Suomessa vesihuoltoverkostojen kunto heikkenee ja saneeraustarve kasvaa. Saneerauksia ei tehdä kuitenkaan niin paljon kuin tarve vaatisi. Nykyiset käytännöt eivät riitä paikkaamaan saneeraustarpeen ja toteutuneiden saneerausten välistä aukkoa. Aikaisemmissa tutkimuksissa yhtenä saneerausmallina on noussut esiin aluesaneeraus. Aluesaneerauksessa urakoitsijalle annetaan urakka-alue, jonka urakoitsija saneeraa sopimuksessa määritellyn vaatimustason mukaiseksi. Työn tavoitteena oli luoda hankintamalli vesihuollon aluesaneeraukseen. Hankintamallia varten valittiin hankintamenettely ja kehitettiin aluesaneerausmallin asiakirjoja. Työssä tutkittiin kirjallisuuden avulla muissa maissa käytössä olevia hankintamallien sovelluksia sekä tutustuttiin vierailun avulla Tanskan kahden vesilaitoksen saneerausmalleihin. Hankintamenettelyksi suositeltiin kilpailullista neuvottelumenettelyä, jossa esivalinnan kautta valitaan tarjoajat neuvotteluihin. Mallissa otettiin lähtökohdaksi, että urakoitsija tekee kaikki työsuoritteet ja osa riskeistä siirtyy urakoitsijalle. Urakoitsijalle haluttiin antaa enemmän vapauksia sovittaa työt omaan aikatauluunsa, joten malli on tehty olettaen sopimusajan olevan pidempi kuin perinteisissä saneerausurakoissa. Laadunvarmistus oli yksi työn teemoja, johon haluttiin kiinnittää erityistä huomiota. Hankinnan kaikissa vaiheissa otettiin huomioon laadun varmistus ja todentaminen. Työ on osa Vesihuollon aluesaneerausmallin kehittäminen -projektia, jonka toteuttajana toimii WSP. Projektissa on mukana kuusi vesilaitosta: HS-Vesi Oy, Jyväskylän Energia Oy, Kouvolan Vesi, Kymen Vesi Oy, Porvoon vesi ja Riihimäen Vesi. Projektissa kehitettyä mallia tarkennetaan esimerkkikohteiden saneerauksen yhteydessä, jolloin asiakirjat viimeistellään. Pilottikohteiden saneerauksen kokemusten tarkastelu ei sisälly tähän työhön. Lisätutkimuksia tarvitaankin pilottikohteiden käyttökokemusten raportointiin ja tarkasteluun. / In Finland water supply networks are deteriorating and the need to renovate them is growing. However renovations are not executed as much as is required. Current practices are not sufficient to fill the gap between the need for renovation and the renovation work that is carried out. In previous studies area based renovation model is one of the renovation models that has come up. In area based renovation the contractor is given an area which is renovated in accordance with standards specified in the contract. The aim of this work was to create a model of the procurement of area based renovation for water network. For the procurement model procurement procedures were selected and procurement documents were developed. Literature studies were carried out to research other countries procurement methods and a visit was made to the Danish waterworks to explore their renovation models. Competitive dialogue was recommended to be the procurement procedure in which the pre-selection is used to select the suppliers for the negotiations. The starting point was that the contractor performs all the work and part of the risks are transferred to the contractor. The contractor was to be given more freedom to fit the work into his schedule so the model assumes the contract period to be longer than in the conventional renovation contracts. Quality assurance was one of the themes of this work which was to be paid special attention. In all stages of procurement the quality assurance and verification were taken into account. The work is part of the development of area based renovation model for water network project carried out by WSP. The project involves six water companies: HS-Vesi Oy, Jyväskylän Energia Oy, Kouvolan Vesi, Kymen Vesi Oy, Porvoon vesi and Riihimäen Vesi. The model developed in the project will be specified when it is used in pilot areas of the water companies. The experiences of the renovation of pilot projects are not included in this work. Further studies are needed to analyze and report the experiences of the model in the pilot areas.

Detailed knowledge from physical properties of sediment such as erosion and settling velocity are crucial for modelling as well as for water protection planning and management. The main purpose of this research was to determine the critical shear stress (τcr) and settling velocity of the organic sediments in different peatland drainage areas and headwaters in Finland. Further, KINEROS2 erosion model was applied to peatland forestry and peat extraction conditions to simulate runoff hydrograph and suspended solid yield from two experimental catchments. To determine mean τcr and settling velocity totally 119 undisturbed sediment samples were taken from the natural streams, ditches and brooks across Finland. The samples covered main peatland uses, peatland forestry and peat extraction sites. Furthermore, to determine the effect of peat soil properties on sediment erosion and settling, peat soil samples were collected from 9 peat extraction areas. These samples were used to prepare sediments in laboratory setting. Cohesive strength meter (CSM) was applied to measure the τcr and settling velocity in laboratory and in-situ conditions. Results were compared against physical properties of sediment or peat soils and further compared against different peatland uses. The critical shear stress over all samples ranged from 0.0057 to 0.428 N m⁻² (mean value 0.116 ± 0.07 N m⁻²). τcr in peatland forestry ditches ranged from 0.0057 to 0.428 N m⁻² (mean value 0.07 ± 0.1 N m⁻²), and in peat extraction sites from 0.006 to 0.421 N m⁻² (mean value 0.12 ± 0.06 N m⁻²). Similarly, τcr of artificially prepared samples from peat extraction area ranged from 0.012 to 0.112 N m⁻² (mean value of 0.059 ± 0.028 N m⁻²). At Koivupuro peatland forestry site, measurements were done in laboratory as well as in-situ. Results gave slightly different values; in-situ τcr ranged from 0.005 to 0.305 N m⁻² with the mean value of 0.03 ± 0.075 N m⁻², and the laboratory results ranged from 0.008 to 0.310 N m⁻² with the mean value of 0.125 ± 0.06 N m⁻². Degree of humification (DOH) and dry bulk density were found to be positively related to critical shear stress. The settling velocity results for Koivupuro catchment ranged from 0.0004 to 0.131 m h⁻¹ (mean value 0.016 ± 0.034 m h⁻¹) and 0.0004 to 0.456 m h⁻¹ (mean value 0.144 ± 0.134 m h⁻¹) for other organic peat samples. Degree of humification (DOH) and settling velocity showed no correlation while dry density of settled sediment was found inversely proportional to settling velocity. This study showed that CSM can be used to determine τcr and settling velocity from organic sediment samples. Results can be applied in modelling purposes, and in dimensioning of water protection methods such as settling basins. Eleven rainfall-runoff events from two different catchments were selected for the study to simulate runoff hydrographs and associated sediment yields in different conditions. When properly calibrated for each event, KINEROS2 model produced sufficient estimations of runoff hydrographs for peatland forestry and peat extraction sites but failed to produce reliable estimations of suspended sediment yields. Moreover, unrealistic parameter values sometimes had to be used in model calibration due to model inability to simulate groundwater or soil water response in ditch flow. Thus the model could not be validated for varying initial conditions and rainfall events.

Suomessa vuosittainen sadanta on suurempi kuin haihdunta, joten peltojen kuivatus on välttämätöntä niin kasvien kasvun, kuin peltojen liikennöitävyyden takia. Oman haasteensa viljelylle aiheuttaa myös luminen talvi ja lyhyt kasvukausi. Lyhyen kasvukauden takia lumien sulamisvedet on pystyttävä tehokkaasti johtamaan pelloilta pois, jotta peltotyöt saadaan tehtyä ajoissa ja mahdollisimman suuri aika kasvukaudesta jää kasvien hyödynnettäväksi. Kesän kuivimpaan aikaan pohjaveden pinta pellolla voi kuitenkin laskea niin syvälle, että se heikentää kasvien kasvua. Happamilla sulfaattimailla tämä saattaa aiheuttaa myös sulfidikerrosten hapettumista ja sen myötä vesistöjen happamoitumista. Tehokas maankuivatus muuttaa myös valuntasuhteita, millä todennäköisesti on vaikutusta pellolta vesistöön tapahtuvaan ravinnehuuhtoumaan. Tässä työssä tarkasteltiin Drainmod 6.1 -mallinnusohjelman avulla peruskuivatusuomissa olevien pohjapatojen vaikutuksia tutkimusalueen pohjavedenkorkeuksiin. Samalla tutkittiin myös niiden vaikutuksia kasvien kasvuun, peltojen liikennöitävyyteen ja peruskuivatusuoman vedenkorkeuteen sekä virtaamaan. Tutkimusalueena oli Vaasan Söderfjärdenin peltoalue. Työssä mallinnettiin 30 vuoden pohjavedenpinnat eri padotustasoilla. Näistä tuloksista muodostettiin keskimääräiset pohjaveden pinnat aikavälille 15.5–30.11. Mallinnuksessa tutkittiin myös padotuksen vaikutusta kuivana ja sateisena vuotena. Mallinetuista pohjaveden pinnankorkeuksista selvisi, että padotuksella voidaan pitää pohjavettä korkeammalla padottamattomaan tilanteeseen nähden. Padotuksen vaikutus pohjaveden pinnankorkeuteen kuitenkin väheni suuremmilla padotuskorkeuksilla ja esimerkiksi kahdella suurimmalla padotuksella saavutetuissa pohjaveden pinnoissa ei ollut enää suurta eroa toisiinsa nähden. Padotus paransi kasvien kasvuedellytyksiä, sillä se vähensi kuivien vuorokausien lukumäärää enemmän kuin lisäsi märkiä. Liikennöitävyydelle pohjapadoista aiheutui merkittävää haittaa lähinnä loka-marraskuun aikana suurilla padotuksen arvoilla. Mallinnuksen mukaan pohjapadot lisäävät pellolta tapahtuvaa haihduntaa, mistä vesitaseyhtälön mukaan voidaan päätellä peruskuivatusuoman virtaaman pienentyvän jonkin verran. Haihdunta lisääntyy pohjaveden noustessa lähemmäs maanpintaa, joten tämän takia padotuksen vaikutukset pienenivät suuremmilla padotuksen arvoilla. Samasta syystä padotus ei juuri lisännyt märkyydestä aiheutuvaa haittaa kasveille eikä vähentänyt peltojen liikennöitävyyttä. Ohjelman mallintama haihdunta pienentyi syksyllä huomattavasti, jolloin pohjaveden pinnakorkeus nousi nopeasti, mikä näkyi heti liikennöitävyyden kärsimisenä. Tutkimusalue sijaitsee happamilla sulfaattimailla ja näille maille tyypillinen mururakenne tehostaa haihduntaa. Mururakenteen takia on myös mahdollista, että padotuksen lisätessä painetta padon yläpuolella, alkaa vesi suotautumaan maakerrosten läpi padon ohi. Tämä voi myös aiheuttaa osaltaan sen, että vettä ei pystytä padottamalla mielin määrin nostamaan. Peruskuivatusuomaan rakennettavien pohjapatojen valuma-aluetason vaikutuksien selvittäminen vaatii vielä lisätutkimusta, koska kalibroinnissa käytetyt vedenkorkeuden arvot oli mitattu uoman läheiseltä pellolta ja itse peruskuivatusuoman vedenkorkeudesta ei ollut mittaustietoa. Lisäksi kyseinen pelto oli ympäröity muovikalvoilla, jotka estävät veden sivusuuntaisen suotautumisen. Toisin sanoen malli ei ota huomioon valuma-alueen yläosista tulevia vesiä ja padotuksen vaikutusta niihin. Tämän takia tutkimuksen tuloksia tulee pitää suuntaa antavina pohjapatojen valuma-aluetason vaikutusten arvioinnissa.

Joukkoliikenteessä on käynnissä merkittäviä muutoksia, sillä joukkoliikenteen markkinat ovat avautuneet kilpailulle. Uusi joukkoliikennelaki ja EU:n palvelusopimusasetus astuivat voimaan jo vuonna 2009, mutta muutos joukkoliikenteen järjestämisessä tapahtuu asteittain. Uudistuneen lainsäädännön mukaan joukkoliikenne on järjestettävä kilpailutetuilla sopimuksilla, jos sen järjestämiseen käytetään julkista tukea. Joukkoliikenteen toimivaltainen viranomainen määrittelee tavoitteellisen palvelutason alueellaan. Pohjois-Pohjanmaan nykyinen joukkoliikenteen palvelutasopäätös on voimassa vuoden 2016 loppuun asti. Uuden palvelutasopäätöksen valmistelu aloitetaan hyvissä ajoin, sillä asetettujen tavoitteiden mukaan toimivaltainen viranomainen toimii tiiviissä yhteistyössä kuntien kanssa. Kuntien kanssa on selvitettävä, mitä liikenteitä tullaan jatkossa hankkimaan, kuka hankinnat maksaa ja mitkä ovat valmiudet yhteishankintoihin. Varsinaisen palvelutasosuunnitelman valmistelua varten Pohjois-Pohjanmaan ELY-keskus käynnisti toukokuussa 2014 hankkeen Ylivieskan ja Nivala-Haapajärven seutukuntien joukkoliikenteen sekä palvelutason nykytilan kartoittamiseksi. Hankkeen yhteydessä toteutettiin tämä diplomityö, jonka keskeisenä tavoitteena on luoda kokonaiskuva joukkoliikenteiden alueellisesta suunnittelu- ja hankintaprosessista sekä tuoda esille siinä esiintyviä ongelmia. Tavoitteena on myös löytää toimintamalleja, joiden avulla alueellista joukkoliikennesuunnittelua saataisiin tehostettua sekä ELY-keskuksen ja kuntien välistä yhteistyötä lisättyä. Tutkimustyön lähtökohtana toimi suunnittelualueen joukkoliikenteen nykytilan kartoittaminen. Tiedot kuntien hankkimista liikenteistä kerättiin kuntiin toimitetun lähtötietokyselyn avulla. Pohjois-Pohjanmaan ELY-keskuksen kautta saatiin tiedot ELY-keskuksen toimivallassa olevista liikenteistä. Nykytila-analyysin yhteenvetona voidaan todeta, että alueella toimiva joukkoliikenneverkko on kattava, mutta palvelutaso on alueen pääväyliä lukuun ottamatta melko alhainen. Alueen väestörakenteen sekä pitkien etäisyyksien vuoksi laajan ja kattavan joukkoliikenneverkon ylläpito on äärettömän haastavaa. Selvitystyön edetessä toteutettiin verkkokysely, jonka avulla kartoitettiin kuntien suhtautumista joukkoliikennesuunnittelun nykyisiin organisointimalleihin, joukkoliikennesuunnittelun kehittämiseen sekä alueellisen yhteistyön lisäämiseen. Lähtökohdat yhteistyön lisäämiselle ovat hyvät, sillä verkkokyselyn perusteella kunnat suhtautuvat hyvin myönteisesti alueellisen yhteistyön tiivistämiseen. Vastauksien perusteella suurimpia ongelmia kuntatasolla ovat resurssipuutteista johtuva vähäinen panostus joukkoliikennesuunnittelun sekä hankintojen kehittämiseen. Suunnittelun kehittäminen sekä riittävän asiantuntemuksen saavuttaminen on tärkeää, jotta kuntien kuljetukset saataisiin järjestettyä mahdollisimman tehokkaasti uudistuneen lainsäädännön mukaisesti. Nykyisten toimintamallien tehostaminen on myös välttämätöntä, jotta käytettävissä olevat resurssit saadaan hyödynnettyä mahdollisimman tehokkaasti. Pohjois-Pohjanmaan ELY-keskuksen toimesta suunnittelualueelle perustetaan alueelliset joukkoliikennetyöryhmät. Työryhmät valmistelevat muun muassa uutta palvelutasosuunnitelmaa ja ryhmät toimivatkin hyvänä lähtökohtana alueellisen yhteistyön lisäämiselle. Jotta joukkoliikennesuunnittelua saataisiin kokonaisuudessaan kehitettyä, on työryhmien lisäksi tehtävä muita toimenpiteitä. Yksi ratkaisu voisi olla liikenneturvallisuustyöstä tuttu toimijamalli. Toimijamallin tavoitteena on lisätä kuntien tietoisuutta joukkoliikenteestä, henkilökuljetuksista sekä hankinnoista. Mallissa toimijana työskentelevä asiantuntija tuntee alueen liikennetarjonnan ja pystyy tarjoamaan apua kuntakohtaisesti. Keskeinen periaate on, että toimijamallissa kunnille turvataan riittävä informaatio kohtuullisilla resursseilla. Yksi päätavoitteista on myös kuntien välisen yhteistyön lisääminen sekä toimiminen kuntaryhmän ja ELY-keskuksen välisenä linkkinä. / Significant changes are ongoing in public transport because the market has been opened to the competition. The new Public Transport Act and the EU regulation on public passenger transport services by train and road have taken effect already in 2009 but the changes in organizing public transport will take place step-by-step. The competent authority of public transport defines the level of service in their region. The current service level decision of public transport of North Ostrobothnia is valid until the end of year 2016. The preparation of the new service level decision will be started well in advance because the objective is that the competent authority will work closely with the municipalities. The ELY Centre of North Ostrobothnia started a project in May 2014 to determine the current state of public transport in Ylivieska and Nivala-Haapajärvi sub-regions. This master’s thesis is a part of the project. The main objective of this thesis is to create an overview of the regional planning and acquisition process of public transport and to point out problems in those. Another objective is to find ways to improve regional public transport planning and the cooperation between the ELY Centre and the municipalities. The determination of the current state of public transportation was the baseline for the research. As a result of the current state analysis it can be stated that public transport network is comprehensive but except for major roads the service level is fairly low. Because of the population structure and the long distances the maintenance of wide and comprehensive public transport network is extremely challenging. During the project an online survey was implemented. The objective was to determine the attitude of municipalities for the improvement of public transport planning and for the increase of regional cooperation. According to the survey there was strong interest for increasing the cooperation. Based on the survey the biggest issue at municipal level is limited resources. Because of the limited resources the improvement of public transport planning and acquisitions is challenging. New regional public transport groups will be founded by the ELY Centre of North Ostrobothnia. The groups will prepare the new service level decision and they will work as a good baseline for improving the regional cooperation. Also other actions have to take place in order to improve the overall public transport planning. One solution could be the operator model which is used in traffic safety work. The objective in the operator model is to improve the municipalities’ knowledge of public transport, passenger transport and acquisitions. In the operator model there is an expert who is familiar with the local transport and is able to provide assistance. The main principle is to provide enough information with reasonable amount of resources. Also one of the main objectives is to increase the cooperation between municipalities and working as a link between municipalities and the ELY Centre.

Hautaperän tekojärvi on Kalajoen vesistön säännöstelyn keskusallas, jonka avulla toteutetaan kevätaikaista tulvantorjuntaa sekä ehkäistään jääpatoriskejä. Ilmastonmuutoksen on ennakoitu aiheuttavan merkittäviä muutoksia Suomen vesistöissä: lämpötilan kasvun on arvioitu vähentävän lumen kertymää ja siten pienentävän kevättulvia, ja myös kuivat jaksot ja alhaiset vedenkorkeudet lisääntyvät. Lisäksi lisääntyvien sateiden myötä vuosittaisten virtaamien on ennustettu keskimäärin kasvavan. Vuoden 2014 alusta voimaantullut vesilain (587/2011) säädös vesistöalueen padotus- ja juoksutusselvityksestä on vesilain keino ilmastonmuutokseen sopeutumiseen. Säädös on osa suurempaa sääntelykokonaisuutta, jonka tarkoituksena on parantaa varautumista ilmastonmuutoksesta aiheutuviin sää- ja vesiolojen muutoksiin sekä erityisesti ääri-ilmiöiden yleistymiseen. Padotus- ja juoksutusselvityksessä tarkastellaan sellaisia säännöstelytoimenpiteitä ja säännöstelylupien lupaehtojen tarkistamisen tarvetta, joilla tulvasta ja kuivuudesta aiheutuvia yleiseltä kannalta haitallisia vaikutuksia voitaisiin vähentää. Selvitys tehdään riittävässä laajuudessa koko vesistön tai sen osa-alueen kattavana. Tässä diplomityössä tarkasteltiin, miten ilmastonmuutoksen hydrologisiin vaikutuksiin voidaan sopeutua Hautaperän tekojärvellä ja minkälaisia muutostarpeita tämä aiheuttaa nykyiseen säännöstelykäytäntöön ja tekojärven säännöstelylupaan. Vaikutuksia arvioitiin Suomen ympäristökeskuksen Vesistömallijärjestelmän (SYKE-WSFS) hydrologisella mallilla lasketuista vedenkorkeuksista ja virtaamista vertailujaksolla 1961–2014 sekä ilmastonmuutosjaksoilla 2010–2039 ja 2040–2069. Ilmastonmuutoksen vaikutukset tuotiin malliin niin sanotulla delta change -menetelmällä, jossa ilmastoskenaarion tuottama keskimääräinen lämpötilan ja sadannan muutos vertailujaksolta ilmastonmuutosjaksoille lisättiin vertailujakson havaintoihin. Ilmastoskenaariona käytettiin 19 globaalin ilmastomallin tulosten keskiarvoja kasvihuonepäästöskenaariolla A1B. Tarkastelun tuloksien perusteella voitiin todeta, että Hautaperän tekojärven säännöstelyluvassa määrätty kevättulvantorjuntaan tarkoitettu ja päivämäärään sidottu vedenpinnan kevätalennus ei toimi tarkoituksenmukaisesti lumen vähentyessä ja kevättulvan aikaistuessa. Tilanne on sama myös useilla muilla Kalajoen säännöstellyillä järvillä. Säännöstelyluvan ehtoja tulisi muuttaa niin, että ne toimisivat sekä nykyisissä että tulevaisuuden ilmasto-oloissa. Hautaperän tekojärven osalta kevätalennuksen ajankohta olisi tarpeen muuttaa sekä ajoitukseltaan että suuruudeltaan joustavammaksi, jotta kevättulvan virtaaman leikkaus sekä jääpatoriskien ehkäisy voidaan ajoittaa oikein. Vähälumisina talvina olisi tärkeää, että kevätalennus voitaisiin tehdä nykyisten lupaehtojen velvoittamaa loivempana, jotta voitaisiin vähentää riskiä tekojärven vedenkorkeuden jäämisestä liian alhaiseksi kesän alussa. Vaikutustarkastelujen pohjalta on esitetty Hautaperän tekojärven säännöstelyn sopeuttamisratkaisuja sekä säännöstelyluvan muuttamisen osalta vaihtoehtoinen, joustavampi malli vedenpinnan kevätalennukselle. Mallinnuksen tulosten perusteella tällä tavoin voidaan edistää tekojärven tulvatorjunnallisen käytön edellytyksiä sekä nykyisissä että tulevaisuuden muuttuvissa ilmasto-olosuhteissa sekä parantaa virkistyskäytön mahdollisuuksia. Esitettyjä näkökulmia ja ratkaisuja voidaan hyödyntää myös samankaltaisten vesistöjen vastaavissa tarkasteluissa. / Hautaperä is the key reservoir for water regulation of the Kalajoki river basin. Regulation of Kalajoki is primarily based on the necessity of flood control and on reducing the risks of ice jam formation in the river. Climate change has been estimated to have significant impacts to lake and river systems in Finland: increases in temperature reduce the forming and accumulation of snow which leads to smaller spring floods, which will take place ever earlier. The increase in evaporation will result in more prevalent dry periods resulting in lower water levels and flows in lakes and rivers. In addition, projected changes in average annual runoff volumes are positive due to increase in precipitation. At the beginning of 2014 a new provision of climate change impact assessment on water regulation entered into force in the Finnish Water Act, the purpose of which was to introduce a legislative tool for the needs of climate change adaptation for regulated lake and river basins. The provision is part of a greater collective of initiatives which are meant to assist in the preparation to changing weather and water conditions, especially to the increased likelihood of extreme events, such as flood and drought, imposed by climate change. The climate change impact assessment on water regulation consists of a study on water regulation measures and reviews of regulation permits in order to lessen the negative general impacts caused by flood and drought. This impact assessment is to be carried out in the necessary extent to cover the whole drainage basin or one or several of its sub-basins. The purpose of this study was to evaluate the impacts of climate change to the hydrology of the Kalajoki river basin and what kind of changes they require to the water regulation practice and regulation permit of the Hautaperä reservoir. The impact assessment was carried out with a hydrological model of the Watershed Simulation and Forecasting System of the Finnish Environmental Institute (SYKE-WSFS). Water levels and flows in Kalajoki were simulated for the reference period of 1961–2014 and for the climate change periods of 2010–2039 and 2040–2069. The impacts of climate change were introduced to the model with the delta change approach, in which the average changes of temperature and precipitation of the used climate change scenario was added to the respective observations of the reference period. In this study the climate change scenario was the average results of temperature and precipitation changes of the 19 global climate change models with the greenhouse gas emission scenario A1B. Based on the results of this study it could be verified that in the case of the Hautaperä reservoir, the regulation practice of water level lowering to mitigate spring floods in accordance with the terms as dictated in the present regulation permit, will not be purposeful in the future. These findings are analogous along with most of the other regulated lakes in the Kalajoki river basin. Thus changes should be made to the regulation permit of the Hautaperä reservoir in regards of the springtime water level lowering: the terms and conditions in the permit should be less strict in order for them to be applicable and purposeful in both present and future climate conditions. The water level lowering conditions in the permit should be made more flexible in terms of timing and dimensioning so that flood control and river ice jam prevention can be carried out more effectively with the regulation. In terms of mild winters with little accumulation of snow, it would be important to lower the water level less than now dictated in the permit in order reach appropriate water level on the reservoir for the summertime. Based on the impact assessment, several adaptive strategies for the water regulation of the Hautaperä reservoir, as well as a new concept of springtime water level lowering have been presented. According to the results from regulation simulation, these solutions improve flood control potential of the reservoir in both present and the future as well as improve its recreational value. The presented viewpoints and solutions are applicable for climate change impact assessments on water regulation in similar cases.

Lappajärvelle on suunnitteilla ”Kalettoman kalatie” -hanke. Hankkeen tarkoituksena on toteuttaa Lappajärven Kalettomanlahdesta Välijokeen kalan ja veneiden kulun mahdollistava väylä Niskan säännöstelypadon ohi. Tämän diplomityön tarkoituksena oli laatia hankkeen vesioikeudellisen luvan hakemista varten tarvittavat suunnitelmat. Tämä diplomityö käsittelee yleisesti maa- ja vesirakennushankkeen toteuttamista sekä vesirakentamiseen liittyvää lainsäädäntöä ja vesilupaprosessia. Työn kirjallisuusosio sisältää myös kalatiehankkeen yleiset suunnitteluperusteet, joita on sovellettu Lappajärven kalatien mitoituksessa. Työssä perehdyttiin alueeseen, johon kalatie on suunnitteilla ja käytiin läpi suunnitteluun vaikuttavat tekijät. Vesistön kuvauksessa käsiteltiin Lappajärven säännöstelyä ja vedenkorkeuksia, joihin työssä esitetyt suunnitelmat perustuvat. Työn tavoitteena oli suunnitella ja mitoittaa luonnonmukainen uoma, venekulkukelpoinen tekninen osuus eli monitoimikanava sekä tien alitus. Uoman suunnittelussa laadittiin aluksi reittivaihtoehdot, joille tehtiin maastomittaukset. Maastomittaustietojen perusteella reittivaihtoehdoille tehtiin kaivumassalaskennat sekä monitoimikanavan rakentamisen kustannusarviointi. Alueen historian ja sen nykyisen sekä tulevan maankäytön vuoksi kustannusten ohella arvioitiin myös hankkeesta aiheutuvia ympäristövaikutuksia. Lopullisen suunnitelman mukaan Lappajärvestä Paskolammen kautta Välijokeen kaivetaan 1,15 km pituinen ja pohjanleveydeltään 5 m oleva uoma, jonka vesisyvyys vaihtelee Lappajärven säännöstelyn mukaan ollen kesäaikana 1,2–1,5 m. Uoma on mitoitettu veneilyn vaatimuksia varten, mutta sen rakenne mahdollistaa myös kalojen kulun uomassa. Monitoimikanavan mitoitus tehtiin vastaavanlaisesta rakenteesta saatujen tutkimustulosten perusteella. Monitoimikanavan suunniteltu sijainti olisi uoman laskupään ja Välijoen välissä. Monitoimikanava toimisi virtauskynnyksenä ja säännöstelisi koko vene- ja kalaväylän virtaamaa. Vesisyvyys ja virtaama monitoimikanavassa tulisivat vaihtelemaan Lappajärven pinnankorkeuden mukaan. Monitoimikanava mitoitettiin siten, että se toimisi kalatienä toukokuusta loka–marraskuuhun ja veneellä kulku siitä on mahdollista kesä–elokuussa. Monitoimikanavalle määritettiin korkeustaso, jonka perusteella sille laskettiin vesisyvyydet ja virtaamat kesän eri vesikorkeuksilla. Laskennan perusteella valittiin mitat, joilla virtaama vastasi parhaiten mitoitusvirtaamaa kesäaikaisilla vesisyvyyksillä. Mitoitetussa monitoimikanavassa vesisyvyys tulisi vaihtelemaan kesäaikana välillä 0,6–0,9 m, jolloin virtaama on n. 1,5–2,7 m³/s. Tässä työssä mitoitettiin myös tien alitukseen tarvittava siltarumpu. Silta-aukolle mitoitettiin kaksi vaihtoehtoa. Ensimmäinen vaihtoehto oli pelkälle uomalle, ja toinen vaihtoehto mitoitettiin uomalle sekä sen viereen linjatulle kevyen liikenteen väylälle. Lopulliselle uomavaihtoehdolle tehtiin HEC-RAS-virtausmallinnus valitun monitoimikanavan virtaamatiedoilla. Virtaamamallinnuksesta saatiin uomassa esiintyvät virtausnopeudet Lappajärven eri pinnankorkeuksilla. Lopuksi tutkittiin vielä vene- ja kalaväylän kautta virtaavan jatkuvan vesimäärän vaikutusta alapuoliseen Välijokeen. Tutkimuksen perusteella vene- ja kalaväylän kautta johdettava vesimäärä ei merkittävästi nosta Välijoen pinnankorkeutta, eikä sillä tulisi olemaan suurta vaikutusta Lappajärven säännöstelyyn. Työssä esitetyt suunnitelmat on laadittu vesiluvan hakemista varten vaadittavaan tarkkuuteen. Lopullista toteuttamis- ja rakentamissuunnitelmaa varten kustakin osa-alueesta on kuitenkin laadittava tarkemmat ja yksityiskohtaiset suunnitelmat, joille tässä työssä laadittu yleissuunnitelma toimii pohjana.

The development of the mining industry has led to an increase in the environmental impacts generated by the industry. Mining influenced waters have a severe impact over the surrounding aquatic environment as the waters may contain pollutants in dissolved and particulate form, such as heavy metals and metalloids. The severity of these impacts is dependent on, among other factors, the hydrological characteristics of the receiving water bodies as well as the mine water composition. Among the numerous methods that have been developed for mining water purification, adsorption via biosorbents has proven to be an effective and sustainable option. A number of biosorbent materials have been extensively studied for their metal adsorption capacity such as bark, seaweed, modified cotton, lignin, and peat, among others. In Finland, peat is of interest because it is widely available. Although natural peat has been found to possess high sorption capacity for metal and metalloids, a variety of treatments (physical, chemical, etc.) have also been investigated aiming to increase sorption capacity or to modify chemical and/or physical properties that can improve its application as a sorbent. It is important to note that although several studies have reported on the sorption capacity of natural and modified peat, these studies have been mostly conducted in a laboratory scale and used synthetic water samples. Only a small number of purification systems using peat as a biosorbent have been reported in pilot-scale or full-scale scenarios. There is therefore a lack of knowledge regarding the suitability of peat as a biosorbent for metal removal from real water samples containing a mix of contaminants. Furthermore, there is a need for reports describing the performance of peat in pilot systems simulating real applications. The main objective of this thesis was thus to evaluate the suitability of using peat as a sorbent for the purification of mine process and drainage waters in two pilot-scale purification systems. Another objective was to evaluate the effect of the systems design parameters over metal removal and use the obtained results to conclude on the viability for full-scale applications. For this purpose, a mix-and-settling system and a horizontal filter system were tested using natural and chemically modified peat as sorbents and real drainage water was collected from a mining site in Northern Finland. A factorial design was used in the planning of experiments to evaluate the effect of operational factors (sorbent type, dose, mixing intensity and mixing time) in a mix-and-settling system. The purification efficiencies achieved in the system showed removal efficiencies as high as 80% for Ni and 68% for As, when a high dosage of natural peat was combined with high levels of mixing time and mixing intensity. Further statistical analysis showed that sorbent dose was the most influential factor affecting purification efficiency. Two small-scale horizontal filters were built (three compartments, sand-peat-sand) to evaluate the suitability of natural and modified peat as sorbent agents in such systems. High removal rates of selected metals was achieved, e.g., Ni with 98% and 96% of removal in the modified and natural peat filters respectively and As 87% removal by the natural peat filter. Removal efficiency at the end of test period was still satisfactory although it decrease treated water volume in both pilots (20–30%). Low hydraulic conductivity of peat makes the scaling-up of the filter system to a full- scale application non-viable, as the required retention times would be excessively high for this purpose. Overall peat proved to maintain its adsorption properties when applied to pilot-scale systems, with the mix-and-settling system showing to be a promising technology for the purification of mine influenced waters. Nevertheless, concerns such as the improper mixing of peat in the system and poor settling of particles need to be solved before full-scale application can become a reality.

This work assessed the environmental, social and economic impacts associated with the production of soybeans in Brazil. Standards and legislation for organic and Fairtrade production are investigated. Based on the literature review, a Risk Assessment of organic and Fairtrade soybeans from Paraná-Brazil was performed using a risk matrix. The risks were assessed based on scientific articles, newspapers, and reports to consider the view from different stakeholders such as farmers, population, and importers. Risks were classified by levels (level 1 as the lowest, and level 5 as the highest). Two matrices were produced; one from the farmers’ point of view and the other form the importers’ point of view. The analyzed negative events that produces the risks are: Social conflicts; Working conditions; Limestone extraction and use; Deforestation; Pesticide contamination; Nutrient contamination; Erosion; Weather conditions; Weed, pests, and diseases; GM contamination; Lack of inputs; Infrastructure; Price and Supply vs. Demand; and Fairtrade popularity. From the analysis, it was possible to conclude that risks, in general, are higher for farmers. However, organic and Fairtrade certifications reduce the environmental, social and even economic risks. Notwithstanding, there are risks related to market requirements, which can lead to the loss of certification. The matrices presented on this study can be utilized as starting point for risk analysis and management. Farmers, cooperatives, and importers who deal with the cultivation and trade of organic and Fairtrade soybeans from Paraná-Brazil can benefit from understanding the environmental and social risks associated with the production methods. Ultimately, this can be used in prioritization and decision making regarding risk management strategies. / Tässä työssä analysoitiin soijan Brasilian tuotantoon liittyviä ympäristöllisiä, sosiaalisia ja taloudellisia vaikutuksia. Lisäksi tarkasteltiin luonnonmukaista ja reilun kaupan tuotantoa koskevia standardeja ja lainsäädäntöä. Kirjallisuuskatsauksen perusteella laadittiin riskimatriisi, jonka avulla tehtiin riskiarviointi Paraná-Brasiliassa tuotetuille luonnonmukaisille ja reilun kaupan soijapavuille. Vaikutusten suuruus ja todennäköisyys arvioitiin tieteellisten artikkeleiden, sanomalehtien ja raporttien perusteella, eri sidosryhmien, kuten maanviljelijöiden, väestöryhmien ja maahantuojien näkökulmista. Riskit luokiteltiin tasoilla (taso 1 oli alin ja taso 5 korkein). Arviointia varten tuotettiin kaksi matriisia;. toinen matriisi tuotettiin viljelijän näkökulmasta ja toinen maahantuojan näkökulmasta. Analysoitavat riskit olivat: yhteiskunnalliset ristiriidat, työolot, kalkkikiven louhinta/hankinta ja käyttö, metsäkato, torjunta-aineiden saastuminen, ravinnekuormitus, eroosio, sääolosuhteet, rikkakasvit, tuholaiset ja taudit, GM-kontaminaatio, panosten puute, infrastruktuuri, hinta ja tarjonta vs. kysyntä sekä Reilun kaupan hyväksyttävyys. Analyysistä voitiin päätellä, että riskit ovat yleisesti korkeammat viljelijöille. Tulosten perusteella havaittiin selvästi, että orgaaniset ja Reilun kaupan sertifikaatit vähensivät ympäristöllisiä, sosiaalisia ja jopa taloudellisia riskejä. Kuitenkin kyseisiin markkinoihin liittyi riskejä, jotka voivat johtaa sertifioinnin menettämiseen. Tässä tutkimuksessa esitettyjä matriiseja voidaan käyttää lähtökohtana riskianalyysille ja -hallinnalle, soijan tuotannon ja maahantuonnin arvioinnissa., Luomun ja Reilun kaupan tuotantotapojen mukaisesti tuotetun Paraná-Brasiliaisen soijan viljelijät, osuuskunnat ja maahantuojat, voivat hyötyä tuotantoon liittyvien ympäristö- ja sosiaalisten riskien ymmärtämisestä ja edelleen, voivat priorisoida tärkeimmät riskit ja päättää hallintastrategioista.

Water plays an essential and critical role in human life. Fresh water is one of the most important resources, crucial for the survival of all the living beings. Human and ecological use of water depends upon ambient water quality. The Karachi division in the southern Sindh Province of Pakistan includes a number of industries and is responsible for major contamination of freshwater resources. Contaminants like microorganisms, chemicals, toxic substances, industrial effluents, fertilizers, pesticides and municipal wastewater can make water unsafe for drinking and other domestic uses. The present work is focused on the rural areas of district Malir, Karachi where water supply schemes/systems are not available and human population use mainly groundwater directly without any treatment. Water pollution is one of the major concerns nowadays. Typically, nullahs (drainage lines), collect and carry untreated sewage which then flows into streams and rivers, resulting in widespread bacteriological and other contamination. This leads to damage to the environment and risks for human health e.g. Chronic health effects, skin lesion, circulatory problems, nervous system disorders and risk of cancer. Rural areas in Pakistan are based on scattered villages which, more often than not, lack any organized sewerage system. Therefore, the resulting sewage infiltrates into the soil and causes groundwater pollution. Keeping the focus on above mentioned problems, this masters’ thesis is designed for water sampling and drinking water quality testing in the rural areas of district Malir, Karachi(DMK). The sampling was carried out with the field team of Pakistan Council of Research in Water Resources (PCRWR), Karachi Pakistan. The drinking water samples were analyzed for different physicochemical and bacteriological parameters including, pH, electrical conductivity (EC), turbidity, total dissolved solid (TDS), alkalinity, chloride (Cl⁻), carbonate(CO₃) and bicarbonate(HCO₃), total hardness, magnesium (Mg), calcium (Ca), nitrate (NO₃), fluoride (F⁻), sulfate (SO₄), potassium (K), sodium (Na), arsenic (As), iron (Fe), total coliform and E.coli. Altogether, 35 drinking water samples were collected and analyzed. The results were then compared with WHO/NEQS limits and guidelines pertaining to quality of water for human consumption. It was revealed that out of 35 drinking water samples 14% were beyond the safe limits for physical parameters. The 60% of water samples were observed to be unfit for human consumption due to the presence of inorganic constituents beyond the safe limits prescribed by WHO/NEQS. Whereas all the drinking water samples were observed to be unfit due to existence of coliform bacteria. However, 46% of these were fecal contaminated due to presence of E.coli. Overall results indicate a critical need for better sanitation infrastructure in the area including water and wastewater treatment.

Over the years, methods have been developed for the treatment of peat extraction runoff water such as treatment wetlands, sedimentation ponds and chemical treatment. In Finland, authorities consider chemical treatment one of the best available technologies for purifying peat extraction runoff. However, significant variation in purification efficiency has been observed in different sites specially during periods of low suspended solid concentration in the in-flowing runoff water. The main objective of this thesis was to evaluate practical solutions for the optimisation of processes i.e. coagulation and flocculation, in order to improve the efficiency and reliability of the chemical treatment of the typically humic and low turbidity waters discharging from peat extraction sites. The aim was to investigate chemicals (including novel and hybrid products) and measures which had the potential to improve the removal of suspended solids while also identifying suitable alternatives that maintained the pH of the treated water inside acceptable level (pH > 5). Coagulants tested were ferric sulphate, aluminum sulphate, polyaluminum chloride (conc. 45–50%), polyaluminum chloride (conc. 30–40%), polyaluminum chloride (recovered from industrial process), tannin-based biopolymer, in-house blend of ferric sulphate and polyDADMAC, in-house blend of aluminum sulphate and polyDADMAC and commercially available blend of polyDADMAC and aluminum chloride. Jar test methodology was employed and water samples from two different locations were treated in laboratory scale experiments. Research methodology was elaborated to i) identify the optimum dosage of tested coagulants for the treatment of the different water samples, ii) Investigate the influence of process parameters (pH, mixing, and sediment addition) on load removal efficiency and iii) Evaluate the settling properties of flocs formed by different coagulants. Purification efficiency was evaluated based on the percentage removal of suspended solids (SS), dissolved organic carbon (DOC), total nitrogen (tot-N), total phosphorous (tot-P), phosphate phosphorous (PO₄₋P) and ammonium (NH₄) from the water samples being purified. In general, all coagulants and blends tested achieved high purification efficiencies in the treatment of both water samples. Removal efficiencies achieved were for water sample 1: 50–80% DOC, 30–60% tot-N, 78–100% tot-P and 30–80% SS. For water sample 2: 65–80% DOC, 73–83% tot-N, 67–87% tot-P and 57–85% SS. Ferric sulphate and its blends presented higher removal of DOC (ca 78%) compared to aluminum sulphate and its blends (50–60%). Ferric sulphate performed well also in the removal of nitrogen (ca 59%) but aluminum sulphate and its blends achieved best removal rates for ammonium (ca 52%). Although there was good load removal by monomers and their blends, the pH of treated water was affected with values close 4 observed. In the other hand, pre-hydrolysed coagulants performed well achieving removal rates among the highest and without affecting the water pH. Influence of mixing on the performance of ferric sulphate and polyaluminum chloride (conc. 45–50%) was evaluated. While mixing conditions had a significant influence on the performance of ferric sulphate, removal of turbidity and colour by polyaluminum chloride was not affected by the variations applied to mixing parameters. Regarding the settling characteristics of flocs formed, ferric sulphate presented the fasted sedimentation rate while polyaluminum chloride (conc. 45–50%) was the best performing coagulant achieving the best turbidity removal after 25 min of sedimentation. The addition of recovered sediments from a chemical treatment facility during the purification process was conducted in an attempt to improve turbidity removal. No measurable effect was observed in the purification rates achieved when sediments were added. In conclusion, polyaluminium chloride products (conc. 45–50%) were found to be suitable solutions to improve purification efficiency and reliability of the chemical treatment of peat extraction runoff water. Furthermore, these products do not affect the pH of the water significantly avoiding the need for pH neutralisation.