Pir tikoski.
~oskenvars1
onhlKOSki Ka ilokoski
lå
Björktors Ftnnholm19 Värnum 20 Hattarfors
21 Herrfors
~i
~akelänkoskiourunkoski Hirvikoski Stadsfors 25 Kalajärvi
27 KyrKåsjärvi
II
28N1iles Z9 Pitkä mä 30 Hiirikoski
Esko Kuusisto ja Risto Lemmel[
Vesihallitus, hydrolor;ian toimi~.to
JOKIVESISTÖJEN EYDROLOGINEN KÄYTTP~YTYf·:Ii:EN IlP·1ISEN TOIT.1INNAN SEURAUKSENA
1
J 0 H D A N T 02
Monet vesien k~yttömuodot tai vesist6alueella tapahtuvat ih-mistciminnot aiheuttavat vesistössä hydrologisia muutoksia.
Useimmiten ihmisen tahallinen vaikutus kohdistuu valunnan ajalliseen jakautumiseen, jota ihminen pyrkii muuttamaan omia tarpeitaan vastaavaksi. Ihmistoiminnat voivat kuitenkin muut-taa hydrologisia oloja myös tahatto~asti.
Ihmistoimintojen hydrologiset vaikutukset voidaan jakaa kol-meen ryhmään:
1. T~hallinen vaikuttaminen välittömin toimenpitein. Tällai-sia toimenpiteitä ovat mm. vesistön säännöstely, tulva-pengerrykset sekä vedenotto kastelun, asutuksen ja teolli-suuden tarpeisiin. Näiden toimenpiteiden vaikutukset va-luntaan ovat useimmiten määritettävissä jo ennalta.
2. Tahaton vaikuttaminen välittömin toimenpitein. Esim. kana-vat, sillat ja uittorakenteet voivat vaikuttaa virtauksiin, joissa ja kapeikoissa ilman, että tällaiseen vaikutukseen pyritään. Näidenkin toimenpiteiden vaikutukset ovat melko hyvin arvioitavissa.
3.
Välillinen vaikuttaminen. Ihminen voi vaikuttaa olosuhtei-siin valuma-alueella siten, että valunnan määrä tai ajalli-nen jakautumiajalli-nen muuttuu. Periaatteessa jo kaikki maanvil-jelykseen liittyvät toimenpiteet (peltojen raivaus, muok-kaus, sadonkorjuu) kuuluvat tähän ryhmään samoin kuin met-sätaloudelliset toimet. Erityisen merkittävä, mahdollinen vaikuttaja on metsäojitus: vuosina1961-75
ojitettiin yli 20%
Suomen metsäpinta-alasta.Seuraavassa tarkastellaan näihin eri ryhmiin kuuluvien ihmis-toimenpiteiden vaikutuksia Suomen vesistöihin. Aluksi tarkas-telu kattaa kaikki vesistötyypit, esityksen loppupuolella kes-kitytään jokivesistöihin.
J A K S 0 J E N
T A I L U 1
9 3
1 -6
0 JA
l9 7
1 -8
0V E
R-Kansainvälisellä vertailujaksolla 1931-60 Suomen vesistöjen virtaamahavaintoverkko oJi jo varsin kattava."">
2
tunnusluvuista 53 virtaama-asemalla jaksoilla 1931-60 ja 1971-80. Edellämainituista 65 havaintosarjasta on j~tetty
pois sellaiset, jotka ovat samassa vesist6ss!i l~hell~ mukaan-otettuja havaintosarjoja. Jaksojen valinnan perusteet ovat seuraavat:
1. Jaksolla 1931-60 toteutettiin vain harvoja s~~nn5stelyj~,
ja niistä merkittävimm~t Oulujärveä lukuunottamatta vasta jakson loppuvuosina, joten ne eivät oleellisesti vaikuta koko jaksosta laskettuihin valunnan tunnuslukuihin. Teko-altaiden rakentaminen ja laajamittaiset rretsRojitukset kEyn-nistyivät vasta 1960-luvun alkupuolella.
2. Kuusikymmenlukua voidaan pitää siirtymäkautena, jonka ku-luessa sekä säännöstely, allasrakentaminen että metsäoji-tukset muuttivat hydrologisia oloja. Kahden ensiksimainitun tekijän kehitystä ilmentää kuva 1.
3. Seitsemänkymmentälukua voidaan pitää vuosikymmenenä, jonka virtaamatilastoissa ihmisvaikutusten pitäisi jo selvästi näkyä.
2.1 KESKIVIRTAAMAT
Kaikista 53 havaintosarjasta laskettiin jakson 1971-80 kes-kivirtaaman suhde jakson 1931-60 keskivirtaamaan sekä vastaa-vat suhteet jaksojen keskiylivirtaamille ja keskialivirtaa-mille. Näiden suhteiden jakaumat on esitetty kuvissa 2, 3 ja
4 .
Keskivirtaamien suhteiden jakaumaan voidaan ensin etsiä syitä ilmastollisista tekijöistä. Ne 11 valuma-aluetta, joilla kes-kivirtaama jaksolla 1971-80 oli vähintään 10
%
suurempi kuin jaksolla 1931-60, sijaitsevat yhtä lukuunottamatta (Mäntyharjun reitti, Läsäkoski) Pohjanmaalla ja Kymijoen vesistön pohjois-osissa. Jakson 1931-60 vuotuinen keskisadanta oli näillä alu-eilla 554 mm ja jakson 1971-80 keskisadanta 584 mm. Noin 5%
suurempi sadanta ei riitä Suomen olosuhteissa selittämään näi-den alueinäi-den keskimäärin 16
%
suuruista vuosivalunnan kasvua.Kaikilla em. valuma-alueilla on toteutettu runsaasti metsä-ojituksia. Hydrologian toimiston pienellä valuma-alueella laajamittaisen ojituksen on todettu lisäävän keskivalumaa noin
30 %
kymmenenä ensimmäisenä ojituksen jälkeisenä vuotena(Mustonen ja Seuna 1971). Myöhemmin keskivaluma taas laskee puuston kasvun lisätessä haihduntaa ja ojien vedenjohtokyvyn heiketessä.
Ilmeisesti ojituksen vaikutus keskivalumaan näkyy myös suur-ten valuma-alueiden havaintosarjoissa, vaikka ojitukset ovat eriaikaisia ja vaikka muiden tekijöiden vaikutus valuntaan estää ojituksen aiheuttamien muutosten tarkan arvioinnin.
Kahdessa havaintosarjassa keskivirtaama jäi 70-luvulla yli 10
%
pienemm~ksi kuin jaksolla 1931-60. Ne ovat Simojoki(27% pienempi) ja Höytitiisen luusuan Puntarikoski (15
%).
Molemmilla alueilla 70-luvun keskisadanta oli suurempi kuin vertailujaksolla, joten ilmastolliset tekijnt eivät eroa se-litä. Syy löytyykin kokonaan muualta: hydrologisten
havainto-3
jen virheistä. Kun hydrologian toimisto tarkisti Puntari-kosken voimalaitoksen virtaamat siivikkomittauksin kes~llli
1979, todettiin siihen asti ilmoitetut virtaamat noin 10
%
todellisia suuren~iksi. Kun täm~ korjaus otetaan huomioon, katoaa Puntarikosken keskivirtaaman poikkeuksellisuus saman tien.
Simojoen virtaaman pienenemiselle ei löydy yhtä selvli~ seli-tystä. Virtaama-asernan vanhan purkautumiskäyrän on tosin to-dettu muuttuneen eli uoman määräävU poikkileikkaus on muut-tunut. Viime vuosien mittausten perusteella laadittu uusi käyrä osoittaa, että todelliset rtaamat olisivat 70-luvulla olleet 5-10
%
ilmoitettuja suurempia. tJäin ollen korjatut70-luvun virtaamat olisivat kuitenkin noin 2
%
vertailujakson virtaamia pienemmät. Koska myös Simojoen eteläpuolisten ve-sistöjen - Kuivajoen, Iijoen ja Kiiminginjoen - virtaamat olivat 70-luvulla 4-9%
vertailujakson arvoja alhaisemmat, näyttää ilmiö todelliselta. Selvää syytä ei kuitenkaan ole löydettävissä.2.2 KESKIYLIVIRTAAMAT
Keskiylivirtaamien suhteiden jakauma on melko symmetrinen.
Arvon 0,9 alittavien havaintosarjojen lukumäärä on 10; ar-von 1,1 ylittäviä havaintosarjoja on 12. Näiden väliin jää-vien 31 havaintosarjan osalta voidaan todeta, ett2 ylivirtaa-mat ovat pysyneet määritystarkkuuden rajoissa muuttuylivirtaa-mattomi- muuttumattomi-na. Sitä vastoin em. 10 ja 12 havaintosarjaa ansaitsevat li-sätarkastelun.
Muutoksen syy vaikuttaa hyvin ilmeiseltä
6
havaintosarjan ylivirtaamien alenemisen osalta: vesistöalueella toteutetut säännöstelyt ovat leikanneet tulvahuippuja. Selvimmin tämä ilmenee Siikajoella, missä ylivirtaamat ovat lähinnä Uljuan altaan vaikutuksesta alentuneet 25 prosentilla. Myös muilla aineistossa mukana olleilla, rakennetuilla Pohjanmaan joilla keskiylivirtaamat olivat 70-luvulla pienemmät kuin vertailu-jaksolla: Kalajoella aleneroa oli noin 10%,
Lapuanjoella6 %
ja Kyrönjoella 8
%.
Säännöstely selittää myös eräissä tapauksissa keskiylivir-taamien suhteen kasvun. Selvin on tilanne Höytiäisen Punta-rinkoskella: aiemmin tas~itti suuri Höytiäisen allas keski-ylivirtaaman arvoon 30 m /s, nyt se on aikaisempaan ver-rattuna yli puolitoistakertainen, 51 m3/s. Lievempänij, mutta selvänä vastaava muutos esiintyy Juojärven Palokissa
(1,21) sekä Kokemäenjoen vesistössä Nokialla (1,27) ja Vam-maskoskella (1,20). Lisäksi säännöstely on todennäköisesti kasvattanut neljän muun havaintosarjan ylivirtaarnia.
Ne havaintosarjat, joissa säännöstely ei ole vaikuttanut vir-taamiin, mutta joissa ylivirtaama on kuitenkin 70-luvulla ollut vähintään 10
%
suurempi kuin vertailujaksolla, ovat Kymijoen vesistön pohjoisosassa sijaitseva Koivujoki (kasvu 16 %), Sotkamon reitin Lcntuan luusua (11 %) ja La~masjärvenluusua (18
%)
sek~ Inarinjtirveen laskPV3 Juutuanjoki (10%).
Koivujoen, Lentuan ja LammasjMrven os;tlta mcts~ojitusten yli-valumia lisäävä vaikutus tuntuu todenn~k5iselt~. Vuoteen 1978