Hydrologia. Munakan W-asema Kyrönjoella

Transkriptio

1 Hydrologia L11 Altaiden vedenkorkeudet Tilastollista hydrologiaa Munakan W-asema Kyrönjoella 15/01/2013 WETA150 Hydrologia T.Huttula 2 1

2 Matalan rannan W-mittaus 15/01/2013 WETA150 Hydrologia T.Huttula 3 15/01/2013 WETA150 Hydrologia T.Huttula 4 2

3 W-mittausmenetelmiä.. Lisäksi ultraäänisovellus: ääni heijastuu rajapinnasta sähkönjohtavuussovellus 15/01/2013 WETA150 Hydrologia T.Huttula 5 W-aseman korkeusjärjestelmä aseman peruskiintopiste (kp) ja korjauslukema (Ki) vedenkorkeus=kiintopisteen korkeustaso +/- asteikon korjauslukema+vedenkorkeus asteikolla 15/01/2013 WETA150 Hydrologia T.Huttula 6 3

4 Hydrologisia parametreja -valuma -virtaama -vedenkorkeus Yli- Hq HQ HW Keskiyli- MHq MHQ MHW Keski- Mq MQ MW Keskiali- MNq MNQ MNW Ali- Nq NQ NW..\..\WET_Lake_River_2 15/01/ \Hydrol_par_stat.xls WETA150 Hydrologia T.Huttula 7 Toistumisaika ja toistuvuus Analyysissä suureen havaintoarvot asetetaan suuruusjärjestykseen. Suurin saa arvon 1 jne Toistumisaika (T r ) lasketaan havaintojen määrän (m) ja havainnon järjestysluvun (n) avulla T r =(m+1)/n Toistumisajan käänteisluku on toistuvuus..\..\..\hesa\hydrol_pk\tkk- Karvonen_Valunta_Kastelu.pdf n Tr Tr / /2 2, /3 1, /4 1,3 15/01/2013 WETA150 Hydrologia T.Huttula 8 4

5 Vuotuisen HQ:n ja 300 vrk pitkän kuivankauden toistuvuus ja pvm:t Vuoksella 15/01/2013 WETA150 Hydrologia T.Huttula 9 Alivirtaama-kausien keskivirtaamien NQ1, NQ60 ja NQ120 toistuvuus Vuoksella kesä ja talvi 15/01/2013 WETA150 Hydrologia T.Huttula 10 5

6 Pysyvyys, D Ilmoittaa sen suhteellisen ajan, jonka suureen (Q tai W tai q ) arvo on tietyn arvon yläpuolella Ilmoitetaan esim. Q75 tai D(x m 3 s -1 ) Esim. Q:lle, D(2 m 3 s -1 )=50 %. Tarkoittaa, että Q on keskimäärin puolet ajasta yli 2 m 3 s -1. D=0 vastaa havaintoaineiston suurinta arvoa D=100 % vastaa havaintoaineiston pienintä arvoa 15/01/2013 WETA150 Hydrologia T.Huttula 11 Aurajoen virtaaman pysyvyys 15/01/2013 WETA150 Hydrologia T.Huttula 12 6

7 Virtaaman pysyvyyskäyrä Gaussin jakauman avulla 15/01/2013 WETA150 Hydrologia T.Huttula 13 Virtaamien arviointi Käytännössä usein tarvitaan virtaaman tunnuslukuja tai mitoitusvirtaamia Ne määritetään valuma-alueen havaintoaineistosta tai ellei havaintoja ole saatavissa: vertailuvesistömenetelmällä generointimenetelmällä valuntamalleilla yksikkövaluntakäyrän avulla erilaisten tilastollisten menetelmien avulla 15/01/2013 WETA150 Hydrologia T.Huttula 14 7

8 Vertailuvesistöt Harvoista järvistä tai valuma-alueista on havaintoja Samalla maantieteellisellä ja ilmastollisella alueella voidaan olettaa, että yksikkövalunnat (R=Q/A) ovat samat eli Q 1 / A 1 = Q 2 / A 2 ja niiden ajallinen jakauma säilyy Tällöin kokonaisvalunta ja virtaama voidaan laskea valuma-alueiden suhteiden avulla eli Q 1 =A 1 Q 2 / A 2 15/01/2013 WETA150 Hydrologia T.Huttula 15 Keskimääräissuhdemenetelmä On vertailuvesistömenetelmä Esim. kolme valuma-aluetta (x,a,b) ja yhden (eli x:n) havainnoissa on aukkoja Keskivalumat ovat Mq x, Mq a, Mq b a:n ja b:n päivittäisten valunta-arvojen (q a ja q b ) avulla voidaan laskea x:lle valunnan arvot kullekin päivälle i seuraavasti: 15/01/2013 WETA150 Hydrologia T.Huttula 16 8

9 Etäisyyden vaikutus korrelaatioon: MQ sekä talvi- ja kesänq:t 15/01/2013 WETA150 Hydrologia T.Huttula 17 Keskivirtaaman (MQ) arviointi Keskivalunnan (Mq) ja ao. keskimääräisen vuosisadannan (MP) avulla MQ=Mq*A=k*MP k=valunta kerroin. Se saadaan esim. oheisesta kuvasta A=valuma-alueen pinta-ala Myös kokeellisilla kaavoilla esim. Mustonen (1965) 15/01/2013 WETA150 Hydrologia T.Huttula 18 9

10 Ylivirtaaman eli suurimman tulvan (HQ) arviointi Keskeinen hydrologinen haaste esim. rakentamista ajatellen: padot, sillat, kaavoitus jne. Mitoitusvirtaama vaihtelee kohteen mukaan Kaavoitus HQ1/50 tai HQ1/100 Padoilla käytetty HQ1/1000 tai HQ1/10000 Määritysmenetelmiä: havainnot, nomogrammit, matemaattiset mallit ja yksikkövaluntakäyrät 15/01/2013 WETA150 Hydrologia T.Huttula 19 Keskiylivaluma (MHq) Sulannan aiheuttama ylivalunta Kaiteran nomogrammi (1949) valuma-alueen ala (F) järvisyys (L) lumen vesiarvon keskimääräinen maksimi (MWmax) Mustonen 1969, pienet valuma-alueet ja pellot Kuusiston nomogrammit uudemmalla aineistolla (1985) muuten samat muuttujat, mutta järviprosentin tilalla painotettu järviprosentti, jossa huomioitu järven yläpuolisen valuma-alueen alan osuus koko valuma-alueen alasta 15/01/2013 WETA150 Hydrologia T.Huttula 20 10

11 MHq=f(sulanta, ) Mustonen 1968 ja Kaitera /01/2013 WETA150 Hydrologia T.Huttula 21 Kuusiston nomogrammit 15/01/2013 WETA150 Hydrologia T.Huttula 22 11

12 Ylivirtaaman toistuvuus Soveltamalla toistuvuusanalyysia havaintosarjan vuotuisiin ylivirtaamiin Arvioimalla HQ/MHQ avulla eri toistuvuuksille käyttäen apuna: Taulukkoa 8-3 suhde riippuu toistuvuudesta Kuvaa 8-58 suhde riippuu myös järvisyydestä 15/01/2013 WETA150 Hydrologia T.Huttula 23 Taulukko /01/2013 WETA150 Hydrologia T.Huttula 24 12

13 Hyvärinen1985 Ylivirtaaman ja keskiylivirtaaman suhteen riippuvuus toistuvuudesta ja järvisyydestä Kuvassa esitetty funktio HQ/MHQ=A+B*L+CL**2 15/01/2013 WETA150 Hydrologia T.Huttula 25 Alivirtaama Alivirtaamalla ja sen kauden kestolla suuri merkitys vesivarojen käytön suunnittelussa vesihuolto säännöstely vesiliikenne Esiintymisajankohta pienillä valuma-alueilla keskimäärin ja ja suurissa vesistöissä myöhemmin 15/01/2013 WETA150 Hydrologia T.Huttula 26 13

14 TalviNQ/kesäNQ E-S:ssa yleensä kesänq<talvinq P-S:ssa aina päinvastoin 15/01/2013 WETA150 Hydrologia T.Huttula 27 Alivirtaamien arviointi Samat menetelmät kuin ylivalumien kohdalla Kuiva kausi yleensä pidempi kuin tulvakausi havaintoja helpompi kerätä Oheisen taulukon arvoja soveltaen 15/01/2013 WETA150 Hydrologia T.Huttula 28 14