LEPPIKOSKEN VOIMALAITOKSEN KALATIEN YLEISSUUNNITELMA Paltamo KAINUUN ETU OY Kainuun vaelluskalahanke Lönnrotinkatu 1, 87100 KAJAANI, Finland +358-50-5859459 simo.yli-lonttinen@kainuunetu.fi
Sisällysluettelo 1. YLEISTÄ... 3 2. ARVIO KALATIEN SUUAUKON SIJOITTAMISESTA JA REITISTÄ... 3 3. HYDROLOGISET LÄHTÖARVOT... 4 4. HYDROLOGISESTA JA HYDRAULISESTA MITOITUKSESTA... 4 4.1 Yleistä... 5 4.2 Alimmainen allas... 5 4.3 Kalatien yläpään vedenotto... 6 4.4 Vedenkorkeuksien seuranta automatiikkaa varten... 7 4.5 Muut laitteet ja toimenpiteet... 7 5. KALATIEN TOIMINTA... 7 5.1 Käyttöönotto keväällä ja sulkeminen syksyllä... 7 5.2 Käyttö... 7 6. KALATIEN RAKENTAMINEN... 8 7. SEURANTA... 8 8. KUSTANNUKSET... 8 LIITTEET: Leppikosken voimalaitoksen kalatien yleispiirustukset Havainneviistokuvia Leppikosken voimalaitoksen kalatiestä 2
LEPPIKOSKEN VOIMALAITOKSEN KALATIEN YLEISSUUNNI- TELMA Paltamo 1. YLEISTÄ Kiehimäjoki laskee Paltamon keskustassa Oulujärveen. Noin 6 km jokisuusta on Leppikosken voimalaitos, joka valmistunut 1960-luvun alkupuolella. Voimalan rakennusvirtaama on 220 m 3 /s ja siinä on käytössä Kaplan turpiinit. 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 1.6. 30.11. välisenä aikana. Fortum Oyj on toimittanut suunnittelijalle Leppikosken havaitut ala- ja ylävedenkorkeudet sekä voimalaitosalueen kartan. Virtaamatiedot on saatu ympäristöhallinnon Hertta-tietojärjestelmästä. Tämä suunnitelma on laadittu korkeusjärjestelmässä NN+, koska voimalaitoksen lupa ja lähtötiedot ovat samassa korkeusjärjestelmässä. 2. ARVIO KALATIEN SUUAUKON SIJOITTAMISESTA JA REITISTÄ Voimalaitoksen tulvaluukut sijaitsevat uoman kummallakin laidalla ja turbiinit ovat keskellä tulvaluukkujen välissä. Kalatien suuaukkoa ei voi sijoittaa tulvaaukkojen purkualueen läheisyyteen. Kalatien suuaukon mahdollisesti edullisin sijoituspaikka on länsirannalla olevan betonisen tukimuurin alapäässä. Tällä kohtaa veden pyörteily on silmämääräisesti katsottuna jo pääosin loppunut ja virtaus on yhdensuuntaista. Uoman länsirannan puolelle ei ole käytännössä mahdollista rakentaa luonnonmukaista kalatietä koska tiepenger on liian jyrkkä ja sen alapuolella on heti tie sekä rakennuksia. Jos haluttaisiin osittain luonnonmukaista kalatietä, niin luonnonmukaisen osuuden alapää voisi alkaa vasta noin 230 m päässä rannasta länteen päin olevan lammen toiselta puolelta. Luonnonmukaisen osuuden alaosalle asti kalatie jouduttaisiin joka tapauksessa viemään teknisenä ratkaisuna, jolloin jo alaosan teknisen ratkaisun pituudeksi tulisi noin 300 m. Kokonaan teknisenä pystyrakoratkaisuna toteutettuna kalatien kokonaispituudeksi tulee noin 240 m. 3
Uoman itäpuolella ei todennäköisesti ole yhtä edullista alapään sijoituspaikkaa kuin länsirannalla. Uoman itäpuolen ranta-alueiden korkeudet eivät mahdollista järkevästi rakennettavissa olevaa luonnonmukaista kalatietä. Luonnonmukainen ratkaisu jouduttaisiin kierrättämään kytkinkentän ja sen eteläpuolella olevien rakennusten eteläpuolelta jolloin peruskartan korkeuskäyrien perusteella uoman pohja tulisi patotien kohdalla noin 7 10 m syvään leikkaukseen ja alkupäässä jyrkkä uoman reuna jouduttaisiin joka tapauksessa toteuttamaan teknisenä ratkaisuna. Padon lävistys maantien alitse yläkanavaan voidaan toteuttaa vaihtoehtoisesti joko betonista kourua pitkin noin 100 m päästä laitoksen länsipuolelta tai heti laitoksen länsipuolella olevan nippu-uittoaltaan kautta. 3. HYDROLOGISET LÄHTÖARVOT Vedenkorkeudet Kalatien ylä- ja alaveden korkeustiedot ovat jaksolta 2006-2010 1.6-30.10 väliseltä ajalta. Ylävedenkorkeuden vaihteluväli (vuorokausikeskiarvo) on normaaliolosuhteissa pysyvyyskäyrän mukaan NN+133,55 134,50 m. Ylä- ja alapään äärikorkeudet ovat harvinaisia ja kalatien toiminnan kannalta ylävedenpinnan liian suuri vaihteluväli on ongelmallinen. Tästä syystä suunnittelun lähtökohdaksi toimintaväliksi valitaan väli NN+133,90 134,45, joka vastaa noin 98 % pysyvyyttä (vaihteluväli on 0,55 m). Tason NN+134,95 alapuolinenkaan yläaltaan vesipinta ei kokonaan lopeta kalatien toimintaa mutta se heikkenee. Alavedenkorkeuden vaihteluväli on normaaliolosuhteissa pysyvyyskäyrän mukaan NN+122,1 124,20 m. Alapään toiminnan kannalta on merkittävää alavesipinnan alin toiminta korkeus. Suunnittelun lähtökohdaksi valitaan alavedenkorkeus NN+122.30, joka vastaa noin 98 % pysyvyyttä. Alaveden ollessa mitoittavaa tasoa alempana kalatien toiminta voi nousevasta kalalajista riippuen lievästi heikentyä koska alimmissa pystyraoissa vesikynnykset kasvavat yli 0,2 m korkuisiksi. Kalatien toiminta-aikana ylä- ja alavesipintojen mitoituskorkeusero on 12,15 m. Virtaamat Leppikosken kalannousuajan 1.6. 31.10 keskivirtaama on 98 m 3 /s ja MQ50% on 74 m 3 /s. Pysyvyyskäyrän mukaa virtaama on 0 m 3 /s n. 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. HYDROLOGISESTA JA HYDRAULISESTA MITOITUKSESTA Kalatietyyppi on pystyrakokalatie. Kalatie voidaan mitoittaa virtausolosuhteiltaan kaikille nouseville kaloille. Suunnitteluvirtaamaksi voidaan valita 0,5 1 m 3 /s. 4
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 minimivirtaama on 0,3 m 3 /s. Veden otto 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 240 m. Mitoitusputouskorkeus on n. 12,15 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. 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. 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 Kalatien sisääntuloaukko sijoitetaan alavirtaan katsottuna voimalaitoksen oikealla rannalle betonisen luiskaverhouksen alavirran puolelle, jossa voimalan virtaama kulkee rauhoittuneena rannansuuntaisesti, jolloin kalat löytävät kalatien sisääntuloaukon mahdollisimman hyvin. Allas kaivetaan ja louhitaan ja ankkuroidaan alapuoliseen kallioon. 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 5
ajautumisen vähentämiseksi, pumppausaukkojen joenpuolelle tehdään sihtiseinä. Erittäin matalan alaveden ajaksi pumppu ja sulkuluukku sulkeutuvat automaattisesti. Keräilyallas on päältä avonainen ja se on varustettu ritilätasoilla ja reunakaiteilla. 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 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. Nippuuittoaltaan 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. tai 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. Pintaroskan joutumista kalatiehen voidaan vähentää ottopään pystyraon ylävir- 6
ran 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 kalatien 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 kallatiealueilla. Samalla ritilätaso varjostaa kalatietä huonontaen kalojen näkymistä ylhäältäpäin. Kävelytasot varustetaan myös kaiteilla. Kalatiessä on muutamia vedenalaiselle videokameralle sopivia kuvauskohtia. Alin on alimmassa altaassa sisääntuloaukkoon päin, seuraavat suunnanvaihtoaltaissa suunnattuna alempaa pystyrakoa kohti. 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 7
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. 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. Leppikosken kalatien rakennuskustannukset ovat n. 1,7 2,1 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. 8
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 100 200 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 3000 8000 euroa riippuen pumpun virtaamasta käyttöajasta. Pumpun ja muiden laitteiden arvioidut peruskorjaukset ja kunnostukset 5 10 vuoden välein ovat arviolta 1000 2000 euroa vuotta kohti. Yhteensä käyttökulut ovat noin 8 000 17 000 euroa/vuosi. Kalateiden kautta menevästä virtaamasta aiheutuu myös energiatappiota. Rahallinen arvo on vuositasolla energiahinnalla 5 c/kwh yhteensä n. 8 400 16 800 euroa ilman ohijuoksutusten vaikutusta. Laskelma perustuu 5 kk käyttöaikaan, putouskorkeuteen 15,3 m (keskimääräinen putous) ja virtaamaan 0,5 1 m 3 /s. Tätä pienentää mahdollisten ohijuoksutusten käyttö kalatiessä. Oulussa 22.8.2011 Maveplan Oy Kiilakiventie 1 90250 Oulu Hannu Alatalo Ilkka Räihä dipl.ins. Ins.AMK puh. 040-5161504 puh. 050-3722172 9