Porin alue on yksi Suomen merkittävimmistä tulvariskialueista ja Kokemäenjoen valuma-alue on yksi Suomen suurimmista valuma-alueista (27 000 km²), mikä lisää ajoittaisten suurien virtaaminen riskiä. Porin alueella tulvavaaraa lisää joen mukana kulkeutuvan kiintoaineen sedimentoituminen Porin alavan keskustan kohdalle ja suiston alueelle. Sedimentoitumisen lisäksi alueella on voimakasta eroosiota ja rantojen sortumia. Tämä tutkimus on osa vuonna 2003 aloitettua Porin tulvasuojeluhanketta.
Työssä tutkittiin Kokemäenjoen Porin osuudella tapahtuvaa eroosiota ja sedimentaatiota. Työn aineistona oli vuosien 2010 ja 2014 viistokaikuluotaukset joen uomasta. Näiden aineistojen perusteella joki luokiteltiin eroosio-, sedimentaatio- tai neutraalialueeksi. Merkittävimmistä joen kohdista tehtiin poikkileikkauskuvat. Eroosioalueet sijaitsivat pääsääntöisesti tutkimusalueen ylävirran osuudella ennen Porin keskustaa, ja sedimentoitumisalueet olivat vastaavasti joen alavirran osuudella Porin keskustan kohdalla sekä Luotsinmäenhaarassa. Pääsääntöisesti virtaama, maaperämuodostuma ja uoman muoto vaikuttavat siihen, mitä joen eri osilla on tapahtunut ja tapahtuu tulevaisuudessa.
Tutkimusalueella oli kaksi voimakkaan eroosion aluetta, joista toinen sijaitsi joen ylävirralla ja toinen alavirralla Luotsinmäenhaarassa. Voimakkaan eroosion alueella tapahtui yli 0,2 metriä eroosiota vuodessa. Voimakkaan eroosion jokiosioille on yhteistä se, että helposti erodoituva kerroksellinen hiekka-, siltti- ja savikerros oli esillä joen pohjalla. Kyseinen muodostuma vaikuttaa merkittävästi joen eroosioherkkyyteen.
Eroosioalueilla joki on syvä, kapea ja mutkainen. Eroosioalueilla oli esillä pääasiassa savi- ja silttikerrostumia, jotka eivät lähde liikkeelle yhtä helposti kuin hiekkakerrostuma. Ylävirran kaarteisiin on muodostunut ajansaatossa jyrkkiä syvänteitä, joissa oli tutkimusajanjaksolla tapahtunut liukupintasortumia joen törmän kaltevuuden ylittäessä 30–35 astetta.
Sedimentaatioalueelle oli laskeutunut hiekkaa neljän vuoden aikana enimmillään jopa metrin paksuudelta Luotsinmäenhaaraan alkuun. Jokea on ruopattu useamman kerran Porin keskustan kohdalta. Ruoppauksen jälkeen alueelle on kuitenkin jo sedimentoitunut hiekkaa niin paljon, että hiekan sedimentoituminen oli siirtynyt alavirralle päin Luotsinmäenhaaraan.
Tutkimusaineistojen perusteella joessa havaittiin selvä rajavirtaama, jonka ylittyessä suspensiossa eli veden virtauksen mukana kulkeutuva kiintoainemäärä lisääntyi voimakkaasti. Tämä rajavirtaama oli 360 m³/s, mutta kyseinen raja-arvo ei huomioi pohjassa kulkeutuvaa kiintoainekulkeumaa. Suspensiossa kulkeutui 1/3 kokonaiskiintoainekuormasta ja vastaavasti pohjakulkeumana 2/3. Suspensiossa kulkeutuva kiintoainekuorma vuosien 2010 ja 2014 tarkastelujaksolla oli lähellä vuosille 2039–2069 ennustettua ilmastonmuutoksen aiheuttamaa kiintoainekuormaa.
Tuloksien avulla voidaan ohjata ja parantaa Porin alueen maankäyttöä sekä tulvasuojelua. Porin kaupungin kaavoittamisratkaisuissa kannattaa huomioida, kuinka lähelle joen uomaa voidaan rakentaa. On syytä myös pyrkiä ennaltaehkäisemään joen uoman uusia sortumia alueilla, joissa tapahtuu selkeää eroosiota. Kokemäenjoella Porin keskustan alueella ruoppaaminen on tärkeää tulvasuojelun näkökulmasta, koska tulvan aiheuttamat hyyde- ja jääpadot muodostuvat helpoiten matalikoille. / Area at city of Pori is significant flood risk areas in Finland. The catchment area of the Kokemäenjoki river is one of Finland’s largest catchments (27 000 km²), which increases the risk of occasional high flows. At Pori, risk for flooding increases due to sedimentation to river channel at the city area and in the downstream deltas. Sedimentation and erosion affects the flow conditions and stability of riverbanks. In addition to the sedimentation also strong riverbed erosion and riverbank failures occurs regularly. This research is part of the flood protection project that started at Pori in 2003.
The aim of this thesis was to study the sedimentation and erosion in the Kokemäenjoki river at the Pori area. Diagonal echo-sounding data from riverbed were used from years 2010 and 2014. Based on results, river was categorized as erosion, sedimentation or as neutral zone. Cross-sectional figures were made from the most significant parts. According to the results, erosion zones were situated mainly in the upstream before the centre of Pori and sedimentation areas, respectively, in the downstream portion of the river, as well as in Luotsinmäenhaara river branch. Sedimentation and erosion was mainly controlled by flow conditions, soil layers and shape of the river channel, which are also controlling future conditions and processes.
In the study area, there were two strong erosion zones, one of which was located in the river upstream and one Luotsinmäenhaara river branch downstream. Erosion over 0.2 meters per year was observed. Strong erosion zones of river sections had easily erodible layered sand, silt and clay layer which allowed high erosion rates. Thus soil formation has significant impact on the erosion sensitivity at lower sections at Kokemäenjoki river.
In the areas, which was categorise as erosion the river is deep, narrow and meandering occurs. Soil layers at erosion areas were featured mainly by clay and silt soils which are not as easily eroded as sand. These areas also contained steep slopes and deep basins to river bed, while critical slope for river bank collation as observed to be 30–35 degrees.
Sedimentation zones are located mainly in the downstream from the centre of Pori and at the delta area, where the flow velocity is lower. During the research period of four years up to 1 meter sedimentation was observed at the beginning of Luostinmäenhaara river branch. The river has been dredged several times near to the centre of Pori. After the previous dredging, however, major sedimentation of sand has occurred.
Results showed clear flow boundary for suspended sediment transport at flow rate of 360 m³/s, but it does not account bed load material. At suspension circa 1/3 of the total solid load was transported, whereas remaining 2/3 was transported as bed load. Suspended sediment load during the period between 2010 and 2014 was close to the forecasted loading for the years 2039–2069 caused by climate change.
The results from this study can be used to control and improve the land use and flood protection of the Pori area. Extra care for planning is needed at Pori when constructed close to the river channel. Also erosion controlling area needed in areas with risk for new bank collapses. Dredging of Kokemäenjoki in the centre of Pori area is important in future to prevent local sedimentation and increased risk for flooding.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:oulo.fi/oai:oulu.fi:nbnfioulu-201606032178 |
| Date | 06 June 2016 |
| Creators | Tervala, T.-M. (Tiia-Maria) |
| Publisher | University of Oulu |
| Source Sets | University of Oulu |
| Language | Finnish |
| Detected Language | Finnish |
| Type | info:eu-repo/semantics/masterThesis, info:eu-repo/semantics/publishedVersion |
| Format | application/pdf |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess, © Tiia-Maria Tervala, 2016 |
Page generated in 0.0025 seconds