Hydrologian ja kiintoaineen kulkeutumisen mallintaminen ojitetussa suometsässä – Painopisteinä kiintoainekuorman muodostuminen ja hallinta kunnostusojituksen jälkeen

Kersti Haahti

Tutkimustuotos: Doctoral ThesisCollection of Articles

Abstrakti

Boreaalisen vyöhykkeen soita on ojitettu laajasti viimeisten vuosisatojen aikana. Fennoskandiassa ojitus on keskittynyt suometsien kasvuolosuhteiden parantamiseen ja kuivatuksen ylläpito kunnos-tusojituksin on tärkeä osa suometsätaloutta. Ojitus tunnetaan haitallisena kiintoainekuorman lähteenä, mutta sen muodostumiseen ja etenkin hallintaan liittyvä prosessiymmärrys on puutteellista.Tässä väitöskirjassa kehitetään prosessipohjainen mallikokonaisuus kuvaamaan ojitetun suometsän hydrologiaa ja ojaverkoston kiintoaineprosesseja kunnostusojituksen jälkeisessä tilan-teessa. Mallia sovelletaan väitöskirjan eri vaiheissa 5.2 hehtaarin suometsäalueelle, jossa kunnos-tusojituksen jälkeen seurattiin intensiivisesti alueen hydrologiaa ja kiintoaineprosesseja. Mallikehityksen ensimmäisessä vaiheessa metsämaan hydrologian mallinnukseen yhdistettiin kuvaus virtauksesta ojaverkostossa. Tämä mahdollisti ojaverkoston virtausolosuhteiden ajallisen tarkastelun, mikä on olennaista kiintoaineen kulkeutumisen mallintamisen kannalta. Lisäksi metsämaan hydrologian hajautettu mallintaminen osoitti, että menetelmää voidaan hyödyntää paikalliseen kuivatustilaan vaikuttavien tekijöiden määrittämisessä. Mallin laajentaminen kiinto-aineen kulkeutumisen kuvaamiseen puolestaan osoitti, että mallinnuksen avulla voidaan osoittaa eri prosessien rooli kiintoainekuorman muodostamisessa, sekä täydentää kokeellisesti hankittua tietoa. Kiintoainemalli kuvaa pohjaeroosion, sateen aiheuttaman seinämäeroosion, flokkien laskeu-tumisen ja laskeutuneiden hiukkasten stabiloitumisen ojan pohjalle. Tuloksista havaittiin, että kunnostuksen aikaansaama häiriintynyt kerros ojan pohjalla oli kuvattava mallissa, jotta heti toimenpiteen jälkeen esiintyvät korkeat pitoisuudet saatiin simuloitua. Kevätsulannan aikainen kuorma oli pääasiassa lähtöisin pohjaeroosiosta, kun taas kesäsateiden aikana seinämistä sadepisa-roiden vaikutuksesta irtoavalla turpeella oli merkittävä vaikutus. Lopuksi mallia sovellettiin suo-metsätaloudessa käytettävien vesiensuojelumenetelmien tehon arvioimiseen. Tulokset antoivat viitteitä, että pohjaeroosio voidaan saada melko tehokkaasti kuriin perkauskatkoilla tai padottavilla rakenteilla. Sen sijaan jo liikkeelle lähteneen kiintoaineen pysäyttäminen laskeutusaltailla tai liete-kuopilla osoittautui vähemmän tehokkaaksi. Mallilla pystyttiin myös tarkastelemaan ojaveden-pintaa nostavien rakenteiden vaikutusta saran kuivatustilaan. Tulosten mukaan rakenteiden vaikutus oli vähäinen viitaten siihen, etteivät puuston kasvuolosuhteet heikentyneet. Väitöskirjassa rakennettu mallikokonaisuus muodostaa uudenlaisen lähestymistavan suometsän spatiaalisen kuivatustilan ja kunnostusojituksen jälkeisen kiintoainekuorman muodostumisen ja hallinnan tarkasteluun. Mallin tarpeellisia jatkokehityskohteita olisivat mm. tarkastelun laajen-taminen ohutturpeisille eroosioherkille alueille, sekä mallin hyödyntäminen vaihtoehtoisten hakkuumenetelmien arvioimiseen suometsätaloudessa.
Julkaisun otsikon käännösHydrologian ja kiintoaineen kulkeutumisen mallintaminen ojitetussa suometsässä – Painopisteinä kiintoainekuorman muodostuminen ja hallinta kunnostusojituksen jälkeen
AlkuperäiskieliEnglanti
PätevyysTohtorintutkinto
Myöntävä instituutio
  • Aalto-yliopisto
Valvoja/neuvonantaja
  • Koivusalo, Harri, Vastuuprofessori
  • Kokkonen, Teemu, Ohjaaja
  • Warsta, Lassi, Ohjaaja
  • Younis, Bassam A., Ohjaaja, Ulkoinen henkilö
Kustantaja
Painoksen ISBN978-952-60-7889-2
Sähköinen ISBN978-952-60-7890-8
TilaJulkaistu - 2018
OKM-julkaisutyyppiG5 Tohtorinväitöskirja (artikkeli)

Tutkimusalat

  • hajautettu prosessipohjainen mallintaminen
  • hydrologia
  • kiintoaineen kulkeutuminen
  • kunnostusojitus
  • turvemaa
  • metsätalous
  • ojaeroosio
  • vesiensuojelu

Sormenjälki Sukella tutkimusaiheisiin 'Hydrologian ja kiintoaineen kulkeutumisen mallintaminen ojitetussa suometsässä – Painopisteinä kiintoainekuorman muodostuminen ja hallinta kunnostusojituksen jälkeen'. Ne muodostavat yhdessä ainutlaatuisen sormenjäljen.

Siteeraa tätä