta-alasta. Iteraatiota jatketaan, kunnes laskelmissa käytetty alan arvo vastaa riittävän tarkasti todellista alaa.
Mitään puhtaasti teoreettista menetelmää virtausvastuksen laskemiseksi ei ole. Virtauksessa tapahtuvia häviöitä kuvaavien kertoimien arvot selviävät vain kokeellisesti. Tämä vaikeuttaa luonnonmukaisen vesirakentamisen suunnittelua esimerkiksi asuma-alueilla, joilla maankäyttö rajoittaa vesistön luonnollisuutta.
2.4 Uoman kulku
Luonnontilaisen virtaveden tunnusmerkkejä ovat uoman ja sitä ympäröivän ranta-alueen luonnollinen kasvillisuus ja uoman mutkittelu tasankoalueilla. Virtaavan veden aiheuttama rasitus ja ajoittaiset tulvavedet luovat vesistöön ja sen rannoille olosuhteet, jotka määräävät kasvillisuuden luonteen. Uoman ja penkereiden muoto vaihtelee, mikä johtaa syvyyden ja vir
tausnopeuden vaihteluun. Vaihtelut elottomassa ympäristössä johtavat elollisen ympäristön monipuolisuuteen ja tekevät koko ekosysteemistä monimuotoisen. (Rouvé 1987.)
Virtavesien perkauksessa yksipuolisiksi muuttuneita uomia voidaan kunnostaa mm. palautta
malla uoman aiempi, luonnollinen kulku suoran kanavan tilalle. Uomien on annettava muuttua luonnollisempaan suuntaan myös omia aikojaan. Kun luonnontilan palautumista helpotetaan ja uoman luonnolliset piirteet hyväksytään, pääsee biologinen toipuminen käyntiin. (Brookes
1992.)
Tulva-alueiden kehittyminen ja virtausnopeuden hidastuminen johtavat siihen, että uoma voi alkaa luonnostaan muodostaa meandereita. Meanderoivassa uomassa virtaus irrottaa sediment
tiä ulkokaarteen puoleisesta rannasta ja kuljettaa sitä seuraaviin sisäkaarteisiin. Ulkokaarteet syvenevät ja sisäkaarteet madaltuvat. (Rouvé 1987.) Meanderoinnin alkamisen periaate virtausta ohjaavien suisteiden avulla on esitetty kuvassa 2.1. Jos halutaan nopeuttaa meande-
rointiprosessia ja vähentää alapuoliseen vesistöön joutuvan kiintoaineksen määrää, voidaan uusi uoma muotoilla valmiiksi meanderoivaksi (Petersen ym. 1992).
Maa-aineksen eroosioon, veden mukana kulkeutumiseen ja sedimentaatioon vaikuttavat veden virtausnopeus, maalaji ja maalajin raekoko. Eroosioherkkyys riippuu myös maa-aineksen kerrostuneisuudesta ja maata peittävän kasvillisuuden lajikoostumuksesta. Pohjan maa-aines lähtee liikkeelle, kun virtauksen pohjaan kohdistama leikkausvoima kasvaa riittävän suureksi.
Kiintoaineksen sedimentoitumiseen vaikuttavat mm. hiukkasen tiheys, muotoja koko. Turbu- lenttinen virtaus kuljettaa hiukkasia sekä ylöspäin että alaspäin, jolloin pohjasedimentti ja suspendoitunut kiintoaines vaihtuvat jatkuvasti. (Seuna & Vehviläinen 1986.)
2.5 Luiskien muoto
Rossollin ja Werthin (1992) mukaan symmetrisiä poikkileikkauksia ei esiinny luonnossa, joten poikkileikkauksista kannattaa suunnitella epäsymmetrisiä. Poikkileikkauksen muoto vaikuttaa uoman hydraulisiin ominaisuuksiin. Luonnon poikkileikkaukset antavat suunniteltavalle osuu
delle arvokasta tietoa vaihtelevasta, ekologisesti taitavasta muotoilusta. (Kem 1992, Rossoll
& Werth 1992.)
Uomien luiskat on usein kaivettu liian jyrkiksi, ja ne jyrkkenevät koko ajan, jos pohjan eroo
sio syövyttää uomaa syvemmäksi. Luiskien sortuminen uomaan ja maan huuhtoutuminen ve
teen vähenevät, mikäli tulvavedet pääsevät vapaasti virtaamaan laajalla alueella, eivätkä käytä voimaansa jyrkkien uoman seinämien eroosioon. Siksi uomissa, joissa eroosio aiheuttaa ongel
mia, luiskia kannattaa loiventaa jopa kaltevuuteen 1:4. (Petersen ym. 1992.) Loivaluiskainen uoma vaatii runsaasti tilaa, minkä vuoksi loiventaminen ei ole kaikkialla mahdollista.
2.6 Kosket
Matalien karkeasedimenttisten virtapaikkojen ja syvien suvantojen vuorottelu kuuluu luon
nolliseen viilaavan veden ekosysteemiin. Virtauksen turbulenttisuus lisää energiahäviöitä ja hapen liukenemista veteen. Virtapaikkojen ja suvantojen, kuten meanderienkin, mittasuhteet määräytyvät alueen geologian ja hydrologian mukaan. Kunnostuksissa virtapaikkojen ja suvantojen sijoittelua ei kannata suunnitella tarkasti, sillä virtaus siirtää joka tapauksessa sedi
menttiä tulva-aikaan. (Petersen ym. 1992.)
Kuva 2.1. Meandereiden muodostuminen (Bayerisches Landesamt fur Wasserwirtschaft 1996 mukailtuna).
Etenkin pienissä virtavesissä syvyysvaihtelut lisäävät erilaisten elinalueiden ja kasvupaikkojen määrää. Karkeasedimenttiset pohjat ovat kalojen ja vesiselkärangattomien suoja- ja ku
tualueita. Suvannot toimivat eläinten levähdyspaikkoina ja orgaanisen aineksen varastoina.
(Frauendorfer & Jungwirth 1985, Petersen ym. 1992.)
Tähän mennessä useimmat virtavesien kunnostukset Suomessa ovat kohdistuneet perattujen jokien koskiosuuksiin (Eloranta 1995, Yrjänä & Huusko 1992, Yrjänä 1995a&b). Uittosääntö
jen kumoamisen jälkeen aloitetuissa virtavesien entisöintitöissä on 1980-luvun aikana ollut tavoitteena virtakalojen elinympäristöjen kunnostaminen. 1990-luvulla kalataloudelliset ta
voitteet ovat liittyneet yhä selkeämmin kunnostuksiin (Yrjänä & Huusko 1992). Kunnostuk
sissa koskiosuuksille lisätään kutusoraikkoja, suojakiviä ja kalojen nousua helpottavia porras
maisia kivirykelmiä, joiden avulla pyritään palauttamaan kivikkoinen, epäsäännöllinen pohja
rakenne (Kurttila 1991). Kunnostukset olisi pystyttävä toteuttamaan sopusoinnussa myös vesi
en virkistyskäytön kanssa (Jutila 1983).
2.7 Tulva-alueet
Luonnontilaisten virtavesien yhteydessä on tulvatasanteita, jotka pidättävät osan tulvavesistä ja hidastavat siten tulva-aallon etenemistä. Niillä on merkitystä myös valunnan mukana tule
vien ravinteiden pidättämisessä vesistöstä. Lisäksi ne toimivat lintujen levähdys- ja ruokailu- alueina sekä kalojen kutupaikkoina. Rakennettujen vesistöjen ympäriltä nämä joutomaaksi katsotut alueet on usein kuivattu viljelysmaaksi tai ne ovat kuivuneet itsestään vesistöjen per
kauksen seurauksena. Siellä, missä tulva-alueet halutaan palauttaa, on tulvavedet päästettävä virtaamaan vapaasti aikoinaan kuivatuille alueille. Tulvaa pidättävien alueiden luonnollinen sijainti ja koko voidaan määrittää esimerkiksi vanhojen tulvien perusteella. (Rossoli & Werth
1992.)
Tulvavesien noustessa keskivedenkorkeuden yläpuolisille kosteikkoalueille virtaus hidastuu merkittävästi, ja osa veden kuljettamasta kiintoaineksesta sedimentoituu tulva-alueille. Alavir
ran vesistöjen kiintoaineskuorma vähenee, jos vesi ei irrota mukaansa maa-ainesta tulva-alu
eelta. (Petersen ym. 1992.) Virtausnopeuden hidastuessa vedenkorkeus nousee edelleen.
Esimerkiksi kahden metrin levyisessä uomassa molemminpuolisen kasvustovyöhykkeen on havaittu hidastavan virtausnopeutta noin 70 %. Uoman leventyessä kasvillisuuden vaikutus vä
henee, ja 20 metrin levyisessä uomassa virtausnopeus hidastuu kasvillisuuden vaikutuksesta enää noin 10 %. (Anselm 1990.)
Tulvaniityt, luhtaiset metsät ja pajukot
Vedenkorkeuden vaihtelu luo tulva-alueille kasvillisuusvyöhykkeitä sen mukaan, miten kasvillisuus sietää tulvaa. Jos tulvaniittyjen säännöllinen tulviminen estyy, niityille ominainen kasvillisuus katoaa. Keski-Euroopassa luonnollisessa puro- ja jokimaisemassa alavimpien laaksojen ranta-alueella kasvaa tulvametsää. Toistuvat tulvat ja kiintoaineksen sedimentoitu
minen johtavat kasvillisuuden vyöhykkeiseen kehittymiseen. Vesikasvit kasvavat jatkuvasti veden alaisella alueella uomassa. Kevät-ja syysylivirtaamien vaihteluvyöhykkeeseen ilmestyy ruovikko kaisloineen ja saroineen. Tulvametsässä alimmaksi asettuvat pajut ja tervaleppä.
(Rossoll & Werth 1992.)
Suomen jokivarsien kauniisti kukkivat tulvaniityt ovat ihmisen aikaansaamaa perinnemaise
maa. 1800-luvulla tehtiin runsaasti järvenlaskuja, joiden seurauksena syntyneistä vesijättö
maista kehittyi luonnonniittyjä. Kun niittyjä ryhdyttiin myöhemmin viljelemään, pyrittiin vesistöjen järjestelyillä vähentämään ranta-alueiden haitallista tulvimista (Kaitera 1938). Luon
nontilaan jätettynä tulvaniityt kehittyvät umpeen kasvaviksi, luhtaisiksi pensaikoiksi tai met
siksi. Vain märät korte- ja saraniityt pysyvät avoimina ilman niittoa tai laidunnusta. Jos um
peenkasvaneelta niityltä raivataan puut ja pensaat, heinät ja ruohot yleistyvät. (Hanhela 1994.)
Suojavyöhykkeet
Suojavyöhykkeet ovat osa luonnonmukaista vesirakentamista. Niissä käytetään hyväksi eliöiden kykyä hyödyntää vedessä olevia ravinteita, jolloin viljelysmailta vesistöön huuhtoutu
vien ravinteiden määrä vähenee. Suojavyöhykkeet saattavat suojella viljelysmaita tulvilta ja sortumilta. Rakennetussa ympäristössä vesistön ja sen ranta-alueiden säästäminen luonnonti
laisena luo luonnollisia kulkureittejä eläimille ja leviämisteitä kasveille, (esim. Anselm 1990, Petersen ym. 1992.) Suomessa maatalouden ympäristötukiohjelma tukee vähintään 15 metriä leveiden suojavyöhykkeiden perustamista.
Wasserwirtschaftsamt Ambergin (1996) kokemusten mukaan Keski-Euroopassa suurimmalla osalla suojavyöhykettä pitäisi olla paljon monenikäisiä, kosteikoille tyypillisiä puita, kuten leppää ja pajuja, toisinaan kynäjalavaa ja saamea. Ruovikkoa saisi olla vain niin kapealti, että rannan puusto ylettyy varjostamaan uomaa. Suojavyöhykkeet pyritään suunnittelemaan niin, ettei kunnossapitoa tarvita.
Suojavyöhykkeellä kasvavat lehtipuut vähentävät myös ilmaperäistä hapanta kuormitusta eri
tyisesti kapeissa uomissa ja ojissa. Lehtipuiden ioninvaihtoreaktiot neutraloivat sadevettä, sillä lehdet poistavat vapaita vetyioneja ja lehvästöstä vapautuu neutraloivia emäskationeja. Kuu
sikko sen sijaan usein lisää happamuutta. (Forsius 1987, Mander 1988.)
2.8 Suot
Virtaavan veden karmalta soilla on merkitystä valuma-alueen sadanta- ja valuntavesien varastoina (Seppä ym. 1994). Ojituksen seurauksena suot kuivuvat ja aiemmin pidättyneet vedet viilaavat vesistöihin. Ojitettujen soiden ennallistaminen muuttaa valuma-alueen hydrolo
gisia olosuhteita luonnollisemmiksi. Soiden ennallistamishankkeita on toteutettu Suomessa mm. Seitsemisen kansallispuistossa ja Leivonmäen Haapasuolla (Heikkilä ja Lindholm 1994, Seppä ym. 1994).
Ojitettuja soita ennallistettaessa pääperiaatteena on saada vesi viipymään alueella yhtä pitkään kuin luonnontilaisilla soilla. Suoveden korkeus pyritään nostamaan tasolle, jolla se on ennen ojitusta ollut. Myös vedenpinnan korkeuden vaihtelun pitäisi noudattaa luontaista rytmiä. Kun hydrologiset olosuhteet muuttuvat luonnollisemmiksi, alkaa kasvillisuus ja sitä mukaa muukin luonto kehittyä luonnolliseen suuntaan. (Heikkilä & Lindholm 1994.)
Suolle kaivettujen ojien täyttäminen on havaittu tehokkaammaksi ja kestävämmäksi vaih
toehdoksi kuin pelkkä veden patoaminen. Täyttämällä muodostuva yhtenäinen suon pinta edis
tää veden hakeutumista luonnollisille reiteilleen. Ojien hävittyä myös maisema muuttuu luon
nollisemmaksi melko nopeasti, vaikka täyttäminen rumentaakin aluksi maisemaa enemmän kuin patoaminen. Vaikka maata ei riittäisikään kaikkien ojien täyttöön, on tärkeää tukkia ojat ainakin paikoitellen niin tiiviisti, ettei vesi pääse virtaamaan niitä pitkin. Padotusta voidaan käyttää esimerkiksi paikoissa, joissa suovesiä pidättänyt kivennäismaa on puhkaistu las
kuojalla. (Heikkilä & Lindholm 1994.)
Kuivatuilla soilla kasvavat puut pitävät maan kosteutta alhaisena kahdella tavalla. Ne haihduttavat maasta ottamaansa vettä neulastensa ja lehtiensä kautta ilmaan sekä pidättävät suoraan osan sadevedestä, joka haihtuu vähäistä runkovaluntaa lukuunottamatta takaisin il
maan. Suomalaisissa tutkimuksissa on todettu puuston määrän lisäämisen alentavan pohja
veden pinnan korkeutta (Seppä ym. 1994). Metsittyneillä, ojitetuilla soilla puuston vaikutus pohjaveden pinnan korkeuteen ja koko alueen hydrologiaan voi olla huomattavasti määrää- vämpi kuin ojitus. Tällaisilla alueilla puusto on poistettava joko osittain tai kokonaan, jotta
alue voisi vettyä. (Heikkilä & Lindholm 1994.)
2.9 Kasvit ja eläimet
Luonnonmukaisen vesirakentamisen pyrkimyksenä on luoda sellainen ekosysteemi, jossa eliöiden väliset suhteet ovat luonnollisia ja jossa alueelle tyypilliset eläin-ja kasvilajit pystyvät elämään. (Schiechtl 1982.) Kokemäenjoella ja Kyrönjoella tehtyjen tutkimusten mukaan eliös
tön monimuotoisuuden lisäämisen tavoite voidaan saavuttaa kohdistamalla toimenpiteet elinympäristöjen monipuolisuuden lisäämiseen (Hildén 1995).
Jos vesirakennushanke toteutetaan ennen rakentamattomassa vesistössä, on alkuperäiset puulajit, pensaat ja ruohokasvit pyrittävä säilyttämään. Alkuperäisellä kasvillisuudella on suuri merkitys koko eliöyhteisölle. Rakennettavan alueen kasvillisuudesta on tehtävä huolellinen kartoitus, ennen kuin sen kohtalosta päätetään. (Begemann & Schiechtl 1994.)
Rantakasvillisuus parantaa ympäristön ekologista tilaa, virkistysarvoa ja rannan eroosio- suojausta. Kasveja voidaan lisätä siemenistä, pistokkaista ja juurakon kappaleista, tai kokonai
sia yksilöitä istuttamalla. Tällöin on tunnettava rannan olosuhteiden, kuten vedenkorkeuden vaihtelun, talviaikaisen jääpeitteen, valon, pohjan ja veden laadun sekä rannan avoimuuden ja kaltevuuden vaikutukset suunniteltuun kasvillisuuteen. Aluksi saatetaan joutua käyttämään rantakasvien juurtumista ja kasvuun lähtöä helpottavia suojausrakenteita. (Riihimäki ym.
1991.)
Vesistökunnostusten ajoitusta suunniteltaessa on otettava huomioon eliöiden eri elinvaiheiden kyky sietää elinympäristön muutoksia ja esimerkiksi pohjaeläimistöön kuuluvien hyönteisten kasvun ja kuoriutumisen vuodenaikaisrytmi (Kuusela 1995). Kunnostuksin voidaan saavuttaa useita tavoitteita. Jos tavoitteena on luonnon monimuotoisuus, on huomioon otettava kalojen lisäksi muutkin eliöt, kuten linnut, vesinisäkkäät, eläin- ja kasviplankton sekä pohjaeläimet.
Pienten, koskemattomien alueiden jättäminen jokeen kunnostuksen yhteydessä nopeuttaa poh
jaeläimistön levittäytymistä uusille alueille. Iijoella tehdyissä tutkimuksissa todettiin, ettei ke
vyt, alkukesästä tehty koskikunnostus muuttanut pohjan eliöstön lajisuhteita. Kunnostetuissa ja luonnontilaisissa joissa havaittiin enemmän joen pidättämää kariketta ravinnokseen käyttäviä lajeja kuin peratuissa uomissa. (Laasonen ym. 1995.) Livojoella kunnostuksissa on onnistuttu suojelemaan jokihelmisimpukkakantaa rajoittamalla työnaikaista kiintoainespitoisuutta ja siirtä
mällä osa yksilöistä kunnostusten ajaksi yläjuoksulle turvaan (Yrjänä 1995a.)
Vesisammalet muodostavat koskikivien pinnalle tiheitä kasvustoja, jotka pidättävät veteen liuenneita ravinteita. Vesisammalkasvustot tarjoavat suojaa ja ravintoa pohjaeläimille ja ka
loille. Vesisammalet leviävät erittäin hitaasti kunnostuksen jälkeen, ja niiden puuttuminen vaikuttaa suoraan pohjaeläinlajistoon. Pohjaeläimistön palaaminen voi viedä kymmeniäkin vuosia, jos kunnostuksen aiheuttamat muutokset ovat olleet voimakkaita. (Yijänä 1995a.)
Suomessa on tehty tutkimuksia koskikunnostusten vaikutuksesta kalakantoihin (esim. Nylund 1987, Jutila ym. 1994, Mäki-Petäys ym. 1994). Taimenista yli yksivuotiaat hyötyivät sel
vimmin koskien kunnostuksesta. Kesänvanhojen taimenten määrä ei muuttunut kunnostukses
ta, koska ne viihtyvät kosken matalissa reunaosissa, joita on myös peratuissa koskissa.
Simppu- ja mutukantojen on todettu vähentyneen hetkellisesti kunnostustyöstä aiheutuneen häiriön vuoksi. Monet kalalajit vaihtavat elinympäristöään elämänsä eri vaiheissa. Pienet poikaset suosivat kosken matalia suojaisia ja pienirakeisia alueita, kun taas isommat poikaset viihtyvät usein syvemmillä ja suurirakeisilla pohjilla. Taimenen poikasalueita kunnostettaessa mahdollisimman suuri osa koskesta perkausten yhteydessä poistetuista kivistä olisi palautetta
va takaisin koskeen. Kivien asettelussa tulisi välttää kaavamaisuutta.
2.10 Luonnonmukaiset vesirakenteet
Virtausnopeuteen ja vesisyvyyteen on mahdollista luoda vaihtelua monenlaisilla vesiraken
teilla, jos esimerkiksi asuinalueella uomalle ei voida antaa tilaa kehittyä luonnollisesti.
Kasvien juuristo, risungit ja oksakatteet suojaavat luiskia haitalliselta eroosiolta. Luonnonmu
kaisissa rakenteissa käytetään alueelle tyypillisiä materiaaleja, esimerkiksi puuta tai kiveä sekä kasvavia kasveja. (Begemann & Schiechtl 1994.)
Virtausta muuttavat rakenteet
Suorassa, rakennetussa uomassa erikorkuiset pohjakynnykset aiheuttavat vedenkorkeuden ja virtausnopeuden vaihtelua. Kynnykset vähentävät veden energiaa, ja suoj aavat siksi uomaa eroosiolta. Pohjakynnykset rakennetaan usein pyöreistä puunrungoista. Kynnyspuiden pitäisi ylettyä molemmissa rannoissa uoman leveyden verran maahan. Alimmat puut kaivetaan myös uomassa pohjasedimenttiin. Rantaa kannattaa vahvistaa uomansuuntaisilla pölkyillä, jotta rantakasvillisuus voi rauhassa juurtua kynnyksen kohdalle. Yksinkertaisin pohjakynnyksen rakennustapa on välppää muistuttava paalurivi. Se vaikuttaa pohjan muotoon, maa-aineksen lajittumiseen ja virtausnopeuteen. (Begemann & Schiechtl 1994.)
Virtaus muuttuu myös suisteiden avulla. S ui steet voidaan suunnata kohtisuoraan virtausta vas
taan, vinosti virran suuntaan tai sitä vastaan. Sekä suisteiden koko, suuntaaminen että niiden etäisyys toisistaan vaikuttavat virtauksen turbulenttisuuteen. Suisteet on sijoiteltava niin, ettei virtaus ohjaudu syövyttämään eroosiolta suojeltavaa rantaa. (Begemann & Schiechtl 1994.)
Luiskien suojaus
Luiskien luonnonmukainen eroosiosuojaus perustuu kasvillisuuden antamaan suojaan. Juuret sitovat luiskan maan paikoilleen ja vedenkorkeuden kasvaessa oksat hidastavat virtausta.
Rantatöyräillä elävää luonnollista rantakasvillisuutta voidaan täydentää pistokasistutuksin. Kas
villisuuden valinnassa on kiinnitettävä lajien kasvupaikkavaatimuksiin huomiota. Pajut juur
tuvat yleensä nopeasti paljaaseen rantaan. Tervaleppä on tyypillinen tulvaa kestävä laji. (Ros- soll & Werth 1992.)
Luiskiin, jotka ovat alttiina ei-toivotulle eroosiolle, voidaan rakentaa pistokkaista nopeasti kas
vamaan lähteviä risunkeja ja oksakatteita (kuva 2.2). Risungit suojaavat luiskaa vedenrajassa.
Oksakate peittää koko luiskaa ja suojaa sitä voimakastakin virtausta vastaan. (Begemann &
Schiechtl 1994.) Pajuja käytetään yleensä rakenteissa eniten (Rossoll & Werth 1992). Koko
naisia kaatuneita puita voidaan käyttää erityisesti ensiapuna rannansortumissa (kuva 2.3).
Kuva 2.2. Risunki ja oksakate valmistumishetkellä ja yhden kasvukauden jälkeen (Umvvelt- ministerium Baden-Wurttemberg 1993).
Kasvavien rakenteiden luiskansuojausominaisuudet riippuvat vuodenajasta ja rakenteen iästä.
Kestävyys lisääntyy yleensä uusien kasvukausien myötä, kunhan nuorennusleikkauksia tehdään säännöllisesti. Lepän tai pajun monokulttuuri ei kuitenkaan muodosta luonnollista, kehi
tyskykyistä rantakasvillisuutta, vaan myös ruohomaista pioneerikasvillisuutta on oltava (Ros- soll & Werth 1992).
Kuva 2.3. Rannansortuman korjaaminen (Rossoll & Werth 1992 mukailtuna).
Patorakenteet
Luonnonmukaisilla pohjapadoilla voidaan korvata esimerkiksi eliöstölle haitallisia pato- rakenteita. Koska tavoitteena on mahdollisimman paljon luonnonkoskea muistuttava rakenne, ovat pyöreät luonnonkivet suositeltavampia kuin teräväsärmäinen louhe. Keskikohdan ala- ja yläpuolelle pitäisi jättää suuria yksittäiskiviä, jotka liittävät padon luontevasti ympäristöönsä.
Koska luonnonkosket Suomen oloissa ovat loivia, on perusteltua rakentaa pohjapadoistakin loivia. Silloin myös kalan kulku on helpompaa. (Ruohtula 1985.) Tekokosken niskalle jää hitaasti virtaava alue, jossa viihtyvät muun muassa uposlehtiset vesikasvit ja useat pohja- eläimet. Koski voidaan suunnitella samalla myös virkistyskäyttötarpeita varten (Begemann &
Schiechtl 1994).
Jormolan (1990) mukaan pohjapadot on luontevinta muotoilla kaareviksi ja verhoilla suurilla luonnonkivillä. Luiskia voidaan verhoilla luonnonkiviladonnalla ja täydentää pensailla. Isom
mat rakenteet sovitetaan mittakaavaltaan maastosuhteisiin ja yksityiskohdiltaan seudun rakennustyyliin. Avoimessa maastossa rakenteita voidaan pehmentää istutuksilla.
3 Myllypuron taustatiedot 3.1 Alueen kuvaus
3.1.1 Valuma-alue
Mankinjoen vesistöalueeseen kuuluva Myllypuro sijaitsee Uudellamaalla Nuuksion jär- viylängöllä (liite 1). Se saa alkunsa Vihdistä Suolikkaan pohjoispäästä ja virtaa Lummukkaan kautta noin neljä kilometriä länteen. Ison-Parikkaan laskuojan länsipuolella puro kääntyy kaak
koon ja laskee kuuden kilometrin matkan Nuuksion Pitkäjärven pohjoispäähän Espooseen.
Myllypuron valuma-alueella on reheviä, kuusivaltaisia rinteitä, pieniä kallionaluslehtoja ja ka
ruja ylänköjä. Kallioista kanervametsää ja mäntyvaltaista puolukkatyypin metsää on runsaasti.
Myllypuron varressa on metsittyviä, vanhoja peltoja. Viljelyskäytössä valuma-alueesta on enää alle 0,5 %. Järvien osuus on noin 7 %. Valuma-alue on kooltaan noin 24,5 km2 (kuva 3.1).
Nuuksion järviylänkö on laajin erämaa-alue Uudellamaalla (Kostet & Salonen 1994). Met
säistä ja jylhäpiirteistä kallioselännettä halkovat kapeat murroslaaksot. Vaihtelua maisemaan tuovat pienet järvet, metsälammet ja purot. Myllypuron laakson metsät ovat säilyneet suhteellisen luonnontilaisina. Useimmat viljelyyn aiemmin käytetyt pellot ovat muuttuneet metsittyviksi niityiksi. Rotkoreunainen Nuuksion Pitkäjärven laakso, jossa Myllypuro virtaa, on keskeinen osa maisemaa. (Helsingin seutukaavaliitto 1986.)
3.1.2 Asutuksen ja maankäytön historia
Nuuksion Pitkäjärvi on alunperin ollut vuonomainen merenlahti. Myllypuron alajuoksulta Kuuselasta on löytynyt kampakeraamisen kauden asuinpaikkaan viittaavia kivikautisia oiko- kirveitä ja hioinkiviä. Kampakeraamisen kauden jälkeen asutus siirtyi ilmeisesti maankohoa
misen myötä etelämmäksi ja Nuuksio on jäänyt hämäläisten eräalueeksi. Lähiseutujen kartanoilla oli Myllypuron varressa niittyjä ja myllyjä jo 1700-luvulla, mutta asutus Nuuksion metsiin levisi vasta 1800-luvulla Espoon ja Vihdin kartanoiden perustaessa sinne torppiaan.
Myllypuron alajuoksulle lohkottiin 1920-ja 1950-luvuilla pieniä palsta-ja asutustiloja, joista useat myytiin Helsingin kaupungille, kun se ryhtyi perustamaan Salmen ulkoilualuetta 1960- luvulla. (Grahn 1994.)
Nykyisin Nuuksion järviylängöllä on valmiita ulkoilualueita, erilaisia luonnonsuojelukohteita sekä maa- ja metsätalousalueita. Muutamilla tiloilla Myllypuron varressa on loma- ja ympäri-
Poriin
lampi ’
Suoliki
Hhukka-
Kuva 3.1. Nuuksion Myllypuron valuma-alue.
vuotista asutusta. Alue on noin miljoonan asukkaan ulottuvilla ja sitä käytetään eniten ulkoi
luun pääkaupunkiseudun ympärille muodostuneella vihervyöhykkeellä (Nuuksio-työryhmän mietintö 1988).
3.1.3 Maanomistus ja luontokohteet
Nuuksion kansallispuiston pinta-ala on noin 30 km2 (1996), ja laajennuksia muun muassa Myllypuron ympäristössä suunnitellaan (Ormio, suullinen tieto). Myllypuro virtaa kansallis
puistoon nykyisellään kuuluvilla alueilla yhteensä noin 4,5 kilometrin matkan. Alajuoksulla olevia Espoon kaupungin maita suunnitellaan liitettäväksi kansallispuistoon. Myllypuron alajuoksun koski ja Haukkalammen laskuojan koski ovat Espoon kaupungin omistamaa luon
nonsuojelualuetta. Ne on luokiteltu valtakunnallisesti ja maakunnallisesti arvokkaiksi suojelu
kohteiksi (Kiirikki 1991). Kuuslammen laskuojan itäpuolella Rinteenojasta lähtien puron ympärillä olevat maat ovat yksityisomistuksessa. Myllypuro virtaa yksityismailla myös Ison-
Parikkaan laskuojan kohdalla sekä Espoon ja Vihdin rajalla yhteensä noin kahden kilometrin matkan. (Kuva 3.2.) Suurin osa Myllypuron valuma-alueesta sisältyy kuntien yleiskaavojen suojelualuevarauksiin ja perusteilla olevan Natura-2000-luonnonsuojeluohjelman kohteisiin.
Kuva 3.2. Nuuksion kansallispuistoon kuuluvat maat Myllypuron ympäristössä (Metsä
hallituksen kartta 1.1.1997).
3.1.4 Aikaisemmat vesistöhankkeet
Perkaukset
Myllypuron koskista on perattu kiviä useina aikakausina. Virallisia puron perkaushankkeita on toteutettu kaksi. Rinteenojaa on perattu vajaan kilometrin matkalta asutusta varten perustettu
jen tilojen kuivattamiseksi. Työ valmistui vuonna 1953 (Helsingin maanviljelysinsinööripiiri 1953). Myös Lummukkalammenojan perkausta Suolikkaan ja Rinteenojan välillä suunniteltiin, mutta työ peruutettiin vuonna 1954 (Helsingin maanviljelysinsinööripiiri 1954). Myllypuron alajuoksua Nuuksion Pitkäjärvestä Kattilantien pohjoispuolelle ja tärkeimpiä sivuojia perattiin viljelysmaiden kuivatusmahdollisuuksien parantamiseksi. Noin neljän kilometrin mittainen per
kaustyö valmistui vuonna 1963 (Helsingin maanviljelysinsinööripiiri 1965). Alajuoksulla nykyinen uoma on keskimäärin noin puoli metriä perkaussuunnitelmassa määriteltyä kaivu- syvyyttä syvempi. Eron syynä voi eroosion lisäksi olla se, että kaivu on tehty suunniteltua syvemmältä. Joitakin Myllypuron muita osuuksia ja niittyjen ympärysojia on kaivettu lapiolla ilmeisesti laidunmaiden kuivattamiseksi. Valuma-alueen soita on metsitystarkoituksessa jonkin verran ojitettu.
Padot ja muut rakenteet
Lummukkaan laskuojassa oli 1700- ja 1800-lukujen vaihteessa kaksi myllyä, joiden vesi
voiman turvaamiseksi Lummukkaan suulle rakennettiin pato. Korpinkallion koskessa 1800- luvun alusta 1880-luvun puoliväliin asti toimineen sahan hirsikehikkoja sen tukirakenteet ovat vielä jäljellä. Korpinkallion yläpuolisen Tamminiitun nimi viittaa siihen, että niityn alaosassa on ollut pato, jolla on kerätty vettä sahalaitoksen vesivoimaksi. (Grahn 1994.)
Rinteenojan ja Tamminiitun välisessä uomassa on ollut noin hehtaarin kokoinen tekolam- mikko. Lammikko on laskettu tyhjäksi vuonna 1995 (Ormio, suullinen tieto), mutta puisella patoaukolla varustettu, muovilla tiivistetty maapato on vielä jäljellä. Haukkalammenojaan on padottu noin 8 aarin kokoinen tekolampi vuonna 1964. Betoninen pato, jossa on puiset settilankut, on edelleen hyvässä kunnossa. Tekolampea on käytetty kirjolohenkasvatukseen 1960-luvulla. Myös Kuuselan niityllä Myllypuroon laskevassa Koivulanojassa on kalankasva- tuslammikoita.
Kansallispuiston perustamisen jälkeen kaksi talkootyöleiriä on ollut kiveämässä Myllypuron alajuoksun koskenniskaa ja siirtämässä puroa pienempään uomaan. Kesällä 1995 leiri rakensi
puupaaluista ja vanhoista kaivumaista maapadon Haukkalammen lasku-uoman perattuun loppuosaan. Patoamisen vaikutuksesta vesi nousi pienempään ja matalampaan lasku-uomaan ja laskee Myllypuroon noin 70 metriä perattua laskuojaa ylempänä. Heinäkuussa 1996 toinen talkooleiri rakensi samanlaisen padon Myllypuron pääuomaan noin sata metriä Haukkalammen lasku-uoman yläpuolelle. Vesi virtasi pienempään uomaan, joka laskee uuteen Haukkalammin lasku-uomaan. Pääuoman maapato syöpyi marraskuussa 1996, ja sen jälkeen vesi on virrannut jälleen peratussa uomassaan.
Nuuksion Pitkäjärven säännöstely
Nuuksion Pitkäjärveä säännöstellään Dämmanin vedenottamon vedensaannin turvaamiseksi.
Järven luusuaan 1960-ja 1970-lukujen vaihteessa rakennettu säännöstelypato nostaa järven ve
denkorkeutta kesäaikaan muutamia kymmeniä senttimetrejä. Talvella vesi on muutaman senttimetrin luontaista alempana. (Helsingin vesipiiri 1971.) Säännöstely vaikuttaa veden
korkeuteen myös Myllypuron alajuoksulla noin 300 metrin matkalla.
3.1.5 Uoman morfologia
Savimaaperässä virtaava Myllypuro on aikoinaan muodostanut meandereita ilmeisesti lähes koko matkalla Lummukkaasta Nuuksion Pitkäjärveen. Vanhat meanderit ovat kuivuneet peratuilta osuuksilta, kun uomaa on oikaistuja syvennetty. Perattu uoma on paikoitellen toista metriä vanhaa uomaa syvemmällä. Perkaus on myös leventänyt uomaa ja peittänyt meanderei
ta alleen. Uoman leventyminen on vähentänyt vedenkorkeuden vaihteluita ja johtanut siihen, että aliveden aikaan uoma saattaa olla lähes kuiva. Vanhaa uomaa on vielä olemassa siellä täällä peratun uoman ympärillä, mutta varsinkin vanhojen peltojen kohdalla se on hävinnyt.
3.2 Aikaisemmat tutkimukset 3.2.1 Hydrologia
Nuuksion Myllypuron valuma-alueelta ei ole olemassa hydrologisia havaintosarjoja. Valuma- alueen metsäisyydestä ja järvisyydestä johtuen sopivaa vertailuvesistöä ei ole käytettävissä (Seuna, suullinen tieto). Taulukossa 3.1 esitetyt virtaamat on määritetty nomogrammien ja va- luntakarttojen perusteella. Liitteessä 2 on selvitetty virtaamamääritystä tarkemmin.
Taulukko 3.1. Virtaamat Myllypuron alajuoksulla.
m3/s
Ylivirtaama HQl/20 2,6
Keskiylivirtaama MHQ 1,6
Keskivirtaama MQ 0,24
Keskialivirtaama MNQ 0,03
Alkukesästä 1996 Myllypuroon asennettiin kolme vedenkorkeusasteikkoa Maulaanniitulle ja sen alapuolelle. Vuosien 1996 ja 1997 aikana alajuoksun koskenniskalla on tehty virtaamamit
tauksia, joiden perusteella tullaan määrittämään purkautumiskäyrä yksityiskohtaista hankesuun
nittelua varten.
3.2.2 Uoman geometria
Myllypuron nykyisestä pääuomasta on olemassa pituus- ja poikkileikkauspiirustukset.
Pääuoman vaaitukset Nuuksion Pitkäjärven ja Kuuslammen laskuojan välisellä osuudella on tehty kesällä 1994. Vaaitus ja uoman paalutus on tehty 25 metrin välein. Kesällä 1996 vaait
tiin ja paalutettiin pääuomaa Kuuslammen laskuojasta yläjuoksulle Lummukkaaseen asti 50 metrin välein. Lisäksi on vaaittuja paalutettu tärkeimpiä sivuojia ja säilyneitä vanhan uoman mutkia. Pääuoman paalutus alkaa Nuuksion Pitkäjärven pohjoispäästä, johon Myllypuro las
kee, ja päättyy 8,8 km:n päähän Lummukkaan luusuaan paalulukuun 8800. Myllypuro on valokuvattu diafilmille 25 m välein toukokuussa 1995.
3.2.3 Vedenlaatu
Myllypuro on suhteellisen luonnontilainen, oligotrofinen vesistö, jonka vedenlaatua huonontaa humuksen ja saviaineksen runsaus. Valuma-alueella on pieniä vähäravinteisia ja herkästi happamoituvia järviä ja lampia. Kallioperä on hapan. (Pätilä 1984, Levonen 1996.) Muita merkittäviä kuormittajia valuma-alueella ei ole.
Uudenmaan ympäristökeskus on tehnyt 1990-luvulla joitakin vedenlaatumittauksia Myllypuron
valuma-alueella (liite 3). Yksittäisiä havaintoja on Lummukkaan luusuasta ja laskuojasta, Kuuslammen luusuasta, Isosta-Parikkaasta, Ruuhijärvestä ja Haukkalammesta. Myllypurosta ja Koivulanojasta on muutamia havaintoja. Ruuhijärven vedenlaatua on lisäksi selvitetty
Pohjois-Espoon järvien happamoitumistutkimuksen yhteydessä (Pätilä 1984, Peura 1990).
Vedenlaatumittauksissa Myllypuron veden pH-arvo oli 5 - 6. Kuuslammessa ja Haukka- lammen päällysvedessä pH oli hiukan yli 6. Suorantaisen Lummukkaan ja sen laskuojan veden pH oli alle 5. Alkaliniteetti oli kaikissa näytteissä hyvin pieni (vaihteluväli 0,000 - 0,054 mmol/1), eli vesissä ei ole puskurikykyä lähes lainkaan. Raudan määrä Myllypurossa ja siihen laskevissa sivu-uomissa vaihteli välillä 100 - 1200 pg Fe/1. Korkeat raudan pitoisuudet viit- taavat runsaisiin humusmääriin, mutta saattavat johtua myös saviaineksen eroosiosta (Wetzel 1983). Ravinnepitoisuudet olivat luonnonvesille tyypillisiä (Vesi-ja ympäristöhallitus 1989).
Näytteiden kokonaisfosforipitoisuudet olivat 3 - 24 pg P/l ja kokonaistyppipitoisuudet 195 - 340 pg N/l.
3.2.4 Eläimistö
Metsähallitus, Espoon kaupunki ja Vihdin kunta ovat teettäneet selvityksiä lintu- ja liito- oravakannoista Nuuksion alueella 1980- ja -90-lukujen vaihteessa. Nuuksiossa esiintyvä liito- orava on todettu ensisijaisen tärkeäksi lajiksi EU:n luontodirektiivissä. Uhanalaisista linnuista Nuuksiossa on tavattu mm. harmaapäätikka, pikkulikka, koskikara ja pikkusieppo (Tolvanen 1994, Espoon kaupunki 1995). Myös uhanalainen kirjoverkkoperhonen on tavattu Nuuksiossa (Järventausta 1996).
Myllypuron kalastoselvitys on tehty Uudenmaan ympäristökeskuksessa vuonna 1996.
Myllypuron kalaston ympärivuotiseen valtalajistoon kuuluvat taimen ja pikkunahkiainen. Tai
menkanta on pieni, mutta luontaisesti lisääntyvä. Se viihtyy parhaiten uoman sorapohjaisilla osuuksilla ja koskenniskoilla. (Ruottinen 1996.)
Myllypuron alajuoksulla on pesinyt koskikara ainakin kerran ja myös yläjuoksulla on havaittu koskikaroja alku-ja lopputalvesta (Tolvanen 1994). Talvisin Myllypuron alajuoksun koskessa vierailee saukko (Barkman, suullinen tieto).
