Virtaus pohja- ja pintaveden välillä. määritysmenetelmiä ja vaikutuksia harjualueiden vesistöihin

Koko: px

Aloita esitys sivulta:

Download "Virtaus pohja- ja pintaveden välillä. määritysmenetelmiä ja vaikutuksia harjualueiden vesistöihin"

Jaana Härkönen
7 vuotta sitten
Katselukertoja:

1 Virtaus pohja- ja pintaveden välillä määritysmenetelmiä ja vaikutuksia harjualueiden vesistöihin Hydrologian iltapäivä , SYKE Suomen Hydrologinen yhdistys Pertti Ala-aho, Pekka Rossi, Elina Isokangas & Björn Klöve Jatko-opiskelija Vesi- ja ympäristötekniikan tutkimusryhmä

2014, SYKE Suomen Hydrologinen yhdistys Pertti Ala-aho, Pekka Rossi,

2 Sisältö Pinta- ja pohjaveden vuorovaikutus? Menetelmiä vuorovaikutuksen määrittämiseen Mitä menetelmät kertovat Rokuan harjualueen hydrologiasta? Keskustelu

3 Johdanto Pinta- ja pohjavesi yhteydessä käytännössä aina (Suomen olosuhteissa) Onko vuorovaikutus merkittävää hydrologisessa mielessä? Maaperän ominaisuudet Ero hydraulisessa gradientissa Kuvat: Rosenberry and LaBaugh (2008)

4 Johdanto Veden pinnantasot sekä pohjaveden virtaussysteemit määrittävät yleisesti: Suotautuuko vettä pohjaveteen? Tuleeko pohjavettä pintavesistöön? Sekä että? Minkä laatuista vettä? Vaikutuksia Pinta- tai pohjaveden laatuun Pintaveden määrään (virtaama tai vedenkorkeus) EKOLOGIAAN Pohjavedestä riippuvaiset ekosysteemit Pic: Winter et al. (1998)

5 Vuorovaikutuksen Määritysmenetelmiä 1) HYDRAULISET Pohjavesiputket Minipietsometrit Suotautumismittaukset Virtaamamittaukset 2) MERKKIAINEET Vesikemia Veden isotoopit Lämpötila 3) Numeerinen mallinnus Rosenberry and LaBaugh (2008)

Virtaamamittaukset 2) MERKKIAINEET Vesikemia Veden

6 Kenttämenetelmät 1) Lämpökamerakuvaus MISSÄ pohjavesi purkaantuu pintavesiin? Infrapunakameralla kuvataan pintaveden lämpötilaa Violetti -> Kylmää -> Pohjaveden purkautuminen Pics : Pekka Rossi

7 Kenttämenetelmät 2) Merkkiaineet vesinäytteistä PALJONKO pohjavettä tulee järviin? Kvalitatiivisesti Vesikemia, SiO 2, Ca, TOC Voidaan arvioida onko pohjavesi läsnä pintavedessä, tai toisin päin Kvantitatiivisesti Raskaammat isotoopit ( 18 O vs 16 O) rikastuvat pintavesiin Konservatiivinen, joten isotooppikoostumuksen perusteella vesitase Fig and Data: Elina Isokangas

pintavedessä, tai toisin päin Kvantitatiivisesti Raskaammat isotoopit ( 18 O vs 16 O)

8 Kenttämenetelmät 3) Suotautumismittaukset Mittaus suotautumisen voimakkuudesta ja suunnasta Pieni mittakaava Alueellinen vaihtelu? Ajallinen vaihtelu?

4) Täysin integroitu numeerinen mallinnus Pohjavesimallinnuksen uusi sukupolvi Ratkaistaan samanaikaisesti virtausyhtälöt pohjavedelle, osittain kyllästynelle kerrokselle ja pintavedelle Myös muita

9 4) Täysin integroitu numeerinen mallinnus Pohjavesimallinnuksen uusi sukupolvi Ratkaistaan samanaikaisesti virtausyhtälöt pohjavedelle, osittain kyllästynelle kerrokselle ja pintavedelle Myös muita prosesseja (haihdunta, aineen ja lämmön kulkeutuminen, talvihydrologia) mahdollista simuloida Monipuolinen työkalu hydrologisten prosessien ja pinta- ja pohjaveden vuorovaikutuksen tarkasteluun kokonaisuutena Esimerkkikoodeja: HydroGeoSphere, ParFlow, InHM, Mike-SHE Fig: Aquanty Inc.

ja lämmön kulkeutuminen, talvihydrologia) mahdollista simuloida Monipuolinen työkalu hydrologisten prosessien ja pinta-

10 Tutkimustuloksia Rokuan harjualueelta Suomen suurimpia pohjavesiesiintymiä Muodostumisalue n. 90 km 2 Pohjavesivaikutteisia Järviä pohjaveden muodostumisalueella Puroja pohjaveden purkautumisalueilla

90 km 2 Pohjavesivaikutteisia Järviä pohjaveden

11 Pohjaveden purkautumiskohdat järviin Lämpökamera vs Mallinnus

12 Mallinnus [m 3 / vrk] PV purkautumismäärät järviin Hapen isotoopit vs Mallinnus Laskenta Isotoopit [m 3 / vrk] Tilanne elokuussa 2013

13 Tarkempi pv-suotautuminen järveen Suotautumismittaukset Lämpökamera (2013) Mallinnus (2013) 3.7 cm/d 4.9 cm/d 2.8 cm/d

15 Yhteenveto tutkimuksista Rokualla Miten Pohjavesi-pintavesi tutkimus lisäsi hydrologista ymmärrystä Rokualla? 1) Osoitti usealla menetelmällä, että järvet ovat kiinteästi yhteydessä pohjavesiesiintymään 2) Järvien vedenpinnan vaihtelu kytköksissä pohjaveden pinnanvaihteluun <-> luonnolliseen sadannan vaihteluun 3) Pohjavesi tuo järviin ravinteita! Harjulla alempana olevat järvet, joissa ulosvirtaama (puro) saavat enemmän ravinteikasta pohjavettä ja ovat myös rehevämpiä 4) Mallinnuksella laaja kokonaiskuva pohjaveden vaikutuksista järviin ja puroihin

pohjaveden pinnanvaihteluun <-> luonnolliseen sadannan vaihteluun 3) Pohjavesi tuo järviin ravinteita!

16 Kiitokset mielenkiinnosta! The 7th Framework GENESIS project EU aluekehitysrahasto AKVA, Suomen Akatemia MVTT Renlundin säätiö

Samankaltaiset tiedostot

Veden stabiilit isotoopit vedenhankinnan ja viemäriverkoston analysointityökaluna

Veden stabiilit isotoopit vedenhankinnan ja viemäriverkoston analysointityökaluna Pekka M. Rossi*, Elina Isokangas, Heini Postila, Hannu Marttila Vesi-, energia- ja ympäristötekniikan tutkimusyksikkö,