Successfully reported this slideshow.
We use your LinkedIn profile and activity data to personalize ads and to show you more relevant ads. You can change your ad preferences anytime.

Eroosio ja kiintoainekuormitus kuriin ojituksissa harri koivusalo ja kersti haahti

354 views

Published on

Vesiensuojelupäivät Oulu 12.-13.9.2017

Published in: Education
  • Be the first to comment

  • Be the first to like this

Eroosio ja kiintoainekuormitus kuriin ojituksissa harri koivusalo ja kersti haahti

  1. 1. Harri Koivusalo & Kersti Haahti Vesi- ja ympäristötekniikka Rakennetun ympäristön laitosMetsätalouden vesiensuojelupäivät, Oulu 12.9.2017 Eroosio ja kiintoainekuormitus kuriin ojituksissa
  2. 2. Suometsien merkitys metsätalouden vesistökuormituksessa • Merkittävin kiintoainekuormituslähde metsätaloudessa Koivusalo, Harri & Haahti, Kersti 12.9.2017, Oulu Metsätalouden vesiensuojelupäivät Palviainen ja Finér 2013. Kunnostusojituksen vaikutus vesistöjen humuskuormitukseen Finér et al. 2010. Metsäisten valuma- alueiden vesistökuormituksen laskenta 2/18
  3. 3. Stenberg et al. 2016. Ojitetun suometsäalueen kiintoainekuormitus uudisojituksesta kunnostusojitukseen. Vesitalous. Kunnostusojitus ja eroosioprosessit Koivupurolla Kiintoainekuormituskg/ha/a Aika 1982 ……. 2013 • 113 ha • Ojitusala 32 ha • Mäntyvaltainen puusto • Ojaväli n.35 m • Ojitukset 1983, 2011 3/18 Koivusalo, Harri & Haahti, Kersti 12.9.2017, Oulu Metsätalouden vesiensuojelupäivät
  4. 4. Koivupuron tutkimukset • Kysymykset – Mikä on kunnostusojituksen vaikutus kiintoainekuormitukseen alueella? – Miten kiintoainekuormitus muodostuu? • Heti ojituksen jälkeen? • Ensimmäisen syksyn/talven/kevään/kesän aikana? – Mitkä ovat tärkeimmät eroosioon ja kiintoaineen kulkeutumiseen vaikuttavat prosessit? – Miten vesiensuojelu tulisi järjestää? – Mitkä ovat tehokkaimmat menetelmät kuormituksen hallintaan? Koivusalo, Harri & Haahti, Kersti 12.9.2017, Oulu Metsätalouden vesiensuojelupäivät kuva: Leena Stenberg 4/18
  5. 5. Mittaukset Koivupurolla Koivusalo, Harri & Haahti, Kersti 12.9.2017, Oulu Metsätalouden vesiensuojelupäivät Pohjavedenpinnat, ojavedenpinnat, sadanta Sisäisen osavaluma- alueen erottaminen Eroosiotikut, ojanreunan eroosiokeräimet, vesinäytteet ojavesistä Neulareliefimittaukset, ojapintojen laserkeilaus • Pitkäaikaismittaukset - intensiivimittaukset Virtaama, sameus, vesinäytteet kuvat: Leena Stenberg
  6. 6. Koivusalo, Harri & Haahti, Kersti 12.9.2017, Oulu Metsätalouden vesiensuojelupäivät • Mittausjakso 8/2011–10/2013, mallinnusjakso 8/2011–8/2012 Mittaukset → mallintaminen Stenberg et al. 2015a. Ecological Engineering Tuukkanen et al. 2016. Earth Surface Processes and Landforms Kiintoainekonsentraatio vs. sateen intensiteetti Eroosio ja laskeutuminen ojan penkoilla Prosessien konseptualisointi Sade Oja Pohjaveden pinta Maaperä Pohjaeroosio, laskeutuminen, kulkeutuminen 6/18 Stenberg et al. 2015b. Boreal Environment Research
  7. 7. Vesien mallintaminen Koivusalo, Harri & Haahti, Kersti 12.9.2017, Oulu Metsätalouden vesiensuojelupäivät Virtaus ojissa Puuston ja aluskasvuston pidäntä ja haihdunta Virtaus maanpinnalla ja maaperässä Pohjaveden pintaVirtausnopeus ojissa Eroosio 7/18 Koivupuron pikkualue (5.2 ha) 3D maaperä 1D oja- verkosto 2D maanpinta
  8. 8. Koivusalo, Harri & Haahti, Kersti 12.9.2017, Oulu Metsätalouden vesiensuojelupäivät Pohjalle laskeutuneiden hiukkasten stabiloituminen Sateen aiheuttama seinämäeroosio Laskeu- tuminen Pohjaeroosio Flokkulaatio Eroosion mallintaminen 1D ojaverkostossa - Poikkileikkaus - Pohjan korkeustaso Vesiensuojelurakenteiden kuvaaminen 8/18
  9. 9. Koivusalo, Harri & Haahti, Kersti 12.9.2017, Oulu Metsätalouden vesiensuojelupäivät Tuloksia 1. vuoden eroosiomallinnuksesta Nettoeroosio (kg/m/a) (kg/m/a) (kg/ha/a) Pohjaeroosio keskittyy tietylle alueelle Seinämä- eroosio tasaisesti jakautunut V-padon padotus aiheuttaa laskeutumista Vain pieni osa erodoituneesta kulkeutuu purkupisteelle Haahti et al. 2016b. Water Resources Research 9/18
  10. 10. Tarkasteltavat vesiensuojelurakenteet Koivusalo, Harri & Haahti, Kersti 12.9.2017, Oulu Metsätalouden vesiensuojelupäivät Laskeutusallas Lietekuopat Putkipato Pohjapato Perkauskatko Mitä? Mihin? Dimensiot? Yhdistelmät? Vaikutukset kiintoaine- kuormiin? kuivatukseen? Lähde: Metsähallituksen metsätalouden ympäristöopas kuva: Hannu Hökkä kuva: Kersti Haahti Lähde: Joensuu et al. Vesistalous 6/2008 10/18
  11. 11. Koivusalo, Harri & Haahti, Kersti 12.9.2017, Oulu Metsätalouden vesiensuojelupäivät Rakenteet mallissa (1/2) Laskeutusallas Lietekuopat Pintakuormamenetelmä ja rajoite v < 1 cm/s • Vesitilavuus ~3.4 m3/ha Vesitilavuus ~1.5 m3 (ohje: 1–2 m3) ohje: Ennen risteyksiä ja 50–100 m välein 11/18
  12. 12. Koivusalo, Harri & Haahti, Kersti 12.9.2017, Oulu Metsätalouden vesiensuojelupäivät Putkipato PohjapatoPerkauskatko d1 d2 h1 h2 Rakenteet mallissa (2/2) Ylivuoto- ja säätöputki Purkaumiskäyrä mallissa reunaehtona Mallissa karkeutta kasvatettu ja seinämien eroosio estetty (kasvillisuus) Riskialtis ojapätkä Pohja 20 cm kunnostettua ojaa korkeammalla Rakennus- materiaaliksi suositellaan kiviä tai puuta Mallissa padon erodoituminen estetty 12/18 Virtaama(l/s) Vesisyvyys (m)
  13. 13. Rakenteiden yhdistelmät Koivusalo, Harri & Haahti, Kersti 12.9.2017, Oulu Metsätalouden vesiensuojelupäivät Rakenteen tehostaminen lietekuopalla Vaihtoehtoja pelkille lietekuopille Patoava rakenne laskeutusaltaan perään Riskikohdan suojaaminen + laskeuttaminen purkupisteessä Yhteensä 2 + 14 skenaariota, joilla simuloitiin 1. kunnostusojitusta seuraava vuosi Laskeutusallas Lietekuoppa Perkauskatko Pohjapato Putkipato 13/18
  14. 14. Rakenteiden vaikutus kiintoaineprosesseihin Koivusalo, Harri & Haahti, Kersti 12.9.2017, Oulu Metsätalouden vesiensuojelupäivät V-pato Laskeutusallas Lietekuopat Perkauskatko Pohjapato Putkipato Muutos (kg/ha) kuormassa ... pohjaeroosiossa ... seinämäeroosiossa ...laskeutumisessa Syksy Talvi Kevät Kesä Koko vuosi Muutokset pohjaeroosiossa heijastuvat kuormiin Vaikutukset seinämäeroosioon ja laskeutumiseen pieniä Lietekuopat kasvattavat eroosiota 14/18
  15. 15. Koivusalo, Harri & Haahti, Kersti 12.9.2017, Oulu Metsätalouden vesiensuojelupäivät Skenaarioiden vaikutus kuormiin Reduktiot -20%...52% V-pato Laskeutusallas Lietekuopat Perkauskatko Pohjapato Putkipato Lietekuopat2 Perkauskatkot Allas+Pohjapato Allas+Putkipato L-kuopat+Perkausatkot L-kuoppa+Perkausatko L-kuopat+Pohjapato L-kuopat+Putkipato Katko+Allas+Putkipato Eroosiota vähentävät menetelmät tehokkaita Lietekuopat eivät parantaneet muiden rakenteiden tehoa Lietekuopat kasvattivat kuormaa Altaan vaikutus vähäinen Muutoskiintoainekuormassa(kg/ha/a) 15/18
  16. 16. Vaikutukset saralle Koivusalo, Harri & Haahti, Kersti 12.9.2017, Oulu Metsätalouden vesiensuojelupäivät … kesällä keskimäärin … sateen aikana Perkaus- katko Putkipato Muutokset pohjaveden pinnassa hyvin pieniä Näkyviä muutoksia ojavedenpinnassa Etenkin putkipadolla sateen aikana Pohjavesipinnan muutos (mm) Ojavesipinnan muutos (m) ! Paksuturpeinen 16/18
  17. 17. Johtopäätöksiä • Intensiivisten kokeellisten tutkimuksen yhdistäminen mallintamiseen – Prosessiymmärrys • Vesiensuojelumenetelmien läpinäkyvä vertailu mallin avulla – Vastaava kokeellisesti haastavaa • Mallitulosten perusteella – Pohjaeroosiota vähentävät toimenpiteet tehokkaita (putkipato, perkauskatkot, pohjapato) – Mallisovelluksissa lietekuopilla ei ollut suotuisaa vaikutusta – Laskeutusaltaiden teho jäi alhaiseksi • ! Tutkimus rajautui paksuturpeiselle pienelle valuma-alueelle Koivusalo, Harri & Haahti, Kersti 12.9.2017, Oulu Metsätalouden vesiensuojelupäivät 17/18
  18. 18. Koivusalo, Harri & Haahti, Kersti 12.9.2017, Oulu Metsätalouden vesiensuojelupäivät Haahti, K., L. Warsta, T. Kokkonen, B. A. Younis, and H. Koivusalo (2016a), Distributed hydrological modeling with channel network flow of a forestry drained peatland site, Water Resour. Res., 52, 246–263. Haahti, K., H. Marttila, L. Warsta, T. Kokkonen, L. Finér, and H. Koivusalo (2016b), Modeling sediment transport after ditch network maintenance of a forested peatland, Water Resour. Res., 52, 9001–9019. Haahti, K., M. Nieminen, L. Finér, H. Marttila, T. Kokkonen, A. Leinonen, and H. Koivusalo, Model-based evaluation of sediment control in a drained peatland forest after ditch cleaning, Under review in Can. J. For. Res.. Kirjoittajajoukko • Aalto: Kersti Haahti, Harri Koivusalo, Leena Stenberg, Teemu Kokkonen, Lassi Warsta • Oulu: Tapio Tuukkanen, Hannu Marttila, Bjørn Kløve • Luke: Leena Finér, Mika Nieminen, Sirpa Piirainen • Metsäkeskus: Antti Leinonen • UCDavis: Bassam A. Younis Mallinnusjulkaisut Kiitos! 18/18 Yhteistyö- ja rahoitustahot

×