Mustavaaran Kaivos Oy Clean Slag projekti KORKEUSTASOJEN TARKASTELU

Transkriptio

1 Pöyry Finland Oy Tutkijantie 2 A FI OULU Finland Kotipaikka Vantaa, Finland Y-tunnus Tel Fax Mustavaaran Kaivos Oy Clean Slag projekti Päivä Rev Muutokset kursivoituna Sivu 1 (19) KORKEUSTASOJEN TARKASTELU Alin tulvien kannalta hyväksyttävä rakentamiskorkeus määritetään tavallisesti Vesihallinnon Ympäristöoppaan 52 mukaan. Oppaassa esitetyt keskeiset asiat ja perusteet on esitetty liitteessä 1. Ympäristöoppaan oheista kuvaa tulkiten alustavasti ylin mahdollinen vedenpinnan taso pitäisi käytännössä kaiketi pysyä vähintään 0,5 m lattiapinnan alapuolella. Tämä taso olisi samalla likimain pihataso 5 10 m etäisyydellä rakennuksesta.

2 2 Tulvakorkeus kerran 200 vuodessa on Ympäristöoppaan mukaan Raahessa 157 cm mitattuna keskimerivedenpinnasta, joka ei eri selvitysten mukaan lähitulevaisuudessa todennäköisesti nouse ainakaan merkittävästi nykyisestä tasosta. Ilmatieteen laitoksen vahvistama teoreettinen keskivesi vuonna 2015 on eri järjestelmissä seuraava: - N ,114 - N60-0,311 - N43-0,421 - NN - 0,680 Vertailuna todettakoon, että vastaava tulvavesikorkeus on Oulussa 25 cm ja Kemissä 30 cm korkeampi. Aallonkorkeudella tarkoitetaan pohjan ja huipun välistä korkeuseroa. Aallokon korkeuden ilmaisemiseen käytetään merkitsevää aallonkorkeutta, Hs, joka on asetettu vastaamaan kokeneiden merenkulkijoiden silmin arvioimaa aallokon korkeutta. Merkitsevä aallonkorkeus on myös likipitäen sama kuin aallokon korkeusjärjestykseen asetettujen aaltojen korkeimman kolmasosan keskiarvo silloin, kun meri on aaltojen kannalta syvää. Suurin yksittäinen aallon korkeus voi olla lähes kaksinkertainen merkitsevään aallonkorkeuteen verrattuna. Aaltoiluvaran määrittämiseksi tarvitaan em. aallonkorkeustietoa, jota paikallisesti ei ole saatavissa. Sijoitusalueen meren puolella ei ole saaria aallokon esteenä, mutta alue edustan vesialue on verrattain matalaa, joka hillitsee aallon korkeutta. Perämerellä korkein mitattu aallonkorkeus on 4,4 m Eino-myrskyn aikana Aikaisempi ennätys on lähempänä rantaa vuonna 2012 mitattu 3,1 m. Tuotantorakennuksille varmuudella turvallinen taso saadaan, jos tulvavedenkorkeuteen lisätään aallon nousuvarana puolet vuonna 2012 mitatusta merkitsevästä aallonkorkeudesta eli 1,55 m ja turvavarana 0,30 m. Tällöin alustava rakennusten lattiakorkeus tai vedelle arkojen laitteiden asennustaso olisi N2000 järjestelmässä vähintään: H (N2000) +0, ,57 +1,55 + 0,30 + 3,53 Piha-alueen korkeustaso rakennusten vierellä olisi noin 0,4-0,50 m alempana kuin lattiakorkeus. Rakennukset sijoittuvat aallokon kannalta suojaisemmalle puolelle, jolloin aallokko ei suoraan ulotu rakennusten rakenteisiin. Ilmatieteen laitoksen lausunnossa ( ) alimmaksi rakentamistasoksi on määritetty +2,50. Ilmatieteen laitoksen lausunnossa esitetyssä alimmassa rakentamistasossa ei ole huomioitu aaltoiluvaraa. Suositeltavat vähimmäiskorkeustasot N järjestelmässä: - Prosessitilojen lattiatasot ja vedelle arkojen laitteiden asennustasot H= + 3,50 - Piha-alueiden korkeustaso em. kohteiden vierustalla H= + 3,00 - Muiden rakennusten lattiatasot H= + 3,00 Piha-alueen ja kenttäalueiden korkeustasoksi kauempana prosessitiloista ja muiden rakennusten vierustalla riittää taso +2,50, jolloin vesi ei normaaliaallokolla nouse ko. alueelle.

3 3 Tässä esitetyissä vähimmäiskorkeustasoissa on huomioitu merivedenkorkeuden lisäksi alueen rakennettavuus ja kuivatus. Nykyinen maanpinnan taso rakennusalueella on keskimäärin tasolla +2, ,00. Esitetyt korkeustasot vähentävät kaivumassojen määrää sekä parantavat alueen hulevesikuivatuksen toteuttamista ja vesien johtamista. Vertailuarvoina voidaan esittää N2000 tasossa seuraavia: Oulun Oritkarin satama: - varastorakennusten lattiakorkeus +3,25 - laiturikorkeus +2,85 +2,95 Raahen Lapaluoto - laiturikorkeus +2,25-2,35 Oulun Toppilan ja Pateniemen saha-alueen kaava-alueet: - asuinrakennusten lattiakorkeus + 4,00 - piha-alueet rakennusten tuntumassa +3,50 Oulussa Jari Lassila dipl.ins. Oulussa Marko Lehmikangas dipl.ins. LIITTEET: Taustatietietoa ja perusteita korkeustasojen määrittämiseksi Liite 1

4 4 Mustavaaran Kaivos Oy Liite 1 Clean Slag projekti, FS Stage 1 TAUSTATIETIETOA JA PERUSTEITA KORKEUSTASOJEN MÄÄRITTÄMISEKSI Alin tulvien kannalta hyväksyttävä rakentamiskorkeus määritetään tavallisesti Vesihallinnon Ympäristöoppaan 52 mukaan.

5 5

6 6

7 7

8 8

9 9

10 10

11 11

12 12 MERIVEDEN JA AALLOKON KORKEUSTIETOA Liite Jari Lassila Aaltoennätykset Itämerellä Tuulen kehittämää aallokkoa on mitattu Suomea ympäröivillä merialueilla 1970-luvulta lähtien, ensin Merentutkimuslaitoksen ja nykyisin Ilmatieteen laitoksen toimesta. Valtameriin verrattuna pienikokoinen Itämeri pystyy kasvattamaan kunnioitettavan kokoisia aaltoja. Itämeren korkeimmat aallot ovat valtamerien myrskyissä tavanomaisia, mutta vielä korkeammat aallot ovat sielläkin harvinaisia. Korkeimmat Itämerellä mitatut aallot Varsinainen Itämeri on aallokko-oloiltaan Itämeren vaikeimpia. Joulukuun 22. vuonna 2004 varsinaisen Itämeren pohjoisosassa merkitsevä aallonkorkeus kasvoi Rafael- myrskyn aikana 8,2 metriin. Korkein yksittäinen aalto oli tällöin 14 metriä. Aikaisempi ennätys mittauspaikalla oli 7,4 metriä, joka mitattiin joulukuussa 1999 kahdesti, sekä 6. että 18. päivä. Gudrun-myrskyn aikaan merkitsevä aallonkorkeus oli 7,2 metriä. Yli 7 metrin merkitsevä aallonkorkeus on mitattu myös Ruotsin rannikolla sijaitsevan Almagrundetin lähistöllä tammikuussa 1984 sekä varsinaisen Itämeren eteläosassa lokakuussa 2009 ja helmikuussa 2011 (Sveriges meteorologiska och hydrologiska institut, SMHI). Suomenlahdella, Helsingin edustalla mitattiin lounaismyrskyn aikana 5,2 metrin merkitsevä aallonkorkeus, jolloin korkein yksittäinen aalto oli n. 9 metriä. Tällä alueella sekä itäettä länsituuli voivat kasvattaa näin korkeita aaltoja, mutta tätä korkeammaksi ne eivät juuri pääse kasvamaan Suomenlahden pitkänomaisen ja kapean muodon takia: vuonna 2012 Antti-myrskyn aikana itätuulien puhaltaessa mitattiinkin Helsingin edustalla uudestaan 5,2 metrin merkitsevä aallonkorkeus. Aaltomittaukset Selkämeren keskiosassa aloitettiin vuonna Tapani-myrskyn aikana kyseisellä poijulla mitattiin Selkämeren toistaiseksi korkein merkitsevä aallonkorkeus, 6,5 metriä, korkeimman yksittäisen aallon ollessa lähes 12 metriä. Aikaisempi Selkämeren ennätys on eteläiseltä Selkämereltä 1970-luvulta, jolloin mitattiin 5,5 metrin merkitsevä aallonkorkeus. Perämerellä korkein mitattu merkitsevä aallonkorkeus on 4,4 metriä, joka mitattiin Eino-myrskyn aikana Korkein yksittäinen aalto oli tällöin n. 8 metriä. Mittaukset Perämerellä aloitettiin uudestaan kolmenkymmenen vuoden tauon jälkeen vuonna 2012: aikaisempi ennätys oli lähempänä rantaa mitattu 3,1 metriä. Aaltomittauksia tehdään avovesikautena ja poijut poistetaan merestä ennen jäiden tuloa. Pisimmät aallonmittausaikasarjat ovat varsinaisen Itämeren pohjoisosasta ja Suomenlahdelta. Muilla merialueilla mittauksia on tehty lyhyemmän aikaa. Aaltomittaukset ovat myös paikallisia: yllämainittuja korkeampi aallokko on Itämerellä mahdollista. Korkeimmat aaltomallilla lasketut merkitsevät aallonkorkeudet ovat varsinaisella Itämerellä olleet 9,5 metrin luokkaa. Merkitsevä aallonkorkeus

13 13 Tuulen kehittämää aallokkoa Itämerellä. Kuva: Heidi Pettersson Aallonkorkeudella tarkoitetaan aallon pohjan ja huipun välistä korkeuseroa. Meren aallokko on perusluonteeltaan epäsäännöllistä, ja perättäisten aaltojen korkeus ei ole sama. Aallokkoa mitataan tyypillisesti minuuttia ja tästä mittaussarjasta lasketaan aallokon ominaisuuksia kuvaavat suureet, kuten merkitsevä aallonkorkeus. Aallokon korkeuden ilmaisemiseen käytetään merkitsevää aallonkorkeutta, Hs, joka on asetettu vastaamaan kokeneiden merenkulkijoiden silmin arvioimaa aallokon korkeutta. Merkitsevä aallonkorkeus on myös likipitäen sama kuin aallokon korkeusjärjestykseen asetettujen aaltojen korkeimman kolmasosan keskiarvo silloin, kun meri on aaltojen kannalta syvää. Mittauksista merkitsevä aallonkorkeus lasketaan aallokon spektrin varianssin avulla. Spektri kertoo, miten aallokon energia on jakautunut eripituisille ja suuntaisille aalloille. Aallokon korkein yksittäinen aalto on liki kaksinkertainen merkitsevään aallonkorkeuteen nähden. Perämeri velloi keskiviikkona nelimetrisin aalloin Kuva: Vesa Joensuu Vappu KallioLähetä palautetta toimittajalle.

14 14 Eilen 14 metriä sekunnissa ujeltanut pohjoistuuli höykkyytti Raahen edustan meriveden allokkoa.. Arkistokuva. Ilmatieteen laitoksen aaltoennuste pyörii netissä nyt entistä tarkempana myös Perämeren rannalla asuvien onneksi. Syynä on Perämerelle ilmaantunut laitoksen uusi aallonkorkeusmittari, joka sijaitsee noin 30 meripeninkulman eli noin 54 kilometrin päässä Raahesta länteen. Vaikka aaltopoiju ei kerrokaan ihan rantaveden ja saaristomeren tilannetta, kenenkään veneilemään lähtevän ei silti enää välttämättä tarvitse lähteä meren rantaan katsomaan, lyökö aallokko kovana, vaan sen voi silmäillä kotona internetistä. Mittari kertoo aallon korkeuden sentin tarkkuudella Keskiviikkona vilkaisu aallonkorkeusgraafiin kertoi, että kun juhannuksena meri liplatteli, rymisteli aallokko nyt jo 2,2 metriin suurimpien aaltojen ollessa nelimetrisiä. Pekanpäivien perjantaihin aallokko hiljenee taas liplatukseksi mutta näyttäisi yltyvän taas viikonlopuksi. Talon korkuiset aallot ovat harvinaisia, mutta niitäkin joskus esiintyy. Meidän tyynellä Perämerellämme tsunameista ei ole juuri vaaraa, sillä vesi ei pääse myllertämään kapeassa lahdessa. Perämeren korkein mitattu merkitsevä aallonkorkeus on ollut 3,1 metriä ja korkein yksittäinen aalto 5,6 metriä. Joulukuun 22. päivä vuonna 2004 Rafael-myrskyn aikaan Itämeren pohjoisosan merkitsevä aallonkorkeus kasvoi 8,2 metriin. Korkein yksittäinen aalto oli 14-metrinen. Tällaisten aaltojen synty on onneksi sangen harvinaista. Niihin tarvitaan vuorokauden ajan samasta suunnasta puhaltava myrskytuuli. Vedenkorkeudet ja virtaukset Hanhikivenniemellä Vedenkorkeuden vaihtelut Perämerellä aiheutuvat pää-asiassa tuulista, ilmanpaineesta ja jokien tuomasta vesimäärästä. Perämeren vedenkorkeuteen vaikuttaa merkittävästi myös koko Itämeren kokonaisvesimäärä, joka vaihtelee muun muassa sen mukaan, miten länsituulet painavat vettä Pohjanmereltä Tanskan salmien läpi Itämerelle. Lisäksi Suomen rannikolla vedenkorkeuteen vaikuttaa Itämeren veden pinnan edestakainen heilahtelu (seiche-ilmiö). Perämerellä on oma vuotuinen mallinsa vedenkorkeuden vaihtelusta. Vedenpinta on korkealla myöhäissyksyllä ja laskee kevättalvea kohti (Kronholm ym. 2005). Kevättalven jälkeen pinta nousee kunnes saavuttaa syksyisen tasonsa. Fennovoima on vuonna 2008 teettänyt Merentutkimuslaitoksella selvityksen hankealueen keskimääräisen vedenkorkeuden vaihtelusta ja vedenkorkeuden ääriarvoista (Merentutkimuslaitos 2008). Arviota on päivitetty vuonna 2010 koskemaan entistä harvinaisempia ääri-ilmi öitä (Johansson ym. 2010). Selvityksissä käytetyt, Hanhikiveä lähimmät jatkuvatoimiset vedenkorkeuden mittausasemat eli mareografit sijaitsevat Raahessa (etäisyys noin 18 km) ja Pietarsaaressa (etäisyys noin 120 km). Todennäköisim män skenaarion mukaan maankohoaminen

15 on tulevaisuudessakin Pohjanlahden rannikolla merenpinnan nousua nopeampaa. Päivitetyn selvityksen mukaan keskimääräinen vedenkorkeus Pyhäjoella laskee kymmenisen senttiä vuosisadan puoliväliin mennessä ja nousee sitten takaisin nykytasolle vuosisadan loppuun mennessä. Epävarmuustekijät ovat kuitenkin suuret (Kuva 7-10). Aallokon vaikutus rantavyöhykkeessä on huomattava rannikon avoimuuden takia. Alueella on tehty jatkuvatoimisia aallonkorkeusmittauksia marraskuusta 2012 lokakuuhun 2013 kahdesta pisteestä (Luode Consulting Oy 2013). Ilmatieteen laitos simuloi Perämeren aallokkoa matemaattisen mallin avulla (Tuomi ym. 2011). Lisäksi Hanhikiven niemen alueelle on tehty aaltomallinnus (VitusLab 2012), jonka tulokset ovat Ilmatieteen laitoksen mallinnustulosten kanssa samaa suuruusluokkaa. Mittauksissa suurimmat aallonkorkeudet on mitattu jäähdytysveden ottoalueen puolella marraskuussa Tällöin merkitsevä aallonkorkeus nousi kolmeen metriin. Purkupuolella aallot olivat noin kolmanneksen matalampia. Talvella jääpeitteen muodostuttua aallonkorkeudet laskivat käytännössä nollatasolle. Kevään korkeimmat merkitsevät aallonkorkeudet olivat tasolla yksi metri. Kesäkauden korkeimmat merkitsevät aallonkorkeudet olivat ottopuolella tasoa 2,5 metriä. Korkeimpien aaltojen tulosuunta oli kummallakin puolella länsi-luode. Mallisimulaatioiden mukaan Hanhikiven edustalla esiintyy kesäkaudella säännöllisesti kahden metrin ja syys- ja talvikaudella yli neljän metrin merkitseviä aallonkorkeuksia. Suurimmat yksittäiset aallot ovat noin kaksinkertaisia merkitsevään aallonkorkeuteen verrattuna. Pitkälle ulottuvan matalan alueen aiheuttama pohjakitka kuluttaa aaltojen energiaa, ja aallot heikkenevät selvästi ennen saapumistaan Hanhikiven rantaan. 15

16 Kuva Meriveden korkeuden interpoloidut vuosikeskiarvot ja keskimääräisen vedenkorkeuden skenaario epävarmuuksineen Pyhäjoella vuoteen 2100 asti. (Johansson ym. 2010) 16

17 17 9. Aaltoeroosio Aallonkorkeus (2/3) Aallon korkeus etelätuulella 10 m/s Nykytila Maksimivaihtoehto Merentutkimuslaitos on arvioinut laskennalliseksi suurimmiksi aallonkorkeuksiksi Hailuoto- Siikajoki alueella 1,4 m ja Kellon Kraaselin alueella 0,9 m1) 1) Pettersson 1997, cit. Offshore-tuulivoimala Perämeren jääolosuhteissa, VTT julkaisuja 828

18 18

19 19