River environments are complex and dynamic ecosystems, and provide valuable ecosystem services such as clean water. The species rich riparian vegetation performs many important ecosystem functions such as reducing erosion and filter inputs from upland areas. Regulated flow regimes have decreased riparian plant species richness, cover and plant performance. To restore the integrity of riparian ecosystems, mitigation measures such as re-regulation of water-level regimes toward more natural seasonal fluctuations may be needed. The aim of this study was to assess potential responses of riparian plants to changes in water-level regulation in run-of-river impoundments to better match natural flow regimes. The elevational extent of plant species on riverbanks of two run-of-river impoundments in the Ume River were surveyed and their probability of occurrence along the gradient of inundation duration was modelled and compared to their distribution in the free-flowing Vindel River. Most species showed similar tolerance to flooding in the Ume and Vindel Rivers. Changes in elevational extent in response to three simulated environmental flow regimes were predicted by using the relationship between plant occurrence and inundation duration. A simulated spring flood and low water levels during the latter part of the growing season is predicted to result in the largest increase in elevational extent, with increases of 70-80% for several riparian species. However, only 47% of the riverbanks along run-of-river impoundments in the Ume River is deemed to be suitable for plant establishment, since many riverbanks are steep and devoid of fine-grained substrate as a result of erosion. / Älvmiljöer utgör komplexa och dynamiska ekosystem som tillhandahåller värdefulla ekosystemtjänster så som rent vatten. Den artrika strandvegetation bidrar till många viktiga ekosystemsfunktioner som närings- och giftupptag och till minskad erosion. Vattenregleringen med förändrade flödesregimer har minskat artrikedom, täckningsgrad och tillväxt av strandväxter. För restaurering av strandekosystemen kan omreglering till mer naturliga säsongsvariationer i vattenståndet vara nödvändigt. Den här studien syftade till att förutsäga hur utbredningen av strandväxter längs stränder i vattenkraftsmagasin potentiellt skulle förändras vid användande av miljöanpassade flöden för att mer likna naturliga flödesregimer i outbyggda älvar. Jag undersökte växternas utbredning i höjdled på stranden längs två magasin i Umeälven och beräknade sannolikheten för varje arts förekomst längs strandens översvämningsgradient. Av de arter som förekom i både Umeälven och den närliggande, outbyggda Vindelälven jämfördes växternas utbredningsgränser i respektive älv. De flesta arterna uppvisade liknande översvämningstolerans i Umeälven och Vindelälven. För att förutsäga förändringar i utbredning som respons på tre olika simulerade miljöanpassade vattenståndsregimer, jämfördes arternas översvämningstolerans vid nuvarade vattenstånd med simulerade vattenståndsregimer. En simulerad vårflod och lågt vattenstånd under sensommaren förväntas ge de största responserna i artutbredning med ökningar på 70-80% för ett flertal strandväxter. Endast 47% av älvstränderna i magasinen i Umeälven bedöms vara lämpliga för växtetablering eftersom stora delar av strandsträckorna är branta och saknar finkornigt substrat till följd av erosion.

Abstract During the past half century several large lakes in Finland have experienced notable changes in their ecological condition, induced mainly by water level regulation, eutrophication and land use transformation. The objective of this thesis was the quantification of the spatiotemporal changes of aquatic macrophytes in Finland during the second half of the 1900s. Mapped aquatic macrophyte cover from historic (1947–1963) and present day (1996–2000) aerial photographs, additional macrophyte data and several environmental variables were used to identify the main determinants of aquatic macrophyte distribution, abundance and change. Furthermore, factors influencing the littoral paludification process were identified. The study was conducted in 24 boreal lakes (41–1116 km2) with multisource vegetation data. Selected environmental variables of water level regulation, eutrophication and geomorphology were collected and analyzed. More than 402 km of littoral shoreline in historic and present day aerial photographs was analyzed with stereoscopic visual interpretation. A total of 474 habitat level study sites were used to examine the determining environmental factors of occurrence, abundance and change of emergent vegetation. Finally, 289 vegetation transects were performed in order to study the occurrence, types and main determinants of littoral paludification. Water level regulation was found to be the primary factor behind aquatic macrophyte vegetation development at the whole lake level. The major vegetation changes were determined by the mean water level rise or reduction, decreased fluctuation range and reduced spring flood. The vegetation response was less pronounced in a lake with water level regulation similar to natural fluctuation. Eutrophication influenced aquatic macrophytes at the site level. Land use variables of tributary and agriculture, indicating nutrient increment, corresponded positively with vegetation occurrence and abundance. Geomorphology explained vegetation development at the habitat level. Clay and related deposits and the shore slope specified the vegetation occurrence and affected the abundance of vegetation. Water level regulation, eutrophication, clay and shallowness were found to influence paludification. Helophyte species, common reed (Phragmites australis) and water horsetail (Equisetum fluviatile), dominated the emergent vegetation in the studied lakes. / Tiivistelmä Viimeisen puolen vuosisadan aikana suomalaisiin suurjärviin on kohdistunut lukuisia muutoksia, jotka ovat vaikuttaneet järvien ekologiseen tilaan. Muutoksia ovat aiheuttaneet pääasiallisesti vesistöjen säännöstely, rehevöityminen sekä maankäytön muuttuminen. Tämän väitöskirjan tarkoituksena on analysoida noin viimeisten 50 vuoden aikana suomalaisissa suurjärvissä tapahtunutta ranta- ja vesikasvillisuuden pitkäaikaismuutosta. Historiallisilla (1947–1963) ja nykyisillä (1996–2000) ilmakuvilla, muilla kasvillisuusaineistoilla sekä useilla ympäristömuuttujilla tunnistettiin keskeisiä tekijöitä, jotka vaikuttivat kasvillisuuden esiintymiseen, runsauteen ja muutokseen. Tämän lisäksi tutkittiin rantojen pysyvän umpeenkasvun kehitysprosessia. Tutkimusta varten kasvillisuudesta kerättiin monilähdeaineistoa kaikilta Suomen päävaluma-alueilta yhteensä 24 eri järveltä, joiden koko vaihteli 41–1116 km2:n välillä. Tämän lisäksi useita vesistöjen säännöstelyn, rehevöitymisen ja geomorfologian ympäristömuuttujia kerättiin ja analysoitiin. Stereoskooppisella visuaalisella ilmakuvatulkinnalla tutkittiin yli 402 kilometriä rantaviivaa historiallisista ja nykyisistä ilmakuvista. Ilmaversoisen ranta- ja vesikasvillisuuden esiintymistä, runsautta ja historiallista muutosta analysoitiin 474 habitaattitason tutkimuspisteellä. Rantojen pysyvän umpeenkasvun esiintymistä, umpeenkasvun eri tyyppejä ja sitä määrittäviä tekijöitä tutkittiin 289 kasvilinjalla. Tutkimuksen tuloksena havaittiin, että järvitasolla vesistöjen säännöstely oli tärkein kasvillisuuden historialliseen kehitykseen vaikuttava tekijä. Huomattavimmat kasvillisuusmuutokset määräytyivät keskiveden noston, pienentyneen säännöstelyvälin, vähentyneen kevättulvan ja lasketun keskiveden tason seurauksena. Kasvillisuusmuutokset eivät olleet niin selviä, jos säännöstely muistutti luonnontilaista säännöstelyä. Rehevöityminen vaikutti ranta- ja vesikasvillisuuteen paikallisesti. Ravinteisuutta ilmentävät maankäytön muuttujat, ojat sekä maanviljelys, lisäsivät kasvillisuuden esiintymistä ja runsautta. Geomorfologiset tekijät selittivät kasvillisuuden kehitystä habitaattitasolla. Savinen maaperä sekä rannan mataluus lisäsivät vesi- ja rantakasvillisuuden esiintymistä sekä kasvillisuuden runsautta. Vesistöjen säännöstely, rehevöityminen, savinen maaperä sekä rannan mataluus lisäsivät rantojen pysyvää umpeenkasvua. Ilmaversoiset kasvilajit, järviruoko (Phragmites australis) ja järvikorte (Equisetum fluviatile), hallitsivat kasvillisuutta tutkituissa järvissä.

I denna rapport utreds olika metoder för att kunna reglera vattennivån i vattenkraftverket Avesta Lillfors i Dalarna. Två kraftverk ligger endast 900 m uppströms och detta gör att svarstiderna blir korta och regleringen blir lätt nervös. Att använda sig av vattennivåreglering i ett kraftverk för-enklar dess styrning då anpassning till inflödet sker automatiskt. En flödestabell har tagits fram genom mätningar i turbinen, med hjälp av Winter-Kennedy-metoden. Denna tabell används för att kunna fram-koppla regulatorn och därmed dämpa stora variationer i inflödet. Dessu-tom har en modell av älven skapats och testats med en återkopplad PID-regulator. Utefter dessa tester har lämpliga parametrar tagits fram, som ger önskad stabilitet, noggrannhet och snabbhet. Simuleringar har även gjorts med reglermetoden Fuzzy logic. / This report evaluates different methods to create a stable regulation of the water level in the hydro power plant Avesta Lillfors, in county Dalar-na. Another pair of plants are located just 900 m up the stream, which is why the regulation has to act fast. If the water level can be regulated and automatically adjust to the incoming flow, it facilitates the control of the plant. A flow chart is created from measurements in the turbine, using the Win-ter-Kennedy method. The results are used for feedforward control. A PID-regulator with feedback is also simulated in a model of the river. This helps finding the parameters that provide a stable, accurate and fast regu-lation. Fuzzy logic control has also been simulated.