SEITENOIKEAN VOIMALAITOKSEN KALATIEN YLEISSUUNNITELMA. Ristijärvi

Transkriptio

1 SEITENOIKEAN VOIMALAITOKSEN KALATIEN YLEISSUUNNITELMA Ristijärvi KAINUUN ETU OY Kainuun vaelluskalahanke Lönnrotinkatu 1, KAJAANI, Finland

2 Sisällysluettelo 1. YLEISTÄ ARVIO KALATIEN SUUAUKON SIJOITTAMISESTA JA REITISTÄ HYDROLOGISET LÄHTÖARVOT HYDROLOGINEN JA HYDRAULINEN MITOITTAMINEN KALATIEN OSAT Yleistä Alimmainen allas Kalatien yläpään vedenotto Vedenkorkeuksien seuranta automatiikkaa varten Muut laitteet ja toimenpiteet KALATIEN TOIMINTA Käyttöönotto keväällä ja sulkeminen syksyllä Käyttö KALATIEN RAKENTAMINEN SEURANTA KUSTANNUKSET... 9 LIITTEET: Seitenoikean voimalaitoksen kalatien yleispiirustukset Havainneviistokuvia Seitenoikean voimalaitoksen kalatiestä 2

3 SEITENOIKEAN VOIMALAITOKSEN KALATIEN YLEISSUUNNI- TELMA Ristijärvi 1. YLEISTÄ Oulujärveen laskevassa Emäjoessa on Ristijärven ja Hyrynsalmen puolivälissä on 1960-luvun alkupuolella valmistunut Seitenoikean voimalaitos. Sen rakennusvirtaama on 220 m 3 /s. Voimalassa on käytössä Kaplan turpiinit. Voimalaitoksen ylä- ja alavesipintojen putousero on kalatien toiminta-aikana noin 22 m. Voimalaitoksen omistaa Fortum Oyj. Kalatiesuunnittelussa kalatien alapään oikealla sijoittamisella on merkittävä vaikutus kalatien toiminnan kannalta. Ellei kala löydä helposti kalatien suuta päävirtauksen tuntumasta, kalojen määrä kalatiessä jää vähäiseksi. Tätä on arvioitu otsikon 2 osiossa. Kalatiessä veden virtausnopeus ei saa missään kohtaa ylittää kalan uintikykyä ja kalatiessä on oltava riittävästi altaita/paikkoja missä kalat voivat levähtää nousun aikana. Altaiden virtaaman vaimennus vaatimusten lisäksi kalatiessä liikkuvien kalojen koko vaikuttaa kalatien vesiteiden mittoihin. Suurien kalojen koko edellyttää suuria aukkomittoja, jotta kalatiessä olisi riittävä uintiväljyys. Kalatien tulee toimia vuosittain ainakin välisenä aikana. Fortum Oyj on toimittanut suunnittelijalle Seitenoikean havaitut ala- ja ylävedenkorkeudet jaksolta sekä voimalaitosalueen kartan. Tämä suunnitelma on laadittu korkeusjärjestelmässä NN+, koska voimalaitoksen lupa ja lähtötiedot ovat samassa korkeusjärjestelmässä. 2. ARVIO KALATIEN SUUAUKON SIJOITTAMISESTA JA REITISTÄ Voimalaitoksen tulvaluukut sijaitsevat voimalaitosuoman pohjoispuolella vanhan jokiuoman kohdalla, jolloin sen käyttö ei vaikuta kalatien sijoittamiseen. Suunnittelun ja maastokäyntien aikana on kalatien suuaukon sijoittamiseksi tullut esille kaksi mahdollista sijoituspaikkaa. Mahdolliset paikat sijaitsevat uoman vastakkaisilla rannoilla. Pohjoisrannalle suunnitellun kalatien suuaukko sijaitsee betonisen uittoluiskan alapäässä noin 45 m voimalaitoksen alapuolella. Etelänpuoleiselle rannalle suunnitellun kalatien suuaukko sijaitsee heti rannalla olevan betonireunaisen parkkialueen vieressä, noin m voimalaitoksen alapuolella. Suuaukkojen sijainti tarkennetaan jatkosuunnittelun yhteydessä mittaamalla ja havainnoimalla virtaaman pyörteilyä, suuntaa ja nopeutta näillä kohdilla. Suu- 3

4 aukon kohdalla veden pyörteilyä ei saisi merkittävästi olla ja virtauksen on oltava mahdollisimman yhdensuuntaista. Etelärannalla olevan suuaukon etuina voidaan pitää kalatien rakentamismahdollisuutta osittain luonnonmukaisen ratkaisuna. Tässä kalatievaihtoehdossa Kalatien alapäähän rakennettaisiin noin 180 m pitkä betoninen pystyrakoosuus, jolla kalatie saadaan nostettua syvältä jokiuomasta lähelle nykyistä maanpintaa. Pystyrako-osuuden jälkeen kalatie voidaan rakentaa luonnonmukaisena kivillä kynnystämällä avouomana. Avouoma kiertää kytkinkentän niin että sen pituudeksi tulisi noin 800 m ja sen kaltevuus vaihtelee välillä 1 2 %. Voimalaitosalueella olevat pienet tiet voidaan alittaa vaihtoehtoisesti joko rummulla (d>2000) tai siltarakenteilla ja patoharjan lävistys tehtäisiin vesitiiviiksi betonirakenteisena siltaratkaisuna. Yläpäässä vedenotto järjestetään betonisen pystyrakoaukon kautta, joka on tarvittaessa mahdollisuus sulkea. Suuaukon ollessa uoman pohjoisrannalla ei kalatien osittainenkaan luonnonmukainen rakentamien ole tilan vähyyden vuoksi käytännössä mahdollista. Tällöin kalatie toteutettaisiin kokonaan teknisenä pystyrakoratkaisuna ja sen kokonaispituudeksi tulisi kääntöaltaineen noin 420 m. Suunniteltu kalatie alkaa pohjoisrannalla olevan betonisen uittoluiskan alapäästä. Aluksi kalatie kulkee alavirtaan päin rannan suuntaisesti noin 50 m matkan. Tästä kalatien kääntyy takaisin ylävirtaan päin noin 125 m pitkästi aina uittoaltaan reunaan asti. Uittoaltaan reunasta kalatie kääntyy takaisin alavirtaan päin noin 57 m pitkästi, jonka jälkeen se kääntyy takaisin kohti patoa edellisen kalatien yläpuolella. Padolta kalatie kääntyy vielä toisen kerran alavirtaan päin kulkien edellisen lenkin päällä ja palaa takaisin uittoaltaan reunaan. kalatien yläpää tulee kolmeen eri tasoon, niin että tasojen välillä on noin 3 m aukko. Padon lävistys yläkanavaan rakennetaan nippu-uittoaltaan kautta ja yläaltaan puoleiseen päähän tehdään suljettava aukko. 3. HYDROLOGISET LÄHTÖARVOT Vedenkorkeudet Kalatien ylä- ja alaveden korkeustiedot ovat jaksolta väliseltä ajalta. Ylävedenkorkeuden vaihteluväli (vuorokausikeskiarvo) on normaaliolosuhteissa pysyvyyskäyrän mukaan NN+155,5 156,5 m. Pysyvyyskäyrän mukaan ylävesi on 99 % ajasta tason NN+155,90 yläpuolella. Suunnittelun lähtökohdaksi valitaan toimintaväli 0 99 % eli NN+155, ,50, jolloin vaihteluväli on kalatien toiminta-aikana 0,60 m. Tason NN+155,90 alapuolinen yläaltaan vesipinta ei kokonaan lopeta kalatien toimintaa mutta se heikkenee. Alavedenkorkeuden vaihteluväli (vuorokausikeskiarvo) on normaaliolosuhteissa pysyvyyskäyrän mukaan NN+134,0 137,0 m. Pysyvyyskäyrän mukaan alavesi on 99 % ajasta tason NN+134,15 yläpuolella. Suunnittelun lähtökohdaksi taso NN+134,15 valitaan alaveden alimmaksi toimintakorkeudeksi. Tätä ylemmillä vedenpinnantasoilla kalatie toimii hyvin. Alaveden ollessa mitoittavaa tasoa alempana kalatien toiminta voi nousevasta kalalajista riippuen lievästi heikentyä koska alimmissa pystyraoissa vesikynnykset kasvavat yli 0,2 m korkuisiksi. 4

5 Kalatien toiminta-aikana ylä- ja alavesipintojen mitoituskorkeusero on 22,35 m. Virtaamat Seitenoikean virtaamatiedot jaksolta saatiin ympäristöhallinnon Hertta-tietojärjestelmästä. Kalannousuajan keskivirtaama on 78 m 3 /s ja MQ50% on 55 m 3 /s. Pysyvyyskäyrän mukaa virtaama on 0 m 3 /s, lähes 18 % kalannousuajasta. Virtaaman ollessa 0 m 3 /s kalatien suuaukon löytyminen on helppoa, mutta kalojen nousu joessa voi aina hetkellisesti heikentyä tai pysähtyä virtaaman loputtua. 4. HYDROLOGINEN JA HYDRAULINEN MITOITTAMINEN Kalatietyyppi on kokonaan pystyrakokalatien tai vaihtoehtoisesti osittain pystyrakokalatietä ja osittain luonnonmukainen kivetty uoma. Kalatie voidaan kummallakin vaihtoehdolla mitoittaa virtausolosuhteiltaan kaikille nouseville kaloille. Suunnitteluvirtaamaksi voidaan valita 0,5 1 m 3 /s. Hydrologiset olosuhteet eivät aseta esteitä kalateiden toiminnalle. Kalatien vesitiet mitoitetaan siten, että kalat voivat edetä uimalla niiden kautta. Altaiden tarvittava tilavuus varmistetaan Larinierin esittämällä kaavalla tehon suhde vesitilavuuteen. Virtaama kalatiessä vaihtelee ylävedenkorkeusvaihtelun mukaan siten, että nousuaikana minimivirtaama on vähintään 0,3 m 3 /s. Luonnonmukaisessa kalatievaihtoehdossa luonnonmukaisen osuuden habitaattia pidetään talvella vesitettynä, jolloin luonnonmukaiselle osuudelle johdetaan pieni talvijuoksutus putkea pitkin, joko pumppaamalla tai painovoimaisesti. Veden otto kalateihin tapahtuu yläaltaan betonipatoon (tai maapatoon) tehtävän pystyaukon kautta. 5. KALATIEN OSAT 5.1 Yleistä Pystyrakokalatie koostuu samankokoisista suorista osista ja altaista, joita yhdistävät ns. suunnanvaihto- /levähdysaltaat, jotka ovat selvästi muita altaita suurempia. Kalatien pituus on noin 420 m. Mitoitusputouskorkeus on n. 22,35 m. Putous altaasta toiseen on n. 0,20 m. Altaiden vesisyvyys vaihtelee yläkanavan vedenkorkeuden mukaan. Yläveden ollessa n. keskivesitasolla vesisyvyys keskellä allasta on n. 1,3 1,4 m. Alaveden ollessa korkealla putouserot ovat kalatien alaosalla pienemmät. Pystyrakojen leveys on 0,3 0,45 m riippuen valittavasta mitoitusvirtaamasta ja tavoiteltavista kalalajeista. Lukuun ottamatta alinta sisääntuloaukkoa ja ylintä ulosmenoaukkoa raot ovat auki pohjaan asti. Kalatien ylin ja alin rako varustetaan settiurilla, jotta kalatie voidaan tarvittaessa sulkea. Pystyrakojen alapuolella on betoninen virranohjain. 5

6 Altaiden koko (sisämitat) on n. 3 3,5 * 2,2 2,6 m (pit*lev). Suunnanvaihtoaltaiden pituudet ovat suurempia, jolloin virtaukset niissä ehtivät paremmin vaimentua. Betonirakenteiden kaikki näkyvät nurkat viistetään. 5.2 Alimmainen allas Suunnittelun ja maastokäyntien aikana on kalatien suuaukon sijoittamiseksi tullut esille kaksi mahdollista sijoituspaikkaa. Mahdolliset paikat sijaitsevat uoman vastakkaisilla rannoilla. Pohjoisrannalle suunnitellun kalatien suuaukko sijaitsee betonisen uittoluiskan alapäässä noin 45 m voimalaitoksen alapuolella. Etelänpuoleiselle rannalle suunnitellun kalatien suuaukko sijaitsee heti rannalla olevan betonireunaisen parkkialueen vieressä, noin m voimalaitoksen alapuolella. Virtaaman käyttäytymistä eri virtaamatilanteissa tarkkaillaan jatkosuunnittelun yhteydessä esitetyillä paikoilla. Tavoitteena on että suuaukon kohdalla voimalan virtaama kulkee rauhoittuneena rannansuuntaisesti, jolloin kalat löytävät kalatien sisääntuloaukon mahdollisimman hyvin. Allas kaivetaan ja louhitaan ja ankkuroidaan alapuoliseen kallioon. Kummassakin kalatievaihtoehdossa kalatien alaosaan voidaan pumpata lisävirtaamaa alakanavasta rakennettavan pumppausaukon kautta. Pumppauksessa voidaan varautua pumppauksen lisäämiseen tekemällä valmiit tilat ja paikka lisäpumpulle. Kalatieallas erotetaan pumppaustilasta betonisella vaimennusseinällä, josta vesi virtaa kalatien puolelle halkaisijaltaan n.100 mm putkien läpi. Roskien pumppuun ja vaimennustilaan ajautumisen vähentämiseksi, pumppausaukkojen joenpuolelle tehdään sihtiseinä. Erittäin matalan alaveden ajaksi pumppu ja sulkuluukku sulkeutuvat automaattisesti. Kalatien alapäässä sisäänkäyntiaukkona on muita pystyrakoja leveämpi rako. Raossa liikkuu luukku, jossa on virtausaukkona halutun kokoinen pystyrako. Luukkua liikutetaan automaattiohjauksella alimman altaan vesipinnan ja alaveden suhteen siten, että aukon kohdalla vesipintojen korkeusero on kalalajin mukaan haluttu vakio (0,1 0,6 m), jolloin ulosvirtaus on aina selkeästi havaittavissa. 5.3 Kalatien yläpään vedenotto Pystyrakokalatie. Pystyrakokalatievaihtoehdossa nippu-uittoaltaan yläaltaan puoleiseen betoniseinään tehdään kiinteä leveä rako, johon laitetaan luukku mihin on tehty kapeampi pystyrako. Ylimmän pystyraon leveyttä muuttamalla voidaan kalatien käyttöönotossa hienosäätää virtaaman suuruutta. Talveksi aukko suljetaan luukulla vesitiiviisti siten, ettei jää pääse tarttumaan siihen. Luukku lämpöeristetään. Lisäksi aukossa on sisäpuolella settiurat, jolloin luukku voidaan ottaa tarvittaessa pois huollon takia. Nippu-uittoaltaan betoniseinän yläveden puolelle laitetaan myös settiurat kalalaskurilla tehtävää seurantaa varten. Settiuriin laitetaan tarvittaessa teräksinen kehikko, jonka yläveden puoleisessa supistuvassa päässä on kalalaskuri ja -tunnistin. Kehikko nostetaan talveksi ylös ja viedään varastoon. Pintaroskan joutumista kalatiehen voidaan vähentää ottopään pystyraon ylävirran puolelle yläkanavaan kiinnitettävällä syväpuomilla. 6

7 Pystyrako- ja luonnonmukainen kalatie. Kalatien yläpään rakenteet tehdään yläaltaan maapadon (tien) läpi. Alitus tehdään betonisella kourulla ja se liitetään nykyiseen maapatoon tiiviisti teräsponttiseinän avulla. Routimisen estämiseksi rakenteet routaeristetään. Padon lävistyksen kohdalle tulee betonikansi ylikulkua varten. Kalatien vedenotto tapahtuu tienalituskourun yläreunassa olevan leveän luukulla kavennetun pystyraon kautta. Ylimmän pystyraon leveyttä muuttamalla voidaan kalatien käyttöönotossa hienosäätää virtaaman suuruutta. Tienalituskouruun tehdään 2 4 pystyrakoseinämää, joilla vähennetään yläveden korkeuden vaihtelun vaikutuksia. Talveksi ylin aukko suljetaan luukulla vesitiiviisti siten, ettei jää pääse tarttumaan siihen. Luukku lämpöeristetään. Lisäksi aukossa on sisäpuolella settiurat, jolloin luukku voidaan ottaa tarvittaessa pois huollon takia. Yläveden puolelle uloimmaksi rakennettavassa settiurassa on kalatien käyttöaikana teräksinen kehikko, jonka yläveden puoleiseen supistuvaan päähän voidaan haluttaessa asentaa kalalaskuri ja -tunnistin. Kehikko nostetaan talveksi ylös ja viedään varastoon. Yläaltaasta vesi johdetaan tienalituskouruun kaivettavaa avouomaa pitkin, niin että yläaltaan vesipinta ulottuu tasaisena tienalituskourulle saakka. Pintaroskan joutumista kalatiehen voidaan vähentää ottopään pystyraon ylävirran puolelle yläkanavaan kiinnitettävällä syväpuomilla. 5.4 Vedenkorkeuksien seuranta automatiikkaa varten Kalatien toiminta-aikana vedenkorkeuksia seurataan kahdesta paikasta automaattisilla mittalaitteilla, joista tieto menee kalatien ohjausyksikköön. Mittauspaikat ovat voimalaitoksen alavesi ja alimman altaan vesipinta. Vedenkorkeustiedot menevät voimalaitoksen sisällä olevaan ohjausyksikköön. 5.5 Muut laitteet ja toimenpiteet Kalatien mahdollinen katseluhuone ja -ikkuna voidaan rakentaa kalateiden pystyrako-osuudelle, jossa kalatien pohjan taso on lähellä nykyistä maanpinnan tasoa. Kalatien ylhäältä avoimet alueet katetaan noin 1,0 m leveällä kävelyritilätasolla, joka lisää turvallisuutta liikuttaessa kalatiealueilla. Samalla ritilätaso varjostaa kalatietä huonontaen kalojen näkymistä ylhäältäpäin. Kävelytasot varustetaan myös kaiteilla. Kalatiessä on useita vedenalaiselle videokameralle sopivia kuvauskohtia. Alin on alimmassa altaassa sisääntuloaukkoon päin, seuraavat suunnanvaihtoaltaissa suunnattuna alempaa pystyrakoa kohti. 7

8 6. KALATIEN TOIMINTA 6.1 Käyttöönotto keväällä ja sulkeminen syksyllä Keväällä jäiden lähdettyä ja veden lämpötilan noustua lähelle 10 astetta kalatien kunto tarkistetaan. Yläpään laskuri ja sen teräskehikko asennetaan paikoilleen. Yläpään roskapuomi asennetaan paikoilleen. Kalatien laitteet koekäytetään, jonka jälkeen yläpään sulkuluukku voidaan avata. Syksyllä kalatien yläpään sulkuluukku suljetaan vesitiiviisti. Yläpään kalalaskuri nostetaan pois ja viedään talvisäilöön. Roskapuomin toinen pää irrotetaan ja puomi käännetään talveksi suoraksi padon suuntaiseksi tai puomi viedään talveksi pois. 6.2 Käyttö Kalatie aidataan ympäriinsä asiattomien pääsyn estämiseksi kalatien alueelle. Kalatien pystyrako-osuuksien päältä avoimet alueet katetaan osittain 1,0 metrin levyisellä ritilätasolla. Ritilät estävät salakalastusta, mahdollistavat huoltokulkemiset kalatiellä ja lisäävät turvallisuutta liikuttaessa kalatiealueella. Samalla ritilätasot varjostavat kalatietä huonontaen kalojen näkymistä ylhäältäpäin. Kävelytasot varustetaan myös kaiteilla. Teknisesti kalatietä voidaan käyttää aina, kun voimalaitoksen yläallas on sula eli kalatie voidaan ottaa käyttöön keväällä heti jäiden lähdettyä ja pitää toiminnassa siihen saakka, kunnes yläallas syksyllä jäätyy kalatien vedenottoaukon vieressä. Käytännössä veden lämpötila määrää ajan, jolloin kalateitä kannattaa pitää auki keväällä ja syksyllä. Veden lämpötilan ollessa alle 7 astetta kaloja nousee enää satunnaisesti. 7. KALATIEN RAKENTAMINEN Kalatie rakennetaan "irti" voimalaitoksen rakenteista lukuun ottamatta kalatien yläveden ottopään rakenteita. Rakentamisajankohta on loppukesällä/syksyllä virkistyskäyttöajan ulkopuolella. Kalatien alapään rakentaminen tehdään talvella Oulujärven vedenkorkeuden ollessa alhaalla. Kalatietä varten joudutaan louhimaan kalliota voimalaitoksen lähialueella. Louhinta tehdään tärinättömällä menetelmällä riittävää varovaisuutta noudattaen. Kaikki betonirakenteet tehdään paikalla valuna. Kalatien betonirakenteet rakennetaan tiivistetyn murskearinakerroksen varaan. Kalatieleikkaukseen tulevat sade- ja sulamisvedet johdetaan kalatien alapuolelle rakennettavia salaojia pitkin alaveteen. Kalatien vedenottopään rakentamista varten yläkanavaan tehdään työpato. 8

9 8. SEURANTA Kalatien toimintaa voidaan seurata pääasiassa kahdella eri tavalla. Varsinainen kalojen lukumäärän, lajin, mittojen ym. nousukaloihin liittyvien asioiden seuranta on ensisijainen tapa. Näitä asioita voidaan seurata kalatiehen sijoitettavilla erilaisilla laskureilla, seurantalaitteilla ja koepyydyksien avulla. Toinen tärkeä asia on, että tarkastetaan eri vedenkorkeuksilla ja virtaamilla, että kalannousun kannalta kaikki edellytykset ovat kunnossa koko kalatien pituudella. Yleisöä varten kalatiehen voidaan rakentaa katselupaikka. Kalatiehen tulee tälle kohtaa lasi-ikkuna. Yleisölle voidaan tulevaisuudessa tarjota myös suora videoyhteys esim. internetin välityksellä. 9. KUSTANNUKSET Kaikki kustannukset ovat arvonlisäverottomia. Seiteoikean kalatien rakennuskustannukset ovat n. 2,5...3,5 milj. euroa (alv 0 %). Arvio perustuu rakenteilla olevan Isohaaran kalatien kustannuksiin sekä Iijoen kalatiesuunnitelmien ja Kymijoen Korkeakosken kalatiesuunnitelman kustannusarvioihin. Varsinaisten rakentamiskustannusten lisäksi kalatien kustannuksiin on lisättävä mahdolliset työnaikaiset energiatappiot, jotka voivat olla huomattavat, jos ohijuoksutus kestää pitkään. Joessa on huomattavasti varastotilaa yläpuolen altaissa, joten töiden kriittisimpien vaiheiden ajaksi juoksutusta voidaan pienentää tai jopa sulkea kokonaan. Se edellyttää työnaikaisen juoksutusmuutoksen luvan hakemista AVIlta. Kalateiden käyttökustannukset koostuvat rakenteiden kunnossapidosta, syksyllä ja keväällä kalateiden sulkemisesta ja avaamisesta. Lisäksi kuluja aiheutuu laitteiden energiatarpeesta ja huolloista. Kevät- ja syystöiden kulut ovat noin 3000 euroa/vuosi. Laitteiden ja rakenteiden tarkastus (1 2 tarkastuskäyntiä/ kuukausi) noin 1000 euroa/vuosi. Luukkujen arvioidut peruskorjaukset ja kunnostukset 5 10 vuoden välein ovat arviolta euroa vuotta kohti. Yhteensä käyttökulut ovat noin 4000 euroa/vuosi. Laitteiden sähkökustannuksista pääosa syntyy alapään lisävesityspumpun käytöstä. Arvioidut sähkökustannukset vuodessa 10 c/kwh sähkön hinnalla ovat noin euroa riippuen pumpun virtaamasta käyttöajasta. Pumpun ja muiden laitteiden arvioidut peruskorjaukset ja kunnostukset 5 10 vuoden välein ovat arviolta euroa vuotta kohti. Yhteensä käyttökulut ovat noin euroa/vuosi. Kalateiden kautta menevästä virtaamasta aiheutuu myös energiatappiota. Rahallinen arvo on vuositasolla energiahinnalla 5 c/kwh yhteensä n euroa ilman ohijuoksutusten vaikutusta. Laskelma perustuu 5 kk käyttöaikaan, putouskorkeuteen 22,1 m (keskimääräinen putous) ja virtaamaan 0,5 1 m 3 /s. Tätä pienentää mahdollisten ohijuoksutusten käyttö kalatiessä. 9

10 Oulussa Maveplan Oy Kiilakiventie Oulu Hannu Alatalo Ilkka Räihä dipl.ins. Ins.AMK puh puh

11

12