University of Oulu

Hautaperän tekojärven padotus- ja juoksutusselvitys

Saved in:
Author: Keskitalo, Lauri1
Organizations: 1University of Oulu, Faculty of Technology, Environmental Engineering
Format: ebook
Version: published version
Access: open
Online Access: PDF Full Text (PDF, 14.8 MB)
Persistent link: http://urn.fi/URN:NBN:fi:oulu-201510082029
Language: Finnish
Published: Oulu : L. Keskitalo, 2015
Publish Date: 2015-10-12
Physical Description: 139 p.
Thesis type: Master's thesis (tech)
Tutor: Ronkanen, Anna-Kaisa
Reviewer: Ronkanen, Anna-Kaisa
Utriainen, Olli
Description:
Hautaperän tekojärvi on Kalajoen vesistön säännöstelyn keskusallas, jonka avulla toteutetaan kevätaikaista tulvantorjuntaa sekä ehkäistään jääpatoriskejä. Ilmastonmuutoksen on ennakoitu aiheuttavan merkittäviä muutoksia Suomen vesistöissä: lämpötilan kasvun on arvioitu vähentävän lumen kertymää ja siten pienentävän kevättulvia, ja myös kuivat jaksot ja alhaiset vedenkorkeudet lisääntyvät. Lisäksi lisääntyvien sateiden myötä vuosittaisten virtaamien on ennustettu keskimäärin kasvavan. Vuoden 2014 alusta voimaantullut vesilain (587/2011) säädös vesistöalueen padotus- ja juoksutusselvityksestä on vesilain keino ilmastonmuutokseen sopeutumiseen. Säädös on osa suurempaa sääntelykokonaisuutta, jonka tarkoituksena on parantaa varautumista ilmastonmuutoksesta aiheutuviin sää- ja vesiolojen muutoksiin sekä erityisesti ääri-ilmiöiden yleistymiseen. Padotus- ja juoksutusselvityksessä tarkastellaan sellaisia säännöstelytoimenpiteitä ja säännöstelylupien lupaehtojen tarkistamisen tarvetta, joilla tulvasta ja kuivuudesta aiheutuvia yleiseltä kannalta haitallisia vaikutuksia voitaisiin vähentää. Selvitys tehdään riittävässä laajuudessa koko vesistön tai sen osa-alueen kattavana. Tässä diplomityössä tarkasteltiin, miten ilmastonmuutoksen hydrologisiin vaikutuksiin voidaan sopeutua Hautaperän tekojärvellä ja minkälaisia muutostarpeita tämä aiheuttaa nykyiseen säännöstelykäytäntöön ja tekojärven säännöstelylupaan. Vaikutuksia arvioitiin Suomen ympäristökeskuksen Vesistömallijärjestelmän (SYKE-WSFS) hydrologisella mallilla lasketuista vedenkorkeuksista ja virtaamista vertailujaksolla 1961-2014 sekä ilmastonmuutosjaksoilla 2010-2039 ja 2040-2069. Ilmastonmuutoksen vaikutukset tuotiin malliin niin sanotulla delta change -menetelmällä, jossa ilmastoskenaarion tuottama keskimääräinen lämpötilan ja sadannan muutos vertailujaksolta ilmastonmuutosjaksoille lisättiin vertailujakson havaintoihin. Ilmastoskenaariona käytettiin 19 globaalin ilmastomallin tulosten keskiarvoja kasvihuonepäästöskenaariolla A1B. Tarkastelun tuloksien perusteella voitiin todeta, että Hautaperän tekojärven säännöstelyluvassa määrätty kevättulvantorjuntaan tarkoitettu ja päivämäärään sidottu vedenpinnan kevätalennus ei toimi tarkoituksenmukaisesti lumen vähentyessä ja kevättulvan aikaistuessa. Tilanne on sama myös useilla muilla Kalajoen säännöstellyillä järvillä. Säännöstelyluvan ehtoja tulisi muuttaa niin, että ne toimisivat sekä nykyisissä että tulevaisuuden ilmasto-oloissa. Hautaperän tekojärven osalta kevätalennuksen ajankohta olisi tarpeen muuttaa sekä ajoitukseltaan että suuruudeltaan joustavammaksi, jotta kevättulvan virtaaman leikkaus sekä jääpatoriskien ehkäisy voidaan ajoittaa oikein. Vähälumisina talvina olisi tärkeää, että kevätalennus voitaisiin tehdä nykyisten lupaehtojen velvoittamaa loivempana, jotta voitaisiin vähentää riskiä tekojärven vedenkorkeuden jäämisestä liian alhaiseksi kesän alussa. Vaikutustarkastelujen pohjalta on esitetty Hautaperän tekojärven säännöstelyn sopeuttamisratkaisuja sekä säännöstelyluvan muuttamisen osalta vaihtoehtoinen, joustavampi malli vedenpinnan kevätalennukselle. Mallinnuksen tulosten perusteella tällä tavoin voidaan edistää tekojärven tulvatorjunnallisen käytön edellytyksiä sekä nykyisissä että tulevaisuuden muuttuvissa ilmasto-olosuhteissa sekä parantaa virkistyskäytön mahdollisuuksia. Esitettyjä näkökulmia ja ratkaisuja voidaan hyödyntää myös samankaltaisten vesistöjen vastaavissa tarkasteluissa.
see all

Hautaperä is the key reservoir for water regulation of the Kalajoki river basin. Regulation of Kalajoki is primarily based on the necessity of flood control and on reducing the risks of ice jam formation in the river. Climate change has been estimated to have significant impacts to lake and river systems in Finland: increases in temperature reduce the forming and accumulation of snow which leads to smaller spring floods, which will take place ever earlier. The increase in evaporation will result in more prevalent dry periods resulting in lower water levels and flows in lakes and rivers. In addition, projected changes in average annual runoff volumes are positive due to increase in precipitation. At the beginning of 2014 a new provision of climate change impact assessment on water regulation entered into force in the Finnish Water Act, the purpose of which was to introduce a legislative tool for the needs of climate change adaptation for regulated lake and river basins. The provision is part of a greater collective of initiatives which are meant to assist in the preparation to changing weather and water conditions, especially to the increased likelihood of extreme events, such as flood and drought, imposed by climate change. The climate change impact assessment on water regulation consists of a study on water regulation measures and reviews of regulation permits in order to lessen the negative general impacts caused by flood and drought. This impact assessment is to be carried out in the necessary extent to cover the whole drainage basin or one or several of its sub-basins. The purpose of this study was to evaluate the impacts of climate change to the hydrology of the Kalajoki river basin and what kind of changes they require to the water regulation practice and regulation permit of the Hautaperä reservoir. The impact assessment was carried out with a hydrological model of the Watershed Simulation and Forecasting System of the Finnish Environmental Institute (SYKE-WSFS). Water levels and flows in Kalajoki were simulated for the reference period of 1961-2014 and for the climate change periods of 2010-2039 and 2040-2069. The impacts of climate change were introduced to the model with the delta change –approach, in which the average changes of temperature and precipitation of the used climate change scenario was added to the respective observations of the reference period. In this study the climate change scenario was the average results of temperature and precipitation changes of the 19 global climate change models with the greenhouse gas emission scenario A1B. Based on the results of this study it could be verified that in the case of the Hautaperä reservoir, the regulation practice of water level lowering to mitigate spring floods in accordance with the terms as dictated in the present regulation permit, will not be purposeful in the future. These findings are analogous along with most of the other regulated lakes in the Kalajoki river basin. Thus changes should be made to the regulation permit of the Hautaperä reservoir in regards of the springtime water level lowering: the terms and conditions in the permit should be less strict in order for them to be applicable and purposeful in both present and future climate conditions. The water level lowering conditions in the permit should be made more flexible in terms of timing and dimensioning so that flood control and river ice jam prevention can be carried out more effectively with the regulation. In terms of mild winters with little accumulation of snow, it would be important to lower the water level less than now dictated in the permit in order reach appropriate water level on the reservoir for the summertime. Based on the impact assessment, several adaptive strategies for the water regulation of the Hautaperä reservoir, as well as a new concept of springtime water level lowering have been presented. According to the results from regulation simulation, these solutions improve flood control potential of the reservoir in both present and the future as well as improve its recreational value. The presented viewpoints and solutions are applicable for climate change impact assessments on water regulation in similar cases.
see all

Subjects:
Copyright information: © Lauri Keskitalo, 2015. This publication is copyrighted. You may download, display and print it for your own personal use. Commercial use is prohibited.