Hydrologia. L10 Valunta. Valunta: määrittely

Samankaltaiset tiedostot
Hydrologia. Munakan W-asema Kyrönjoella

Salajärven ja Ruuhijärven vedenkorkeuksien muuttamismahdollisuudet Vedenkorkeuksien muutokset erilaisissa vaihtoehdoissa.

HYDROLOGINEN KIERTO Pertti Vakkilainen, vesitalouden emeritusprofessori

Ryhmät 1 & 2 Henriikka Salminen & Sanna Varanka

ENNEN JOKAISTA LUKUPIIRIÄ LUE KÄSITELTÄVÄT SISÄLLÖT JA TEE SÄHKÖPOSTITSE ANNETTU ENNAKKOTYÖ

Hydrologinen kierto ja vesitase. Vesi- ja ympäristötekniikka - ENY-C Harri Koivusalo

Ilmastonmuutos ja vesivarat. Noora Veijalainen Suomen ympäristökeskus Vesikeskus

Pintavesien hydrologia

Peltosalaojituksen suunnittelu

Viikkoharjoitus 2: Hydrologinen kierto

Hydrologia. Pohjaveden esiintyminen ja käyttö

Hydrologia. Routa routiminen

Laskuharjoitustehtävät

Tampereen kaupunki Lahdesjärvi Lakalaivan osayleiskaavan hydrologinen selvitys: Lisäselvitys Luonnos

Havaintoja maatalousvaltaisten valuma-alueiden veden laadusta. - automaattiseurannan tuloksia

RATU rankkasateet ja taajamatulvat TKK:n vesitalouden ja vesirakennuksen hankeosien tilanne ja välitulokset T. Karvonen ja T.

Vesiensuojelutoimenpiteiden vaikutusten mittaaminen vesistössä. Pasi Valkama Vantaanjoen ja Helsingin seudun vesiensuojeluyhdistys ry

MONIMUOTOISET TULVAT

Porttipuiston kauppakeskuksen tontin. alustava hulevesiselvitys. Vantaa, Helsinki

DEE Tuulivoiman perusteet

TOSKA hankkeen tuloksia Täydennysojitus savipellolla

SMG-4500 Tuulivoima. Toisen luennon aihepiirit VOIMIEN YHTEISVAIKUTUKSISTA SYNTYVÄT TUULET

BILKE-raportti Paimion-, Mynä- ja Sirppujoen ilmastonmuutostarkastelut, hydrologia Harri Myllyniemi, Suomen ympäristökeskus

Hydrologia. Säteilyn jako aallonpituuden avulla

Hannu Mannerkoski Miten metsätaloustoimenpiteiden vaikutukset näkyvät pohjavedessä

Lumetuksen ympäristövaikutukset

IGS-FIN allasseminaari Hulevesialtainen hydrologinen mitoitus Heli Jaakola

MINIMIVIRTAAMA KALATIEN TOIMINNAN KANNALTA. Esa Laajala Pohjois-Pohjanmaan elinkeino-, liikenne- ja ympäristökeskus

Kuva 1. Virtauksen nopeus muuttuu poikkileikkauksen muuttuessa

Ilmastonmuutoksen vaikutukset Kyyveden tilaan skenaariot. SYKE:n VEMALA-mallinus Kymijoen päävesistöalueella

KESKUSTAAJAMAN OSAYLEISKAAVAN HULEVESISELVITYS

Jatkuvatoiminen vedenlaadunmittaus tiedonlähteenä. Pasi Valkama

KYYVEDEN POHJAPATO Mikkeli, Kangasniemi

Ravinnehuuhtoumat peltoalueilta: salaojitetut savimaat

HANNUSJÄRVEN VALU- MA-ALUE SELVITYS, NY- KYTILANNE

16X JANAKKALAN KUNTA. Myllyojan hulevesimitoitus

Hydrologia. Lumen ja jään fysikaaliset ominaisuudet

Hulevesien hallinta tiivistyvällä pientaloalueella

MERIKARVIA. Merikarviantien alkupään ja Yrittäjäntien ympäristön asemakaavoitus. Hulevesitarkastelu. Kankaanpään kaupunki. Ympäristökeskus.

Aiheena tänään. Virtasilmukka magneettikentässä Sähkömagneettinen induktio. Vaihtovirtageneraattorin toimintaperiaate Itseinduktio

Kapasitiivinen ja induktiivinen kytkeytyminen

Säätiedon hyödyntäminen WSP:ssä

Iso-Lamujärven alustava pohjapatolaskelma

Muuttuvan ilmaston vaikutukset vesistöihin

Rakentamisen aiheuttamat valuntamuutokset asuinalueilla ja vaihtoehtoisten hulevesijärjestelmien mallinnus

Kitka ja Newtonin lakien sovellukset

Liika vesi pois pellolta - huuhtotuvatko ravinteet samalla pois?

Ilmasto. Maisema-arkkitehtuurin perusteet 1A Varpu Mikola

Itämeren fosforikuorma Suomen vesistöistä

Automaattimittarit valuma-alueella tehtävien kunnostustoimien vaikutusten seurannassa

Katsaus valuma-alueiden vesi- ja lumitilanteeseen. Maantieteen tutkimusyksikkö Oulun yliopisto

Mouhijärven ja Kiikoisjärven ilmastonmuutoslaskennat. Miia Kumpumäki Suomen ympäristökeskus Kevät 2018

Automaattinen veden laadun mittaus kannattaa

Kunnostusojitustarve vesitalouden ja vesiensuojelun näkökulmasta. Hannu Hökkä, Mika Nieminen, Ari Lauren, Samuli Launiainen, Sakari Sarkkola Metla

FCG Finnish Consulting Group Oy

Ratkaisut suometsien puunkorjuuseen

Ojitetuille suometsäalueille soveltuvan hydrologisen mallin kehitys ja sovellus käyttäen automaattista kalibrointia

Jatkuvatoiminen ravinnekuormituksen seurantaverkosto Kirmanjärven valumaalueella

Hulevesien laadun hallinta

Kortekumpu, Kangasala MAAPERÄ- JA HULEVESI- SELVITYS Työnro

Kasvin soluhengityksessä vapautuu vesihöyryä. Vettä suodattuu maakerrosten läpi pohjavedeksi. Siirry asemalle: Ilmakehä

Liike ja voima. Kappaleiden välisiä vuorovaikutuksia ja niistä aiheutuvia liikeilmiöitä

Veikö syksyn sateet ravinteet mennessään?

Hydrologia. Maanpinnan alaisten vesien jako

peltovaltaiselta ja luonnontilaiselta valuma

KARVIANJOEN POHJOISOSAN TAIMENPUROJEN KUNNOSTUSTEN TOTEUTUSSUUNNITELMA 2016 FRESHABIT OSA 2/4/17

MH-KIVI OY SIIKAKANKAAN SORA-ALUE RUOVESI SUUNNITELMA POHJAVEDEN SUOJAAMISEKSI TANKKAUS- JA MURSKAUSTOIMINTOJEN YHTEYDESSÄ

Pohjois-Tammelan järvien tulvavesien ja alimpien vedenkorkeuksien tasaaminen, vesistömallinnus

KARVIANJOEN POHJOISOSAN TAIMENPUROJEN KUNNOSTUSTEN TOTEUTUSSUUNNITELMA 2017 FRESHABIT OSA 2/4/18

Muuttuvan ilmaston vaikutukset vesistöihin

NURMIJÄRVI VIIRINLAAKSON OJAN SIIRRON JA PUTKITUKSEN LUVANTARVE LAUSUNTO. Johdanto

Päijänrannan asemakaava

Globaali näkökulma ilmastonmuutokseen ja vesivaroihin

Pientareet Suojakaistat Suojavyöhykkeet

Luvun 12 laskuesimerkit

Maija Taka Pienvesitapaaminen

Vesistö ja keskivedenkorkeus. Jari Hakala, SYKE, Vesikeskus, Haja-asutuksen jätevesineuvojien koulutus,

Fysiikan perusteet. Voimat ja kiihtyvyys. Antti Haarto

Tekniset ratkaisut hulevesien hallinnassa

HÄMEENLINNAN KAUPUNKI SUNNY CAR CENTER

Veden stabiilit isotoopit vedenhankinnan ja viemäriverkoston analysointityökaluna

Alustava tulvakartta hulevesitulvariskien arviointiin. Mikko Huokuna SYKE


LUONNONHUUHTOUMA Tietoa luonnonhuuhtoumasta tarvitaan ihmisen aiheuttaman kuormituksen arvioimiseksi Erityisesti metsätalous

Hydrologian perusteet ja maan vesitalous

PISPALAN KEVÄTLÄHTEET

Kunnostusojituksen vesistökuormitus ja -vaikutukset. Samuli Joensuu Jyväskylä

LAN TULVIIN JA SIIKAJOEN BIFURKAATIO MUSTAJOEN KAUTTA TEMMESJOKEEN

VESISTÖJEN TILA JA KUNNOSTUS KOULUTUSILTA. Maa- ja metsätalouden vesiensuojelutoimet

Lapin tulvatilannekatsaus

Suomen metsien kasvutrendit

Maanpinnan kallistumien Satakunnassa

Valuma-alueen merkitys vesiensuojelussa

MELTAUKSEN OIKEUSVAIKUTTEINEN OSAYLEISKAAVA

PIENTAREET, SUOJAKAISTAT JA SUOJAVYÖHYKKEET

Pohjapatohankkeet Vehkajoella ja Vaalimaanjoella. Vesistökunnostuspäivät , Tampere Vesa Vanninen, Varsinais-Suomen ELY-keskus

g-kentät ja voimat Haarto & Karhunen

PYP I / TEEMA 8 MITTAUKSET JA MITATTAVUUS

Transkriptio:

Hydrologia L10 Valunta Valunta: määrittely..se osa sadannasta, joka virtaa vesistöä kohti maan pinnalla, maaperässä tai kallioperässä (Int. Glossary of Hydrology, 1974) keskeisenä vaikuttavana voimana on gravitaatio vastustavina voimina: hitaus-, kitka- ja koheesiovoimat kasvipeite ja muut ympäristötekijät vaikuttavat valunta [R] = mma -1 tai mmd -1 virtaama Q = m 3 s -1 tai ls -1 (yksikkö-)valuma q =Q/F [q]= ls -1 km -2 15/01/2013 WETA150 Hydrologia T.Huttula 2 1

Valunnan synty maanpäällinen eli pintavalunta pintakerrosvalunta pohjavesivalunta niiden keskinäinen osuus riippuu sadannan tai sulannan ominaisuuksista ja alueen pinnanmuodoista ja maaperästä luonnossa sama vesi voi olla välillä pintavalunnassa, liikkua pintakerrosvaluntana ja 15/01/2013 palata jälleen pintavalunnaksi WETA150 Hydrologia T.Huttula 3 pohjavesivalunnan erottaminen helpointa kuivalla kaudella 15/01/2013 WETA150 Hydrologia T.Huttula 4 2

Valuntakäyrä, valunnan aikakäyrä yksittäinen sadanta-valuntatapahtuma tai vuosikymmenten pituinen aikasarjaesitys jako osiin: uomiin tuleva välitön valunta pintavalunta nopea pintakerrosvalunta maaperässä tapahtuva pohjavalunta hidas pintakerrosvalunta pohjavesivalunta nousu-, huippu- ja resessiovaiheet 15/01/2013 WETA150 Hydrologia T.Huttula 5 Pinta- ja pohjavalunnan erottaminen erottaminen kokeellisesti alkupiste: nousun alku loppupiste harkinnanvaraisesti välille suora helpointa pienillä järvettömillä valuma-alueilla 15/01/2013 WETA150 Hydrologia T.Huttula 6 3

Valunnan luonne Suomessa Kevätvalunta lumen sulaminen ja kevätsadanta, noin 100 200 mm E-S:ssa, 140 180 mm P-S:ssa osuus vuosivalunnasta 40 50% E-S:ssa ja 50 60 % P-S:ssa noin 80% lumen vesiarvon keskimääräisestä maksimista Kesävalunta (sulannan loppu VIII) yleensä pieni, mutta voi vaihdella sadannasta riippuen paljonkin ES:ssä 1 10 % sadannasta, yhteensä E-S:ssä noin 10 20 mm, P-S:ssa 30 40 mm Syysvalunta (IX lumen tulo) kasvaa jakson loppua kohden: E-S:ssa syyskuussa R/P=20%, lokakuussa 30 % ja marraskuussa >50 % Yhteensä: E-S:ssa 50 100 mm, K-S:ssa ja P-S:ssa jää pienemmäksi, koska lumi tulee aikaisemmin 15/01/2013 WETA150 Hydrologia T.Huttula 7 Valunnan luonne Talvivalunta (lumentulo sulannan alku) pääosin pohjavesivaluntaa yleensä vähäistä E-S:n ja L-S:n rannikoilla saattaa ajoittain olla merkittävääkin keskimäärin < 50 mm 15/01/2013 WETA150 Hydrologia T.Huttula 8 4

Yksikkövaluntakäyrä ylivirtaaman määritystä varten alle 5000 km 2 alueille oltava hyvä sadanta-aineisto (sadannan tuntiarvoja) oletukset välittömän valunnan keston muuttumattomuus sen lineaarisuus yhteenlaskettavuus Esim. 10 mm määritetään ensin suuruisen tehoisan sadannan valuntakäyrä 15/01/2013 WETA150 Hydrologia T.Huttula 9 Valuvan veden alkuperä ja ikä valuntaprosessin monimutkaisuuden takia mustan laatikon menetelmä on paljon käytetty Ts. tarkastellaan vain input-output-prosessia eikä veden todellista liikettä isotooppimenetelmällä voidaan selvittää veden lähihistoriaa ja siis alkuperääkin laskemalla 18 O ainevirtaama esim. M joki = M sulanta+sadanta +M varastovalunta 18 O istooppipitoisuus riippuu vuodenajasta: lumessa ja talvisateessa sen pitoisuus on alhaisempi kuin kesäsateessa jokivedessä sen osuus on keskimäärin 0.2 % on pohjavedessä melko vakioinen 15/01/2013 WETA150 Hydrologia T.Huttula 10 5

Valuvan veden ikä Rohden tuloksia Nåstenin alueelta 1979 pohjaveden osuus 67 78 % keväällä purkautuvista sulamisvesistä vastaavia tuloksia myös Keski- Euroopasta 15/01/2013 WETA150 Hydrologia T.Huttula 11 Valuntaan vaikuttavat tekijät: Ilmastotekijät Vaikutus volyymiin esim. vuositasolla valuntakerroin =R/P kerroin kasvaa vuosisadannan kasvaessa kasvaa Suomessa mentäessä kohti pohjoista, sillä haihdunta pienenee pohjoiseen mentäessä 15/01/2013 WETA150 Hydrologia T.Huttula 12 6

ilmastotekijöiden vaikutus Vaikutus ajalliseen jakautumiseen edellistä suurempi, erityisesti sadannan ominaisuudet vaikuttavat: intensiteetti kesto ajallinen jakauma alueellinen jakauma liikesuunta 15/01/2013 WETA150 Hydrologia T.Huttula 13 Aluetekijät: perusominaisuudet Valuma-alueen ominaisuus Vaikutus valuntakäyrään Miksi Koko 1. huippu laskee koon kasvaessa 2. alivalumat tasoittuvat 1. valunnan kerääntymisaika pitenee alueen kasvaessa 2. maankäytön heterogeenisuus kasvaa Muoto 1. pyöreillä alueilla jyrkkä, pitkulaisilla loiva Järvisyys 1. yleensä se tasoittuu 2. kuivina kesinä voi jyrkentää alivaluma osuutta 1. pyöreillä alueilla vesi ehtii nopeammin purkautumispaikkaaan 1. järvi toimii välivarastona 2. haihdunta suurempaa kuin maastossa 15/01/2013 WETA150 Hydrologia T.Huttula 14 7

Aluetekijät: topografia Valuma-alueen ominaisuus Vaikutus valuntakäyrään Miksi Kaltevuus 1. kasvattaa ylivalumia 2. Suomen tyyppilisillä valuma-alueilla ei sulannan suhteen näin yksioikoisesti 1. kaltevuuden kasvu lyhentää veden kerääntymisaikaa 2. mäkimaastoa, jossa kaltevuutta myös varjon puolella Korkeus meren pinnasta 1. kasvaa korkeuden mukana 1. korkeuden funktiona sadanta kasvaa ja haihdunta pienenee 15/01/2013 WETA150 Hydrologia T.Huttula 15 Aluetekijät: maa- ja kallioperätekijät Valuma-alueen ominaisuus Vaikutus valuntakäyrään Miksi Maalajien karkeus 1. ylivaluma vähenee sen kasvaessa 2. alivaluma kasvaa 1. karkean maaperän suodanta kyky parempi kuin hienomman 2. maanalainen varastoituminen kasvaa 15/01/2013 WETA150 Hydrologia T.Huttula 16 8

Aluetekijät: kasvillisuus Valuma-alueen ominaisuus Vaikutus valuntakäyrään Miksi Kasvipeitteen tiheys ja runsaus 1. laskee ylivaluntaa 2. vaikutus kokonaisvaluntaan ja alivalumiin monimutkaisempi: kuivilla alueilla vähentää niitä, märillä/sateisilla ei vaikutusta 1. hidastaa pintavaluntaa estämällä veden virtausta ja kuohkeuttaa maaperää, jolloin imeyntä kasvaa 2. nostaa vettä syvältä maaperästä ja poistaa sen transpiraation kautta. Kosteilla alueilla ei vajetta synny 15/01/2013 WETA150 Hydrologia T.Huttula 17 Aluetekijät: maastotyyppi Valuma-alueen ominaisuus Vaikutus valuntakäyrään Miksi Metsät 1. tasoittaa valuntakäyrää 2. keskivalunnan kohdalla vaikutus erilainen eri metsille Suot 1. ylivaluma pienenee, jos suo luonnontilainen 2. kokonaisvalunta ja alivalunta pienenee 1. vähentää pintavaluntaa kuten kasvipeitteen vaikutus yleensä ja varastoituminen kasvaa 2. riippuu ilmastovyöhykkeestä ja puuston lajista 1. veden välivarasto 2. haihdunta suurempaa kuin metsässä 15/01/2013 WETA150 Hydrologia T.Huttula 18 9

Aluetekijät: uomasto Valuma-alueen ominaisuus Vaikutus valuntakäyrään Miksi Uomaverkon tiheys 1. ylivaluma kasvaa 2. alivaluma laskee 1. veden poistuminen alueelta nopeutuu 2. sama syy Kaltevuus ja vedenjohtokyky 1. ylivaluma kasvaa 2. alivaluma laskee 1. veden poistuminen alueelta nopeutuu 2. sama syy 15/01/2013 WETA150 Hydrologia T.Huttula 19 Virtaaman mittauspaikka virtaussuunta sama ja muuttumaton koko poikkileikkauksessa poikkileikkaus muuttumaton esim. järven luusua, tasainen joen kohta, vuolaasti virtaava salmi, patokanava, 15/01/2013 WETA150 Hydrologia T.Huttula 20 10

Menetelmät Suoramittaus siivikointi muut pistenopeusmittaukset integroivat mittaukset, esim. ADCP ultraäänimittaus sähkömagneettinen mittaus Kohot (vrt. luento 1, da Vindcin menetelmä) Muut menetelmät merkkiaineet volumetrinen mittaus mittapadot ja muut rakenteet 15/01/2013 WETA150 Hydrologia T.Huttula 21 Q-mittaus siivikoimalla 15/01/2013 WETA150 Hydrologia T.Huttula 22 11

Siivikointitulos 15/01/2013 WETA150 Hydrologia T.Huttula 23 Virtaaman mittaus pikku-uomassa silloin ennen 15/01/2013 WETA150 Hydrologia T.Huttula 24 12

Q-mittaus siivikoimalla ja ADCP:llä 15/01/2013 WETA150 Hydrologia T.Huttula 25 Akustinen Q-mittaus veneestä 15/01/2013 WETA150 Hydrologia T.Huttula 26 13

Ultraäänimittaus Käytössä yli 30 v. Perustuu virtaavan väliaineen (veden) aiheuttamaan signaalin kulkuaikaeroon nopeus veden virtaussuunnassa suurempi kuin vastakkaiseen suuntaan Asemalla ääniaallot lähetetään yhtä aikaa kummaltakin rannalta viistosti yli uoman Saadaan uoman keskinopeus Asemaan kuuluu myös W-mittaus 15/01/2013 WETA150 Hydrologia T.Huttula 27 Sähkömagneettinen mittaus Uoman ympärille tuotetaan magneettikenttä asettamalla elektrodit uoman kummallekin rannalle Virtaava vesi on magneettikentässä liikkuva johdin, jolloin elektrodien välille indusoituu sähkömotorinen voima Se on suoraan verrannollinen magneettivuon tiheyteen ja veden virtausnopeuteen Erityisesti teollisuudessa ja vesihuollossa paljon käytetty menetelmä Hydrologiset sovellukset UK:ssa 15/01/2013 WETA150 Hydrologia T.Huttula 28 14

Erilaisia Q-mittaustapoja 15/01/2013 WETA150 Hydrologia T.Huttula 29 Q-mittausten kehitysnäkymiä 15/01/2013 WETA150 Hydrologia T.Huttula 30 15

Epäsuorat Q-mittaukset: purkautumiskäyrä uomassa: Q=f(W) yksikäsitteisyyden ehtona kiitovirtaus eli häiriöt uomassa eivät etene ylävirtaan uomakohtainen Q=f(W) funktio, joka kehitetään empiirisesti mittausten avulla sen jälkeen rekisteröidään vain vedenkorkeutta ja lasketaan Q 15/01/2013 WETA150 Hydrologia T.Huttula 31 Purkautumiskäyrästä mikäli alapuolinen vesistö vaikuttaa luodaan käyräparvi, jossa siis Q=f(W,H) talvella tehtävä ns. jääredukointi, koska jääpadotus nostaa vedenkorkeutta ja Q:n korjaamattomat arvot olisivat liian suuria 15/01/2013 WETA150 Hydrologia T.Huttula 32 16

Vesirakenteiden käyttö virtaaman määrittämisessä Voimalaitosten hyötysuhteen avulla Säännöstelypadot kiitovirtaus ns. patokaavoja erilaisille aukoille, niissä virtaama on vedenkorkeuden ja luukun leveyden funktio C=kuroutumiskerroin a=luukun avaus b=luukun leveys h 1 = vapaan veden pinnan korkeus luukun yläpuolella 15/01/2013 WETA150 Hydrologia T.Huttula 33 Mittapato 15/01/2013 WETA150 Hydrologia T.Huttula 34 17