Transport of sediment from peatland forests after ditch network maintenance

Loading...
Thumbnail Image
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Helsinki University of Technology | Diplomityö
Date
2008
Major/Subject
Vesitalous ja vesirakennus
Mcode
Yhd-12
Degree programme
Language
en
Pages
86
Series
Abstract
Metsätalouden toimenpiteistä kunnostusojituksen on arvioitu aiheuttavan merkittävimmät haitalliset vesistövaikutukset nykyisin. Kunnostusojitus lisää kiintoaineen huuhtoutumista metsäojista, ja samalla kiintoaineeseen sitoutuneet ravinteet pääsevät huuhtoutumaan. Tämän työn tarkoituksena oli kuvata kiintoaineen eroosio-, kuljetus- ja sedimentaatioprosessit kunnostusojitetun metsävaluma-alueen uomissa. Kiintoainekulkeuman laskemiseksi kehitettiin malli, jolla voidaan ennustaa uoman pohjan muutoksia ojaverkostossa ja laskeutumisaltaassa sekä kiintoainepitoisuutta vedessä. Tutkimuksessa käytettiin METVE-tutkimusprojektin (Metsätalouden vesistöhaitat ja niiden torjunta) maastoaineistoa. Mallia testattiin yhdellä kunnostusojitusalueella. Koska aineistoa ei kerätty tätä tutkimusta varten, aineistossa oli joitakin puutteita mallinnuksen kannalta: mittausten määrä oli vähäinen, kiintoainekulkeumaa oli mitattu vain pitoisuusmittauksilla suspensiosta, ja uoman leveyden muutosta ei ollut mitattu. Kiintoainekulkeuma voidaan jakaa pohjakulkeumaan ja suspensiokulkeumaan. Olemassa olevat kiintoainekulkeuman laskentamenetelmät ovat vielä puutteellisia. Tässä tutkimuksessa eroosiolle käytetään determinististä lähestymistapaa: partikkelit lähtevät liikkeelle, kun kriittinen leikkausjännityksen kynnysarvo ylittyy. Kiintoainekulkeuma lasketaan van Rijnin (1987) kehittämillä laskentakaavoilla. Mallissa ratkaistaan massatasapainoyhtälö, jolla saadaan selville uoman pohjan korkeuden muutos. Mallilla ei voida laskea uoman seinämäeroosion määrää. Malli soveltuu kitkamaalajeille. Turve voidaan luokitella koheesiomaalajiksi, mutta kunnostusojitetut ojat ulottuvat usein turvekerroksen läpi pohjamaahan, jolloin pääosa eroosiosta on mineraalimaan, tavallisesti kitkamaan, eroosiota. Pohjamateriaali on kuvattu mallissa partikkelikoolla d50. Malli sopii kunnostusojituksen lyhytaikaisten vaikutusten (ensimmäiset kaksi vuotta) simulointiin. Mallilla ei pystytä arvioimaan pitkäaikaisvaikutuksia. Mallissa pohjan karkeus ja pohjamateriaalia edustava partikkelikoko säilyvät vakioina, minkä vuoksi eroosio ei hidastu ajan kuluessa samalla tavalla kuin luonnossa tapahtuisi kasvillisuuden lisääntyessä ja pohjamateriaalin karkeutuessa hienomman aineksen huuhtouduttua pois. Mallissa eroosio hidastuu vain, kun uoman pituuskaltevuus loivenee eroosion ansiosta. Eroosioon vaikuttavat tekijät mallissa ovat partikkelikoko pohjamaassa ja suspensiossa, pohjan kankeuskorkeus, Manningin kerroin, uoman pituuskaltevuus ja virtaama. Laskentamalli pystyy laskemaan kiintoainekulkeumaa oikeassa suuruusluokassa kahden vuoden testausajanjaksolla. Mallin kehittäminen vaatii kattavampaa mittausaineistoa kiintoainekulkeumasta ja uomadimensioiden muutoksesta.
Description
Supervisor
Karvonen, Tuomo
Thesis advisor
Koivusalo, Harri
Keywords
ditch network maintenance, kunnostusojitus, solids, kiintoaine, erosion, eroosio, sedimentation, sedimentaatio
Other note
Citation