POHJOIS-POHJANMAAN YMPÄRISTÖKESKUS Kalajoen keski- ja alaosan yleispiirteiset tulvavaarakartat HW1/20 HW1/1000 18.3.2008 Insinööritoimisto Pekka Leiviskä Vauhtipyörä 4, 91800 Tyrnävä www.leiviska.fi
Sisällysluettelo 2 1 YLEISTÄ...3 2 LÄHTÖTIEDOT...3 2.1 Maaston korkeusaineisto...3 2.1.1 Kalajoki kk...3 2.1.2 Alavieska kk...3 2.1.3 Ylivieska...3 2.1.4 MML...3 2.2 Ylivirtaamatiedot...4 2.3 Siltatiedot...4 2.4 Kalajoen pääuoman pengerrykset...8 3 LASKENTAMALLI...11 3.1 Maaston korkeusmalli...11 3.2 Virtaamamalli...11 4 KALIBROINTI...12 5 LASKENTATULOKSET...14 6 TARKENNUSTARPEITA JATKOSSA...15
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 N60+. 2 LÄHTÖTIEDOT 2.1 Maaston korkeusaineisto 2.1.1 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. 2.1.2 Alavieska kk Alavieskan kaavakartta-aineisto saatiin käyttöön Ylivieskan kaupungilta. Aineisto sisälsi korkeuskäyrät taajamasta 0,25 m välein. Aineisto saatiin käyttöön Microstationin formaatissa. 2.1.3 Ylivieska Ylivieskan kaavakartta-aineisto sisälsi korkeuskäyrät 0,25 m välein. Aineisto saatiin käyttöön Microstationin formaatissa. 2.1.4 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.
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. 1.2.2007. 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.
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 1 3061 12+80 Kalajoki Isosilta 20+4*25+20 pilarit 1,7 keskileveys 2 3672 23+00 Siltasaaren silta 19+24+19 pilarit 1,0 3 3679 109+43 Hihnalankosken 18+3*23+18 silta pilarit 1,2 4 3408 256+23 Alavieska silta 24+30+24 pilarit 1,5 5 3834 381+00 Niemelänkylän 18+22+18 silta pilarit 1,2 6 420+00 "Sievi-Oulainen 60 mt silta" pilarit? 7 3417 429+50 Kalajoki silta II 20+25+20 pilarit 1,8 8 431+00 "savisilta" purettu 9 432+10 rautatiesilta 33+33+33 pilarit 2,0 10 3800 492+00 Visurin silta 21,7+27,8+21,7 pilarit 1,4 11 571+00 "Raudaskylän 56 kansanopiston silta" 12 3411 590+64 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 Kuva 2. Nro 3 Hihnalankosken silta, Tynkä, Kalajoen ja Alavieskan välillä Kuva 3. Nro 4 Alavieskan silta, Alavieskan keskustassa Nro 5 Niemelänkylän silta
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 2.4 Kalajoen pääuoman pengerrykset Kalajoen pääuoman pengerrykset on tallennettu HEC-RAS virtaamamalliin oheisten tietojen mukaisesti. Paaluväli 215+00 225+00 Pohjoispuoli (TN:o 1097 Ko 1) 215+00 42,35 216+00 42,50 217+00 42,61 218+00 42,83 219+00 42,89 220+00 42,95 221+00 43,03 225+00 43,03 +Järviojan oikeaa reunaa ylöspäin 350 m samalla korkeudella 43,03 Paaluväli 268 357+50 Pohjoispuoli pengerretty koko väli Paalu n:o nykyinen Tuleva 268+00 48,60 271+00 48,51 48,51 277+00 48,80 48,91 281+00 49,27 49,27 285+00 49,63 49,63 289+00 49,68 49,68 293+00 49,71 49,78 295+00 49,92 49,92 299+00 50,10 50,10 303+00 50,10 50,13 307+00 50,13 50,34 311+00 50,37 50,49 315+00 50,56 50,57 320+00 50,75 50,65 324+00 51,38 329+00 51,41 330+00 51,07 333+00 51,63 336+00 51,55 340+00 51,90 348+00 51,99 352+00 51,99 356+00 51,99 357+50 51,99 Kääntö tiehen 52,00 päin +2+00 52,00
Paaluväli 267 307+50 ja 324+00 372+50 Eteläpuoli pengerretty Paalu n:o nykyinen Tuleva 268+20 47,43 48,08 270+00 47,45 48,12 272+00 48,08 48,32 276+00 48,01 48,85 280+00 48,48 49,03 281+00 48,49 49,07 282+00 49,56 49,16 285+00 49,46 49,46 289+00 49,54 49,61 292+00 49,70 49,74 295+00 49,56 49,56 299+00 50,11 50,11 303+00 50,10 50,13 305+00 49,90 50,20 308+00 50,28 50,37 Korteoja 2+00 50,27 50,46 5+00 50,46 50,46 7+00 50,68 50,68 8+00 50,15 50,46 9+00 49,62 50,46 9+00 tie 9 324+00 372+50 Eteläpuoli pengerretty Paalu n:o nykyinen 322+00 50,65 324+00 50,70 329+00 51,00 332+00 51,65 336+00 51,75 340+00 51,75 344+00 51,75 347+00 51,85 352+00 52,10 363+00 52,40 370+00 52,50 372+50 52,60 Kääntö tiehen 52,60 Hamarin yläpuoli, eteläranta paaluväli 452+40 493+00, lähtö 63,38, pituuskaltevuus 0,0006 Paalu n:o nykyinen 452+40 63,38 455+40 63,56 458+40 63,64 462+40 63,88 470+00 63,75 493+00 63,85 64,30 Joesta poispäin 63,85 64,35
Hamarin yläpuoli, pohjoisranta paaluväli 452+40 456+20, lähtö 63,38, pituuskaltevuus 0,0006 Paalu n:o Nykyinen 452+40 63,38 455+40 63,56 456+20 63,61 10 Pohjoisranta väli 470+50 496+00 Paalu n:o Nykyinen 470+50 63,75 496+00 63,83 64,25
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 3.1.3 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 452+55 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 2000 384 62,11 HQ1/20 368 62,01 HQ1/50 405 62,26 HQ1/100 450 62,60 HQ1/250 488 62,89 HQ1/1000 541 63,21
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 60 Kalajoki_tulva20_1000 Plan: HQ20_1000 29.2.2008 RIVER-1 Reach-1 Legend WS HQkevät2000 Crit HQkevät2000 Ground OWS HQkevät2000 50 40 30 Elevation (m) 20 10 0-10 Kalajoki Isosilta pl 12+... SIltasaaren silta pl 23+00 Hihnalankosken silta pl 109+43 Alavieskan silta pl 256+23 0 5000 10000 15000 20000 25000 30000 Main Channel Distance (m) Kuva 7. Kalajoki kalibrointivirtaamalla HQkevät2000 plv 0+00-350+00. Kalajoki_tulva20_1000 Plan: HQ20_1000 29.2.2008 70 RIVER-1 Reach-1 Legend WS HQkevät2000 Crit HQkevät2000 Ground OWS HQkevät2000 60 50 40 Elevation (m) 30 20 10 0 Niemelänkylän silta pl 381+00 Sievi-Oulainen mt-silta pl 420+00 Kalajoki silta II pl 429+50 Rautatisillat 2 kpl pl 432+10 Visurin silta pl 492+00 Raudaskylän kansaopiston silta pl 571+00 Hyttisilta pl 590+64 30000 35000 40000 45000 50000 55000 60000 Main Channel Distance (m) Kuva 8. Kalajoki kalibrointivirtaamalla HQkevät2000 plv 300+00-617+00.
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 1-10. Liite 1 HW poikkileikkauksittain virtaamilla HQ1/20 - HQ1/1000 sekä HQkevät 2000. Liite 2 Aineistorajat A2 1:100 000 Liite 3 Havaittu tulva keväällä 2000 A2 1:100 000 Liite 4 Laskentapoikkileikkaukset A2 1:100 000 Liite 5 HW1/20 A2 1:100 000 Liite 6 HW1/50 A2 1:100 000 Liite 7 HW1/100 A2 1:100 000 Liite 8 HW1/250 A2 1:100 000 Liite 9 HW1/1000 A2 1:100 000 Liite 10 Metatietolomake
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 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_234212.xyz 25m_241312.xyz 25m_241410.xyz 25m_243108.xyz 25m_243110.xyz 25m_243212.xyz