Pohjasedimentin eroosioherkkyys Pohjois-Airistolla, Saaristomerellä
Suomela, Antti (2016-04-06)
A. Suomela
06.04.2016
© 2016 Antti Suomela. Tämä Kohde on tekijänoikeuden ja/tai lähioikeuksien suojaama. Voit käyttää Kohdetta käyttöösi sovellettavan tekijänoikeutta ja lähioikeuksia koskevan lainsäädännön sallimilla tavoilla. Muunlaista käyttöä varten tarvitset oikeudenhaltijoiden luvan.
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi:oulu-201604091445
https://urn.fi/URN:NBN:fi:oulu-201604091445
Tiivistelmä
Ruoppaus- ja läjitystoiminnalla on monenlaisia ympäristövaikutuksia muun muassa vedenlaatuun, kasvillisuuteen ja kaloihin. Tämän vuoksi sopivan meriläjitysalueen valinta on tärkeää, jotta mahdollisesti haitta-aineita sisältävät läjitysmassat eivät kulkeutuisi pois läjitysalueelta. Turun ja Naantalin satamien uudeksi yhteisläjitysalueeksi on esitetty Saaristomeren Pohjois-Airistolla sijaitsevaa aluetta.
Tutkimuksen tarkoituksena oli selvittää ns. kriittinen virtausnopeus, eli se veden virtausnopeus, jossa sedimentin eroosiota ja kulkeutumista alkaa tapahtua, sekä tutkia sedimenttiaineksen eri parametrien vaikutusta eroosioherkkyyteen. Tutkimusta varten rakennettiin koejärjestely, jossa sovellettiin Kaliforniassa tehdyn SedFlume-laitteiston piirustuksia. Koejärjestelyssä tehtiin sedimenttinäytteen yli virtaava laminaarinen vesivirtaus virtauskanavan sisällä. Kokeiden aikana tehtiin mittauksia eroosion määrästä ja poistuvan veden sameudesta.
Sedimentin kulkeutumiseen meren pohjassa vaikuttavat useat eri tekijät, kuten raekoko, vesipitoisuus, orgaanisen aineksen osuus sekä veden virtausnopeus. Puhtaiden kivennäismaalajien kulkeutumiseen on olemassa vakiintuneita kaavoja, mutta niitä ei voida juurikaan soveltaa orgaanista ainesta sisältäviin sedimentteihin.
Tutkimusta varten Pohjois-Airistolta otettiin yhteensä 15 kpl häiriintymättömiä sedimenttinäytteitä. Osa näytteistä otettiin nykyiseltä Turun sataman läjitysalueelta läjitetyistä massoista ja osa ehdotetulta uudelta yhteisläjitysalueelta luontaisista sedimenteistä. Eroosioherkkyyttä tutkittiin tätä työtä varten rakennetulla laitteistolla. Lisäksi osalle näytteistä tehtiin vesipitoisuus-, hehkutushäviö- sekä raekokomääritykset.
Näytteiden pinnasta erodoitui koejärjestelyn maksimivirtausnopeudella (noin 43 cm/s) maksimissaan 28 mm:n paksuinen kerros. Tutkimukset keskittyivät siis sedimentin pintaosiin. Luonnollisissa olosuhteissa virtausnopeudet ovat tutkitulla alueella kovallakin tuulella alle 20 cm/s.
Tutkimuksesta saatujen tulosten perusteella arvioidut kriittiset virtausnopeudet sedimentin pintaosille vaihtelivat luontaisilla löyhillä sedimenteillä välillä 10–20 cm/s. Läjitetyillä massoilla, jotka olivat konsolidoitunutta savea, kriittisen virtausnopeuden arvioitiin olevan > 35 cm/s. Näiden virtausnopeuksien arvioitiin aiheuttavan eroosiota 5 mm:n syvyyteen sedimentin pinnasta. Syvemmällä sedimentissä virtausnopeuksien tulisi olla suurempia, jotta merkittävää eroosiota tapahtuisi. Suuren vesipitoisuuden todettiin kasvattavan sedimentin eroosioherkkyyttä, kun taas orgaanisen aineksen arvioitiin toimivan ainesta sitovana elementtinä.
Esitetyllä uudella yhteisläjitysalueella virtauksista aiheutuvan mahdollisen eroosion ja kulkeutumisen arvioidaan koskevan enimmillään läjitetyn sedimentin noin kahden senttimetrin pintakerrosta. Läjitettävän aineksen eroosioherkkyyteen vaikuttavat kuitenkin samat tekijät kuin luontaisiinkin sedimentteihin, eli ennen kaikkea sedimentin raekoko, vesipitoisuus sekä orgaanisen aineksen osuus.
Tutkimuksen tarkoituksena oli selvittää ns. kriittinen virtausnopeus, eli se veden virtausnopeus, jossa sedimentin eroosiota ja kulkeutumista alkaa tapahtua, sekä tutkia sedimenttiaineksen eri parametrien vaikutusta eroosioherkkyyteen. Tutkimusta varten rakennettiin koejärjestely, jossa sovellettiin Kaliforniassa tehdyn SedFlume-laitteiston piirustuksia. Koejärjestelyssä tehtiin sedimenttinäytteen yli virtaava laminaarinen vesivirtaus virtauskanavan sisällä. Kokeiden aikana tehtiin mittauksia eroosion määrästä ja poistuvan veden sameudesta.
Sedimentin kulkeutumiseen meren pohjassa vaikuttavat useat eri tekijät, kuten raekoko, vesipitoisuus, orgaanisen aineksen osuus sekä veden virtausnopeus. Puhtaiden kivennäismaalajien kulkeutumiseen on olemassa vakiintuneita kaavoja, mutta niitä ei voida juurikaan soveltaa orgaanista ainesta sisältäviin sedimentteihin.
Tutkimusta varten Pohjois-Airistolta otettiin yhteensä 15 kpl häiriintymättömiä sedimenttinäytteitä. Osa näytteistä otettiin nykyiseltä Turun sataman läjitysalueelta läjitetyistä massoista ja osa ehdotetulta uudelta yhteisläjitysalueelta luontaisista sedimenteistä. Eroosioherkkyyttä tutkittiin tätä työtä varten rakennetulla laitteistolla. Lisäksi osalle näytteistä tehtiin vesipitoisuus-, hehkutushäviö- sekä raekokomääritykset.
Näytteiden pinnasta erodoitui koejärjestelyn maksimivirtausnopeudella (noin 43 cm/s) maksimissaan 28 mm:n paksuinen kerros. Tutkimukset keskittyivät siis sedimentin pintaosiin. Luonnollisissa olosuhteissa virtausnopeudet ovat tutkitulla alueella kovallakin tuulella alle 20 cm/s.
Tutkimuksesta saatujen tulosten perusteella arvioidut kriittiset virtausnopeudet sedimentin pintaosille vaihtelivat luontaisilla löyhillä sedimenteillä välillä 10–20 cm/s. Läjitetyillä massoilla, jotka olivat konsolidoitunutta savea, kriittisen virtausnopeuden arvioitiin olevan > 35 cm/s. Näiden virtausnopeuksien arvioitiin aiheuttavan eroosiota 5 mm:n syvyyteen sedimentin pinnasta. Syvemmällä sedimentissä virtausnopeuksien tulisi olla suurempia, jotta merkittävää eroosiota tapahtuisi. Suuren vesipitoisuuden todettiin kasvattavan sedimentin eroosioherkkyyttä, kun taas orgaanisen aineksen arvioitiin toimivan ainesta sitovana elementtinä.
Esitetyllä uudella yhteisläjitysalueella virtauksista aiheutuvan mahdollisen eroosion ja kulkeutumisen arvioidaan koskevan enimmillään läjitetyn sedimentin noin kahden senttimetrin pintakerrosta. Läjitettävän aineksen eroosioherkkyyteen vaikuttavat kuitenkin samat tekijät kuin luontaisiinkin sedimentteihin, eli ennen kaikkea sedimentin raekoko, vesipitoisuus sekä orgaanisen aineksen osuus.
Kokoelmat
- Avoin saatavuus [34150]