Abstracts Geography

Pintavalunnan GIS-pohjainen mallintaminen : tapauksena topografialtaan tasainen metsäojitettu Jäälinjärven valuma-alue

by Katri Ollila

Tämän tutkielman aiheena on pintavalunnan mallintaminen paikkatietomenetelmillä. Tutkimuksen tavoitteena on luoda yhtenäinen virtausverkko, joka kuvaa tutkimusalueen päävirtausreittejä, ja alivaluma-aluejaottelu, joka jakaa tutkimusalueen pienempiin alueellisiin tarkasteluyksiköihin. Tutkimuksen kohteena on Oulussa sijaitseva Jäälinjärven valuma-alue, joka on tunnistettu haitallisen rautakuormituksen lähteeksi sen alapuolisissa vesistöissä. Pintavaluntamallin pohja-aineistona käytettiin 2 m x 2 m resoluution digitaalista korkeusmallirasteria ja mallin uomaoptimointiin maastotietokannan vesistö- ja tiestöaineistoja. Uomaoptimointi tarkoittaa virtauksen kohdistamista uomaverkostoon. Alueen uomaverkosto poltettiin korkeusmalliin stream burning -menetelmällä sekä madaltamalla tiepenkereet teiden alittavien tierumpujen kohdilta. Hydrologinen eheytys toteutettiin breaching-menetelmällä ja pintavalunnan mallinnus yksisuuntaisella D8-virtaussuunta-algoritmilla. Valunnan kumuloitumisen mallinnuksella määritettiin virtausverkko muodostumaan yhden hehtaarin kokoisilta valuma-alueilta alkaen. Virtausverkko luokiteltiin yläpuolisen valuma-alueen koon mukaan kuuteen luokkaan. Alivaluma-alueet määritettiin virtaussuunta- ja valunnan kumuloitumisen tulosrasterin pohjalta sekä 14 purkupisteen mukaisesti. Mallinnusalgoritmit suoritettiin ArcGIS Pro -paikkatieto-ohjelmiston ja avoimen lähdekoodin GIS Whitebox Geospatial Analysis Tools -ohjelmiston työkaluilla. Virtausverkon avulla tunnistettiin tutkimusalueen päävirtausreitit. Mallin paikkansapitävyyttä tarkistettiin maastossa tehtyjen havaintojen avulla, ja virtausverkko muodostui todellisten päävirtausreittien mukaisesti alivaluma-aluejaottelin mittakaavassa. Uomaoptimoidun mallin lisäksi tuotettiin vertailumalli yksinkertaisemmilla mallinnusmenetelmillä, ilman uomaoptimointia. Mallien vertailun pohjalta tunnistettiin tekijöitä, jotka vaikuttavat mallin lopputulokseen, ja arvioitiin uomaoptimoidun mallin sopivuutta tutkimuksen tavoitteisiin nähden. Työssä mallinnetuilla aineistoilla voidaan toteuttaa valuma-aluesuunnittelua: rautakuormituksen kannalta haitallisten hydrologisten yhteyksien vähentämistä, veden pidätystä, vesiensuojelurakenteiden tarpeen arviointia ja soveltuvan vesiensuojelurakenteen suunnittelua. Aineistojen avulla voidaan kohdentaa vesiensuojelutoimia ja resursseja alueille, joilla siitä on eniten hyötyä.