Uudistetun jätevesiasetuksen vaikutusten GIS-pohjainen mallintaminen Pattijoessa
Vänttilä, Matias (2020-11-09)
M. Vänttilä
09.11.2020
© 2020 Matias Vänttilä. Tämä Kohde on tekijänoikeuden ja/tai lähioikeuksien suojaama. Voit käyttää Kohdetta käyttöösi sovellettavan tekijänoikeutta ja lähioikeuksia koskevan lainsäädännön sallimilla tavoilla. Muunlaista käyttöä varten tarvitset oikeudenhaltijoiden luvan.
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi:oulu-202011123109
https://urn.fi/URN:NBN:fi:oulu-202011123109
Tiivistelmä
Haja-asutuksen jätevesilainsäädäntöä on uudistettu useaan kertaan 2000-luvulla. Jotta lain tarkoituksenmukaisuutta voitaisiin nyt arvioida, syvennytään tässä tutkimuksessa tarkastelemaan ja kehittämään menetelmiä kuormitusvaikutusten mallintamiseksi.
Kuormitusvaikutusten tarkastelun lähtökohtana toimii paikkatietopohjainen valunnanmallinnus ja kolme mallinnuksessa käytettävää virtaussuunta-algoritmia: yksinkertainen ja tunnettu virtausmalli D8 sekä todenmukaisemmin maanmuotoja mallintavat monivirtaussuuntamallit MFD-md sekä D∞. Tutkimuksessa syvennytään tarkemmin algoritmien perusteisiin sekä pyritään tarkastelemaan algoritmien vaikutuksia mallinnuksen kuormitustuloksissa. Tutkimuksen tavoitteena on myös soveltaa saatuja kuormitustuloksia tutkimusalueen vedenlaadun tilan muuttumisen arvioimisessa.
Tutkimuksen kuormitusaineisto on koottu Raahen kaupungin ympäristönvalvonnassa toteutetun kyselyn aineistosta. Kyselyllä pyrittiin muodostamaan kokonaiskuva lainsäädännön vaatimista toimenpiteistä valvonta-alueen siirtymäaika-alueilla. Aineisto sisälsi 1450 vastausta ja ne kattoivat tämän työn tutkimusalueen rakennuksista noin 20 %. Vastausprosentti kyselyyn oli 60 %. Mallinnuksen pohja-aineistona toimi Maanmittauslaitoksen KM2-korkeusmalliaineisto. Alkuperäistä aineistoa käsiteltiin tutkimuksessa ennen varsinaista mallintamista.
Työn keskeisinä tutkimustuloksina esiin nousivat mallinnetut paikalliset kuormitusvaikutukset, algoritmien yllättävät vaikutukset kuormitustuloksissa sekä painotusrasterin laajemmat sovellus- sekä kehittämismahdollisuudet. Mallinnettujen kuormitustulosten mukaan haja-asutuksen jätevesiasetus tulee parantamaan tutkimusalueen kokonaisravinnetilannetta fosforin osalta noin 8 % ja typen osalta noin 2 %. Kokonaisvaikutukset vaihtelevat alueellisesti alueiden ravinnekertymien rakenteiden mukaisesti.
Virtaussuunta-algoritmien ominaisuudet aiheuttivat eroja ravinnekuormituksen kerryttämisessä. D8- ja D∞-algoritmit kerryttivät kuormitusta kohtalaisen samankaltaisesti, mutta MFD-md ominaisuudet tekivät algoritmin tuloksista vertailukelvottomia kahden muun algoritmin kanssa.
Nykyiset vesistöjen ravinnekuormitusta mallintavat tutkimusartikkelit painottuvat hyvin monimutkaisiin tilastollisiin malleihin, jonka vuoksi yksinkertaiselle ymmärrettävälle mallintamiselle on tilaa tutkimuskentällä. Lisäksi tilastolliset mallit eivät kykene paikkatietopohjaisen mallintamisen tavoin spatiaalisesti eheään mallinnustulokseen. Painotusrasterin käyttömahdollisuuksia kehittämällä paikkatietopohjaisesta kuormitusmallinuksesta voisi kehittyä uusi spatiaalisesti kattava ja helposti ymmärrettävä työkalu alan toimijoille.
Kuormitusvaikutusten tarkastelun lähtökohtana toimii paikkatietopohjainen valunnanmallinnus ja kolme mallinnuksessa käytettävää virtaussuunta-algoritmia: yksinkertainen ja tunnettu virtausmalli D8 sekä todenmukaisemmin maanmuotoja mallintavat monivirtaussuuntamallit MFD-md sekä D∞. Tutkimuksessa syvennytään tarkemmin algoritmien perusteisiin sekä pyritään tarkastelemaan algoritmien vaikutuksia mallinnuksen kuormitustuloksissa. Tutkimuksen tavoitteena on myös soveltaa saatuja kuormitustuloksia tutkimusalueen vedenlaadun tilan muuttumisen arvioimisessa.
Tutkimuksen kuormitusaineisto on koottu Raahen kaupungin ympäristönvalvonnassa toteutetun kyselyn aineistosta. Kyselyllä pyrittiin muodostamaan kokonaiskuva lainsäädännön vaatimista toimenpiteistä valvonta-alueen siirtymäaika-alueilla. Aineisto sisälsi 1450 vastausta ja ne kattoivat tämän työn tutkimusalueen rakennuksista noin 20 %. Vastausprosentti kyselyyn oli 60 %. Mallinnuksen pohja-aineistona toimi Maanmittauslaitoksen KM2-korkeusmalliaineisto. Alkuperäistä aineistoa käsiteltiin tutkimuksessa ennen varsinaista mallintamista.
Työn keskeisinä tutkimustuloksina esiin nousivat mallinnetut paikalliset kuormitusvaikutukset, algoritmien yllättävät vaikutukset kuormitustuloksissa sekä painotusrasterin laajemmat sovellus- sekä kehittämismahdollisuudet. Mallinnettujen kuormitustulosten mukaan haja-asutuksen jätevesiasetus tulee parantamaan tutkimusalueen kokonaisravinnetilannetta fosforin osalta noin 8 % ja typen osalta noin 2 %. Kokonaisvaikutukset vaihtelevat alueellisesti alueiden ravinnekertymien rakenteiden mukaisesti.
Virtaussuunta-algoritmien ominaisuudet aiheuttivat eroja ravinnekuormituksen kerryttämisessä. D8- ja D∞-algoritmit kerryttivät kuormitusta kohtalaisen samankaltaisesti, mutta MFD-md ominaisuudet tekivät algoritmin tuloksista vertailukelvottomia kahden muun algoritmin kanssa.
Nykyiset vesistöjen ravinnekuormitusta mallintavat tutkimusartikkelit painottuvat hyvin monimutkaisiin tilastollisiin malleihin, jonka vuoksi yksinkertaiselle ymmärrettävälle mallintamiselle on tilaa tutkimuskentällä. Lisäksi tilastolliset mallit eivät kykene paikkatietopohjaisen mallintamisen tavoin spatiaalisesti eheään mallinnustulokseen. Painotusrasterin käyttömahdollisuuksia kehittämällä paikkatietopohjaisesta kuormitusmallinuksesta voisi kehittyä uusi spatiaalisesti kattava ja helposti ymmärrettävä työkalu alan toimijoille.
Kokoelmat
- Avoin saatavuus [34537]