Ryhmä 3: Valuma-alueen maastokatselmus ja pohjavesinäytteenotto

 

Valuma-alueen maastokatselmus ja ympäristön havainnointi sekä pohjavesinäytteenotto havaintoputkesta

Ryhmäläiset: Anna, Henri, Kati ja Vilma EY19SP

Alkukerronta

Toisen viikon harjoitustyönä ryhmällämme oli valuma-alueen maastokatselmus sekä pohjavesinäytteenotto. Aamu valkeni erittäin sumuisena ja lämpötila oli noin + 5 °C. Aloitimme maastokatselmuksella ja lähdimme kiertämään valuma-aluetta läheisen asuinalueen ja koulun kautta tarkastellen tulouoman, hulevesien ohjauksen ja lopuksi lähtöuoman.

 

Maastokatselmus

Kiersimme arvioimassa Pieni-Valkeisen valuma-alueen rajaa ja sen pinta-alaa. Määritimme malliksi VALUE-työkalulla valuma-alueen. Pinta-alaksi tuli 578 415 m² ≈ 0,58 km² (kuva 1). Verrattuna saatavaan kartta-aineistoon, ei alueella ollut epäselviä kohtia tai muutoksia, jotka vaikuttaisivat valuma-alueeseen.

            Kuva 1. Pieni-Valkeisen valuma-alue määritettynä (Paikkatieto, VALUE)

Pieni-Valkeisen ympäristö ja valuma-alueen maankäyttö koostuu enimmälti kuusi- ja sekametsästä. Suomi lukeutuukin boreaaliseen vyöhykkeeseen, joka on tutummin havumetsävyöhyke. Toiseksi suurin maankäyttöala oli rakennettualue, joka koostuu omakotitaloalueesta ja lähipalveluista. Nämä yhteensä kattavat reilusti yli 3/4 osan maankäytöstä. Maatalous toimintaa ei huomattu olevan.

Biotooppia eli luontotyyppiä on vaikea määritellä eläinkannan perusteella, koska niitä ei ollut näkyvillä. Sen sijaan ympäristö on selvästi kosteikkoista aluetta, jossa esiintyy suoalueita. Tämäntapainen alue on suotuisaa elinaluetta sammakkolajeille. Vesistön ympärys on erittäin sammaleista ja on paljon korkeaa puustoa, joten kosteisesta ja varjoisasta elinympäristöstä pitävät otukset ovat tervetulleita. Esimerkiksi Ahvenanmaan ja Itä-Suomen rehevissä pikkulammissa asustaa uhanalainen rupilisko, joka viihtyy parhaiten kalattomissa lammikoissa. (Suomen luonnonsuojeluliitto, Pienvedet luonnon helmiä, 14).

Sääolosuhteet

Sen hetkisen sääolosuhdetiedot saatiin Forecan täsmäsää -palvelusta.

• Klo 08.30
• Selkeää ja poutaa
• Lämpötila 5 °C
• Tuulen nopeus 2 m/s
• 1033,4 hPa
• Suhteellinen kosteus 99 %
• Kastepiste 5 °

                                     Kuva 2. Luontokuva koulun lähimetsästä (Iivanainen 2021)

Virtaamat

Maastokatselmuksessa selvitimme valuma-alue rajojen lisäksi uomapisteitä. Kiinnitimme huomiota pieniin noroihin, jotka laskivat Pieni-Valkeiseen päin (kuvat 3 ja 4). Mielestämme varsinaisen tulouoman lisäksi voisi olla ainakin kaksi pienempää uomaa, jotka näkyvät maastokartassa tulouomina 2 ja 3 (kuva 5). Kuitenkin näissä virtaus oli hyvin heikkoa, jos ollenkaan. Asiaan vaikutti myös seesteinen ja sateeton sää.

Kuvat 3 ja 4. Tulouoma 3 (vas.) ja tulouoma 2 (oik.) (Iivanainen 2021)

Poistouomia ei ollut kuin yksi sama. Kyseisten virtaamien määrittäminen on helppoa, koska Pieni-Valkeisessa on ainoa (purku)poistouoma, joka laskee Iso-Valkeiseen (kuva 3).

Maastokartta luotiin QGIS-paikkatietosovelluksella. Kuten edellisessä kenttätyöharjoituksessa, koordinaatit kerättiin maantieteellisellä koordinaattijärjestelmällä: ETRS89 - WGS84, jotka muunnettiin muotoon ETRS-TM35FIN (EPSG 3067). Koordinaattien muuntamisessa hyödynsimme Maanmittauslaitoksen Karttapaikka -ohjelmaa.

Kuva 5. Maastokarttaan on merkittynä kolme tulouomaa ja yksi poistouoma (Ylimartimo 2021)

Vesistön käyttö 

Vesistön lähi- ja toiminta-alue on enimmäkseen virkistysaluetta. Rannoilla on jokunen laituri ja vesistön ympärillä kulkee maasto- ja lenkkipolkuja.

 

Ympäristökuormitus 

Pieni-Valkeiseen kohdistuvat mahdolliset päästölähteet ja kuormitustekijät ovat rakennetun lähialueen hulevedet. Asuinalueen hulevedet lasketaan isoon tulouomaan, joka johtaa Pieni-Valkeiseen (kuva 7). Lisäksi sateen aiheuttama maanpinnan kautta tapahtuva valuma lisää kuormitustekijöitä. Suurin osa maankäytöstä on kuitenkin metsämaata.

Veden laatu on melko heikko. Talvella alusvesi on hapeton, mikä aiheuttaa korkeita fosforipitoisuuksia. Talvisin lammessa on sinileväkukintoja. Lammen sedimentti on huonokuntoinen ja lampi on voimakkaasti sisäkuormitteinen. (Kuopion kaupunki 2014, Lampi- ja lahtikortit, 7.)

Etenkin suojaisissa ja syvissä metsälammissa veden kevättäyskierto jää usein tapahtumatta, kun lämmin ja tyyni päällysvesi lämpenee nopeasti. Syystäyskiertokin saattaa jäädä vaillinaiseksi, koska tuuli ei pääse sekoittamaan veden kerrostuneisuutta. Tällaisissa lammissa alusvesi on suuren osan vuotta hapetonta, mikä rajoittaa pohjaeläinten ja kalojen esiintymistä. (Suomen luonnonsuojeluliitto, Pienvedet luonnon helmiä, 13.)

Lammen tila näytti päältä päin suhteellisen hyvältä. Selvästikin tyynen kelin takia vesistön pohja ei ollut muokkautunut, joten kaikki kiintoaines oli laskeutunut pohjalle. Se lisäsi tunnetta veden ”puhtaudesta” vaikkakin maa-aines höttöä ja liejua on runsaasti Pieni-Valkeisen pohjalla.

Esimerkiksi jos halutaan varmistua vesialueen olevan luonnontilainen, niin jokihelmisimpukat viihtyvät luonnontilaisissa, hyväkuntoisissa vesistöissä, joissa on voimakas virtaus, puhdas ja viileä vesi. Se on herkkä ympäristön muutoksille, kuten vesien rakentamisen ja ojitusten aiheuttamalle kiintoainekuormitukselle, ympäristömyrkyille sekä veden rehevöitymiselle. Jokihelmisimpukka on huippuindikaattorilaji, joka ilmentää luonnontilaista tai luonnontilaistuvaa virtavesiluontoa erittäin hyvin. (Suomen luonnonsuojeluliitto, Pienvedet luonnon helmiä, 11.)

Kuva 6 ja 7. Pieni-Valkeinen (vas.) ja ison tulouoman lähtöpiste (oik.) (Iivanainen; Ylimartimo 2021)

Pohjavesinäytteenotto

Pohjavesinäytteenotossa tehtävänä oli pohjavesiputken vedenkorkeuden mittaus, jonka tiedettyämme pääsimme laskemaan vesipatsaan tilavuutta. Ennen näytteenottoa putkeen tehtiin huuhtelu akkukäyttöisellä uppopumpulla ja samalla mitattiin veden pH, sähkönjohtavuus, liuennut happi ja lämpötila. Näyte otettiin Bailer-näytteenottimella muovipulloon. Alueen vesi on hyvin sameaa ja ryhmämme ottama näyte olikin erittäin samea, todennäköisesti johtuen viimeisestä näytteenottovuorosta.

Ennen pohjavesinäytteenottoa on hyvä tehdä katselmus lähiympäristöön, että näkyykö jotain poikkeavaa. Esimerkiksi vieraat jalanjäljet maaperällä ja pohjavesiputken lukon ehjyys. Jos putken kannen lukko on murrettu, tarkoittaa se yleensä ilkivaltaa, joten kyseisestä pohjavesiputkesta ei silloin saa ottaa vesinäytettä.

Kyseisen pohjavesiputken paikkatiedot saatiin pohjavesiputkikortista, jossa ne olivat ETRS-GK27 -järjestelmän koordinaatteja. Ne muunnettiin perinteiseen tapaan Maanmittauslaitoksen Karttapaikka -ohjelmalla muotoon ETRS-MT35FIN (EPSG 3067). Paikka näkyy maastokartassa (kuva 8).

Kuva 8. Maastokarttaan on merkitty pohjavesiputken sijainti (Ylimartimo 2021)

Sääolosuhteet

Sen hetkisen sääolosuhdetiedot saatiin Forecan täsmäsää -palvelusta.

• Klo 10.00
• Selkeää ja poutaa
• Lämpötila 7 °C
• Tuulen nopeus 1 m/s
• 1033,5 hPa
• Suhteellinen kosteus 97 %
• Kastepiste 7 °

Tulokset

Vedenkorkeus putkessa määritettiin lähtötietojen ja alkumittauksen avulla eli:

+ 102,67 m (N2000) – + 94,67 m (N2000) – 2,57 m = 5,43 m

 

jossa N2000 lukuarvot ovat putken yläpään ja -alapään korkeudet, seuraavana on mittaus putken yläpäästä vedenpintaan ja lopputulos kertoo vesipatsaankorkeuden, h.

 

Putken vesitilavuus saadaan yhtälöllä 1:

                               

jossa V on vesitilavuus (m³), d putken sisähalkaisija (m) ja h vesipatsaankorkeus (m).

Putken vesitilavuuden määritys yhtälöllä 1

 

                                             

Vesipohjaputken esipumppauksen (huuhtelu) aikavälit litraa kohden:

o   10,48 s

o   10,02 s

o   9,48 s

Keskiarvon laskenta:

Putken pumppaukseen kulunut aika:

Ennen yhtälön 2 käyttöä ratkaistaan tilavuusvirta eli pumpun tuotto q (l/min):

                                                                                                                                          

Pumppaukseen kulunut aika yhtälöllä 2:

Määritetyt parametrit (klo 09.55-10.05)

• pH-arvo: 6,85
• Sähkönjohtavuus: 164,2 µS/cm
• Happipitoisuus: 3,64 mg/l (kyll. 29,5 %; 1017 hPa)
• Veden lämpötila mittauksen aikana 6,7 °C

Kuvat 9, 10 ja 11. Kenttämittalaite (vas.), parametrin määritys (kesk.) ja  pohjavesiputki(oik.)(Raatevaara; Väätäinen 2021)

Johtopäätös

Pieni-Valkeiseen saapuu useampi pieniä tulouomia, joita ei yleensä huomioida. Ominaisuusmääritykset yleensä suoritetaan samasta isoimmastas tulouomasta, jonka alkupäähän johdetaan asuinalueen hulevedet. Maastokatselmuksessa ei ollut poikkeamaa, joten VALUE-työkalulla suoritettu valuma-alueen pinta-alan määritys on relevantti.

Määritimme pohjaveden laatuominaisuuksista, joista yleisimmät ovat lämpötila, sähkönjohtavuus, happipitoisuus ja pH-arvo. Huomiona korkea konduktiivisuusarvo kuten myös Pieni-Valkeisen pintavesimäärityksissä. Voidaan päätellä, että valuma-alueelta tuleva kuormitus ja maalaji vaikuttavat siihen. Valuma-alueella on pientä toimintaa kuten on todettu harjoitettavan metsätaloutta, lisäksi maaperä on kallioista, josta liukenee suoloja ajankuluessa.