Kosteikon virtaamien ja aineiden kulkeutumisen mallintaminen
No Thumbnail Available
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Helsinki University of Technology |
Diplomityö
Checking the digitized thesis and permission for publishing
Instructions for the author
Instructions for the author
Author
Date
2006
Department
Major/Subject
Vesitalous ja vesirakennus
Mcode
Yhd-12
Degree programme
Language
fi
Pages
71
Series
Abstract
Virtausmallinnusta on käytetty runsaasti vesistösuunnittelutehtävissä, joissa on haluttu mallintaa virtausolosuhteita. Kosteikoiden tehtävä luonnonvesien puhdistajana on tiedetty jo pitkään, mutta kosteikoiden vaikutusmekanismit ovat edelleen hyvin vähän tunnettuja. Kosteikoiden merkitys vesiensuojelussa ja etenkin hajakuormituksen vähentämisessä on viime aikoina ollut tutkimuskohteena. Siksi mielenkiinto kohdistuu siihen miten kosteikon virtaamia ja aineiden kulkeutumisprosesseja pystyttäisiin mallintamaan laskennallisesti. Kosteikoiden virtaamat poikkeavat tavallisista avouomavirtauksista monimutkaisten vuorovaikutusverkostojensa takia. Fysikaaliset, kemialliset ja biologiset prosessit vaikuttavat toisiinsa ja siihen, miten hyvin kosteikko pystyy vähentämään vesien typpi-, fosfori- ja kiintoainekuormaa. Kosteikoiden kompleksinen rakenne aiheuttaa virtausvastusta useilla eri mekanismeilla, joiden määrittäminen on erittäin hankalaa. Etenkin monimutkaiset mikrotopografiat ja kasvillisuus aiheuttavat virtaukseen satunnaisuutta, joka vaikuttaa virtaamiin sekä kiintoaineen sedimentoitumiseen ja resuspendoitumiseen. Tässä työssä tehtiin kaksiulotteinen virtaus- ja ainemalli, jonka avulla pyrittiin ennustamaan Espoossa sijaitsevan Matalajärven virtauskenttää ja aineiden kulkeutumista siinä. Ohjelma toteutettiin Fortran-kielellä ja sen virtauslaskentaosiossa käytettiin hyväksi eksplisiittistä MacCormack-menetelmää, jota on käytetty menestyksekkäästi tavallisen avouomavirtauksen mallintamisessa. Mallin sisäiset virheet olivat tasapainotilanteessa hyvin pieniä, joten suurimmat vaikeudet mallin soveltamisessa tulevat mittaustuloksista, joiden niukkuus rajoitti mallin kalibrointia. Käytännössä kaksiulotteinen malli on melko karkea kosteikon hienosyisen rakenteen huomioon ottaen, joten on oletettava, että saatuja tuloksia voidaan pitää korkeintaan suuntaa-antavina.Description
Supervisor
Karvonen, TuomoKeywords
wetlands, virtausmallinnus, water protection, kosteikot, hydraulics, hydrauliikka, CFD, vesiensuojelu
