Vesiensuojelun ja tulvien hallinnan yhdentäminen metsätalouden kunnostusojituksissa Hannu Marttila, Simo Tammela, Ali Torabi, Raimo Ihme, Juha Riihimäki,

Esitys aiheesta: "Vesiensuojelun ja tulvien hallinnan yhdentäminen metsätalouden kunnostusojituksissa Hannu Marttila, Simo Tammela, Ali Torabi, Raimo Ihme, Juha Riihimäki,"— Esityksen transkriptio:

1 Vesiensuojelun ja tulvien hallinnan yhdentäminen metsätalouden kunnostusojituksissa
Hannu Marttila, Simo Tammela, Ali Torabi, Raimo Ihme, Juha Riihimäki, Hannu Hökkä, Kari-Matti Vuori, Björn Klöve VEHO seminaari

2 Esityksen sisältö Kiintoaineen eroosio ja kulkeutuminen metsätalouden ojituksista Valumavesien pidätys ja kiintoaineen vähentäminen Tutkimuksen kenttäkohteet ja menetelmät Tutkimukset Keski-Suomessa Kiintoaine tutkimukset RL-GIS tutkimus HEC-HMS laskenta Yhteistyö metsäpurojen kunnostusprojektin kanssa Keskeiset tulokset ja suunnitteluohjeet

3 Metsäojitus ja kiintoaine
Lisääntynyt kiintoaineen eroosio ja kulkeutuminen alapuoliseen vesistöön keskeinen metsätalouden ympäristöhaitta Uomat liettyvät Veden laatu heikkenee Habitaatti muuttuu ja biodiversiteetti vähenee Kiintoainekuorma suurin suurien virtaamien aikana Vaikea hallita Vesiensuojelurakenteiden heikko toimivuus

4 Ongelma! Vesiensuojeluratkaisujen toimivuus heikko suurien virtaamien aikana jolloin suurin osa vuotuisesta kiintoaine ja ravinnekuormituksesta huuhtoutuu vesistöihin Kevät tulvat, rankka sateet ja syksyn sateet Ilmaston muutoksen myötä mm. rankkasateet tulevat yleistymään Asettaa uusia haasteita vesiensuojeluun

5 Orgaanisen turvesedimentin rooli
Uomaan kerrostuneella sedimentillä suuri rooli kiintoaineen kulkeutumiseen virtaamanpiikkien aikana Kesäisten virtaamahuippujen rooli on suuri vuosittaisessa kiintoaineen kulkeumassa Kiintoaineeseen sitoutuneilla ravinteilla suuri rooli vuotuisessa kuormituksessa Marttila, H & Klöve, B Erosion and delivery of deposited peat sediment, Water Resources Research, 44 Marttila H & Klöve B Dynamics of erosion and suspended sediment transport from drained peatland forestry, Journal of hydrology. (in press)

6 Virtaamahuippujen hallinta putkipato rakenteella
Tarvittavaan pidätykseen oleva tilavuus Ylivuotoputki A F A D A P A S Sedimenttivarasto Pysyvä allastilavuus

7 Varastoi virtaamahuippuja väliaikaisesti ojitusverkostoon
Periaatteet: Virtaamahuiput leikkaantuvat Eroosio vähenee Pidentynyt viipymä mahdollistaa kiintoaineen laskeutumisen ojastoon

8 Koealueet ja maastotutkimukset
2 tehoseurannan vertailualuetta 5 muuta aluetta Kiintoaine (sameus), sadanta, pohjaveden korkeus ja virtaama jatkuvatoimisesti Vesinäytteet (ravinteet, kalium, hiukkaskoko, ym) Puustoseuranta (yhteistyössä Metlan kanssa) Yhteistyö metsäpurojen kunnostusprojektin kanssa Sameusantureiden kalibrointi turvemetsätalouden olosuhteisiin

9 Virtaamansäädön vaikutukset turveojitusalueilla
Kuormittaja Poistuma (%) metsätaloudessa (1),(2) Poistuma (%) turvetuotanto (3),(4) Kiintoaine (SS) 54-86 61-95 Kokonaisfosfori (Ptot) 30-67 47-88 Kokonaistyppi (Ntot) 65 45-91 (1) Marttila and Kløve, 2010, (2) Amatya et al., 2003 (3) Marttila and Kløve, 2009, (4) Kløve, 2000. Suurin vaikutus kiintoaineeseen ja kiintoaineeseen sitoutuneisiin ravinteisiin Hetkellisellä padotuksella ei havaittua vaikutusta puuston kasvuun turvemetsäalueilla Marttila, H & Kløve, B Retention of sediment and nutrient loads with peak runoff control. Journal of Irrigation and Drainage Engineering,Vol. 134(2), Marttila H, Vuori K-M, Hökkä H, Jämsen J & Klöve B Design and application of peak runoff control method for water quality management in peatland forestry. Submitted to Forestry management and ecology Marttila H & Klöve B Managing runoff, water quality and erosion in peatland forestry by peak runoff control. Ecological engineering, 36(7),

10 Keskimääräinen kiintoaineen reduction 82% Keski-Suomen kohteilla
Tehokkain virtaamahuippujen aikana, kuten suunniteltu

11 Virtaamansäädön toimivuus erilaisilla ojitusalueilla
Pipe location in ditch at bottom at ridge good large Better retention Drainage conditions Control pipe diameter Better drainage poor small poor good Peak runoff rate retention valuma-alueen ja ojitusalueen pinta-alat ja niiden välinen suhde ojitusalueen pituuskaltevuus ojitusalueen ojaston potentiaalinen varastotilavuus ojitusalueen maaperä ja sen ominaisuudet vedenpidättämisen aiheuttamat riskit kohteella suurin mahdollinen vedenpidätyskorkeus eroosio riski ojitusalueella valuntahuippujen vähentämistarpeet ja mahdollisuudet alapuolisen padotuksen vaikutus mitoitukseen maanomistajan toiveet

12 Ohjeistus putkipatojen rakentamiseen
Rakentaminen Mitoitus ohjeistus ja suositukset Vuosi 2010 Koulutus Keski-Suomen Metsäkeskuksen toimesta Soveltuvuus erilaisille ojitus- ja valuma-alueille

13 Tulvan pidätys valuma-alueella: alustava arviointi HEC-HMS ohjelmalla: Kivijärven valuma-alue

14 Putkipadon vaikutus ylivirtaamaan: simulointi rankkasade I) WMO standardimenetelmä ja II) lumen sulanta ja rankkasade)

15 Ojaeroosioriskin arviointi
Tapio Tuukkasen diplomityö yhteistyössä HAME-hankkeen kanssa

16 Latvapurojen ominaisuudet ja kunnostaminen
Puroon sijoitettavat rakenteet pidättävät lisäävät uoman monimuotoisuutta ja palauttavat luontaista tulvakiertoa Ohjeistus liettyneiden purojaksojen kunnostamiseen - Marttila H, Tammela S & Kløve B Impact of brook siltation on hydraulic sediment dynamics, and geomorphology: can brooks be restored after impacts from peatland forestry. Submitted to Boreal Environmental Research - Tammela S, Marttila H, Dey S & Kløve B Effect and design of underminer structure. Journal of hydraulic research, 48(2),

17 Tulossa olevia jatkotutkimuksia…
Uudet hankkeet ModStream –Suomen Akatemia Orgaanisen kiintoaineen ominaisuudet, eroosio, kulkeutuminen ja mallintaminen Maankäyttö  purot  Joet MMM-rahoittama Tulvanhallinnan ja vesiensuojelun yhdistäminen metsäisillä valuma-alueilla

18 Projektissa tuotetut julkaisut 2007-2010
Artikkelit (kansainväliset tieteelliset lehdet) Marttila, H. Kløve. B Erosion and deposition of peat sediment. Water Resources Research, 44. Marttila, H., Kløve, B Retention of sediment and nutrient loads with peak runoff control. Journal of Irrigation and Drainage Engineering, Vol. 134(2), Marttila, H., Kløve, B Calibration of turbidity meter and acoustic (ADV) velocity meter for measuring different suspended solids sediments, River Research and Applications (in press). Tammela S, Marttila H, Dey S & Kløve B Effect and design of underminer structure. Journal of hydraulic research, 48(2), Marttila, H., Kløve, B Dynamics of erosion and suspended sediment transport from drained peatland forestry, Journal of Hydrology (in press) Marttila, H., Kløve, B. Estimating suspended sediment concentration and nutrients load using turbidity in drainage dominated peatland catchment. in progress Marttila H & Klöve B Managing runoff, water quality and erosion in peatland forestry by peak runoff control. Ecological engineering, 36(7), Marttila, H., Vuori, K-M., Hökkä, H., Jämsen, J., Kløve,B. Peak runoff control method, hydraulic design and response for different landscape elements in peatland forestry. Submitted to Forest ecology and management Hydraulic and geomorphological properties of degraded forest brooks: Can brooks be restored after impacts from peatland drainage? Submitted to Boreal Environment Research Muut Purokunnostusopas, Käsikirja metsäpurojen kunnostajille Liettyneet metsäpurot –hankkeen tulosten esittely, Metsätieteen aikakausikirja/Tieteen tori

19 KIITOS! TES