Tulvajoki sisätiloissa – Aalto-yliopiston laboratorion vesikourulla etsitään yhteistä kieltä luontoäidin kanssa

Kevättulvat ovat luonnonilmiö, mutta ihmisen tavat kaivaa ojia ja raivata purojen pajukoita ovat omiaan pahentamaan tulvimista. Tutkijoilla on vesirakentamiseen vaihtoehtoja, jotka hyödyttävät niin luontoa kuin ihmistä.

tulvat
Lasiseinäinen vesiränni, jossa virausta reunustavat muovikasvit.
20-metrisen laboratoriojoen olosuhteita voidaan säätää sen mukaan, olisiko luonnossa vaikkapa sateinen kevätsää tai kuiva kesäkuukausi.Jouni Immonen / Yle

Alussa olivat suo, kuokka ja Jussilla myös lapio, jolla hän kaivoi suohon ojan kuivattaakseen peltomaata. Jussin jälkipolvet saivat järeämpiä aseita ojien kaivamiseen ja ylläpitoon, mutta edelleen ne halkoivat luontoa avohaavoina, jotka kertovat pyrkimyksistä taivuttaa luonto tottelemaan ihmisen tahtoa.

Samassa hengessä on perattu ja oiottu luonnonpuroja ja pieniä jokia, tasattu niiden pohjia ja raivattu rannoilta kasvillisuutta.

Luonto ei kuitenkaan ole taipuvainen ihmisen käsitykseen tehokkaasta vesirakentamisesta. Kun lumet sulavat tai vettä tulee kaatamalla, perinteiseen tapaan tehty uoma tulvii yli äyräidensä. Kun virtaus on verkkaista, pohjaan kasaantuu maa-aineksia, joiden takia uomaa on perattava.

Aalto-yliopiston laboratoriossa Espoossa kokeillaan uudenlaisia keinoja, jotka eivät vain pitäisi vettä poissa pelloilta ja pihoilta, vaan myös vähentäisivät ravinteiden ja myrkkyjen kulkeutumista vesistöjä pitkin aina Itämereen asti.

Ei riidellä luonnon kanssa

Yliopiston laboratoriossa on 20-metrinen vesikouru, jossa kasvit keinahtelevat ja maa-aines liikkuu virtauksen mukana vuodenajasta riippumatta. Tutkijat voivat myös säätää sisätiloissa virtaavan jokensa veden nopeutta ja syvyyttä, mikä ei luonnossa onnistuisi.

– Tietenkään emme halua kilpailla luonnon kanssa. Luonto on aina itsessään parasta. Tavoitteemme on, että ihminen voisi hyödyntää luonnon omia prosesseja sen sijaan, että riitelee sen kanssa, sanoo vesitutkija Juha Järvelä.

Ihmisen toiminnalla, vaikkapa maanviljelyllä, on aina vesistövaikutuksia. Asiat voidaan kuitenkin pyrkiä hoitamaan myös niin, että esimerkiksi haitalliset aineet eivät kulkeudukaan mereen asti, Järvelä sanoo.

Uoman muoto luonnosta

Tutkijatohtori Kaisa Västilä kertoo maankuivatuksesta konkreettisen esimerkin, josta on hyviä kokemuksia myös kenttäkokeista. Menetelmässä perinteinen tapa – uoman kaivaminen pohjaa myöten ja leventäminen – on korvattu uudella.

– Uusi tapa on rakentaa pienen pääuoman rinnalle tulvatasanne pellon pintaa alemmalle tasolle. Silloin pääuoma säilyy koskemattomana ja siellä on elintilaa kaloille ja muille eliöille.

Kun vettä on paljon, se nousee tulvatasanteelle, ei pellolle asti, mutta sateettomatkaan ajat eivät ole ongelma.

– Kapea pääuoma muistuttaa aika hyvin luonnonuomien muotoa. Niissä virtausnopeus säilyy kesän alivirtaama-aikanakin riittävänä, jotta pelloilta ja muualta valuma-alueelta tulevaa kiintoainetta ei kasaudu uoman pohjaan, Västilä sanoo.

Kaisa Västilä
Tutkijatohtori Kaisa Västilä on tehnyt väitöskirjansa veden virtausten, sedimenttien ja kasvillisuuden vuorovaikutuksista.Jouni Immonen / Yle

Muovikasvit valittiin huolellisesti

Esimerkki luonnon omasta kyvystä puhdistaa itse itseään ovat myös ne ojanvarren pajupusikot, joiden kimppuun ihminen on perinteisesti käynyt vesurilla. Aalto-yliopiston tutkimuksessa ne ovat muovia.

– Muovikasvit herättävät hilpeitä kysymyksiä muovilla leikkimisestä etenkin näinä päivinä, kun muovia pidetään aika pahana asiana, kertoo Juha Järvelä.

Muovikasvit eivät kuitenkaan ole vain somistamassa laboratorion työympäristöä, vaan ne on valittu huolellisesti kymmenien kokeiltujen joukosta jäljittelemään tulvatasanteiden kasveja.

– Keräsimme luonnosta erilaisia eläviä kasveja, ruohosta ja pajunoksista kokonaisiin puihin. Tutkimme niiden ominaisuuksia yhteistyössä biologien kanssa, ja kun saimme selville, mitä ne tarkoittavat veden virtauksen kannalta, niin sitten etsittiin vastaavia muovisia elementtejä. Niissä ei ole sitä ongelmaa, että ne kuihtuisivat ja kuolisivat laboratorioon talven aikana.

Pohjaan kiinnitetty muovikasvi virtaavassa vedessä.
Varreltaan ja lehdiltään parhaiten pajun tavoin käyttäytyvät muovikasvit löytyivät monien kokeilujen jälkeen sisustustavaratalosta.Jouni Immonen / Yle

Hyviä kokemuksia Sipoosta

Muovikasvit eivät tietenkään pysty käsittelemään ravinteita, mutta kiintoaineen pysäyttäminen onnistuu niiltäkin. Niinpä tutkijat saavat tietoa tavasta, jolla aineet kulkeutuvat myös luonnossa pääuomasta tulvatasanteelle.

– Kasvillisuus käyttää kasvuunsa ravinteita, jotka ovat sen ansiosta poissa alapuolisiin vesistöihin virtaavasta vedestä. Lisäksi aineet muuttuvat vähemmän haitalliseen muotoon tällaisissa uoman kasvillisissa osissa, kertoo Kaisa Västilä.

Uudenlaista peruskuivatusta on kokeiltu maatalousympäristössä Sipoossa jo vuosia.

– Siellä on käytössä nimenomaan tulvatasanteellinen uomaratkaisu perinteisen ympäristöä rasittavan perkauksen sijasta. Uomaa on seurattu vuodesta 2010 alkaen. Se toimii maankuivatukseen loistavasti, Västilä kiittää.

Luonto, laboratorio ja matematiikka

Aalto-yliopiston laboratoriojoki on tarkkaa insinöörityötä. Raamit ovat luonnosta, mutta tutkijat pystyvät ymmärtämään sen prosesseja parhaiten hallituissa laboratorio-olosuhteissa.

– Luonnosta saatuja kokemuksia on tuotu laboratorioon tarkemmin tutkittaviksi. Sitten olemme soveltaneet luonnossa sitä, mitä olemme oppineet laboratoriossa. Kolmantena osana on tietojen matemaattinen mallintaminen, jotta voimme viedä tietoa eteenpäin vesiensuojeluratkaisuihin, sanoo Juha Järvelä.

Tietokonemalleilla voidaan ennustaa vaikutuksia alueellisesti, koko Suomessa tai sitäkin isommassa mittakaavassa.

Ilmastonmuutos vaatii entistäkin parempia malleja

Ennusteissa on otettava huomioon myös ilmastonmuutos, joka uhkaa pahentaa tulvia. Järvelän mukaan jo nyt on nähtävissä jopa kevättulvia vakavampia vaikutuksia.

– Kasvillisuuden määrän ja tiheyden ennustetaan lisääntyvän kasvukauden aikana huomattavasti – eikä enää vain ennusteta, vaan se on jo nähty. Se vaikuttaa veden virtaukseen. Meilläkin on jo kokemuksia siitä, että suurimpia ongelmia eivät suinkaan enää ole kevättulvat, vaan kasvukauden aikaiset sadejaksot.

Ne voivat aiheuttaa isoa nousua vedenpintaan, kun kasvillisuutta on paljon. Vaikutusten ennustamiseen tarvitaan entistä parempia virtausmalleja, Järvelä sanoo.

Juha Järvelä
Tohtori Juha Järvelä tutkii ja opettaa Aalto-yliopistossa ympäristöystävällistä vesirakentamista.Jouni Immonen / Yle

Ratkaiseeko raha?

Suhtautuminen ympäristöön on viime vuosikymmeninä muuttunut. Maisemaan istuva uoma, jossa jopa polskii kaloja, lienee monille arvo sinänsä.

– Jos saamme aikaiseksi jotakin sellaista, joka miellyttää silmää, niin moni ei ehkä tule edes ajatelleeksi, että se on erittäin huolellisesti suunniteltu ja sen toimivuus on tieteellisesti osoitettu. Silloin voimme olla tyytyväisiä, sanoo Järvelä.

Luontoarvot jäävät kuitenkin edelleen helposti jalkoihin, jos niiden huomioiminen vaatii rahaa. Järvelä myöntää, että korkealentoiset ehdotukset saatetaan tyrmätä juuri siksi.

– Haemme jo alkumetreiltä sellaisia ratkaisuja, jotka olisivat realistisesti toteutettavissa. Jos ratkaisu tiedetään jo alun perin vaikka sellaiseksi, että se vaatii vähemmän ylläpitoa mutta samalla tarjoaa niitä ekologisia hyötyjä, joita tänä päivänä arvostetaan, niin totta kai silloin kaikki tahot ovat yleensä mielellään mukana.

Vinkki kotipihaan

Monessa kotipihassa lainehtii näinä kevätviikkoina. Onko Aalto-yliopiston tutkijoilla vinkkiä pienen tulvaojan kaivajalle?

– No ainakin ymmärrys siitä, että maa-ainekset lähtevät helposti sortumaan ja liikkeelle. Nyrkkisääntö joka paikkaan on, että niin kauan kuin maata peittää kasvillisuus tai siellä on jollakin tavalla kasvillisuuden suoja – olkoon yksinkertaisimmillaan vaikka rairuohoa – niin sillä säästytään monelta ongelmalta, sanoo vesitutkija Juha Järvelä.