Kalajoen keski- ja alaosan yleispiirteiset tulvavaarakartat HW1/20 HW1/1000

Transkriptio

1 POHJOIS-POHJANMAAN YMPÄRISTÖKESKUS Kalajoen keski- ja alaosan yleispiirteiset tulvavaarakartat HW1/20 HW1/ Insinööritoimisto Pekka Leiviskä Vauhtipyörä 4, Tyrnävä

2 Sisällysluettelo 2 1 YLEISTÄ LÄHTÖTIEDOT Maaston korkeusaineisto Kalajoki kk Alavieska kk Ylivieska MML Ylivirtaamatiedot Siltatiedot Kalajoen pääuoman pengerrykset LASKENTAMALLI Maaston korkeusmalli Virtaamamalli KALIBROINTI LASKENTATULOKSET TARKENNUSTARPEITA JATKOSSA...15

3 1 YLEISTÄ 3 Tässä työssä määritettiin tulvakartat Kalajoen keski- ja alaosalle ylivirtaamille HQ1/20 - HQ1/1000. Laskentaväli kattaa Padingin voimalaitoksen ja meren välisen alueen. Käytetty korkeusjärjestelmä on N LÄHTÖTIEDOT 2.1 Maaston korkeusaineisto Kalajoki kk Kalajoen keskustan osalta käytettiin maastoaineistona kunnan kaavakartta-aineistoa. Aineistossa oli korkeuskäyrät määritettyinä 0,5 m välein. Pieni osa aineistojen korkeuskäyristä lisättiin digitoimalla vanhemmasta kaavakartta-aineistosta Alavieska kk Alavieskan kaavakartta-aineisto saatiin käyttöön Ylivieskan kaupungilta. Aineisto sisälsi korkeuskäyrät taajamasta 0,25 m välein. Aineisto saatiin käyttöön Microstationin formaatissa Ylivieska Ylivieskan kaavakartta-aineisto sisälsi korkeuskäyrät 0,25 m välein. Aineisto saatiin käyttöön Microstationin formaatissa MML Maanmittauslaitoksen aineisto oli osin MML25 ja osin MML10 eli 25 m ja 10 m ruutuvälin korkeusaineistoa. Aineistoissa havaittiin, etteivät korkeudet noudattaneet täysin peruskartalla olevia käyriä. Lisäksi aineistorajoilla oli selviä eroavuuksia korkeuskäyrien sijainnista MML10 ja MML25 välillä. MML25 korkeusaineisto muutettuna korkeuskäyriksi oli hieman "rasterimaista" eli lasketut käyrät olivat hieman kulmikkaita. Lisäksi joillain tasaisilla alueilla ja jokivarressa oli tasaisesti samaa korkeutta isolla alueella. Aineiston käyttö jättää toivomisen varaa. Aineistona MML10 käyrät olivat korkeuskäyriksi muutettuna "kauniita" ja epäloogisuuksia ei juuri esiintynyt. Harmi ettei koko aineisto ollut valmista käytetylle laskenta-alueelle.

4 2.2 Ylivirtaamatiedot 4 Virtaamat eri kohdissa jokea perustuvat ylivirtaamien 1/20-1/50 osalta havaittuihin tulviin ja alueen virtaamahavaintoasemien tulvantoistuvuuskäyriin. HQ1/100 - HQ1/1000 arviointi on laadittu Kalajoen vesistömallin laskentojen avulla. Laskenta on raportoitu tarkemmin raportissa Noora Veijalainen, Kala- ja Vääräjoen kerran 100, 250 ja 1000 vuodessa toistuvien tulvien suuruuksien arviointi Suomen ympäristökeskus, Hydrologian yksikkö. Taulukko 1. Virtaamajakauma Kalajoessa eri poikkileikkausten kohdalla tulvantoistuvuuksilla HQ1/20 - HQ1/1000 sekä kevään 2000 havaitulla tulvalla. 2.3 Siltatiedot Siltatiedot saatiin käyttöön tielaitokselta (Timo Nikula). Ylivieskassa sijaitsevan rautatiesillan osalta tiedot saatiin VR-Rata yksiköltä (Raili Suomalainen). Siltatiedot olivat sähköisessä Tif-formaatissa olevia siltasuunnitelmakuvia. Kahden sillan osalta jouduttiin tyytymään silta-aukkolausuntojen tietoihin. Silta-aukkolausunnosta ilmeni virtauksen kannalta oleellisena tietona vapaan aukon minimileveysvaatimus, jota käytettiin laskennassa.

5 Taulukko 2. Kalajoen keski- ja alaosan siltatiedot välillä Padingin voimalaitos - meri. Kuvanro tiel. Nro Kalajoki pl Silta Vapaan aukon leveys B [m] Kannen alapinta pilarien kanssa Kalajoki Isosilta 20+4*25+20 pilarit 1,7 keskileveys Siltasaaren silta pilarit 1, Hihnalankosken 18+3*23+18 silta pilarit 1, Alavieska silta pilarit 1, Niemelänkylän silta pilarit 1, "Sievi-Oulainen 60 mt silta" pilarit? Kalajoki silta II pilarit 1, "savisilta" purettu rautatiesilta pilarit 2, Visurin silta 21,7+27,8+21,7 pilarit 1, "Raudaskylän 56 kansanopiston silta" Hyttisilta 21,7+27,2+21,7 pilarit 1,2 *) Arvio korkeudesta maastomallin tiedoista Ylivieskan maastomallista. 5 Tien tasausviiva N60 + [m] N60 + [m] 6,8-7,4 8,3-9,0 8,6 9,8 24,8 26,4 46,9 48,8-48,9 52,5 54,0 53,5 55,0 *) 54,2-53,9 55,6-55,3 57,7 59,2 65,15 67,5 68,6 70,0 Taulukon mukaisten siltojen sijainti Kalajokivarressa on esitetty oheisissa kuvissa 1-6. Kuva 1. Nro 1 Kalajoki Isosilta ja 2 Siltasaaren silta, Kalajoki, keskusta

6 6 Kuva 2. Nro 3 Hihnalankosken silta, Tynkä, Kalajoen ja Alavieskan välillä Kuva 3. Nro 4 Alavieskan silta, Alavieskan keskustassa Nro 5 Niemelänkylän silta

7 7 Kuva 4. Nro 6 "Sievi-Oulainen mt-silta, 7 Kalajoki silta II, 8 "vanha savisilta" purettu, 9 Rautatiesillat Kuva 5. Nro 10 Visurin silta Kuva 6. Nro11 "Raudaskylän kansanopiston silta", 12 Hyttisilta

8 8 2.4 Kalajoen pääuoman pengerrykset Kalajoen pääuoman pengerrykset on tallennettu HEC-RAS virtaamamalliin oheisten tietojen mukaisesti. Paaluväli Pohjoispuoli (TN:o 1097 Ko 1) , , , , , , , ,03 +Järviojan oikeaa reunaa ylöspäin 350 m samalla korkeudella 43,03 Paaluväli Pohjoispuoli pengerretty koko väli Paalu n:o nykyinen Tuleva , ,51 48, ,80 48, ,27 49, ,63 49, ,68 49, ,71 49, ,92 49, ,10 50, ,10 50, ,13 50, ,37 50, ,56 50, ,75 50, , , , , , , , , , ,99 Kääntö tiehen 52,00 päin ,00

9 Paaluväli ja Eteläpuoli pengerretty Paalu n:o nykyinen Tuleva ,43 48, ,45 48, ,08 48, ,01 48, ,48 49, ,49 49, ,56 49, ,46 49, ,54 49, ,70 49, ,56 49, ,11 50, ,10 50, ,90 50, ,28 50,37 Korteoja ,27 50, ,46 50, ,68 50, ,15 50, ,62 50, tie Eteläpuoli pengerretty Paalu n:o nykyinen , , , , , , , , , , , ,60 Kääntö tiehen 52,60 Hamarin yläpuoli, eteläranta paaluväli , lähtö 63,38, pituuskaltevuus 0,0006 Paalu n:o nykyinen , , , , , ,85 64,30 Joesta poispäin 63,85 64,35

10 Hamarin yläpuoli, pohjoisranta paaluväli , lähtö 63,38, pituuskaltevuus 0,0006 Paalu n:o Nykyinen , , ,61 10 Pohjoisranta väli Paalu n:o Nykyinen , ,83 64,25

11 11 3 LASKENTAMALLI 3.1 Maaston korkeusmalli Korkeusaineistot yhdistettiin samaan tiedostoon laskemalla koko aineiston osalle korkeuskäyrät 0,5 m:n välein. 3.2 Virtaamamalli Virtaamamalli laadittiin HEC-RAS ohjelmistolla. Siltatiedot lisättiin malliin tsv, siltakannen alapinnan, vapaan aukon ja pilaritietojen osalta. Hamarin voimalaitoksen yläpuolella käytettiin taulukossa 3 esitettyjä eri virtaamatietoja vastaavia vedenkorkeuksia. Hamarin voimalaitoksen perkaussuunnitelmasta ilmenee että virtaamalla 400 m 3 /s vedenkorkeus pl on 62,27 m (liite 33/28). HEC-RAS mallissa on vastaavasti saatu 405 m 3 /s virtaamalla korkeudeksi 62,26 m. Taulukko 3. Eri virtaamia vastaavat vedenkorkeudet Hamarin voimalaitoksen yläpuolella. Toistuvuus Virtaama [m 3 /s] Vedenkorkeus Hamarin yläpuolella [m] HQkevät ,11 HQ1/ ,01 HQ1/ ,26 HQ1/ ,60 HQ1/ ,89 HQ1/ ,21

12 12 4 KALIBROINTI Kalajoen malli kalibroitiin käyttäen kevään 2000 tulvahavaintoarvoja. Havaintoarvot eri poikkileikkauksissa on esitetty taulukossa 4. Uoman karkeus käytetyssä kalibroinnissa vaihteli uoman keskiosalla välillä 0,030-0,060. Tulva-alueen osalta käytettiin vakiokarkeutta 0,100. Penkereiden kohdalla tulva-alueen karkeus oli kuitenkin erittäin iso eli 10. Tällä on ajateltu että tulva-alueet eivät osallistu veden kuljettamiseen, vaan veden virtaus tapahtuu vain penkereiden välissä. Jos joskus myöhemmin halutaan tutkia mikä olisi vedenkorkeus kyseisessä kohdassa ilman penkereitä, voitaisiin suuntaa antava arvio saada pikatarkasteluna muuttamalla tulva-alueen karkeuskerroin arvosta 10 noin arvoon 0,06-0,100 hieman alueella sijaitsevasta kasvillisuuden peitteisyydestä riippuen. Taulukko 4. Havaitut vedenkorkeudet eri poikkileikkauksissa. Kalibroidun uoman pituusleikkaus on esitetty kuvissa 7-8.

13 13 60 Kalajoki_tulva20_1000 Plan: HQ20_ RIVER-1 Reach-1 Legend WS HQkevät2000 Crit HQkevät2000 Ground OWS HQkevät Elevation (m) Kalajoki Isosilta pl SIltasaaren silta pl Hihnalankosken silta pl Alavieskan silta pl Main Channel Distance (m) Kuva 7. Kalajoki kalibrointivirtaamalla HQkevät2000 plv Kalajoki_tulva20_1000 Plan: HQ20_ RIVER-1 Reach-1 Legend WS HQkevät2000 Crit HQkevät2000 Ground OWS HQkevät Elevation (m) Niemelänkylän silta pl Sievi-Oulainen mt-silta pl Kalajoki silta II pl Rautatisillat 2 kpl pl Visurin silta pl Raudaskylän kansaopiston silta pl Hyttisilta pl Main Channel Distance (m) Kuva 8. Kalajoki kalibrointivirtaamalla HQkevät2000 plv

14 5 LASKENTATULOKSET 14 Tulvavaarakartat on laadittu toistuvuuksilla HQ1/20 - HQ1/1000 vedensyvyyksille 0.0, 0.5, 1.0, 2.0 ja 3.0 m. Penkereiden tulvilta suojaaman alueen rajaus on tehty suurimman laskennallisen tulvan osalta, jota penger vielä suojaa. Penkereiden suojaaman alueen rajaus oli hieman epätarkkaa joiltain osin: - Alavieskan yläpuoliset penkereet suojaavat alapäästään nimellisesti tulvantoistuvuudelle HW1/1000 saakka. Näin kuitenkin vain korotettavan jakson osalta. - Eteläpuolen penkereen tausta-alueelle pääsee vettä suurilla tulvilla Putaansuun kautta, joten tässä työssä tehty rajaus on tältä osin hieman epätarkka - Alavieskan yläpuolen Pohjoispuolen penkereen taustalle pääsee yläosalta vettä HW1/50 tulvaa isommilla virtaamilla, joten olen koko jakson merkinnyt HW1/50 mukaisesti (vaikka alaosa täyttäisi HW1/1000 toistuvuuden) - Hamarin yläpuolella hieman sama juttu, voimalaitoksen lähellä penkereet suojaavat HW1/1000 tilanteen mutta Visurin sillan päädyssä penkereet suojaavat tulvilta noin HW1/100 saakka. Näin vesi pääsee eteläpuolen penkereen taustalla ilmeisesti Hamarin voimalaitokselle saakka. Laskentatulokset ilmenevät liitteistä Liite 1 HW poikkileikkauksittain virtaamilla HQ1/20 - HQ1/1000 sekä HQkevät Liite 2 Aineistorajat A2 1: Liite 3 Havaittu tulva keväällä 2000 A2 1: Liite 4 Laskentapoikkileikkaukset A2 1: Liite 5 HW1/20 A2 1: Liite 6 HW1/50 A2 1: Liite 7 HW1/100 A2 1: Liite 8 HW1/250 A2 1: Liite 9 HW1/1000 A2 1: Liite 10 Metatietolomake

15 6 TARKENNUSTARPEITA JATKOSSA 15 Käytetyistä korkeusmalleista MML25 on selvästi epätarkkaa aineistoa ja pääteltynä tarkempien aineistojen rajojen läheisyydestä korkeudeltaan epätarkkaa. Aikanaan kun MML25 käytetyiltä kohdilta valmistuu MML10 aineisto, kannattaa laskenta käydä kyseisellä aineistolla läpi ja korjata selvät veden peittävyysvirheet. Oheisissa kuvissa 9 ja 10 on kaksi selvää kohtaa joissa MML25 aineiston korkeuden epätarkkuusvirhe esiintyy. Niemelänkylän sillan läheisyydessä on käytetty MML25 aineistoa. Hieman sillan yläpuolella sijaitsee sairaala, jonka kohdalla maastoaineistona on Ylivieskan kaupungin korkeusaineistoa. Siirryttäessä sairaalan alapuoliselle alueelle käyrät eivät HW1/20 tulvalla ole ulottuneet niin etäälle joesta kuin laskennan mukaan tapahtuisi. Korkeusvirhe maastomallissa lienee runsaan metrin luokkaa. Kuva 9. HW1/20 laskettu tilanne Niemelänkylän sillan läheisyydessä.

16 16 Toinen selkeä virhe aineistossa on Hyttisillan yläpuolisella alueella. Suurimmilla tulvilla vesi ei ole noussut pelloille kuvan mukaisella alueella. Kuva 10. HW1/20 laskettu tilanne Hyttisillan läheisyydessä. Jotta käsiteltävien kohtien kastuvan alueen maastotietojen korkeus vastaisi paremmin todellista tilannetta, tulisi aineistokäsittelyssä korvata tiedostot: 25m_ xyz 25m_ xyz 25m_ xyz 25m_ xyz 25m_ xyz 25m_ xyz