Hydrologisesta seurannasta tärkeää tietoa Suomen vesivaroista

Hydrologisella seurannalla eli vesistöissä tapahtuvien muutosten ja ilmiöiden seurannalla on pitkät perinteet.  Seurantaa on tehty jo 1800-luvulta lähtien.

Hydrologinen seuranta kattaa koko vedenkierron ja se perustuu suurelta osin lainsäädännön vaatimuksiin. Laajimman havaintokokonaisuuden muodostavat jokien ja järvien veden korkeuden ja virtaaman seuranta.

Seurantaohjelmassa havainnoidaan myös pohjavesien määrää ja laatua, lumikuormaa eli lumen vesiarvoa, routaa sekä vesistöjen lämpö- ja jääoloja. Kerättyä seurantatietoa käytetään monipuolisesti muun muassa vesistö- ja kuormitustarkkailussa, vesistöjen kunnostuksissa, tulvariskien hallinnassa, patoturvallisuudessa, vesistöjen säännöstelyssä ja valvonnassa. Aineistot ovat myös keskeistä tietoa tutkittaessa vesivarojen ajallisia ja alueellisia vaihteluita sekä arvioitaessa esimerkiksi ilmastonmuutoksen vaikutuksia.

Kuinka tämä laaja seurantatieto sitten kootaan kokonaisuudessaan? Hydrologista seurantatietoa tuottavat Suomen ympäristökeskus (SYKE), ELY-keskukset, konsultit ja havainnoitsijat. SYKE on valtakunnallinen hydrologian laitos ja se vastaa seurantaohjelman laatimisesta ja valtakunnallisista palveluista. Etelä-Pohjanmaan ELY-keskus puolestaan vastaa valtakunnallisena koordinaattorina vedenkorkeuden mittaukseen ja muuhun hydrologiseen seurantaan liittyvistä hankinnoista ja niiden kilpailuttamisesta.

Maastopäivä havaintoasemilla

Meidän hommanamme täällä Kainuun ELY-keskuksella on kerätä osa maakunnan hydrologisista havainnoista ja ylläpitää havaintoasemia. Kainuussa sijaitsee yhteensä kahdeksan pohjavesilaitteistoa, 3 jääasemaa, 14 vedenkorkeusasemaa (konsultit), 2 pintavedenlämpötilalaitteistoa ja 14 lumilinjaa (havainnoitsijat). Kattava seuranta ei onnistu pelkästään viranomaisvoimin, vaan myös kansalaisten tekemiä paikallisia havaintoja hyödynnetään vesitilanteen arvioinnissa ja ennustamisessa. Tätä kansalaisten aktiivista otetta arvostammekin korkealle meillä ELY:llä.

Seuraavaksi pääset ympäristösuunnittelija Pasi Toron matkaan tarkistamaan hydrologisia seurantalaitteistoja. Lähtö tapahtuu Kainuun ELY-keskukselta Kalliokatu 4:sta klo 8.00. Auto pakataan täyteen tavaraa (pelastusliivit, sadevesimittarit, pilssipumppu ja niin edelleen – listalla on pituutta). Ei muuta kuin turvavyöt kiinni ja menoksi!

Tämän päivän kohteet sijaitsevat Kinkelissä Puolangalla. Kinkelin metsistä löytyy kuusi maahan asennettua pohjaveden havaintoputkea, jonka avulla mitataan pohjaveden pinnan korkeutta. Korkeushavainnot Pasi mittaa kaksi kertaa kuukaudessa. Mittaus tapahtuu mittaluodilla varustetulla mittanauhalla, joka lasketaan havaintoputkeen ja pohjaveden pinta määritetään kuulohavainnon perusteella. Kuulohavainto syntyy mittaluodin osuessa pohjaveden pintaan.

Kinkelissä pohjaveden pinnan korkeudet vaihtelivat tällä kertaa 8–14 metrin välillä.  Pohjavesiputkista mitataan myös automatisoidusti tietoa pohjaveden lämpötilasta ja korkeudesta. 2000-luvun aikana on siirrytty digitaalisiin pinnankorkeusmittauksiin käyttäen loggereita ja antureita tai pelkkiä kerääviä antureita. Automaattimittarit on ohjelmoitu tallentamaan havaintoja 15 minuutin välein tunnin keskiarvona.

Pystykokoinen valokuva. Mies nostaa tikkua maahanpystytystä putkesta. Ympärisllä on metsämaisema.
Pasi Toro mittaa pohjaveden korkeutta havaintoputkesta.

Seuraavaksi menemme veneellä tutkimaan Julmalampien (pohjoinen ja etelä) vedenkorkeutta, pH:ta ja planktoneita. Vedenpinnan korkeus mitataan sauvanmuotoisella suppilomitalla, jonka kyljessä on mitta-asteikko senttimetrijaotuksella ja jonka alapäässä on messinkisuppilo ohjaamaan mitta pohjapaalun päälle. Vedenkorkeutta mitattaessa suppilomitta asetetaan pystysuoraan pohjapaalun päälle, ja vedenpinnan korkeus luetaan suppilomitan kyljestä senttimetrin tarkkuudella. Pysytkö vielä mukana? Tämän jälkeen kalibroidaan pH-mittari, jotta pH-mittauksen tulos saadaan mahdollisimman luotettavaksi. Sen jälkeen hypätään veneeseen ja lähdetään soutamaan kohti lammen keskikohtaa. PH-mittari lasketaan muutamaan eri syvyyteen ja mitataan happamuuden eli vetyionien aktiivisuus liuoksessa. Veden pH-arvo kertoo veden happamuuden ja arvon ollessa 7 vesi on neutraalia.

Julmalammet ovat molemmat pohjavesilampia, jonka takia vesi on hapanta ja pH-arvot vaihtelevat 4–5 välillä. Seuraavaksi veteen lasketaan planktonhaavi, jonka tavoitteena on napata mukaan vedessä vapaasti eläviä alkueläimiä, rataselämiä (Rotifera), vesikirput (Cladocera) sekä hankajalkaiset (Copepoda). Planktonnäytteitä tutkitaan sitten myöhemmin mikroskoopeilla toimistolla.

Vene järvellä, jossa styroksinen astia ja miehen pitelemä mittari.
pH-mittarin laskeminen Julmalampeen kalibroinnin jälkeen.

Yhtäkkiä kello on jo viisi ja sitten mennään jo kiireellä kohti Suomussalmen majoitusta. Matkalla pysähdytään katsomaan vielä erikoisia lähteitä, joissa lähteen pohja elää pohjaveden pulputessa hiekkapohjan lähteensilmien läpi. Näyttävät maagisilta!

Lähde, jossa on hiekkainen pohja ja vesipyörre.
Pohjavesi pulppuaa lähteisiin.

Voit tutustua tarkemmin edellä mainittujen havaintosuureiden maastomittauksiin ja niihin liittyviin järjestelyihin täältä Hydrologisen seurannan kenttätöiden toimintakäsikirjasta (ladattavissa sivulta).

Hydrologisen seurannan havainnot ja vesiennusteet löydät SYKEn verkkopalveluista. Tutun ymparisto.fi-verkkopalvelun rinnalle avautui vastikään uusi vesi.fi-sivusto, joka tarjoaa ajankohtaista ja luotettavaa vesitietoa. Kartoilta näet vesitilanteen ja ennustegraafeja.


Tämän maastoreissun teille tarjosi ympäristösuunnittelija Pasi Toro ja reportterina toimi ympäristöasiantuntija Katja Vainionpää Kainuun ELY-keskuksesta.

Hydrologinen turvallisuus vesistöpadoilla

Padolla on laajat vaikutukset ympäristöön, virkistysarvoon, elinoloihin padon ylä- ja alapuolella sekä sosiaaliseen ja kulttuuriseen arvoon ja merkitykseen. Pienelläkin patorakenteella voi lopulta olla erittäin laajalle ulottuvat vaikutukset. Tähän osanaan liittyy padon turvallinen käyttö ja hydrologia (sis. padon mitoitustulvan määrittely ja rakenteen oikeaoppinen suunnittelu aukkoineen ja kynnyksineen, vedenpinnan korkeuden seuranta sekä rakenteiden korkeustasojen selkeä määrittäminen).

Padon suunnittelussa ja rakentamisessa tulee huomioida uoman kokonaisvaltainen toiminta ja padon käyttö tavanomaisten kesä- ja talviaikaisten käyttötilanteiden lisäksi poikkeuksellisissa tulvatilanteissa. Poikkeuksellisia tilanteita voi syntyä esim. myrskyjen, pitkien kuivuus- tai sadekausien seurauksena, jää- ja hyydeongelmista, rankkasateista, kevättulvista, käyttöhäiriöistä ja automatiikan virhetilanteista. Poikkeukselliset tilanteet voivat olla paikallisia, mutta myös alueellisia. Ongelmallisia tilanteita saattaa syntyä samaan aikaan usealla eri kohteella samassa jokiosuudessa ja siksi myös ongelmien ketjuuntuminen tulisi ottaa huomioon padon suunnittelussa.

Padot on suunniteltu pitkäikäisiksi, jopa ikuisiksi. Patoturvallisuus lähtee siitä, että padot ovat turvallisia. Rakenteet ovat hyvässä kunnossa, kestäviä ja toimivat tarkoituksensa mukaisesti. Tähän liittyy vahvasti padon hydrologia, patoaukkojen purkukyky ja vesien hallinta. Patoturvallisuuskansion lomakkeet (sis. hydrologiset tiedot kuten padon purkukyky, mitoitustulva- ja HätäHW –taso) on pääsääntöisesti koottu padon rakennusvaiheessa. Tiedot tarkastetaan määräaikaistarkastusten yhteydessä vähintään viiden vuoden välein ja siinä on hyvä ottaa huomioon mahdolliset ilmastonmuutoksen tuomat vaikutukset. Tarkastuksessa patoturvallisuuteen erikoistunut asiantuntija arvio rakenteen kunnon. Tarpeen mukaan laajemmille patorakenteiden kuntotarkasteluille on nähty tarvetta mm. ajan myötä havaittujen rakenteellisten muutosten johdosta. Betonipadot voivat olla jopa yli 100 vuoden ikäisiä. Patorakenteiden pitkäikäisyydestä johtuen rakenteen kunto ja mahdolliset kunnostustarpeet on hyvä olla selvillä. Itse patorakenteen lisäksi padon ympäristön olosuhteet tai maankäyttö voivat muuttua, mikä voi vaikuttaa padon luokkaan ja sen myötä hydrologiseen mitoitukseen. Tarpeita on voinut muodostua esim. kalatien rakentamiselle tai rakenteen ennallistamiselle.

Ajoittain törmätään hydrologisiin ongelmatilanteisiin padoilla, vaikka paperilla kaikki näyttääkin hyvältä. Esimerkiksi kaikkia luukkuja ei saada auki hätätilanteessa, luukuille ei ole esteetöntä pääsyä tai luukkujen nostolaitteet ovat niin vanhoja, että niitä ei saada auki. Joitakin luukkuja on saatettu myös betonoida umpeen ilman, että muutosta on huomioitu padon hydrologiassa. Ongelmia voi syntyä myös siinä tapauksessa, jos padolla on määritetty HätäHW -taso (se taso, jonka ylittyminen voi aiheuttaa vaaraa patorakenteissa) väärin. Padon kynnysten korkeudet saattavat myös olla virheellisesti määritetty tai asiakirjoissa käytetään harhaanjohtavasti useampaa eri korkeusjärjestelmää.  Lisäksi laskelmissa on usein oletettu, että luukut aukeavat tulvatilanteessa täysin auki, vaikka todellisuudessa niiden alareunat jäisivätkin vedenpinnan alapuolelle. Tilanteet muuttuvat haastaviksi esim. poikkeuksellisissa sääilmiöissä, kun padolla pitäisi osata toimia nopeasti.

Patorakenne ei ole ikuinen vaan vaatii jatkuvaa huoltoa ja ylläpitoa. Padon turvallisen käytön varmistavat osaltaan ajantasaiset tiedot padon hydrologiasta, padon käyttöhenkilöstön kouluttaminen ja ohjeistaminen, varautuminen poikkeuksellisiin tilanteisiin sekä varautumissuunnitelmien testaaminen.

Ensi vuodelle on suunnitteilla laajempi patoturvallisuuskoulutus padon omistajille.


 

Kirjoittaja Mikko Sulkakoski työskentelee Kainuun ELY-keskuksessa johtavana vesitalousasiantuntijana ja

 

 

 

 

Milla Torkkel vesitalousasiantuntijana.