Olkiluodon läheisen vesialueen virtausmalli ja Eurajoen ja Lapinjoen tuomien sedimenttien leviämisen arviointi mallilaskennalla

Transkriptio

1 Työraportti Olkiluodon läheisen vesialueen virtausmalli ja Eurajoen ja Lapinjoen tuomien sedimenttien leviämisen arviointi mallilaskennalla Hannu Lauri Joulukuu 2008 POSIVA OY Olkiluoto FI EURAJOKI, FINLAND Tel Fax

2 Työraportti Olkiluodon läheisen vesialueen virtausmalli ja Eurajoen ja Lapinjoen tuomien sedimenttien leviämisen arviointi mallilaskennalla Hannu Lauri YVA Oy Joulukuu 2008 Karttaoikeudet: Maanmittaushallitus lupa nro 41/MYY/08 Posivan työraporteissa käsitellään käynnissä olevaa tai keskeneräistä työtä. Esitetyt tulokset ovat alustavia. Raportissa esitetyt johtopäätökset ja näkökannat ovat kirjoittajien omia, eivätkä välttämättä vastaa Posiva Oy:n kantaa.

3 TIIVISTELMÄ Tutkimuksessa arvioitiin Olkiluodon pohjoispuolelle Eurajoensalmeen laskevien Euraja Lapinjokien tuomien sedimenttiainesten kulkeutumista vesialueella ja sedimentoitumista pohjaan. Arvio tehtiin määrittelemällä alueelle 3-dimensioinen numeerinen virtausmalli, laskemalla mallin avulla veden virtaukset, ja laskemalla näin saatujen virtausten avulla sedimenttiaineksen kulkeutuminen veden virtausten mukana jokisuulta eteenpäin. Virtaukset laskettiin karkealla 2,16 km hilatarkkuudella koko Selkämeren alueelle etelärajana Ahvenanmaan Signilskär ja pohjoisrajana Valassaaret Merenkurkussa. Olkiluodon lähialueella laskennan hilaväliä tarkennettiin siten, että Olkiluotoa ympäröivällä noin 25x25 km alueella hilatarkkuus oli 240 m, ja Eurajoensalmessa 80 m. Mallilla laskettiin vuoden 2003 kesäjakso käyttäen olosuhdetietona Olkiluodosta mitattuja säätietoja, NCEP reanalysis II meteorologista dataa, ja koko Itämeren kattavalla mallilla laskettuja vedenkorkeusarvoja mallin reunoilla. Laskentatuloksia verrattiin lämpötilan osalta Suomen Ympäristökeskuksen Hertta-tietokannan mittauksiin ja TVO:n Olkiluodon ydinvoimalan lähialueella suorittamiin lämpötilamittauksiin. Mallin sopivuus mittauksiin oli lämpötilan osalta kohtuullinen. Sedimenttiainesten kulkeutuminen arviotiin laskemalla kolmen eri karkeuksisen ja eri nopeudella vedessä laskeutuvan sedimenttityypin kulkeutumista ja kertymistä pohjaan. Käytetyt sedimenttityypit olivat ei-laskeutuvaa aines, saves ja siltti. Laskeutumisnopeudet olivat vastaavasti 0.1 cm/d, 10 cm/d ja 100 cm/d. Ei-laskeutuva sedimenttiaines ei kerry pohjaan, vaan sekoittuu Selkämeren vesiin. Laskentatulosten perusteella suurimmat sedimenttipitoisuudet saavutettiin tulva-aikana toukokuussa. Eurajoensalmessa toukokuun keskipitoisuus oli 5 ja 15 mg/l välillä, sensijaan Eurajoensalmen suulla pitoisuus laski alle 1 mg/l. Pitoisuuden väheneminen salmen suualueella selittyy sillä, että jokiveden sekoittuvat tehokkaasti rannansuuntaiseen merivirtaukseen. Tyypillisillä etelänpuoleisilla tuulilla Olkiluodon edustalle muodostuu rantaa seuraileva etelästä pohjoiseen suuntautuva merivirtaus. Heinä- ja Elokuussa sedimenttipitoisuudet jäivät pieniksi vähäisen kuormituksen takia. Savesfraktio sedimentoitui osittain pohjaan Eurajoen salmen alueelle. Kevyimpään sedimenttifraktioon verrattuna savespitoisuudet olivat hieman pienempiä, mutta muuten pitoisuuksien käyttäytyminen kahden kevyemmän sedimenttityypin kesken oli samankaltaista. Karkeampi silttisedimenttiaines erosi käyttäytymiseltään kevyemmistä sedimenttityypeistä, ja kertyi lähes kokonaan pohjaan Eurajoensalmen alueella. Vuoden 2003 tilanteen lisäksi mallin avulla arvioitiin sedimenttien kulkeutumista ja kertymistä tilanteissa joissa maa oli kohonnut 4 m ja 7.5 m. Maankohoamistilanteiden laskennassa käytettiin vuoden 2003 olosuhdetietoja. Neljän metrin maankohoamisen seurauksesta Eurajoensalmen alue muuttui kapeksi merenlahdeksi, ja 7.5 metrin kohoamisen seurauksesta lähes koko lahti oli kuivunut lukuuottamatta järvimäistä allasta nykyisen Olkiluodon länsipään pohjoispuolella. Eurajoensalmen vähittäisen umpeenkuroutumisen seurauksena vesien vaihtuminen Eurajoensalmen aluella vähenee, ja jokien tuomat sedimentit ehtivät pääasiassa laskeutua kapenevan lahden tai järvialtaan pohjaan.

4

5 A Hydrodynamic Modelling Study on Spreading of Sediments from the Rivers Eurajoki and Lapinjoki in the Bothnian Sea Coast off Olkiluoto ABSTRACT The fate of sediments transported by the rivers Eurajoki and Lapinjoki to coast of the Bothnian Sea near Olkiluoto was investigated using a numerical 3-dimensional hydrodynamic model. The hydrodynamic model was used to compute water flows in the Bothnian Sea, after which the transport of sediments was computed using the generated flow data. The numerical flow model was set up for the whole Bothnian Sea area, the southern boundary was set near Signiskär in Ahvenanmaa, and the northern boundary near Valassaaret in Merenkurkku. The Bothnian Sea was modeled using a coarse 2.16 km grid. Near Olkiluoto the model grid was refined so that in a 25x25 km area around the target location the grid resolution was 240 m and in the Eurajoensalmi target area the grid resolution was 80 m. The computation period was summer 2003, from 1.5. to Meteorological data from the Olkiluoto measurement station was used in areas near Olkiluoto, for the rest of the Bothnian Sea 6h interval NCEP Reanalysis II meteorological data was used. Water level at the model boundaries was extracted from a separate Baltic Sea model. The computation results were compared to water temperature measurements from Hertta database by Finnish Environment Institute, and also to measurements done by TVO in the area off Olkiluoto nuclear power station. The fit of the model computation results to measured temperatures was reasonably good. The transport of sediments was modeled using three different sediment types, an almost neutrally buoyant sediment, clay and silt. The sedimentation speed in water used for the sediment types were 0.1 cm/d for neutrally buoyant sediment, 10 cm/d for clay and 100 cm/d for silt. The neutrally buoyant sediments do not accumulate to the bottom, but are diluted to the waters in the Bothnian Sea. The computation results show that largest concentrations of this sediment fraction were achieved during flood season in May. In Eurajoensalmi the average concentration in May was between 5 and 15 mg/l, whereas outside of the bay area the concentration remained small. The decrease in concentration at the mouth of the bay is explained by efficient mixing of the river water with the sea waters flowing past the bay mouth. During typical southernly winds a northward shoreline following current develops, which efficiently dilutes the river waters and sediments to waters of the larger sea area. During July and August the sediment concentrations remained small due to small loading. The clay sediments accumulate partly to the bottom of the Eurajoensalmi bay. Compared to the neutrally buoyant sediment concentrations, the clay sediment concentrations are smaller, however, the overall pattern of the concentration is similar to the neutrally buoyant fraction. The silt sediment behavior differs from the other two fractions, since almost all of the sediments brought by the rivers accumulate to the Eurajoensalmi bay area.

6 In addition to the year 2003, the model was used the compute sediment transport in situations where the land had raised 4 meters and 7.5 meters. Meteorological data from year 2003 was used in these computations. In the four meter land rise scenario, the Eurajoensalmi bay had transformed into a narrow bay. In the 7.5 meter land rise scenario the bay had almost dried out, leaving only a single lake-like pool in front of the expected river outflow location. Due to gradual drying out of the Eurajoensalmi bay the exchange of water between the Eurajoensalmi and the Bothnian Sea decrease, which increases the accumulation of the river sediments to the bottom the remaining bay.

7 1 SISÄLLYSLUETTELO TIIVISTELMÄ ABSTRACT 1. TUTKIMUKSEN SISÄLTÖ JA TAVOITTEET LASKENTAMALLI JA LÄHTÖTIEDOT Mallihila Laskentamenetelmät ja parametrit Olosuhdetiedot Virtauslaskennan alku- ja reunaehdot Jokivirtaamat ja lämpötilat Jokien kiintoainepitoisuudet Merialueen kiintoainepitoisuudet Sedimenttien ominaisuudet Maankohoaminen VERTAILU MITTAUKSIIN Vertailu lämpötilamittauksiin Kiintoaine SKENAARIOLASKENNAT Kesä Kesä Kesä Kesä YHTEENVETO LÄHDELUETTELO Liite 1: Olkiluodon tuulien kuukausittaiset suunta- ja nopeusjakaumat... 63

8 2

9 3 1. TUTKIMUKSEN SISÄLTÖ JA TAVOITTEET Tutkimuksessa arvioitiin Olkiluodon pohjoispuolella olevaan Eurajoen salmeen laskevan Eurajoen ja Lapinjoen tuomien sedimenttien leviämistä Olkiluodon lähialueella 3Dvirtaus- ja vedenlaatumalleja käyttäen. Leviämistä arvioitiin nykytilanteessa vuosina 2003 ja 2008, sekä maannousutilanteessa, jossa maa on kohonnut 4 ja 7,5 m. Raportti jakautuu kolmeen pääosaan, jotka ovat, 1) Olkiluodon alueelle laaditun mallin ja sen lähtötietojen kuvaus, 2) virtausmallin tulosten vertailu mittauksiin, sekä 3) sedimentin kulkeutumisen laskenta-asetukset ja tulokset.

10 4

11 5 2. LASKENTAMALLI JA LÄHTÖTIEDOT 2.1. Mallihila Laskennassa käytetty mallihila konstruoitiin digitoidusta kartta-aineistosta. Lähtöaineisto sisälsi syvyyskäyriä, syvyyspisteitä ja rantaviivoja vektorimuodossa. Seuraavat kartta-aineistot olivat käytössä: IOW-topo, Itämeren alueen syvyystiedot noin 1 km tarkkuudella (Seifert et al., 2001) Merenkulkulaitoksen digitaalinen kartta-aineisto (Merenkulkulaitos, 2006) Meren syvyyskäyrät (1 m välein) Olkiluodon edustalla (TVO FSAR/3.0, Rev 7. Fig ) Aineisto yhdistettiin yhdelle karttapohjalle, josta sitten muodostettiin syvyysmalli, eli valitulla rasterikoolla oleva syvyysrasteri. Rasteripisteille arvioitiin syvyysarvo lähialueen syvyystiedoista käyttämällä interpolointiin YVA Oy:ssä kehitettyä interpolointialgoritmia. Varsinainen mallihila konstruoitiin syvyysmallin perusteella laskemalla keskiarvo hilakopin sisältämistä syvyysmallipisteistä. Eurajoensalmen ja Olkiluodon edustan rannikkoalueen mallintamiseen käytettiin alueellisesti tarkennettua hilaa, jossa on useita sisäkkäisiä tasoja. Varsinainen kohdealue on pyritty mallintamaan tutkimuksen tavoitteisiin nähden riittävällä tarkkuudella. Karkeampia hiloja käytetään määrittämään kohdealueen hilalle reuna-arvoja. Kohdealueella käytettävään tarkkuuteen vaikuttaa myös käytettävissä oleva laskentateho: mitä tarkempi hila, sitä enemmän hilakoppeja alueelle mahtuu, ja sitä kauemmin mallin laskenta kestää. Tässä sovelluksessa kohdealue, eli Eurajoensalmi ja Olkiluodon lähialue on mallinnettu 80 m tarkkuudella. Hilan uloin taso käsittää Selkämeren Ahvenanmaalta Merenkurkkuun ja on tarkkuudeltaan 2160 m. Lähialueen ja uloimman alueen väliin tarvitaan lisäksi 2 hilatasoa joiden tarkkuudet ovat 720 m ja 240 m. Syvyyssuunnassa hila on jaettu 19 syvyystasoon, joiden koko vaihtelee pinnan lähellä käytetystä yhdestä metristä avomeren syvänteissä käytettyyn sataa metriin. Laskentahilan parametrit on esitetty taulukoissa 1 ja 2, ja laskentahila kuvissa 1 ja Laskentamenetelmät ja parametrit Mallilaskelmat suoritettiin YVA Oy:n 3D-virtausmallilla, joka on hydrostaattisiin Navier-Stokesin yhtälöihin perustuva barokliininen vesialueille soveltuva malli (Koponen et al., 2008). Valittuja laskentamenetelmiä käyttämällä on pyritty mahdollisimman hyvin todellisuutta vastaavaan virtausten kuvaamiseen nykytason mallitietämyksen ja laskentatehon asettamissa rajoissa. Sovelluksessa käytettiin seuraavia laskenta-asetuksia: Laskennassa käytetään epälineaarisia virtausyhtälöitä, joissa liikemäärän kulkeutuminen lasketaan upwind-algoritmilla.

12 6 Lämpötilan tiheysvaikutus on mukana virtauslaskennassa. Suolaisuuden tiheysvaikutus on mukana virtauslaskennassa Vertikaalisuuntaisen turbulenssin laskennassa käytetään k- turbulenssimallia. Vaakasuuntaisen turbulenssin laskennassa käytetään lineaarisesti paikallisesta virtausnopeuserosta riippuvaa viskositeettia (Smagorinskyn malli). Lämpötilan ja suolaisuuden kulkeutuminen lasketaan TVD-superbee algoritmilla. Lämpötilan vertikaalisuuntainen diffuusio lasketaan momentin diffuusiosta syvyydestä riippuvaa korjauskerrointa käyttäen. Veden pintakerroksen lämpötilatasapaino lasketaan tulevan ja lähtevän säteilyn, haihdunnan sekä veden ja ilmakehän lämmönvaihdon perusteella jokaiselle hilakopille erikseen. Vedenkorkeuden vaihtelu mallin reunalla on laskettu koko Itämeren mallilla. Lämpötilan vaihtelu mallin reunalla on arvioitu ilman lämpötilasta ja veden lämpötilan eri syvyyksillä tehdyistä mittauksista (ks. luvut 2.3 ja 2.4). Suolaisuuden arvot mallin reunalla on arvioitu mittausten perusteella, ja on asetettu vakioiksi (ks luku 2.4).

13 7 Kuva 1. Koko mallihila, jossa sisäkkäistykset rajattu punaisella. Hilakoppien koot laajimmasta pienimpään 2160 m, 720 m, 240 m, 80 m.

14 8 Kuva 2. Eurajoensalmen ja Olkiluodon lähialue, hilakoppien koko karkeammassa hilassa 240 m ja tarkemmassa 80 m. Kuvaa on piirretty Eura- ja Lapinjokien suut sinisillä nuolilla sekä Olkiluodon ydinvoimalaitoksen poistovirtaaman paikka punaisella nuolella. Taulukko 1. Hilakoppien syvyystasot. Syvyystaso Yläreuna (m) Alareuna (m) Taulukko 2. Sisäkkäiset hilojen parametrit Taso nro Hilaruudun koko (m) Hilakoppeja vaakasuunta Hilakoppeja pystysuunta Taso nro Hilaruudun koko (m) Koko, vaaka suunta (km) Koko, pystysuunta (km)

15 % Olosuhdetiedot Olosuhdetietoina oli käytettävissä TVO:n toimittamat Olkiluodosta 1h välein mitatut meteorologiset tiedot vuosilta 1995, 1998 ja Alla mitatut suureet ja vastaavat TVO:n mittalaitekoodit: tuulen nopeus ja (meno)suunta ja lämpötila 20 m korkeudelta (K821, K825 ja K521) tuulen nopeus ja (meno)suunta ja lämpötila 60 m korkeudelta (K861, K865 ja K561) tuulen nopeus ja (meno)suunta ja lämpötila 100 m korkeudelta (K801, K805 ja K501) ilman lämpötila, sadanta, ilmanpaine ja suhteellinen kosteus (K511, K311,K111 ja K811) Laajemman merialueen säätiedot saatiin NCEP Reanalysis II globaalista säädatasta (NCEP 2008). 20 Tuulennopeus, 60m x Kuva 3. Olkiluodon tuulimaston tuulien suunta- ja nopeusjakaumat aikajaksolta (tulosuunta) 60 m korkeudelta kerrottuna 0.6:lla. Muunnettujen nopeuksien on 3.5 m/s. m/s Mallinnuksessa tuulitietona käytettiin Olkiluodon lähialueella Olkiluodossa mitattuja tuulia. Tuulitiedoiksi valittiin mastosta 60 m korkeudesta mitatut tuulet, joiden nopeuksia kerrottiin arvolla 0.6 vuoden 1995 virtausmittauksiin suoritetun kalibroinnin perusteella (lasketut virtausnopeudet olivat 60 m muuntamattomia tuulia käyttäen mittauksiin verrattuna liian suuria). 60 m korkeudelta tehtyjen tuulimittausten nopeusjakauma ja - keskiarvo sopivat hyvin yhteen tyypillisen rannikkosääaseman havaintojen kanssa, kun vertailuasemana käytetään Isokaria Uudenkaupungin edustalla (Isokarilla keskimääräinen tuulen nopeus jaksolta oli 6.81 m/s). Olkiluodosta mitattu ilman lämpötila jaksolta on esitetty kuvassa 4. Jakson keskilämpötila oli 15.9 ºC.

16 /06 01/07 16/07 31/07 15/08 30/08 Kuva 4. Päivittäisen keski-, minimi- ja maksimilämpötilat Olkiluodossa jaksolla Käytetyt NCEP Reanalysis II pisteiden sijainti on esitetty kuvassa 5. NCEP data on 2.5 asteen välein olevassa globaalissa mallihilassa, näistä Selkämeren alueelle osuu 12 pistettä. NCEP datasta mallissa käytettiin 10 m tuulitietoja, ilman lämpötilaa 2 m korkeudelta, suhteellista kosteutta, tulevaa lyhytaaltoista säteilyä ja pilvisyyttä. Tiedot interpoloitiin kuhunkin mallin hilakoppiin kolmesta lähimmästä datapisteestä kääntäen etäisyyden neliöön verrannollisella painotuksella. Kuva 5. NCEP reanalysis - datapisteet ja Olkiluodon sääaseman sijanti Selkämeren alueella.

17 Virtauslaskennan alku- ja reunaehdot Lämpötilan ja suolaisuuden alku- ja reuna-arvoja asetettaessa hyödynnettiin Merentutkimuslaitoksen FIMR BMP-data arkistosta saatuja Selkämeren mittauspisteestä SR5 (Lat 61º5.5', Lon 19º35.0') mitattuja lämpötilaprofiileja ja suolaisuusarvoja. Vuodelta 2003 mittauksia oli suoritettu 2.6, 23.8 ja 27.8 (Olsonen, 2007). Lisäksi käytettävissä oli Suomen ympäristökeskuksen Hertta-tietokannan suolaisuus- ja lämpötilamittauksia Selkämeren alueelta (Suomen ympäristökeskus, 2008). Simulointien laskenta aloitettiin toukokuun ensimmäisestä päivästä. Vedenkorkeus asetettiin nollatasoon. Lämpötilan alkuarvoksi asetettiin vakiolämpötila 2.5 C koko mallialueella Hertta-mittausten perusteella. Suolaisuuden lähtöarvoiksi asetettiin 5.5 PSU kerroksessa 0-50 m, 5.85 PSU kerroksessa m, ja tätä syvemmällä 6.3 PSU FIMR BMP-pisteen SR5 mittausten perusteella. Mallihilan avoimille reunoille laskettiin vedenkorkeusarvot koko Itämeren mallilla. Veden lämpötila-arvot reunoille laskettiin lähimmän NCEP Reanalysis-pisteen ilman lämpötilatiedoista seuraavalla menetelmällä: T ws (d)=0.99 T ws (d-1)+0.01 T a (d) T ws (i) = päivän i veden pintalämpötila T a (i) = päivän i ilman lämpötila d = päivän numero Lämpötilat reunan syvemmissä kerroksissa laskettiin arvioidusta pintalämpötilasta seuraavasti T = T ws kun syvyys on alle 9 m T = 0.8 T ws kun syvyys on 9-15 m T = 0.6 T ws kun syvyys on m Suolaisuusarvot reunoilla asetettiin mittausten perustella alueen keskisuolaisuusarvoja vastaaviksi ja vakioiksi. Merenkurkun suolaisuusarvo arvioitiin Hertta-tietokannan pisteiden Vav-11 Rönnskärsglobbet, ja Vavy-19 Stobådan perusteella. Mallin eteläreunan suolaisuusarvo arvioitiin FIMR BMP pisteen SR5 perusteella. Olkiluodon länsipäässä sijaitsee Olkiluodon ydinvoimalaitos, joka käyttää merivettä jäähdytykseen. Vuoden 2003 laskennoissa poistoveden lämpötila-arvoina käytettiin TVO:n toimittamia voimalan poistokanavan suulta mitattuja veden lämpötiloja (mittari 112k502). Jaksolta oli saatavilla päivittäiset arvot, ja jaksolta tunnin välein mitatut arvot. Vuoden 2008 laskennassa Olkiluodon voimalayksiköistä poistuvan jäähdytysveden lämpötila asetettiin lisäämällä simuloituun ottoveden lämpötilaan voimaloiden lämmitysvaikutus, 13.3ºC. Jäähdytysveden virtaamana käytettiin arvoa 60 m 3 /s, (virtaama voimalan normaalikäytöllä).

18 m3/s m3/s Jokivirtaamat ja lämpötilat Malliin määriteltiin kaksi jokivirtaamaa, Eurajoki ja Lapinjoki. Jokien tulopisteet mallihilassa näkyvät kuvassa 2. Jokivirtaamat saatiin Ympäristökeskuksen Hertta-tietokannasta (Suomen Ympäristökeskus, 2008). Eurajoen virtaamatiedot otettiin Pappilankosken pisteestä joka sijaitsee noin 9 km jokisuulta sisämaahan päin. Pisteen virtaamaarvoja korjattiin kertomalla niitä luvulla 1.15, mikä on koko Eurajoen valuma-alueen ja Pappilankosken yläpuolisen valuma-alueen pinta-alojen suhde. Lapinjoen virtaamat otettiin mittauspisteestä Ylinenkoski, joka sijaitsee myös noin 9 km jokisuulta. sisämaahan päin. Lapinjoen mitattuja virtaamia ei korjattu. Jokivesien lämpötilana käytettiin Eurajoen yläjuoksulla sijaitsevan Säkylän Pyhäjärven Eurajoen luusuasta mitattuja lämpötila-arvoja, koska Eurajoen tai Lapinjoen alajuoksulta ei ollut saatavissa päivittäin tehtyjä lämpötilamittauksia. Vuodelle 2008 lämpötilamittauksia oli käytettävissä asti. Taulukko 3. Jokivirtaamien kuukausi- ja vuosikeskiarvot, vuodet Eurajoki Lapinjoki Kuukausi Virtaama k.a. (m 3 /s) Virtaama k.a. (m 3 /s) Koko vuosi kk-keskivirtaama Eurajoki Lapinjoki Taulukko 4. Jokivirtaamien vuosikeskiarvot Eurajoki Lapinjoki Vuosi Virtaama k.a. (m 3 /s) Virtaama k.a. (m 3 /s) Kaikki Vuosikeskivirtaama Eurajoki Lapinjoki

19 Jokien kiintoainepitoisuudet Jokien tuoman kiintoaineen pitoisuudet arvioitiin mitatun kiintoainepitoisuuden ja virtaaman välisen regression avulla. Kiintoainemittauksina käytettiin Eurajoella Herttatietokannan pisteen Eura_42 tietoja. Piste sijaitsee noin 7 km jokisuulta joen ylittävän Pori-Rauma tien sillan kohdalla. Lapinjoelle käytettiin pisteen Lapi_26 mittauksia. Piste sijaitsee noin 9 km jokisuulta Lapijoen kylän kohdalla. Mittaukset sisältävät vedessä olleen kiintoaineksen jonka raekoko on suurempi kuin 0,45 µm. Käytetty Herttatietokannan mittaussuure oli SS. Kuva 5. Kiintoaineen virtaaman perusteella interpoloitu sedimenttipitoisuus Eurajoessa. Kuva 6. Kiintoaineen virtaaman perusteella interpoloitu sedimenttipitoisuus Lapinjoessa. Kiintoainepitoisuus Eura- ja Lapinjoissa arvioitiin laskemalla ajanjaksolle , miltä ajalta oli käytettävissä sekä virtaama- että kiintoainemittauksia. Arviointi suoritettiin laskemalla ensin lineaarinen regressio virtaaman ja kiintoainepitoisuuden välille. Regressiolla saatuun aikasarjaan lisättiin tämä jälkeen mittauksen ja regression välisistä erotuksista kullekin päivälle interpoloitu korjaustermi, jolloin saatiin mittausajanhetkillä mittausarvoihin osuva virtauksista riippuva kiitoainepitoisuuden aikasarja. Kuvissa 5 ja 6 on esitetty mitatut ja interpoloidut kiintoainepitoisuudet sekä

20 mg/l 1000 kg/a 14 virtaama Eura- ja Lapinjoelle jaksolta 09/ /2006. Taulukossa 5 on esitetty interpoloiduista pitoisuuksista lasketut vuosikuormitukset ja keskipitoisuudet vuosille Vuoden 2008 kiintoainemittauksia ei Hertta-tietokannasta löytynyt. Tälle vuodelle kiintoainepitoisuudet arvioitiin virtaamaregression avulla ilman mittauskorjausta. Taulukko 5. Sedimenttikuormituksen vuosikeskiarvot Eurajoki Lapinjoki Vuosi Kuormitus (1000 kg/a) Kuormitus (1000 kg/a) Kaikki Sedimenttikuormitus (SS) Eurajoki Lapinjoki Taulukko 6. Sedimenttipitoisuuden vuosikeskiarvot Eurajoki Lapinjoki Vuosi Keskipitoisuus (mg/a) Keskipitoisuus (mg/a) Kaikki Keskipitoisuus (SS) Eurajoki Lapinjoki 2.7. Merialueen kiintoainepitoisuudet Merialueen sedimenttimittauksia tarkasteltiin Hertta-tietokannan pisteistä 490, 480, 530, 515, 525 ja 510 (Suomen ympäristökeskus, 2008). Pisteiden sijainti näkyy kuvassa 7. Mittausten aikajakso on väliltä , keskimäärin mittauksia on tehty vuodessa noin 4 kussakin pisteessä. Eurajoen salmen alueelle sijoittuivat pisteet 480, 490 ja 530. Piste 490 edustaa Eurajoen suun lähialuetta, avoimempaa merialuetta puolestaan edustaa piste 530. Piste 480 on suunnilleen näiden kahden pisteen puolivälissä keskellä Eurajoen salmea. Edellä mainittujen pisteiden mittausarvoista laskettujen pitoisuuksien keskiarvot on laskettu taulukkoon 7. Eurajoen suulla kiintoainepitoisuus on keskimäärin 7 mg/l, ja avoimella alueella noin puolet tästä, eli 3.7 mg/l. Eurajoensalmen puolivälissä olevassa pisteessä 480 pitoisuus on lähempänä jokisuun pitoisuutta kuin avoimemman alueen pitoisuutta.

21 15 Kiintoainepitoisuuksien kuukausikeskiarvot pisteistä 490, 480 ja 530 on esitetty kuvassa 8. Kaikille pisteille ja kuukausille ei ole mittauksia eikä siten myöskään keskiarvoa. Pisteessä 490 ja 480 pitoisuudet seuraavat selkeästi jokikuormituksen käyttäytymistä, eli kevättulvan aikaan maalis-, huhti- ja toukokuussa pitoisuus näissä pisteissä on korkealla. Molemmissa pisteissä myös pintakerroksen kiintoainepitoisuus on keväällä korkeampi kuin syvemmän kerroksen pitoisuus, mikä viittaa siihen että sedimentit ovat jokivedessä. Keväinen kiintoainepitoisuuden kohoaminen voi johtua toisaalta myös piilevien kevätkukinnasta. Pisteessä 530 kiintoainepitoisuuden keväinen kohoaminen on selvästi pienempi pisteisiin 490 ja 480 verrattuna km m & & 504 Poisto 1&2 Otto1 Otto2 Kuva 7. Mittauspisteiden sijainnit.

22 mg/l 16 Taulukko 7. Kiintoainemittausten keskiarvot merialueen mittauspisteessä, aikajakso Piste Syvyys Lkm Keskiarvo Std. Min Max m m m m m m m m m m m m Kaikki m 490 >1m 480 1m 480 >5m 530 1m 530 >5m Kuva 8. Kiintoainepitoisuuksien kuukausikeskiarvot pisteissä 490, 480 ja 530, jakson kuukausikeskiarvot Sedimenttien ominaisuudet Jokiveden sedimenttien arvioitiin tässä olevan savi- ja siltti -luokan hienoainesta. Saven partikkelikoko on tyypillisesti luokkaa 0-2 μm, ja siltin partikkelikoko 2-20 μm. Sedimenttiaineksen laskeutumisnopeuksille vedessä on löydettävissä useita eri arvoja, tässä savelle käytetään arvoa 0.1 m/d ja siltille arvoa 1 m/d. (Huttula et al. 1990). Laskeutumisnopeutta 1 m/d voi pitää myös tyypillisen saviaineksen laskeutumisnopeuden ylärajana. Rannan läheltä syvemmälle siirryttäessä hienojakoisen sedimenttien kertyminen pohjaan vaihtelee. Ranta ja rannan lähialue on eroosiopohjavyöhykettä, missä sedimenttiä ei kerry pohjaan aaltojen tai jokien aiheuttamien virtausten takia. Syvemmälle mentäessä eroosiovyöhykettä seuraa transportaatiovyöhyke, mihin sedimentti keräytyy normaali-

23 17 olosuhteissa, mutta josta se lähtee liikkeelle kovemmalla myrskyllä. Syvät alueet kuuluvat akkumulaatiovyöhykkeeseen, minne sedimentti kertyy kaikissa olosuhteissa. Eroosiokäyttäytyminen voi vaihdella esim. kasvillisuuden vaikutuksesta. Järvillä tehdyssä tutkimuksessa eroosiovyöhykkeen syvyys vaihteli 1-2 m välillä, ja akkumulaatiovyöhyke alkoi noin 2-5 m syvyydeltä (Mäkelä 2004). Suojaisilla merialueilla olosuhteet vastannevat eroosion osalta järviä, avoimemmilla rannoilla aaltojen koko, vedenkorkeuden vaihtelu ja siten oletettavasti myös eroosiovyöhykkeiden syvyys on järviä suurempi Maankohoaminen Pidemmän tähtäimen sedimentoitumisen arvioimiseksi laskettiin sedimentoitumista kahdessa tilanteessa, jossa maa on kohonnut a) 4,0 m ja b) 7,5 m, tämä vastaa noin a) 667 ja b) 1250 vuoden aikana tapahtuvaa maan nousua kun maankohoamisnopeutena käytetään arvoa 6 mm/a (maankohoamisnopeudet Suomessa kuvassa 9). Maan pinnan kallistumista nousunopeuden vaihtelun seurauksesta ei tässä huomioitu, suuremmalla 7,5 m kohoamisella 1250 vuoden aikana 1 mm/a kohoamisnopeuksien ero vastaa 1,25 m korkeuseron muutosta, minkä ei vielä arvioitu aiheuttavan merkittäviä muutoksia jokien virtaussuuntiin ja valuma-alueiden rajoihin. Myös jokien tuoma sedimentti muuttaa syvyyksiä madaltaen varsinkin syvänteitä ja yleisesti ottaen tasoittaen pohjan korkeuseroja. Sedimenttien vaikutusta syvyyksiin ei tässä otettu huomioon riittävien lähtötietojen ja laskentaperusteiden puuttuessa. Maankohoamisen seurauksesta muuttunut mallihila konstruoitiin edellisten olettamusten perusteella siten, että veden pintaa laskettiin tasaisesti koko Selkämerellä. Hila koko Selkämeren alueelle vuodelle 3250 on esitetty kuvassa 10. Tarkemmat hilat Olkiluodon lähialueelta on esitetty laskentatulosten yhteydessä luvussa 4.

24 18 Kuva 9. Maankohoamisnopeus mm/a. Suomessa (Hakala, 2008). Kuva 10. Mallihila, jossa pohjaa nostettu 7.5 m ja nykyinen rantaviiva.

25 19 3. VERTAILU MITTAUKSIIN Laskettuja mallituloksia vertailtiin mitattuihin virtauksiin ja lämpötiloihin. Vertailut suoritettiin pääasiassa vuoden 2003 lämpötilamittauksiin. Mallin keskeiset virtauslaskentaan vaikuttavat parametrit ja laskentaoptiot on asetettu aiemmin Olkiluodon ydinvoimalaitoksen lämpöpäästöjen laskentaan rakennetun mallin asetusten mukaisesti (Lauri 2007), joten tässä tarkastellaan lähinnä Eurajoensalmen alueen pisteitä. Jatkuvan seurannan lämpötilamittauksia oli käytössä Olkiluodon ydinvoimalaitoksen poistoputken lähialueelta neljästä pisteestä (k503-k506) sekä voimaloiden ottoveden lämpötiloista vuosilta 1995, 1998 ja Lisäksi käytössä oli Suomen Ympäristökeskuksen Hertta-aineiston lämpötilamittaukset jaksolta (useita pisteitä). Herttaaineiston data on mitattu vedenlaadun seurannan pisteistä tiheimmillään noin kerran kuukaudessa mutta tyypillisesti harvemmin. Pisteiden sijainnit näkyvät kuvassa Vertailu lämpötilamittauksiin Lämpötilalaskelmien vertailua varten laskettiin vuoden 2003 kesäjakso. Vertailulaskelma aloitettiin , millä saatiin kesäkuun alkuun paremmin todellisuutta vastaava veden lämpötilajakauma. Tunnuslukujen laskennassa ja aikasarjakuvissa on käytetty jaksoa Taulukoissa 4 ja 5 on esitetty tilastolliset tunnusluvut ja keskeisistä mittauspisteistä pintakerroksessa ja syvemmästä kerroksesta (syvyys riippuu pisteestä). Kuvassa 11 on lisäksi esitetty lämpötilan aikasarjat pisteestä Otto1 sekä Eurajoensalmen pisteistä 480, 490 ja 530. Eurajoensalmessa pisteessä 490 on kolme lämpötilamittausta, jotka malli laskee hyvin. Pisteissä 480 ja 530 on molemmissa laskentajaksolta vain yksi mittaus. Pisteen 480 malli laskee oikein, mutta pisteessä 530 mallin laskemat lämpötilat ovat liian korkeita. Pisteen 530 mittaus osuu elokuun puoliväliin pohjoistuulijaksolle, jolloin rannikolla tapahtuu voimakasta kumpuamista. Suurimmat erot mittausten ja mallin laskentojen välillä ovatkin näillä kumpuamisjaksoilla, jolloin etenkin mallin laskema pohjanläheisen kerroksen lämpötila ei ole riittävän viileä.

26 20 Taulukko 4. Lasketut ja mitatut lämpötilojen erotusten tilastolliset tunnusluvut vertailupisteissä (ºC). Piste Syvyys lkm k.a. Std. Min Max laskettu-mitattu k506 pinta laskettu-mitattu k504 pinta laskettu-mitattu 505 pinta laskettu-mitattu 510 pinta laskettu-mitattu 515 pinta laskettu-mitattu 525 pinta laskettu-mitattu 480 pinta laskettu-mitattu 490 pinta laskettu-mitattu 530 pinta laskettu-mitattu Otto1 2.5m laskettu-mitattu k m laskettu-mitattu k503 6m laskettu-mitattu m laskettu-mitattu m laskettu-mitattu m laskettu-mitattu m laskettu-mitattu m laskettu-mitattu m laskettu-mitattu 530 6m otto /06 01/07 01/08 01/ /06 01/07 01/08 01/ /06 01/07 01/08 01/09 malli 6m mittaus 5-7m malli 0.5m mittaus 0-1m malli 0.5m mittaus 0-1m /06 01/07 01/08 01/09 malli 0.5m mittaus 0-1m Kuva 11. Lämpötilan aikasarjat pisteissä Otto1, 480, 490 ja 530, aikajakso

27 21 Olkiluodon ydinvoimalaitoksen jäähdytysveden poistopaikan lähellä olevien pintakerroksen mittauspisteiden k506 ja k504 lämpötilat malli laskee liian korkeiksi. Vastaavasti pisteen 510 lämpötila laskentaa tyypillisesti liian korkeaksi. Mallin lämpötilan vaihtelu seuraa kuitenkin hyvin mitattuja lämpötiloja, vaikkei taso olekaan täysin oikein. Todennäköisesti mallin hilan tarkkuus voimalaitoksen edustalla ei riitä poistovirtauksen tarkkaan laskentaan. Myöskin pitkään jatkuneissa pohjoistuulitilanteissa mallin laskema kumpuaminen ei ole riittävän voimakasta, tai vaihtoehtoisesti syvemmällä oleva vesi on mallissa liian lämmintä Kiintoaine Kiintoainemittauksia oli merialueella tehty vuoden 2003 laskentajakson ajalta vähän (0-1 kpl pistettä kohti) Vuoden 2008 mittaukset eivät vielä olleet saatavilla Herttatietokannassa raporttia tehtäessä.

28 22

29 23 4. SKENAARIOLASKENNAT 4.1. Kesä 2003 Kesäjakso 2003 laskettiin käyttämällä vuoden 2003 kesän olosuhdetietoja. Simulointijakso oli Kesän 2003 vähäsateisuudesta johtuen jokien tuoma kiitoainekuormitus oli pieni, jokien tuoma kiintoainekuormitus kyseisenä vuonna on pienin vuosista Laskennassa on mukana vain Eura- ja Lapinjokien aiheuttama sedimenttikuormitus. Sedimentin resuspensiota pohjasta, rantavaluma-alueilta veteen joutuvaa sedimenttiä ja muilta alueilta virtausten mukana kulkeutuvaa sedimenttikuormitusta ei tässä ole huomioitu. Sedimentin käyttäytymistä rannan lähellä mallinnettiin laskennassa asettamalla sedimentoitumisnopeudet syvyydestä riippuviksi. Kun kiintoaineen laskeutumisnopeus on v s, niin kerroksen 0-1 m sedimentoituminen asetettiin arvoon 0.1 v s, ja kerroksen 1-2 m sedimentoituminen arvoon 0.25 v s. Tällä pyrittiin ottamaan huomioon rannan läheisten eroosio- ja transportaatiovyöhykkeiden vaikutus sedimentin kertymiseen. Pitoisuuksia laskettiin kolmella eri laskentamuuttujalla (SED0, SED1 ja SED2), joilla oli eri laskeutumisnopeudet. Muuttujan SED0 laskeutumisnopeudeksi asetettiin 0.1 cm/d, eli tämä muuttuja edustaa lähes sedimentoitumatonta ainetta. Muuttujan SED1 laskeutumisnopeudeksi asetettiin 10 cm/d ja muuttujan SED2 laskeutumisnopeudeksi 100 cm/d. Laskentamuuttujilla SED1 ja SED2 haarukoidaan savisedimentin käyttäytymistä. Kuormituksena käytettiin kaikissa tapauksissa Eurajoelle laskettua päivittäistä sedimenttikuormitusta. Tuloksina on esitetty pitoisuuksien aikasarjat pisteissä Eurajoki, 480, 490 ja 530, keskimääräiset kuukausittaiset pitoisuuskentät touko-syyskuulta, sekä pohjaan kertyneen sedimentin määrä koko laskentajaksolta. Olkiluodosta mitattujen tuulien kuukausittaiset suunta- ja nopeusjakaumat on esitetty liitteessä 1. Pitoisuuksien aikasarjat Kuvassa 12 on esitetty lasketut pitoisuudet pisteissä Eurajoki, 490, 480 ja 530. Pisteiden paikat näkyvän kuvassa 7. Vastaavat tilastolliset tunnusluvut on esitetty taulukossa 5. Taulukko 5. Lasketut sedimenttipitoisuudet (mg/l) pisteissä Eurajoki, 480,490 ja 530. Piste Muuttuja k.a. Std. Min Max Eurajoki SED SED SED SED Eurajoki SED SED SED SED Eurajoki SED SED SED SED

30 24 Kuva 12. Lasketut sedimenttipitoisuudet (mg/l) pisteissä Eurajoki, 480, 490 ja 530. Muuttuja SED0 ei juurikaan vajoa, joten sen pitoisuus kuvaa joesta leviävän aineksen laimentumista rannikon vesimassaan. Muuttuja SED1 käyttäytyy Eurajoensalmen alueella pitkälti vastaavasti kuin muuttuja SED0, eli pisteessä 530 suurin osa aineksesta on edelleen vedessä eikä ole sedimentoitunut pohjaan. Muuttujan SED2 tapauksessa pisteessä 530 pitoisuus on noin 1/10 muuttujan SED0 pitoisuudesta, eli suurin osa SED2 sedimentistä on tähän pisteeseen mennessä jo sedimentoitunut pohjaan. Pitoisuuskentät ja sedimentin kertyminen Kuvissa 13 ja 14 on esitetty kuukausittaiset lasketut keskipitoisuudet muuttujalle SED0, SED1 ja SED2. Sedimentin kertyminen pohjaan jakson aikana on esitetty kuvassa 15.

31 25 SED0/Toukokuu 2003 SED1/Toukokuu 2003 SED2/Toukokuu 2003 SED0/Kesäkuu 2003 SED1/Kesäkuu 2003 SED2/Kesäkuu 2003 SED0/Heinäkuu 2003 SED1/Heinäkuu 2003 SED2/Heinäkuu mg/l Kuva 13. Lasketut jokisedimentin keskipitoisuudet touko- heinäkuussa 2003, muuttujat SED0, SED1 ja SED2. Kaikilla muuttujilla on sama kuormitus.

32 26 SED0/Elokuu 2003 SED1/Elokuu 2003 SED2/Elokuu 2003 SED0/Syyskuu 2003 SED1/Syyskuu 2003 SED2/Syyskuu mg/l Kuva 14. Lasketut jokisedimentin keskipitoisuudet elo-syyskuulle 2003, muuttujat SED0, SED1 ja SED2. Kaikilla muuttujilla on sama kuormitusmäärä. SED1 SED g/m 2 Kuva 15. Lasketut jokisedimentin kertymät (g/m 2 ) jaksolta , muuttujat SED1 ja SED2. Muuttujalle SED0 sedimentoituminen on alle 1 g/m 2 koko alueella. Kaikilla muuttujilla on sama kuormitusmäärä.

33 27 Virtauskentät Pintavirtaus Olkiluodon edustalla riippuu pääasiassa tuulen suunnasta ja nopeudesta. Kuvissa on esitetty lasketut keskimääräiset virtaamat touko, heinä- ja syyskuussa Vallitsevilla etelän ja lännenpuoleisilla tuulilla rannikon edustalle syntyy etelästä pohjoiseen kulkeva virtaus.

34 28 0-1m kerros 4-5m kerros Kuva 16. Lasketut keskimääräiset virtaukset toukokuussa 2003, pintakerros ja 4-5 m kerros.

35 29 0-1m kerros 4-5m kerros Kuva 17. Lasketut keskimääräiset virtaukset kesäkuussa 2003, pintakerros ja 4-5 m kerros.

36 30 0-1m kerros 4-5m kerros Kuva 18. Lasketut keskimääräiset virtaukset heinäkuussa 2003, pintakerros ja 4-5 m kerros.

37 31 0-1m kerros 4-5m kerros Kuva 19. Lasketut keskimääräiset virtaukset elokuussa 2003, pintakerros ja 4-5 m kerros.

38 32 0-1m kerros 4-5m kerros Kuva 20. Lasketut keskimääräiset virtaukset syyskuussa 2003, pintakerros ja 4-5 m kerros.

39 Kesä 2008 Kesäjakso 2008 laskettiin käyttämällä vuoden 2008 kesän olosuhdetietoja. Simulointijakso oli Tuulitietoja oli käytössä koko mallinnetulta jaksolta. Jokivirtaamia ja jokiveden lämpötilatietoja oli käytettävissä kesäkuun puoliväliin, minkä jälkeen virtaamina on käytetty kuukausikeskivirtaamia. Jokiveden sedimenttipitoisuudet on laskettu virtaamaregression avulla, koska sedimenttimittauksia ei ollut käytettävissä. Olkiluodosta mitattujen tuulien kuukausittaiset suunta- ja nopeusjakaumat on esitetty liitteessä 1. Pitoisuuksien aikasarjat Kuvassa 21 on esitetty lasketut pitoisuudet pisteissä Eurajoki, 490, 480 ja 530 jaksolta Pisteiden paikat näkyvät kuvassa 7. Pitoisuuksien tilastolliset tunnusluvut on esitetty taulukossa 6. Kuva 21. Lasketut sedimenttipitoisuudet (mg/l) pisteissä Eurajoki, 480, 490 ja 530.

40 34 Taulukko 6. Lasketut sedimenttipitoisuudet (mg/l) pisteissä Eurajoki, 480,490 ja 530. Piste Muuttuja k.a. Std. Min Max Eurajoki SED SED SED SED Eurajoki SED SED SED SED Eurajoki SED SED SED SED

41 35 Pitoisuuskentät ja sedimentin kertyminen Kuvassa 22 on esitetty kuukausittaiset lasketut keskipitoisuudet muuttujille SED0, SED1 ja SED2. Sedimentin kertyminen pohjaan jakson aikana on esitetty kuvassa 23. SED0/Toukokuu 2008 SED1/Toukokuu 2008 SED2/Toukokuu 2008 SED0/Kesäkuu 2008 SED1/Kesäkuu 2008 SED2/Kesäkuu 2008 SED0/Heinäkuu 2008 SED1/Heinäkuu 2008 SED2/Heinäkuu mg/l Kuva 22. Lasketut jokisedimentin keskipitoisuudet touko heinäkuulle 2008, muuttujat SED0, SED1 ja SED2. Kaikilla muuttujilla on sama kuormitus.

42 36 SED1 SED g/m 2 Kuva 23. Lasketut jokisedimentin kertymät (g/m 2 ) jaksolta , muuttujat SED1 ja SED2. Muuttujalle SED0 sedimentoituminen on alle 1 g/m 2 koko alueella.

43 % 37 Virtauskentät Kuvissa on esitetty lasketut keskimääräiset virtaamat touko-heinäkuussa Lisäksi kuvassa 28 on esitetty hetkellinen virtauskenttä ja kuvassa 29 hetkellinen lämpötilakenttä ajankohdalta klo 12:00. Kuvassa 30 on esitetty lisäksi vielä virtausten keskiarvokenttä ajalta Heinäkuun alussa alkaen 1.7 klo 12 aina 3.7 klo 12 asti tuulet Olkiluodossa olivat pääasiassa luoteen ja pohjoisen väliltä. Tällä kahden päivän jaksolla tuulen tulosuunta oli keskimäärin 336 astetta ja nopeus 5.4 m/s klo 12 tuuli puhalsi suunnasta 330 astetta nopeudella 7.2 m/s. Tuulitiedot ovat Olkiluodon tuulimastosta 60m korkeudelta. Edeltävällä viikolla tuulen suunta vaihteli, pääasiassa tuuli oli luoteesta. Tuuliruusu ja nopeusjakauma jaksolle on esitetty kuvassa Tuulen nopeusjakauma, m/s Kuva 24. Tuuliruusu ja nopeusjakauma tuulen tulosuunnalle jaksolta m/s

44 38 0-1m kerros 4-5m kerros Kuva 25. Lasketut keskimääräiset virtaukset toukokuussa 2008, pintakerros ja 4-5 m kerros.

45 39 0-1m kerros 4-5m kerros Kuva 26. Lasketut keskimääräiset virtaukset kesäkuussa 2008, pintakerros ja 4-5 m kerros.

46 40 0-1m kerros 4-5m kerros Kuva 27. Lasketut keskimääräiset virtaukset heinäkuussa 2008, pintakerros ja 4-5 m kerros.

47 41 0-1m kerros 4-5m kerros Kuva 28. Lasketut virtaukset ajanhetkellä klo 12:00, pintakerros ja 4-5 m kerros. Virtausskaala on pienempi kuin keskiarvokentissä.

48 42 0-1m kerros 4-5m kerros Kuva 29. Lasketut lämpötilat ajanhetkellä klo 12:00, pintakerros ja 4-5 m kerros.

49 43 0-1m kerros 4-5m kerros Kuva 30. Lasketut virtaamat jaksolta klo 12:00, pintakerros ja 4-5 m kerros.

50 Kesä 2670 Kesän 2670 laskennassa maa on kohonnut 4,0 m. Käytetty mallihila Olkiluodon lähialueelta on esitetty kuvassa 31. Kesäjakso 2670 (~ vuotta) laskettiin käyttämällä vuoden 2003 kesän olosuhdetietoja. Simulointijakso oli Maannousun johdosta Lapinjoen ja Eurajokien on oletettu purkautuvan samaan pisteeseen, jolle on käytetty Eura- ja Lapinjokien yhteenlaskettua virtaamaa, ja Eurajoen sedimenttipitoisuutta. Veden madaltumisen seurauksena Olkiluodon luoteispuolelle muodostuu matala lahti, jonka vedenvaihto rannikon vesialueen kanssa on pientä. Eura- ja Lapinjokien on oletettu laskevan lahden itäpäähän. Lahden suulta vedet purkautuvat oletettavasti pääasiassa länteen, sillä pohjoisen suunnassa on kapea ja matala salmi. Lahti toimii Eurajoen vesien sedimentoitumisaltaana, ja suurin osa nopeammin vajoavista sedimenteistä ehtii laskeutua lahden pohjaan varsinkin kun jokivirtaaman on pieni. Kuva 31. Vuoden 2670 mallihila Olkiluodon lähialueelta, pohjaa nostettu 4,0 m. Kuvassa myös nykyinen rantaviiva ja oletettu Eurajoen suun sijainti, sekä aikasarjapisteet P1 ja P2.

51 45 Pitoisuuksien aikasarjat Kuvassa 32 on esitetty lasketut pitoisuudet pisteissä Eurajoki, P1 ja P2 aikajaksolta Pisteiden paikat näkyvän kuvassa 31. Vastaavat tilastolliset tunnusluvut on esitetty taulukossa 7. Kuva 32. Lasketut sedimenttipitoisuudet vuonna 2670 pisteissä Eurajoen suu, P1 ja P2. Taulukko 7. Lasketut sedimenttipitoisuudet aikasarjapisteissä Eurajoki, P1 ja P2 (mg/l), aikajaksolta Piste Muuttuja k.a. Std. Min Max Eurajoki SED P1 SED P2 SED Eurajoki SED P1 SED P2 SED Eurajoki SED P1 SED P2 SED

52 46 Pitoisuuskentät ja sedimentin kertyminen Kuvissa 33 ja 34 on esitetty lasketut kuukausittaiset keskipitoisuudet muuttujalle SED0, SED1 ja SED2. Sedimentin kertyminen pohjaan jakson aikana on esitetty kuvassa 35. Pääosa sedimenteistä kertyy muodostuneen lahden pohjaan.

53 47 SED0/Toukokuu 2670 SED1/ Toukokuu 2670 SED2/ Toukokuu 2670 SED0/Kesäkuu 2670 SED1/Kesäkuu 2670 SED2/Kesäkuu 2670 SED0/Heinäkuu 2670 SED1/Heinäkuu 2670 SED2/Heinäkuu 2670 SED0/Elokuu 2670 SED1/Elokuu 2670 SED2/Elokuu mg/l Kuva 33. Lasketut jokisedimentin keskipitoisuudet touko-elokuussa 2670, muuttujat SED0, SED1 ja SED2. Kaikilla muuttujilla on sama kuormitusmäärä.

54 48 SED0/Syyskuu 2670 SED1/ Syyskuu 2670 SED2/ Syyskuu mg/l Kuva 34. Lasketut jokisedimentin keskipitoisuudet syyskuussa 2670, muuttujat SED0, SED1 ja SED2. Kaikilla muuttujilla on sama kuormitusmäärä. SED1 SED g/m 2 Kuva 35. Lasketut jokisedimentin kertymät (g/m 2 ) jaksolta , muuttujat SED1 ja SED2. Muuttujalle SED0 sedimentoituminen on alle 1 g/m 2 koko alueella. Kaikilla muuttujilla on sama kuormitusmäärä. Virtauskentät Kuvissa on esitetty lasketut keskimääräiset virtaamat touko ja heinäkuussa Vuoden 2670 maa-alue on piirretty kuviin harmaalla, ja nykyinen rantaviiva mustalla. Vallitsevilla etelän ja lännenpuoleisilla tuulilla rannikon edustalle syntyy etelästä pohjoiseen kulkeva virtaus nykytilannetta vastaavasti.

55 49 0-1m kerros 4-5m kerros Kuva 36. Lasketut keskimääräiset virtaukset toukokuussa 2670, pintakerros ja 4-5 m kerros. Vuoden 2670 maa-alue piirretty harmaalla ja nykyinen rantaviiva mustalla.

56 50 0-1m kerros 4-5m kerros Kuva 37. Lasketut keskimääräiset virtaukset heinäkuussa 2670, pintakerros ja 4-5 m kerros. Vuoden 2670 maa-alue piirretty harmaalla ja nykyinen rantaviiva mustalla.

57 Kesä 3250 Kesän 3250 laskennassa maa on kohonnut 7,5 m. Käytetty mallihila Olkiluodon lähialueelta on esitetty kuvassa 38. Kesäjakso 3250 (~ vuotta) laskettiin käyttämällä vuoden 2003 kesän olosuhdetietoja. Simulointijakso oli Maannousun johdosta Lapinjoen ja Eurajokien on oletettu purkautuvan samaan pisteeseen, jolle on käytetty Eura- ja Lapinjokien yhteenlaskettua virtaamaa, ja Eurajoen sedimenttipitoisuutta. Veden madaltumisen seurauksena Olkiluodon luoteispuolelle muodostuu järvimäinen allas, jonka vedenvaihto rannikon kanssa on pientä. Eurajoki laskee todennäköisesti tähän altaaseen, mikäli altaan muodostava syvänne ei ole ehtinyt täytyä sedimenteillä. Altaan vedet altaasta purkautuvat oletettavasti länteen, sillä pohjoisen suunnassa maaperän pinta on syvyyskartan perusteella noin 1-2 m korkeammalla. Järvialtaan tilavuus on noin 12.0 milj.m 3 ja keskisyvyys 3.8 m, kun sedimentin kertymisen aiheuttamaa pohjan nousua ei oteta huomioon. Tulovirtaamalla 10 m 3 /s altaan viipymä on noin 14 vuorokautta. Järviallas toimii Eurajoen vesien sedimentoitumisaltaana, ja suurin osa nopeammin vajoavista sedimenteistä ehtii laskeutua järvialtaan pohjaan varsinkin silloin kun jokivirtaama on pieni. Tulva-aikaan altaan viipymä lyhenee eikä se pysty pidättämään kaikkia joen tuomia sedimenttejä. Kuva 38. Vuoden 3250 mallihila Olkiluodon lähialueelta, pohjaa nostettu 7.5 m. Kuvassa myös nykyinen rantaviiva ja oletettu Eurajoen suun sijainti, sekä aikasarjapisteet P1 ja P2.

58 52 Pitoisuuksien aikasarjat Kuvassa 39 on esitetty lasketut pitoisuudet pisteissä Eurajoki, P1 ja P2 aikajaksolta Pisteiden paikat näkyvät kuvassa 38. Vastaavat tilastolliset tunnusluvut on esitetty taulukossa 8. Kuva 39. Lasketut sedimenttipitoisuudet vuonna 3250 pisteissä Eurajoen suu, P1 ja P2. Taulukko 8. Lasketut sedimenttipitoisuudet aikasarjapisteissä Eurajoki, P1 ja P2 (mg/l) aikajaksolta Piste Muuttuja k.a. Std. Min Max Eurajoki SED P1 SED P2 SED Eurajoki SED P1 SED P2 SED Eurajoki SED P1 SED P2 SED

59 53 Pitoisuuskentät ja sedimentin kertyminen Kuvissa 40 ja 41 on esitetty lasketut kuukausittaiset keskipitoisuudet muuttujalle SED0, SED1 ja SED2. Sedimentin kertyminen pohjaan jakson aikana on esitetty kuvassa 42. Pääosa sedimenteistä kertyy muodostuneen järvialtaan pohjaan.

60 54 SED0/Toukokuu 3250 SED1/ Toukokuu 3250 SED2/ Toukokuu 3250 SED0/Kesäkuu 3250 SED1/Kesäkuu 3250 SED2/Kesäkuu 3250 SED0/Heinäkuu 3250 SED1/Heinäkuu 3250 SED2/Heinäkuu 3250 SED0/Elokuu 3250 SED1/Elokuu 3250 SED2/Elokuu mg/l Kuva 40. Lasketut jokisedimentin keskipitoisuudet touko-elokuussa 3250, muuttujat SED0, SED1 ja SED2. Kaikilla muuttujilla on sama kuormitusmäärä.

61 55 SED0/Syyskuu 3250 SED1/ Syyskuu 3250 SED2/ Syyskuu mg/l Kuva 41. Lasketut jokisedimentin keskipitoisuudet syyskuussa 3250, muuttujat SED0, SED1 ja SED2. Kaikilla muuttujilla on sama kuormitusmäärä. SED1 SED g/m 2 Kuva 42. Lasketut jokisedimentin kertymät (g/m 2 ) jaksolta , muuttujat SED1 ja SED2. Muuttujalle SED0 sedimentoituminen on alle 1 g/m 2 koko alueella. Kaikilla muuttujilla on sama kuormitusmäärä. Virtauskentät Kuvissa on esitetty lasketut keskimääräiset virtaamat touko ja heinäkuussa Vuoden 3250 maa-alue on piirretty kuviin harmaalla, ja nykyinen rantaviiva mustalla. Vallitsevilla etelän ja lännenpuoleisilla tuulilla rannikon edustalle syntyy etelästä pohjoiseen kulkeva virtaus nykytilannetta vastaavasti.

62 56 0-1m kerros 4-5m kerros Kuva 43. Lasketut keskimääräiset virtaukset toukokuussa 3250, pintakerros ja 4-5 m kerros. Vuoden 3250 maa-alue piirretty harmaalla ja nykyinen rantaviiva mustalla.

63 57 0-1m kerros 4-5m kerros Kuva 44. Lasketut keskimääräiset virtaukset heinäkuussa 3250, pintakerros ja 4-5 m kerros. Vuoden 3250 maa-alue piirretty harmaalla ja nykyinen rantaviiva mustalla.

64 58

65 59 5. YHTEENVETO Raportissa arvioitiin Eurajoen ja Lapinjoen Olkiluodon edustalle tuomien sedimenttien leviämistä rannikkoalueella. Laskennassa käytettiin Olkiluodon alueelle tarkennettua 3- dimensioista laskentamallia, jossa Olkiluodon ja Eurajoensalmen alueella hilakoppien koko oli 80m. Tarkin hila sisälsi Eurajoensalmen sekä Olkiluodon ydinvoimalaitoksen otto- ja poistopaikat. Reuna-arvojen laskemiseksi mallin karkein hila sisälsi koko Selkämeren 2.1km hilaresoluutiolla. Olosuhdetietona mallissa käytettiin Olkiluodon sääasemalta mitattuja meteorologisia tietoja, sekä NCEP reanalysis säädataa. Lämpötilan ja suolaisuuden alku- ja reuna-arvot asetettiin Merentutkimuslaitoksen FIMR BMP ja Suomen Ympäristökeskuksen Hertta-tietokannoista poimittujen tietojen perusteella. Mallin parametrit asetettiin vuoden 1995 virtausmittauksia ja vuoden 2003 lämpötilamittauksia käyttäen. Kiintoaineen kulkeutumista arvioitiin vuodelle 2003 ja 2008, sekä tilanteessa, jossa maan on kohonnut 7.5m. Kiintoaineen oletettiin olevan pääasiassa savea ja silttiä, jonka partikkelikoko on välillä 0-20 μm, ja laskeutumisnopeus luonnonolosuhteissa välillä cm/d. Kiintoaineen kuormituksista otettiin huomioon ainoastaan Eura- ja Lapinjokien tuomaa kuormitus. Sedimentin taustapitoisuutta, resuspensiota pohjalta, rannalta irtoavaa sedimenttiä, ja muita sedimenttikuormituksia ei otettu laskennassa huomioon. Tästä johtuen lasketut sedimenttipitoisuudet eivät ole suoraan verrannollisia mitattuihin sedimenttipitoisuuksiin. Vuoden 2003 laskentojen perusteella jokien tuoma sedimenttipitoisuus on Eurajoensalmen pohjukassa enimmillään noin mg/l luokkaa ja vastaa Eurajoen pitoisuuksia. Maksimipitoisuus saavutetaan jokien kevättulvien aikaan, milloin myös pääosa jokien sedimenttikuormista purkautuu mereen. Eurajoensalmeen puolivälissä, noin 5km jokisuulta, pitoisuus on laskenut tulva-aikana noin puoleen jokisuun pitoisuudesta, pienemmän jokivirtaaman aikaan pitoisuuden lasku on nopeampi, laskien keskimäärin noin kolmasosaan. Kevyempien sedimenttien osalta pitoisuuden väheneminen johtuu pääasiassa sekoittumisesta, mutta painavampi siltti-luokan kiintoaines ehtii myös sedimentoitua pohjaan. Eurajoensalmen suulla sedimentti sekoittuu rannan suuntaiseen merivirtaukseen, ja kulkeutuu virtauksen mukana rantaa pitkin pääasiassa pohjoiseen. Noin 10km päässä Eurajoensalmen pohjukasta pitoisuudet ovat laimenneet lähellä nollaa kaikilla lasketuilla sedimenttifraktioilla. Vuoden 2670 tilannetta arvioitiin nostamalla pohjan syvyyksiä tasaisesti koko Selkämeren alueella 4,0 metrin verran. Eura- ja Lapinjokien oletettiin purkautuvan saamaa uomaa nykyisen Eurajoensalmen alueelle, johon muodostui pohja noston seurauksena matala lahti. Laskenta suoritettiin käyttämällä vuoden 2003 säätietoja ja reunaehtoja. Lasketussa tilanteessa jokien tuomat sedimentit kasautuivat pääasiassa pohjan noston seurauksena muodostuneeseen lahteen. Vuoden 3250 tilannetta arvioitiin nostamalla pohjan syvyyksiä tasaisesti koko Selkämeren alueella 7.5 metrin verran. Eura- ja Lapinjokien oletettiin purkautuvan saamaa uomaa nykyisen Eurajoensalmen suualueelle, johon muodostui pohja noston seurauksena järvimäinen allas. Laskenta suoritettiin käyttämällä vuoden 2003 säätietoja