Flood risk management and land use planning in changing ... · Muuten maan etelä- ja keskiosassa...

23
Flood risk management and land use planning in changing climate conditions Mikko Huokuna Finnish Environment Institute, SYKE 10th International Drainage Workshop of ICID 06.-11. July 2008

Transcript of Flood risk management and land use planning in changing ... · Muuten maan etelä- ja keskiosassa...

Page 1: Flood risk management and land use planning in changing ... · Muuten maan etelä- ja keskiosassa satoi sunnuntaina lyhyessä ajassa ... in the area of European Commission ... Flood

Flood risk management and land use planning in changing climate

conditions

Mikko Huokuna

Finnish Environment Institute, SYKE

10th International DrainageWorkshop of ICID 06.-11. July 2008

Presenter
Presentation Notes
some definitions
Page 2: Flood risk management and land use planning in changing ... · Muuten maan etelä- ja keskiosassa satoi sunnuntaina lyhyessä ajassa ... in the area of European Commission ... Flood

Background hydrological information

Finland's mean precipitation is about 700 mm/year

• The half of this amount is evaporated and the rest flows to the seas.

Currently, snow melt induced floods are causing the most serious flood damage in Finland

Average annual flood damage has normally been less than five million euros

Page 3: Flood risk management and land use planning in changing ... · Muuten maan etelä- ja keskiosassa satoi sunnuntaina lyhyessä ajassa ... in the area of European Commission ... Flood

Observed changes in climate in Finland

In Finland the mean temperature rose by around 0.7°C during the 20th century

No statistically significant precipitation or total annual mean outflow changes have been observed

Significant seasonal changes have been observed

• milder and shorter winters, causing increase in winter and early spring discharges

Page 4: Flood risk management and land use planning in changing ... · Muuten maan etelä- ja keskiosassa satoi sunnuntaina lyhyessä ajassa ... in the area of European Commission ... Flood

Observed changes in climate in Finland

Page 5: Flood risk management and land use planning in changing ... · Muuten maan etelä- ja keskiosassa satoi sunnuntaina lyhyessä ajassa ... in the area of European Commission ... Flood

Climate change predictions; the effects on presipitation

Based on average of 19 global climate change models (A1B-scenario) precipitation is expected to increase in Finland by 2070-2099, relative to period 1971-2000 (RATU 2008)

• winter season 10-40 %

• summer 0-20 %

In some regions 6 hour maximum precipitation may increase 30-40 %

Page 6: Flood risk management and land use planning in changing ... · Muuten maan etelä- ja keskiosassa satoi sunnuntaina lyhyessä ajassa ... in the area of European Commission ... Flood

Climate change predictions; the effects on floods

Predicted changes in discharge vary largely

Some examples:

• large (27 000 km2) regulated river basin Kokemäenjoki with 11 % lakes in southern Finland is expected to have 0-15 % higher floods

• small non regulated Uskelanjoki river located in southern Finland (600 km2, 0,6 % lakes), peak discharge of floods is predicted to reduce by 10 to 30 % (TOLERATE 2008)

Page 7: Flood risk management and land use planning in changing ... · Muuten maan etelä- ja keskiosassa satoi sunnuntaina lyhyessä ajassa ... in the area of European Commission ... Flood

0102030

2000 2050 2100

Precipitation increase in Finland

1971-2000 => 2070-2099, Dec-Feb 1971-2000 => 2070-2099, Jun-Aug

Päästöt

A1B

Unit: %

©RATU 2008Annual: precipitation 660 mm

Page 8: Flood risk management and land use planning in changing ... · Muuten maan etelä- ja keskiosassa satoi sunnuntaina lyhyessä ajassa ... in the area of European Commission ... Flood

Seasonal variation

19 model runs (error bar)

©RATU 2008

Page 9: Flood risk management and land use planning in changing ... · Muuten maan etelä- ja keskiosassa satoi sunnuntaina lyhyessä ajassa ... in the area of European Commission ... Flood

0

200

400

600

800

1000

1200

1.1. 1.3. 1.5. 1.7. 1.9. 1.11.

Dis

char

ge (m

3 /s)

1971-2000 Min

1971-2000Average

1971-2000Max

2020-2049 Min

2020-2049Average

2020-2049Max

Large river basin Kokemäenjoki (mean A1B-scenario)-Climate change simulation (southern Finland)

©TOLERATE 2008

Presenter
Presentation Notes
Virallinen Porissa 80 mm/3 h, eli 0,44 mm/min toistuvuusaika yli 1000 v. Sunnuntain suurin sademäärä, 80 mm, mitattiin Satakunnan Luvialla hieman Porin eteläpuolella. ! Sunnuntaina runsaita sateita Porin seudulla 13.8.2007� �Sunnuntaina 12. elokuuta satoi Porin seudulla enemmän kuin koko elokuussa keskimäärin. Säätutkamittauksiin perustuvan arvion mukaan Porin kaupungissa satoi reilun kahden tunnin aikana arviolta vajaa 100 millimetriä. Sunnuntain suurin sademäärä, 80 mm, mitattiin Satakunnan Luvialla hieman Porin eteläpuolella. Yli 40 mm sademäärä kertyi myös Merikarvialla. Ilmatieteen laitoksen säätilastojen mukaan koko kuukauden sademäärä on tällä alueella keskimäärin 72 - 80 mm.� �Varsinais-Suomessa, Suomusjärvellä yli 40 millimetrin sademäärä syntyi sunnuntaina jo aiemmin toisesta ukkospilviryppäästä. Muuten maan etelä- ja keskiosassa satoi sunnuntaina lyhyessä ajassa aika tyypillisiä 10 - 20 mm sademääriä.� �Kaatosateiset ukkoskuurot kehittyivät erittäin lämpimässä ja kosteassa ilmassa, joka on vallinnut Suomessa jo yli viikon ajan. Satakunnan rannikkoseudun sunnuntai-iltapäivän ukkoskuurot rankkasateineen kehittyivät nopeasti rannikolla, mutta heikkenivät liikkuessaan itäkoilliseen. Niinpä esimerkiksi Kankaanpään Niinisalossa eilinen sademäärä oli vain 6 mm.� �Salamointi eilen oli Porissa kohtalaista, muualla yleensä vaisua. Salamatiheydellä mitattuna ukkonen oli sen sijaan rajua sunnuntaina Oulun pohjoispuolella ja Hankoniemellä.� �Ilmatieteen laitoksen säätilastojen mukaan elokuiset yhden päivän rankkasade-ennätykset vaihtelevat 90 - 120 mm. Suurin elokuun koko maan vuorokausisademäärä, 151 mm mitattiin Oravaisten Kimossa 3. elokuuta 2004.
Page 10: Flood risk management and land use planning in changing ... · Muuten maan etelä- ja keskiosassa satoi sunnuntaina lyhyessä ajassa ... in the area of European Commission ... Flood

Small river basin Uskelanjoki (mean A1B-scenario)-Climate change simulation (southern Finland)

©TOLERATE 2008

0

20

40

60

80

100

120

140

160

180

1.1. 1.3. 1.5. 1.7. 1.9. 1.11.

Dis

char

ge (m

3 /s)

1971-2000 Min

1971-2000Average

1971-2000Max

2020-2049 Min

2020-2049Average

2020-2049Max

Presenter
Presentation Notes
Virallinen Porissa 80 mm/3 h, eli 0,44 mm/min toistuvuusaika yli 1000 v. Sunnuntain suurin sademäärä, 80 mm, mitattiin Satakunnan Luvialla hieman Porin eteläpuolella. ! Sunnuntaina runsaita sateita Porin seudulla 13.8.2007� �Sunnuntaina 12. elokuuta satoi Porin seudulla enemmän kuin koko elokuussa keskimäärin. Säätutkamittauksiin perustuvan arvion mukaan Porin kaupungissa satoi reilun kahden tunnin aikana arviolta vajaa 100 millimetriä. Sunnuntain suurin sademäärä, 80 mm, mitattiin Satakunnan Luvialla hieman Porin eteläpuolella. Yli 40 mm sademäärä kertyi myös Merikarvialla. Ilmatieteen laitoksen säätilastojen mukaan koko kuukauden sademäärä on tällä alueella keskimäärin 72 - 80 mm.� �Varsinais-Suomessa, Suomusjärvellä yli 40 millimetrin sademäärä syntyi sunnuntaina jo aiemmin toisesta ukkospilviryppäästä. Muuten maan etelä- ja keskiosassa satoi sunnuntaina lyhyessä ajassa aika tyypillisiä 10 - 20 mm sademääriä.� �Kaatosateiset ukkoskuurot kehittyivät erittäin lämpimässä ja kosteassa ilmassa, joka on vallinnut Suomessa jo yli viikon ajan. Satakunnan rannikkoseudun sunnuntai-iltapäivän ukkoskuurot rankkasateineen kehittyivät nopeasti rannikolla, mutta heikkenivät liikkuessaan itäkoilliseen. Niinpä esimerkiksi Kankaanpään Niinisalossa eilinen sademäärä oli vain 6 mm.� �Salamointi eilen oli Porissa kohtalaista, muualla yleensä vaisua. Salamatiheydellä mitattuna ukkonen oli sen sijaan rajua sunnuntaina Oulun pohjoispuolella ja Hankoniemellä.� �Ilmatieteen laitoksen säätilastojen mukaan elokuiset yhden päivän rankkasade-ennätykset vaihtelevat 90 - 120 mm. Suurin elokuun koko maan vuorokausisademäärä, 151 mm mitattiin Oravaisten Kimossa 3. elokuuta 2004.
Page 11: Flood risk management and land use planning in changing ... · Muuten maan etelä- ja keskiosassa satoi sunnuntaina lyhyessä ajassa ... in the area of European Commission ... Flood

Directive 2007/60/EC on the assessment and management of flood risks

The aim of the directive is to "reduce and manage the risks that floods pose to human health, the environment, cultural heritage and economic activity" in the area of European Commission

Entry into force – 26.11.2007

The EU floods directive considers all types of floods

• However, floods from sewerage systems can be excluded

Page 12: Flood risk management and land use planning in changing ... · Muuten maan etelä- ja keskiosassa satoi sunnuntaina lyhyessä ajassa ... in the area of European Commission ... Flood

Floods directive; the content

The following steps should be followed to achieve the requirements of the directive:

• preliminary flood risk assessment by 2011

• identify the catchment areas and coastal areas at risk of flooding

• flood hazard maps and flood risk maps by 2013

• should be prepared for the identified flood risk areas

• flood risk management plans by 2015

• for the catchments or other management areas which contain identified flood risk areas.

Page 13: Flood risk management and land use planning in changing ... · Muuten maan etelä- ja keskiosassa satoi sunnuntaina lyhyessä ajassa ... in the area of European Commission ... Flood

Floods directive; the content

Preliminary flood risk asesssment

Flood mapping

Assessment of flod risk in all

areas

Identification of the flood risk

areas

Flood hazard mapping

Flood risk mapping

Objectives for flood risk

management

From flood risk asessment to flood risk management

Flood risk management plans

Measures to achieve

objectives

Page 14: Flood risk management and land use planning in changing ... · Muuten maan etelä- ja keskiosassa satoi sunnuntaina lyhyessä ajassa ... in the area of European Commission ... Flood

Floods directive; “new” concepts

Integrated river basin approach

Upstream-downstream solidarity

Coordination across borders

Coordination with Water Framework Directive

Public participation

6 year review cycles

Sustainable land use practices

Pillar for climate change adaptation

Page 15: Flood risk management and land use planning in changing ... · Muuten maan etelä- ja keskiosassa satoi sunnuntaina lyhyessä ajassa ... in the area of European Commission ... Flood

Flood risk management for river, lake and sea floods

The adaptive capacity of the Finnish environment and society to a changing climate was assessed in FINADAPT-project (2007).

The main recommendations related to flood management were:• estimation and if necessary revision of recommended building

elevation levels, design precipitations and flood return periods, flood maps etc.

• revision of discharge and water level regulation permits

• designated water retention areas in a catchment should be considered

• watercourses should be considered as entities

• dam safety should be considered in chancing climate conditions

Page 16: Flood risk management and land use planning in changing ... · Muuten maan etelä- ja keskiosassa satoi sunnuntaina lyhyessä ajassa ... in the area of European Commission ... Flood

Flood risk management for urban sewerage floods

The Ministry of Agriculture and Forestry (2008) contracted out a survey about the state of the water supply service network in Finland • 12 % of the sewer network was considered to be in bad or very

bad condition • annual demand of renovation for 900 km of sewer line in 2010-

2020• Sewer network consisted of both storm water and waste water

system.

The upcoming massive renovation work offers an opportunity to upgrade the urban drainage network to respond the challenges of climate change and increasing urbanization

Page 17: Flood risk management and land use planning in changing ... · Muuten maan etelä- ja keskiosassa satoi sunnuntaina lyhyessä ajassa ... in the area of European Commission ... Flood

km p

er y

ear

The volume of required and realized sewer renovation

realized renovation required renovation

Ministry of Agriculture and Forestry (2008)km

/yea

r

Page 18: Flood risk management and land use planning in changing ... · Muuten maan etelä- ja keskiosassa satoi sunnuntaina lyhyessä ajassa ... in the area of European Commission ... Flood

Flood risk management for urban sewerage floods

Urban drainage system can be considered to consist of two components.

• The minor system is designed to control runoff generated from more frequent rainfalls• underground sewer pipes and overground ditches and gutters

• The major system routes the overland flow during more severe and rare rainfall events, when the minor system is not able to drain the catchment.

The level of protection should be balanced between the costs of building and flood damage.

Page 19: Flood risk management and land use planning in changing ... · Muuten maan etelä- ja keskiosassa satoi sunnuntaina lyhyessä ajassa ... in the area of European Commission ... Flood

Flood risk management for urban sewerage floods

Sewers can not be technically economically used as only method in urban drainage for future increased storm rains

Sustainable methods have to be used to increase the storage volume and proportion of pervious area in the cathment

Regardless of the used drainage system, a proper maintenance program should be created and followed

Instructions should be considered to inform citizens about the hazards and to give guidelines how to minimize the damages and act under the flood

Page 20: Flood risk management and land use planning in changing ... · Muuten maan etelä- ja keskiosassa satoi sunnuntaina lyhyessä ajassa ... in the area of European Commission ... Flood

Land use planning

Land use planning has effects on all aspects of water management – floods, water quality and droughts

Land use planning should be used for climate change adaptation and also for climate change prevention

Land use planning is the most important measure to prevent the increase of damage potential in flood prone areas

Page 21: Flood risk management and land use planning in changing ... · Muuten maan etelä- ja keskiosassa satoi sunnuntaina lyhyessä ajassa ... in the area of European Commission ... Flood

Land use planning and flood maps

Flood hazard maps will be important tools to prevent building toflood risk areas.

There have been flood maps available only for a couple of years in Finland

Now there are flood hazard maps ready for about 60 locations and more locations are mapped every year.

The challenge is to get this flood map information to be used byland use planners

Page 22: Flood risk management and land use planning in changing ... · Muuten maan etelä- ja keskiosassa satoi sunnuntaina lyhyessä ajassa ... in the area of European Commission ... Flood

Land use planning

The protection and extension of retention areas and flood plains should be taken in to account in the regional land use plans

• Regional land use planning should also be made at catchment scale

The extension of retention areas is often difficult because the flood problems are often in the downstream and the possible retention areas in upstream part of the catchment area

Page 23: Flood risk management and land use planning in changing ... · Muuten maan etelä- ja keskiosassa satoi sunnuntaina lyhyessä ajassa ... in the area of European Commission ... Flood

Conclusions

The predicted effects of climate change on hydrology request several changes in flood risk management and land use planning

The actions to fulfill the requirements of the Floods Directive will be the foundation for the national flood risk management inFinland

The directive has several aspects which consider the effects of climate change

Sustainable drainage solutions are preferable in urban runoff control, since conveying storm water downstream the catchment just exacerbates the situation elsewhere

The needs of sustainable drainage solutions should be noted in municipal planning when densifying the infrastructure or renovating the existing drainage system