Asiantuntijajutut

Ilmastonkestävä kaupunki ja nouseva tulvariski – kokemuksia ja ajatuksia Tanskasta

ke maalisk. 25 12:33:00 2020

Teksti ja kuvat: Helena Åström

Ilmastonmuutoksen myötä rankkasateiden ja niistä aiheutuvien vahinkojen voidaan odottaa lisääntyvän. Tiiviissä kaupunkirakenteessa, jossa on paljon vettä läpäisemättömiä pintoja, tulvavaara voi nousta moninkertaiseksi. Tämän vuoksi kaupunkisuunnittelussa on otettava huomioon rankkasateista aiheutuvat haasteet. Tanskassa on viime vuosien aikana koettu monia merkittäviä rankkasateita. Monessa kunnassa tulvahallinnasta onkin määrätietoisesti tehty välttämätön osa kaupunkisuunnittelua.

Tanskassa on viime vuosien aikana koettu vahingoittavia rankkasateita, mikä on nostanut ilmastonkestävän kaupunkisuunnittelun korkealle poliittisessa priorisoinnissa. Suurimmat tulvavahingot koettiin Kööpenhaminassa heinäkuussa 2011, jolloin satoi paikoittain yli 100 mm parin tunnin aikana. Korkein keski-intensiteetti oli 3,1 mm / minuutti (10 minuutin intervallilla) ja heinäkuun rankkasade olikin suurin mitattu sade vuoden 1955 jälkeen, jolloin systemaattiset sadannan mittaukset aloitettiin Tanskassa.

Tulvavahingot olivat mittavat. Kuolonuhreja oli yksi ja loukkaantumisia ja sairastumisia huomattava määrä. Kriittisen infrastruktuurin osalta raideliikenne koki suuria vahinkoja. Sekä juna- että metroliikenteessä oli pitkiä katkoksia. Noin 10 000 taloutta koki sähkökatkoksia ja Kööpenhaminan keskustan kaukolämpöjärjestelmä vahingoittui laajasti. Yksityisille maksettiin vakuutuskorvauksia lopulta noin 6 miljardin tanskan kruunun edestä (yli 800 miljoonaa euroa). Kuva 1 esittelee tulvavahinkoja Kööpenhaminassa elokuussa 2014, jolloin koettiin pienempi rankkasade (vuorokausisadanta yli 70 mm).

Kuva 1. Tulva Kööpenhaminassa elokuussa 2014.

Hulevesien ja rankkasateiden hallinta

Tulvia syntyy, kun hulevesiverkoston kapasiteetti ylittyy. Tanskassa hulevesijärjestelmä mitoitetaan minimissään toistuvuusajaltaan viiden vuoden sateelle. Hulevesijärjestelmä on luotettava, kun sade pysyy mitoitetun sademäärän rajoissa.

Rankkasateissa on kyse siitä, että vesimäärät ylittävät hulevesiviemärin kapasiteetin ja tällöin tulvavesiä virtaa hallitsemattomasti maastossa aiheuttaen vahinkoja. Tanskassa hulevesien palvelutasoon on lisätty ulottuvuus, jonka tarkoituksena on varmistaa tulvavesien hallittu käsittely kaupunkiympäristössä. Perinteisen hulevesijärjestelmän lisäksi kaupunkeihin suunnitellaan tulvarakenteita (altaita, uoma, rumpuja ym.) joiden nimenomainen tarkoitus on estää tulvavahinkoja.

Tulvahallinnan tärkein tehtävä Tanskassa on minimoida tulvasta aiheutuvia vahinkoja mahdollisimman kustannustehokkaasti. Tämä sisältää yleissuunnittelutasolla seuraavat työvaiheet:

1. Tehdään arvio tulva-alueista ja tulvareiteistä erisuuruisilla sademäärillä, jolloin tunnistetaan ns. kriittiset sademäärät, eli milloin tulvaesiintymiä on kohtuuttoman paljon.
    
2. Tehdään arvio mahdollisista taloudellisista tulvavahingoista ja osoitetaan merkittävät tulvariskialueet, joissa tulvavesien reititystä ja varastointia on muokattava tulvavahinkojen vähentämiseksi.
    
3. Laaditaan tulvahallinnan yleis­suunnitelma, joka sisältää välttämättömien tulvarakenteiden alustavat sijainnit, mitoitukset ja kustannusarviot. Kustannustehokkuus arvioidaan kansantaloudellisin menetelmin.

Ensimmäinen versio tulvahallinnan yleissuunnitelmasta on laadittu kaikissa Tanskan kunnissa vuonna 2013, ja jälkeenpäin suunnitelmia on muokattu ja tarkennettu monessa kunnassa. Kuvassa 2 esimerkki Herlevn kunnan tulvahallinnan yleissuunnitelmasta (laadittu vuonna 2017).

Kuva 2. Esimerkki tulvahallinnan yleissuunnitelmasta Tanskassa (Herlevn kunnan tulvahallintasuunnitelmasta). Tulvahallinnan suunnittelussa sijoitetaan rakenteita olemassa olevaan kaupunkiympäristöön. Kyseisessä esimerkissä siniset viivat ovat tulvareittejä (vesi virtaa tien päällä), vihreät viivat ovat ns. ”vihreitä teitä” jossa vettä viivytetään, sinisillä alueilla vettä varastoidaan, keltaisilla alueilla on huomioitu tulvariski, mutta tulvahallinta on yksityisen talonomistajan vastuulla, ja punainen viiva on hulevesiviemäri. © Orbicon

 

Tulvahallinta yleis­suunnittelutasolla

Tulvahallinnan suunnittelu perustuu tarkkaan maastomalliin, jossa vesien virtausreittejä ja maaston painaumia analysoidaan yksityiskohtaisesti. SCALGO Live on Århusin yliopistossa kehitetty muun muassa tulvahallintaan tarkoitettu it-sovellus, joka hyödyntää kansallista maastomallia. Sovelluksesta on tullut vakiintunut työkalu Tanskassa maastoon liittyvissä analyyseissä.

Tanskassa laadittujen tulvahallintasuunnitelmien eri työvaiheita ja SCALGO Liven käyttöä tulvahallinnan yleissuunnittelussa on havainnollistettu esimerkinomaisesti Varissuon valuma-alueella Turussa (Kuva 3).

Kuva 3. Varissuon valuma-alue (Turku). Tulva-alueiden esiintyminen riippuu sademäärästä. Kuvassa näkyy pelkästään tulva-alueet, jossa vesisyvyys on minimissään 15 cm. Tulva-alueiden valuma-aluetiedot saadaan yksityiskohtaisesti esille (Watershed info).
 

SCALGO Live mallintaa tulva-alueiden valuma-alueita ja virtausreittejä ja antaa näin ollen hyvän yleiskuvan topografisista olosuhteista, tulvavesien määrästä ja mahdollisista ongelma-alueista. Sovelluksessa sademäärää ja virtausreittien yksityiskohtaisuutta vaihdellaan liukusäätimellä. Varissuon valuma-alue on esimerkissä jaettu kolmeen osavaluma-alueeseen (Kuva 4). Kuvassa purkupisteet on merkitty punaisella. Analyysissä on havainnollistettu suurimmat virtausreitit.

Kuva 4. SCALGO Live havainnollistaa tulvaesiintymät, valuma-alueet ja virtausreitit. Osavaluma-alueella 1 tulvan suuruus on 7 400 m3, 2 600 m3 alueella
2 ja 3 000 m3 alueella 3. Virtausreittien yksityiskohtia muunnellaan liukusäätimen avulla. Kuvassa näytetään virtausreitit, joiden valuma-alue on minimi 0.5 ha.
 

Nykyisten olosuhteiden kartoituksen lisäksi tulvahallinnan yleissuunnittelussa pyritään sijoittamaan tulvarakenteita (tulvavesien varastoimiseen, viivytykseen ja ohjaamiseen) vahinkojen minimoimiseksi. SCALGO Livessä rakenteiden sijoittaminen tehdään maastonmuokkausten avulla ja sovellus mallintaa rakenteiden vaikutusta tulvatilanteeseen.

Kuvassa 5 tulvarakenteita on sijoitettu Varissuon valuma-alueelle. Esimerkkiskenaario perustuu ainoastaan maastoanalyysiin ja paikallisia olosuhteita liittyen esimerkiksi maankäyttöön ei ole huomioitu. Alueelle on ensisijaisesti lisätty varastointia tulva-altaiden avulla ja altaat on liitetty yhteen uomilla ja rummuilla. Alueen ulkopuolelle on lisätty allas, josta vesi ohjataan eteenpäin. Skenaarioita voi tarpeen mukaan laatia monia, jolloin päätöksenteossa voidaan vertailla eri mahdollisuuksia.

Kuva 5. Varissuon valuma-alueella on pitkälti hyödynnetty olemassa olevia virtausreittejä, joihin on lisätty altaita tulvavesien varastoimiseen ja viivyttämiseen.
 

Kuvassa 6 on lähikuva altaasta ja uomasta, joka on sijoitettu ja mitoitettu maastonmuokkausten avulla. Maastonmuokkauksen yhteenvetoa käytetään alustaviin kustannusarvioihin (Soil balance) ja profiilityökalun avulla rakenteiden mitoituksia voidaan muokata. 

Kuva 6. Esimerkki uoman profiilista. SCALGO Livessä rakenteiden mitoituksia voidaan muokata profiilityökalun avulla ja maastomuokkauksen yhteenveto avustaa kustannusarvioiden laatimisessa.
 

Tulvarakenteet virkistävät kaupunkikuvaa

Tiiviissä kaupunkiympäristössä on haastavaa löytää tilaa tulvavesien hallintaan. Tanskassa on otettu käyttöön muun muassa puistoja, toreja ja parkkipaikkoja tulvien hallintaan. Tämä lisää vaatimuksia tulvarakenteiden ulkonäköön, turvallisuuteen ja toiminnallisuuteen.

Kuva 7 esittelee joitakin Kööpenhaminassa rakennettuja tulvarakenteita. Tulvarakenteiden tarkemmassa suunnitellussa painotetaan kaupunkiympäristön viihtyvyyden parantamista, jolloin tulvahallinnan investoinnit tuottavat lisähyötyjä (esim. lisääntynyt biodiversiteetti, virkistys, viihtyvyys ym.).

Kuva 7. Kuvat vasemmalla: Enghave-puistossa, Kööpenhaminassa (valmistunut syksyllä 2019), urheilukenttää on laskettu 3 metrin syvyydelle mahdollistaen tulvavesien varastoimisen. Puiston vanhaa allasta on myös muokattu niin, että vesiä voi ohjata altaaseen rankkasateella. Yhteensä puistossa voi varastoida 24 000 m3. Kuva oikealla: Tåsinge plads on Kööpenhaminan ensimmäisiä tulvarakenteita (valmistunut 2014) ja on saanut paljon huomiota myös kansainvälisesti. Puistossa voi varastoida noin 7 000 m3.
 

Jotta kaupunkisuunnittelussa mahdollistetaan lisähyötyjen maksimointi, monitieteellistä yhteistyötä kannatta rohkaista. Tanskassa SCALGO Liveä käytetään eri tieteenaloilla (maisema-arkkitehtuuri, hulevesisuunnittelu, liikennesuunnittelu ym.) ja sovellusta hyödynnetään ideoiden jakamiseen ja alustavaan arviointiin. Parhaimmillaan tulvarakenteet voivatkin virkistää kaupunkikuvaa huomattavasti ja siinä on Tanskassa monesti onnistuttu.

 

SCALGO Live

• Interaktiivinen sovellus valtakunnallisine analyyseineen, jossa mallinnettu tulvaesiintymisiä, valuma-­alueita ja virtausreittejä
• Perustuu uraauurtavaan algoritmitutkimukseen Århusin yliopiston tietotekniikan tiedekunnassa yhteistyössä Duken yliopiston kanssa (USA)
• Käytetään Tanskassa skenaarioanalyyseihin eteenkin strategisessa suunnittelussa ja hankkeiden yleissuunnittelussa
• Alun perin kehitetty Tanskan korkeusmalliin, jonka resoluutio on 40 senttimetriä, yhteensä yli 250 miljardia korkeuspistettä.
• Hiljattain lanseerattu Suomessa, jossa valtakunnallisen maastomallin resoluution on 2 metriä
• Yli 6 000 käyttäjää Pohjoismaissa, eteenkin kunnissa, vesilaitoksissa ja konsulttitoimistoissa

 

Helena Åström

on väitellyt tohtoriksi Tanskan teknillisestä yliopistosta aiheenaan tulvahallinta ja ilmastonkestävä kaupunkisuunnittelu. Hänellä on 10 vuoden kokemus tulvahallinnan suunnittelusta ja hän työskentelee SCALGOssa Suomen markkinakehittäjänä. 

Takaisin edelliselle sivulle