POHJOIS-POHJANMAAN YMPÄRISTÖKESKUS PYHÄJOKI, OULAISTEN ALUEEN TULVAKARTAT HW1/20 HW1/1000 17.10.2008 Insinööritoimisto Pekka Leiviskä Vauhtipyörä 4, 91800 Tyrnävä www.leiviska.fi
2 SISÄLLYSLUETTELO 1 YLEISTÄ...3 2 VESISTÖALUE...4 2.1 Yleiskuvaus...4 2.2 Hydrologia...4 3 MALLI...6 3.1 Maastomalli...6 3.2 Mitatut poikkileikkaukset...7 3.3 Vedenkorkeushavainnot...7 3.4 Tulvakartan HW1/50 verifiointi...9 4 TULVAVAARAKARTAT...11 4.1 Metatietolomake...11 4.2 Tulvakartat HW1/20 HW1/1000...11 4.3 Muuta huomioitavaa...11
3 1 YLEISTÄ Tässä työssä laaditaan yleispiirteiset tulvavaarakartat Pyhäjoen Oulaisten taajaman ja sen läheisyydessä sijaitsevalle alueelle. Määritetty alue kattaa paaluvälin 430+00-535+00. Aineiston rajaus on alueen alaosalla rajattu Irvankosken yläpuolelle Saloisten ja Häkkikosken pengerrysten vaikutusalueen alapäähän. Yläosaltaan alue on rajattu Piipsjoen yhtymäkohtaan. Maaston korkeusaineisto on Oulaisten kaupungin vahvistamatonta kaavakarttaa ja osin MML 5 metrin korkeuskäyriä täydennettynä peruskartoilta digitoiduilla 2,5 m:n käyrillä. Lisäksi Oulaisten kaupunki täydensi mittaustiedoin jätevedenpuhdistamon rakenteiden korkeustiedot. Joen poikkileikkaustietoja alueelta on käytetty vain osalta määritettyä aluetta. Poikkileikkaustiedot kattavat jokipaaluvälin 495+50-519+50. Poikkileikkauksia sisältävälle jokiosalle hydrauliseen malliin on lisätty 2 maantiesillan ja 1 rautatiesillan silta-aukkotiedot.
4 2 VESISTÖALUE 2.1 Yleiskuvaus Pyhäjoen vesistöalueen koko on joen alaosalla on 3 712 km 2 ja järvisyys 5,2 %. Tolpankosken, jota tässä työssä käytetään virtaamahavaintoasemana, vesistöalueen koko on 3 408 km 2 ja järvisyys 5,2%. Tolpankoski sijaitsee Oulaisten alueen alapuolella. Oulaisten lähellä hieman keskustan yläpuolella Piipsanjoen laskukohdassa Pyhäjoen valuma-alue on 2 361 km 2 ja järvisyys 7,0 %. 2.2 Hydrologia Tulvavirtaamien mitoituksessa on käytetty Pyhäjoki Tolpan- ja Pyhäkosken havaintoja vuosijaksolta 1.1.1961-1.8.2006. Virtaaman toistuvuus laskettiin kuvassa 1 esitetyllä Gumbelin jakaumalla. Kuva 1. Virtaaman toistuvuus Pyhäjoki Gumbelin jakaumasta saadaan tulvavirtaaman arvot taulukon 1 mukaisesti Pyhäjoki, Tolpankosken kohdalle. Taulukkoon on laskettu Oulaisten alueen tulvavirtaamat vertailuvesistölaskentana:
5 Taulukko 1. Tolpankosken virtaamat eri toistuvuudella Toistuvuus Pyhäjoki, Tolpankoski Pyhäjoki, Oulainen (F= 3 408 km 2 ) [m 3 /s] (F = 2 360 km 2 ) [m 3 /s] HQ1/20 408 282 HQ1/50 470 325 HQ1/100 517 358 HQ1/250 579 401 HQ1/1000 672 465 Koska havaintojakso 1961-2006 käsittää 45 vuoden ajanjakson, voidaan arviota ylivirtaaman toistuvuuksia HQ1/20 1/100 pitää luotettavana. Suurimmat ylivirtaaman arvot HQ1/250 ja HQ1000 sen sijaan sisältävät eniten epävarmuutta ylivirtaama-arvojen tarkkuudesta.
6 3 MALLI 3.1 Maastomalli Maastoaineistona on käytetty Oulaisten kaupungin vahvistamatonta kaavakartta-aineistoa ja taajaman ulkopuolella on ollut käytössä maanmittauslaitoksen peruskartta-aineistossa käytössä oleva korkeuskäyräaineisto. Korkeuskäyrät 5 metrin välein otettiin käyttöön suoraan paikkatietoaineistoista. Välikäyrät 2,5 m:n välein täydennettiin peruskarttapohjasta digitoiden mukaan malliin. Kuvassa 2 on esitetty kaavakartta-aineiston alue ja koko mallinnettu alue. Kuva 2. Mallin aluerajaus (violetti viiva) ja Oulaisten kaupungin vahvistamaton kaavakarttaaineisto (vihreä rasteroitu alue). Maastoaineistosta muodostettiin kaavakartan korkeustietojen ja maanmittauslaitoksen korkeuskäyrien avulla kolmiverkko. Se on esitetty kuvassa 3. Kuva 3. Korkeusaineistoista muodostettu kolmioverkko.
7 3.2 Mitatut poikkileikkaukset Oulaisten alueen jokimalli rakentuu kahdenlaisesta aineistosta, Oulaistenkosken kohdalla malli on rakennettu mitattujen poikkileikkausten tietojen avulla, alueen ala ja yläpuolen arvioissa sen sijaan käytetään tulvatilanteen HW2000 (HW1/50) arvoja apuna. Jokimalli on rakennettu 1990 luvun alkuvuosina mitatuista poikkileikkauksista. Poikkileikkaukset kattavat Pyhäjoen paaluvälin 495+50-519+50. Mallinnetun alueen ala- ja yläpuolen osalta hyödynnettiin mallilaskennan avulla saatua korkeuseroa paalun 519+50 kohdalta eri toistuvuuksille. Samaa korkeuseroa eri toistuvuuksien välillä on käytetty siten niissäkin poikkileikkauksissa, joita laskentaväli ei kattanut ja HW1/50 = tulvan 2000 havainnot. 3.3 Vedenkorkeushavainnot Aiemmin laaditussa Pyhäjoen alaosan virtaamamallissa vedenkorkeuksien kalibroinnissa on käytetty havaittuja vedenkorkeustietoja vuosien 1982 ja 2000 tulvasta. Havaintoarvot 2000 edustavat noin HW1/50 toistuvuutta, 1982 tulvan tiedot vastaavat toistuvuutta noin HW1/20. Taulukkoon 2 on koostettu kalibroinnissa käytetyt arvot. Taulukko 2. Mitatut vedenkorkeustiedot Pyhäjoesta kevättulvalla 1982 ja 2000. pl HW2000 HW1982 422+00 56.30 428+00 57.30 430+00 57.60 432+40 58.70 439+70 58.95 444+50 59.50 447+00 59.70 448+00 59.49 451+00 59.98 460+00 60.40 463+00 60.55 466+00 60.85 60.62 476+00 61.00 477+50 61.05 60.86 490+50 61.10 496+00 61.15 497+00 63.20 62.85 504+00 66.60 504+50 66.69 510+00 67.37 521+00 68.19 531+00 68.34
8 Taulukossa 3 on HEC-RASilla lasketut arvot välillä pl 496+00-519+50. Viimeksi mainitun poikkileikkauksen korkeuseron HW1/20 - HW1/1000 avulla on laskettu muiden toistuvuuksien arvot. Kuvassa 4 on esitetty HEC-RASilla laskettu pituusleikkaus. Taulukko 3. Lasketut vedenkorkeudet käyttäen apuna vuoden 2000 tulvan (HW1/50) havaintoarvoja. pl HW1/20 HW1/50 HW1/100 HW1/250 HW1/1000 535+00 68.16 68.39 68.55 68.76 69.13 530+00 68.09 68.32 68.48 68.69 69.06 520+00 67.93 68.16 68.32 68.53 68.90 510+00 67.18 67.40 67.55 67.74 68.19 500+00 64.18 64.39 64.55 64.74 65.01 496+00 60.94 61.25 61.61 61.76 62.09 490+00 60.87 61.10 61.26 61.47 61.84 480+00 60.83 61.06 61.22 61.43 61.80 470+00 60.67 60.90 61.06 61.27 61.64 460+00 60.17 60.40 60.56 60.77 61.14 450+00 59.67 59.90 60.06 60.27 60.64 440+00 58.73 58.96 59.12 59.33 59.70 432+40 58.47 58.70 58.86 59.07 59.44 430+00 57.37 57.60 57.76 57.97 58.34 70 Oulainen Plan: Plan 01 2.10.2008 Pyhajoki Oulainen Legend Elevation (m) 68 66 64 62 WS HW1000 WS HW250 WS HW100 WS HW50 WS HW20 Crit HW1000 Crit HW250 Crit HW100 Crit HW50 Crit HW20 Ground OWS HW20 OWS HW50 60 58 495+50 495+90 496+40 496+85 497+00 Oulaistenkosken silta 497+00 Rautatiesilta Pyhäjoen uusisilta, Oulainen 56 49500 50000 50500 51000 51500 52000 Main Channel Distance (m) Kuva 4. Laskettu pituusleikkaus Oulaisten taajaman kohdalla.
9 3.4 Tulvakartan HW1/50 verifiointi Mallinnettua tulva-aluetta (HW1/50) verrattiin vuoden 2000 ilmakuvauksen perusteella rajattuun tulva-alueeseen. Oheisessa kuvassa 5 on esitetty laskettu HW1/50 (punainen viiva) ja ilmakuvien perusteella rajattu kevään 2000 tulva-alue (sininen täyttöväri). Merkittävimmät erot ovat Oulaisten alapuolisella alueella, jossa penkereiden suojaamaa aluetta ei ole huomioitu lasketussa tulvarajauksessa. Penkereillä suojattuja alueita Suurin poikkeama havaitun ja lasketun arvon välillä Kuva 5. Laskettu HW1/50 (punainen viiva) ja vuoden 2000 tulvakuvasta rajattu alue. Kuvassa on lisäksi joen keskilinja punaisella ja paalut kilometrin välein. Taajaman kohdalla, missä korkeusaineistokin on tarkinta, laskettu ja havaittu tulva ovat hyvin lähellä toisiaan. Sen sijaan Oulaisten yläpuolella Hussankosken yläpuolella joen eteläpuolella on lasketun ja havaitun välillä eniten eroa MML korkeusaineiston ja havaintoaineiston välillä. Tämä selittyy kohdan harvalla korkeuskäyräaineistolla. Vastaavassa kohdassa joen pohjoispuoli käyttäytyy mallikkaasti. Kuvasta 6 ilmenee maastomallin puute; malli tarkentuisi mukavasti jos Kyröhakan kohdalla olevasta kuivatusojasta olisi korkeustietoa. MML:n korkeuskäyristä laadittu malli ei tieten ole korkeustarkkuudeltaan paras mahdollinen. Jatkossa, mikäli esim. MML10 tai muuta tarkempaa aineistoa tulee käytettäväksi, olisi mielekästä vielä tarkentaa laskentaa kyseisiltä kohdilta. Oulaisten kaupungin osalta korkeusaineisto sen sijaan antaa laskentaan varsin tarkan tuloksen vaikuttaa riittävän tarkalta.
10 Puuttuva korkeustieto Korkeuskäyrät Kuva 6. Maastomallin epätarkkuus Kyröhaan kohdalla.
11 4 TULVAVAARAKARTAT 4.1 Metatietolomake Oulaisten alueelta osalta on laadittu metatietolomake, jossa on esitetty keskeiset aineistoon liittyvät tiedot. Metatietolomake on esitetty liitteessä 1. 4.2 Tulvakartat HW1/20 HW1/1000 Tulvavaarakartat laadittiin tulvantoistuvuuksille HW1/20 - HW1/1000. Kuvat on esitetty liitteissä 2-6. Tulvavaarakartoissa on huomattava, että Häkkikosken ja Salonsaaren pengerrysten tulvilta suojaava vaikutus ulottuu enintään toistuvuudelle HW1/50. Sekä Salonsaaren että Häkkikosken etelä- ja pohjoisrannan penkereet on kunnostettu vuosina 2002-2003. Penkereiden harja on lähellä HW1/100 korkeuksia, mutta suojausvaikutus ei ulotu käytännön tulvatilanteessa niin korkealle ja on erittäin todennäköistä, että kyseisellä vedenkorkeudella penkereet ylittyvät. Kuviin penkereiden taustaalueen kastuva rajaus on laadittu käyttäen jokiuoman vedenkorkeuksia. Rasteroitu alue kuvissa HW1/20 ja HW1/50 edustaa penkereiden suojaamaa aluetta. 4.3 Muuta huomioitavaa Pyhäjoen etelärannalla sijaitsevan jätevedenpuhdistamo korkeustiedot alueen rakenteista on tarkkaan mitattu Oulaisten kaupungin toimesta. Puhdistamo sijaitsee noin Pyhäjoen paalun 477+00 kohdalla. Oheisesta kuvasta 7 ilmenee, että alueen suojapenkereet ovat noin korkeudessa N60 + 60,90 m. Tien osalta alimmat korkeudet ovat noin N60 + 60,50 m. Riskitarkastelussa tulee tarkemmin analysoida mitkä korkeudet ovat jätevedenpuhdistamon toiminnan kannalta merkitsevimmät ja millä korkeudella puhdistamon voidaan vielä arvioida toimivan. Alustavasti tarkastellen vaikuttaisi siltä, että vesi pääsee tietä myöten nousemaan alueelle jo noin HW1/20 mukaisella vedenkorkeudella. HW1/20 on noin N60 + 60,78 m kyseisellä kohdalla. Muiden toistuvuuksien osalta tarvittavat arviot vedenkorkeuksista voidaan tehdä taulukon 3 avulla interpoloiden.
12 Kuva 7. Jätevedenpuhdistamon mitattuja korkeuksia.