Beskytte overflatevasskvaliteten i Lappeenranta, Finland

I Finland er vasskvaliteten i Saimaa-sjøen nær Lappeenranta i fare for auka nedbør, flaum og ekstreme vêrforhold på grunn av klimaendringar. Flaumvatn og vatn frå smeltande snø fraktar forureiningar (mikroplast, oljer og andre kjemikaliar, næringsstoff, faste og organiske stoff) til sjøen. Lasting av næringsstoff fører til eutrofiering av innsjøen. I tilfelle at næringsforureining fører til ein skadeleg algeblomstring, kan drikking eller symjing i det råka vatnet forårsaka alvorlege helsekomplikasjonar. Til dømes kan symjing på ei strand der blågrøne algar er til stades, irritere huda eller forårsaka mage (t.d. kvalme, magesmerter, diaré, oppkast) eller influensaliknande symptomer (t.d. rennande nase, hovudpine, augeirritasjon, feber). Dette er spesielt problematisk då Lake Saimaa er ein kilde til drikkevatn og eit rekreasjonsknutepunkt.

Storm- og smeltevasshandtering er dermed sentralt for å overvinne desse utfordringane. Det noverande klimaprogrammet har mål om å redusere mengda overvatn og smeltevatn i byens overvatn og kloakkanlegg. Kommunens Stormwater Management Plan beskriv behovet for å tilpasse dagens nettverk og anlegg til framtidige krav og for å auke byens evne til å filtrere ut uønskte stoff frå overvatn og smeltevatn.

Det er ei kompleks oppgåve å utforma ein omfattande plan for berekraftig overvassbehandling for Lappeenranta. Byen spreier seg over fem nedbørsfelt (Saimaa, Saimaa Kanava, Ruoholampi, Rakkolanjoki og Alajoki). Som alle byar er Lappeenranta eit komplekst bysystem med kompliserte fysiske, eigarskap og juridiske samanhengar mellom komponentane (parkar, vegar, bustadbygg, næringsbygg, næringar, etc.).

Stormwater Management Plan framhevar problemer som må vurderast i utforminga av overvasshandteringsinfrastruktur, til dømes tilstedeværelse av naturreservater, historiske kulturminne eller verdifulle landskapsområde, som bør gjevast brei kai når ein identifiserer stadane for nye overvasshandteringsanlegg. Eit sentralt spørsmål er det maksimale nedbørsnivået systemet skal kunne takle, med tanke på den forventa auken i ekstreme hendingar på grunn av klimaendringar, og dei lokale spesifikke tilhøva og sårbarheitene — spesielt storleiken og situasjonen til utsleppsvasskroppen.

Det overordna målet med vassforvalting, som angjeve i Stormwater Management Plan, er å hindre forringing av grunnvatnet, når det gjeld økologisk tilstand og vasskvalitet for menneskeleg bruk, inkludert rekreasjonsbruk. Planen listar opp følgjande mål for overvasshandtering:

• Handtere og eventuelt forhindre flaumskadar frå overvatn
• Oppretthalde grunnvassressursane ved å hindre at skadelege stoff kjem inn i grunnvatnet og optimalisere absorpsjonen av vatn i grunnvatnet
• Bevaring av rekreasjonsbruk av vassførekomstar gjennom kvalitetsstyring av overvatn ved å redusera næringsinngangar til vassførekomstar
• Minimere utvidinga av røyrleidningsnettet og mengda av overvatn som sleppast ut til reinseanlegget
• Aukande naturlege og overvasshandteringsmetodar på staden som fremjar biologisk mangfald i natur og byområde, som er hovudfokus i denne casestudien
• Ved hjelp av overvatn som ein ressurs, til dømes eit landskap funksjon, for vatning eller våtmark

Planen identifiserer òg meir spesifikke mål for å handtere overvasskvalitet i mottak av vassførekomstar, til dømes å redusere næringsforureining og forhindre algeoppblomstring i den vestlege Saimaa-regionen.

Stormwater Management Plan angir vilkåra for bruk av naturbaserte løysingar, til dømes å endre gateoppsett for å gje grøne striper og biofiltreringsområde og gje plass til styringsstrukturar, då overvatn frå tungt trafikkerte gater kan bere metaller, oljer og mikroplast. Tilrårar inkluderer implementering av vasskvalitetsstyring, til dømes styring av overvatn, og auka bruk av permeable fortau og opne grøfter som gate dreneringsløysingar. Eit nytt naturbasert dreneringssystem på byens gater blir sett på plass, som inkluderer planting av ein optimalisert vegetasjonsblanding langs fortauskanten for å forbetra filtrering av vatn til det underliggjande vassinnsamlingssystemet. Dette systemet er kombinert med sensorar for ekstern overvåking av overvasskvalitet og -straum, og flaum i dreneringssystemet.

Åtte nye urbane våtmarksområde har vorte bygget; Sju langs breidda av Pien-Saimaan-sjøen og ein på breidda av Ruoholampi-sjøen nær Lappeenranta, sistnemnde fullført i september 2023. Området av dei sju Pien-Saimaan våtmarkene inkluderer tre dammar og ein straum-liknande seksjon, som bringar vatn samla av straumvassnettet til våtmarkene. Dammane senker vasstraumen, slik at forureinande stoff i Saimaa-vatnet kan busetje seg på botnen. Dammane er bygget i forskjellige høgder i ein skråning, og sidan vasstanden kan variere betydeleg, har bassenga vorte innreidd med eit system for å imøtekome overløp. Ruoholampi-våtmarka forhindrar næringsstoff og fast stoff frå å strøyme inn i Ruoholampi-sjøen og derfrå til Pien-Saimaa. Det forbetrar òg biologisk mangfald og vert bygget i nærleiken av ein skule, velferda til elevane. Andre naturbaserte overvasshandteringsstrukturar inkluderer overvassretensjonsbasseng (Heinäkatu) og Koulukatu-infiltrasjonsområdet (TransformAr-prosjektets pilotstad).

Heinäkatu oppbevaring bassenget brukast til å bremse ned overvatn avrenning, så for å balansere flaum toppar under kraftig regnvêr og fungere som ein kapasitet buffer for overvatn kloakk nettverk. Vatnet samlast i oppbevaringsområdet og sleppast ut i systemet i den andre enden. I oppbevaringsområdet reduserast vasstraumen, noko som opnar for avsetning av faste stoff og andre forureiningar, slik at vatnet som returnerast til overvasskloakken, er reinare. Vegetasjon som utviklar seg i bassenga over tid forbetrar reinsinga av vatnet og hjelper til med fordamping. Anlegget består av to bassenger med ein naturstein dam mellom dei. Bassenga er grunne med ei djupn på ca 0,5 m og kan tørke ut mellom nedbørshendingar. Steppingstones er installert ved dammen for å oppmuntre til nærare inspeksjon av bassenga, då området òg brukast som læringsmiljø for elevane på ein nærliggande skule.

Reinoveringa av Koulukatu-gata inkluderer eit overvass biofiltreringsområde i den grøne delen av gata, noko som reduserer mengda overvatn som sleppast ut til kloakk og ubehandla vasslekamar. Stormvatn absorberast ned til grunnvassspegelen gjennom dei strukturelle laga av biokull og kalkstein, og ladast opp att.

Ved det kunstige grunnvassanlegget Huhtiniemi i Lappeenranta produserast dessutan tappevatn ved å infiltrere overflatevatn frå den vestlege delen av Pien-Saimaa til grunnvatn. Huhtiniemi er det einaste kunstige grunnvassanlegget, av totalt 10 grunnvassinntak, i Lappeenranta. Råvatn pumpast frå Saimaa til sandfiltreringsbassenga på Huhtiniemi-ryggen, som fungerer som eit naturleg filter som effektivt reinsar vatnet. Vatnet pumpast deretter frå brønnar og går gjennom alkaliseringsbehandling og ultrafiolett desinfeksjon før det kjem inn i vassfordelingsnettverket.

I tillegg vil det urbane avrenningssystemet forbetrast og overvakast med eit sett med nye sensorar og kombinert overvåking av forureining, vasskvalitet og straumning i dreneringssystemet. Vidare vil bebuarane få høve til å overvake dei implementerte løysingane via ein crowdsourcing-smarttelefonapplikasjon.

For å førebu Stormwater Management Plan vart høyringsprosessen gjennomført i tre workshops hausten 2019, med deltaking av Lappeenrannan Energiaverkot Oy (eit lokalt vass- og energidistribusjonsselskap), Lappeenrantas eigedomsforvaltning, byplanlegging, gater og miljø, miljøtenester, bygningskontroll, Sør-Karelen redningsteneste og ELY-senteret i Søraust-Finland (eit regionalt utviklingssenter). Temaa for verkstadane var overvass- og arealplanlegging, overvass- og informasjonssystemer og naturleg handtering av overvatn. Samandraga av verkstadane vart brukt til å produsere eit førebels sett med innhald for Stormwater Management Plan, samt ei elektronisk liste over dei naudsynte dokumenta som denne planen er basert på.

Plassbegrensningar er ei begrensning i overvasshandtering. Stormwater Management Plan bemark at overvasskvalitetsstyringsstrukturar vanlegvis er dimensjonert for ein gong årleg eller toårig kraftig nedbør og tillet ytterlegare 20 % margin for klimaendringar, men på enkelte stader kan det ikkje vere nok plass til å handtere endå ein gong i året nedbørshending. I ein slik situasjon vart det gjennomført ei kost/nytte-vurdering av alternative løysingar, som til dømes naturbaserte — urbane våtmarksområde utvikla i Lappeenranta. Aukande få overvassstrukturar aukar òg den årlege vedlikehaldsinnsatsen og dermed dei menneskelege ressursane som krevst.

I tett bebygde sentrale byområde er eit estetisk aspekt viktig. Planen foreslår å kanalisera avrenning inn i gatenes trefelt og blomsterbed, utstyrt med infiltrasjonsstrukturar, kombinert med underjordiske dreneringsløysingar — som dei som byggjast i Lappeenranta.

Ein potensiell avgrensande faktor er koordinering mellom institusjonane og aktørane som er involvert. Våtmarksvedlikehald og -styring er Greenrealitys ansvar, kommunens teneste for miljøvern og berekraftig utvikling av byen, medan andre overvasshandteringsstrukturar, som overvassretensjonsbasseng (Heinäkatu) og Koulukatu-infiltrasjonsområdet (TransformerAr-prosjektets pilotstad) forvaltes av Streets and Urban Environment-avdelinga som ein del av vedlikehaldet av gater og grøne område. Samordning mellom privat og offentleg ansvar for handtering av overvatn og tilkopling til dei viktigaste dreneringsnettene for private eigedomar kan òg vere ein avgrensande faktor for planen. Av spesiell bekymring er avrenningsstyring frå industriområde, på grunn av det breie spekteret av forureinande stoff dei kan sleppe ut, noko som igjen krev individuelle løysingar.

Våtmarkskonstruksjonen har vore spesielt vellukka og ser ikkje ut til å ha hatt store avgrensande faktorar. Landtilgjengelegheita var ikkje eit problem på grunn av fallande landbruksaktivitetar i Lappeenranta-området. Den einaste mellombelse avgrensande faktoren er tid — det tek omtrent tre år for eit våtmark å fullt ut utføre sine vassfiltrerings- og reguleringsfunksjonar. På plussiden har våtmarker òg naturskjønne effektar og aukar rekreasjonsappellen til dei involverte områda.

Ein ekstra fordel er replikasjonen av løysingane. Byen Lappeenranta vart med i H2020 TransformAr-prosjektet som ein demonstrasjonsstadspartnar, for å forbetra og demonstrere nokre tilpasningshandlingar som vart tekne innanfor ramma av Stormwater Management Plan. Dekninga av desse tilpasningshandlingane av TransformAr-prosjektet gjev ein unik høve til å overvaka utviklinga og måle effektiviteten og overførbarheita. I lys av sistnemnde er det utvikla eit oppfølgingsprogram i prosjektet med den norske byen Gjøvik, ein by med rundt 30.000 innbyggjarar ved Mjøsa, den største innsjøen i Noreg. Gjøvik er vald som replikator for Lappeenranta på grunn av deira tilsvarande klimasårbarheit når det gjeld byplanlegging og vassforvalting. TransformAr-prosjektet overvakar implementeringa av same tilpasningsløysing i Gjøvik som i Lappeenranta.

Kostnaden for å oppretthalde grøne område inkluderer vintervedlikehald, reingjering, vedlikehald av strukturar, utstyr og møblar og vegetasjonsstyring. I 2023 var den totale vedlikehaldskostnaden for grøne område 1,69 EUR/m^2.

Bygging og vedlikehald av våtmarksområde planleggast frå stad til stad, slik at det ikkje kan oppgjevast eit «typisk» tal for desse kostnadene. Men som ein illustrasjon av kostnadsområdet har Lappeenranta-administrasjonen gjeve følgjande døme for bygging av våtmarker:

• Heinäkatu oppbevaringsbasseng hadde ein kostnad på EUR 44/m² for eit 3 000 m2 areal, totalt EUR 132000. Dette inkluderer kostnadene for materiala, transport og arbeidskraft, kostnadene for planting av nye tre og vegetasjon, byggjeplassarbeid, inkludert byggeleiing og andre tomteoppgåver, og byggeoppgåvene direkte bore av byens administrasjon.
• Koulukatu-infiltrasjonsområdet kostar EUR 340/m² for 245 m2, totalt EUR 83300. Dette inkluderer kostnadane til materiala for infiltrasjonsområdet og røyra som slepp ut overvatn i området, tilhøyrande transport- og lønnskostnader, kostnadane for planting av nye tre og vegetasjon, samt byggjeplassarbeidet, inkludert byggeleiing og andre tomteoppgåver, og byggeoppgåvene direkte bore av byens administrasjon.
• Til slutt, overvåkings-/sensorkostnader, inkludert sensorar, installasjon, vedlikehald, styring, overvåking og reparasjonstenester pluss datatenester i 26 månader, totalt EUR 21000 for 5 overvåkingspunktar i 3 område.

Fordelane ved desse tiltaka som er sett i verk i denne casestudien, er ikkje vurdert kvantitativt. Styrking av kontrollen over vasskvaliteten har openberre fordelar for velferda til Lappeenrantas innbyggjarar og vitjande, når det gjeld helsetryggleik som stammar frå pålitelege vassstandardar for hushaldsbruk og rekreasjonsføremål, sjølv i nærvær av flaumhendingar. Bruken av naturbaserte løysingar for å skapa våtmarker innanfor kommunens territorium aukar tilgjengelegheita av grøne område. Nettverket av våtmarker aukar òg biologisk mangfald og gjev eit habitat for mange fuglar og insektar.

Grunnlaget for direkte leiing av Lappeenranta kommune i det nye overvasshandteringsprogrammet (inkludert NBS) stammar frå ei endring i vassforvaltingslova i 2014. Tidlegare var overvasshandtering regulert i vassforvaltingslova; Etter endringa er overvasshandtering no regulert av areal- og bygningslova, med sikte på og føremål å fremje overvasshandtering i sin heilskap. Etter areal- og bygningslova ligg ansvaret for å organisere overvasshandteringa hjå kommunen. Dette betyr ikkje automatisk omsetje til inkludering av privat eigedom i systemet, noko som krev koordinering av offentleg og privat ansvar.

I 2018 vart eigarskapen til overvassnettet og delar av vassforsyningsnettet omorganisert (byrådsbeslutning). Etter eigarskiftet vart det inngått ein fireårig serviceavtale mellom byen og vassverket, som òg inkluderte ei forpliktalse til å utarbeida ein overvassplan for heile byen. Overvasshandtering styrast av reguleringsplanforskrifter, byens overvassstyringsprioriteringar (avsnitt 2.2) og bygningskoden. Byen Lappeenranta eig òg overvassavløpsnettet.

Åtte naturbaserte tiltak er allereie på plass. Det nye opne grøftesystemet kombinert med sensorar, borgarvitskapsnettverket og undersøkinga forventast å vere ferdig innan utgangen av 2025, innanfor tidsramma for TransformAr-prosjektet. Totalt vil 11 naturbaserte løysingsstader, inkludert Koulukatu-infiltrasjonsområdet (Transformerar pilotstad), bli implementert i dette programmet.

Våtmarker, viss dei haldast ved like på riktig måte, forventast å vare på ubestemt tid. Sensorar, derimot, er relativt kortvarige frå omtrent eit år til 10 år eller mindre, avhengig av dei spesifikke tilhøva på installasjonsstaden, og må bytast ut i tilfelle feil (sjå Zhu eit al, 2023 for detaljar).

Sanna Varis

sanna.varis@lappeenranta.fi

City of Lappeenranta Stormwater Management Plan (Lappeenrannnan Kaupungin Hulevesien Hallinnan Ohjelma)

Zhu eit al. (engelsk). (2023). Sluttbrukarperspektiv på lågprissensorar for overvåking av urbane overvatn: ein revisjon. Vassvitskap og -amp; Teknologi 87 (11): 2648–2684. https://doi.org/10.2166/wst.2023.142