Vesi- ja kiintoainetaseiden määritys savipelloilla pohjoisissa olosuhteissa

Mika Turunen

Tutkimustuotos: Doctoral ThesisCollection of Articles

Abstrakti

Veden virtausta, eroosiota ja aineiden kulkeutumista hallitsevien prosessien tunteminen on ennakkoedellytys tehokkaiden ja ympäristön kannalta kestävien vesienhallintatoimenpiteiden suunnittelulle. Nykyisellään hydrologisten prosessien tuntemuksessa pohjoisten ilmasto-olosuhteiden salaojitetuissa savimaissa on puutteita. Tämän työn tavoitteena oli estimoida hallitsevat vesi- ja kiintoainetaseen komponentit salaojitetuilla savipelloilla erilaisissa maankuivatuksen, topografian ja hydrometeorologian olosuhteissa. Tavoitteena oli myös määrittää hallitsevat eroosioprosessit ja arvioida kolmiulotteisen (3D) monihuokosmallin soveltuvuutta vesi- ja kiintoainetaseiden sekä eroosioprosessien estimoimiseen savipelloilla. Simulaatio- ja mittaustulokset kahdelta koekentältä tuottivat arvion vesi- ja kiintoainetaseista. Horisontaalisten oikovirtausreittien kautta virtaava pohjavesivalunta osoittautui laskelmissa oleelliseksi vesitaseen komponentiksi, jonka määrää kontrolloi maaston topografia. Pohjavesivaluntaprosessien vuoksi peltoalueet kytkeytyivät niitä ympäröiviin alueellisiin hydrologisiin systeemeihin. Siten tutkittujen peltojen ja niitä ympäröivien alueiden topografia vaikutti monitoroitujen alojen hydrologiaan. Evapotranspiraatio hallitsi vuotuisia vesitaseita. Tulosten mukaan standardimenetelmiä täytyy kuitenkin kalibroida, jotta ne pystyvät arvioimaan haihduntaa tarkasti pohjoisissa olosuhteissa. Kasvukausien aikana pohjavesivalunta muodosti suurimman valuntakomponentin. Suurin osa valunnasta ja kuormista tapahtui kasvukauden ulkopuolella ja salaojavalunta muodosti suurimman valuntakomponentin. Pintakerrosvaluntaa tapahtui pääasiassa maaperän vesivaraston kyllästymisen yhteydessä. Maan jäätymisellä ei ollut suurta vaikutusta valuntojen muodostumiseen, mutta yksittäisinä keväinä routa lisäsi pintakerrosvalunnan muodostumista. Suurin osa kiintoainekuormasta muodostui maanpinnan alapuolisia virtausreittejä pitkin. Salaojien kautta tuleva kuorma muodosti suurimman kuormituskomponentin ja huomattava osa laskennallisesta kuormasta tapahtui pohjavesivalunnan kautta. Simulaatiot muodostivat arvion kiintoainetaseista ja osoittivat, että suuri osa maan pinnalla erodoituneesta materiaalista ei muodostanut kuormaa. Kolme mallirakennetta demonstroivat kuinka rakenteelliset epävarmuudet voivat vaikuttaa simulaatiotuloksiin. 3D monihuokosmalli osoittautui sopivaksi menetelmäksi vesi- ja kiintoainetaseiden analyyseihin. Kattavampi analyysi vaatisi syvien maakerrosten hydraulisten ominaisuuksien tarkempaa määrittämistä ja peltolohkojen sisäisiä mittaushavaintoja eroosiosta sekä kiintoaineen kulkeutumisesta. Tulosten mukaan maankuivatuksen ja vesiensuojelun suunnittelun tulisi fokusoitua aiempaa enemmän maanpinnan alapuolisiin virtaus- ja kuormitusreitteihin.
Julkaisun otsikon käännösVesi- ja kiintoainetaseiden määritys savipelloilla pohjoisissa olosuhteissa
AlkuperäiskieliEnglanti
PätevyysTohtorintutkinto
Myöntävä instituutio
  • Aalto-yliopisto
Valvoja/neuvonantaja
  • Koivusalo, Harri, Vastuuprofessori
  • Warsta, Lassi, Ohjaaja
Kustantaja
Painoksen ISBN978-952-60-7379-8
Sähköinen ISBN978-952-60-7378-1
TilaJulkaistu - 2017
OKM-julkaisutyyppiG5 Tohtorinväitöskirja (artikkeli)

Tutkimusalat

  • maankuivatus
  • oikovirtaus
  • pohjavesivalunta
  • eroosio
  • kiintoaineen kulkeutuminen
  • monihuokosmalli
  • 3D malli
  • hydrologinen yhteys

Sormenjälki Sukella tutkimusaiheisiin 'Vesi- ja kiintoainetaseiden määritys savipelloilla pohjoisissa olosuhteissa'. Ne muodostavat yhdessä ainutlaatuisen sormenjäljen.

Siteeraa tätä