Hydraulic modelling of the lower Kokemäenjoki River

Abstract

Floods caused by rivers are considered to be problematic to communities. When flooding occurs water covers land which should not be submerged. The city of Pori at the delta of the river Kokemäenjoki is the most significant flood risk area in Finland. There are up to 20 000 inhabitants which are in danger to be exposed to floods and resulting damages to their homes. Economic damage would also be remarkably large.

In this thesis a coupled numerical 1D/2D hydraulic model was developed using the InfoWorks RS software to the lower part of the Kokemäenjoki River. The model was used to simulate various flow situations to observe water levels and flood inundation. Simulated scenarios included flooding caused by an extremely high flow and flooding caused by ice jams. The model was also used to investigate if dredging part of the channel network would aid in mitigating flood damages.

According to the results the most challenging situation occurs when the river has a high flow and the seawater level is high. In that case flood will cover almost completely the area of islets confined by the two branches of the river. Water will flow also to the Sunniemi area and next to important traffic routes. Dredging examined would not aid in mitigating flood damages. However, if seawater is at a conventional level dredging would reduce flood inundation.

Almost equally challenging is the condition when ice jams are developed in river branches Luotsinmäenhaara and Raumanjuopa. The area of islets will be covered by water almost completely. Flooding will occur also in the area of Sunniemi and slightly at the southern banks of Raumanjuopa. Dredging examined will not affect flood inundation.

Jokien aiheuttamat tulvat ovat usein yhdyskunnille ongelmallisia, koska tulvatilanteessa veden alle jää alueita, joille veden ei toivottaisi pääsevän. Pori on Suomen merkittävin tulvariskialue. Tulvan sattuessa Porissa 20 000 ihmisen koti on vaarassa, ja tilanteen aiheuttamat taloudelliset vahingot ovat huomattavan suuret.

Tässä diplomityössä muodostettiin yhdistetty yksi- ja kaksiulotteinen hydraulinen virtausmalli Porin läpi kulkevan Kokemäenjoen alaosalle Info Works RS -ohjelmistolla. Työssä tutkittiin vedenkorkeuksia mallinnetussa uomaverkostossa sekä tulvan peittävyyttä erilaisissa virtaustilanteissa. Tutkittavat tilanteet olivat sulan vuodenajan suuren virtaaman aiheuttama tulva sekä jääpadon aiheuttamat tulvatilanteet. Tehdyllä virtausmallilla tutkittiin tulvatilanteita nykyisen mukaisessa uomaverkostossa sekä tilanteessa, jossa osaa uomaverkostosta on muutettu ruoppaamalla.

Tulosten perusteella hankalin tulvatilanne syntyy, kun Kokemäenjoen virtaama on suuri ja merivesi on korkealla. Tällöin tulvavesi valtaa joen haarojen välisen luotojen alueen lähes kokonaan. Lisäksi joki tulvii Sunniemeen sekä tärkeille liikenneväylille asti vaikeuttaen liikenteen sujuvuutta. Tutkitulla uomaverkoston ruoppauksella ei voida merkittävästi vaikuttaa tulvatilanteeseen. Ruoppauksesta hyödytään kuitenkin tilanteessa, jossa virtaama on suuri, mutta merivesi on tavanomaisella korkeudella. Tällöin luotojen alueelle syntyvän tulvan laajuus on pienempi.

Lähes yhtä vaikea tulvatilanne syntyy, jos joen kahteen haaraan, Raumanjuopaan ja Luotsinmäenhaaraan, kehittyy jääpato. Myös tällöin tulva peittää suurimmaksi osaksi luotojen alueen ja vesi tulvii Sunniemeen ja hieman Raumanjuovan etelänpuoleisille alueille. Ruoppauksella ei voida merkittävästi vaikuttaa tulvan leviämiseen jääpatotilanteessa.