Yleistietoa vesistömallijärjestelmästä

Vesistömallit

Vesistömallilla tarkoitetaan mallia, joka kuvaa luonnossa tapahtuvaa hydrologista kiertoa. Malli kuvaa veden kiertokulun sadannasta maaperän ja vesistöjen kautta haihdunnaksi ja valumaksi mereen. Siinä on kuvattu hydrologisen kierron kannalta vesistöalueen tärkeimmät elementit: aluesadanta, lumipeite, haihdunta maanpinnalta ja vesistöstä, maankosteus, pohjavesi, valunta, järvet ja joet.

Hydrologinen kierto

Kuva suurenee hiiren klikkauksella.

Vesistömallit käyttävät lähtötietoinaan havaintoja säästä (lämpötila, sadanta ja haihdunta) sekä hydrologisista muuttujista (vedenkorkeus ja virtaama). Mallit laskevat lämpötila- ja sadeasemahavainnoista korjatun aluelämpötilan ja -sadannan, lumen alueellisen vesiarvon ja Class A-astian haihduntahavainnoista arvion todelliselle maanpinta- ja järvihaihdunnalle.

Valuntamallin rakenne

Ennusteita tehtäessä mallien lähtötietona ovat Ilmatieteen laitokselta tulevat reaaliaikaiset säähavainnot ja -ennusteet. Yli 10 vrk:n ennusteissa käytetään hyväksi tilastollisia säätietoja. Vesistömallien tilaa korjataan tarvittaessa Procol-automaattiasemilta saatavien reaaliaikaisten vedenkorkeus- ja virtaamatietojen avulla. Sää- ja vesistötietojen keräys, vesistömallin tilan päivitys, ennusteen ajo ja ennusteiden jakelu tapahtuvat automaattisesti.

Suomen ympäristökeskuksessa vesistömalleja on ennustekäytössä tällä hetkellä noin 30 vesistöalueelle, joiden koko vaihtelee 100 - 50 000 km:iin. Suurin vesistömalli kattaa koko Vuoksen vesistön. Mallien avulla tuotetaan yhteensä yli 1000 virtaama- ja vedenkorkeusennustetta vuorokaudessa. Yhdellä vesistömallilla ennusteita syntyy 10-100 kappaletta ennusteajoa kohden. Ennusteiden avulla arvioidaan tulvariskiä, jääpatojen syntyajankohtaa ja suunnitellaan säännösteltyjen järvien käyttöä.

Ennustekäytön lisäksi vesistömalleille on ajan myötä tullut muitakin käyttömuotoja: ilmastonmuutostutkimukset, vesistösuunnittelu, puuttuvien vedenkorkeus- tai virtaamahavaintojen täydentäminen, virtaaman laskenta vesistön (mielivaltaisesti) valitussa pisteessä, virtaaman jääreduktiolaskenta, alueellisen lumen vesiarvon ja maankosteuden laskenta sekä hydrologisen vesistömallin käyttö osana vedenlaatumalleja. Lisäksi malleja käytetään hyväksi tutkittaessa Suomen patojen turvallisuutta.  

Ilmastonmuutostutkimuksissa vesistömalleja käytetään arvioimaan ilmastomalleista saatujen lämpötila-, sadanta- ja haihduntamuutosten vaikutusta vesistöjen virtaamiin ja lumioloihin. Simuloinneista saatujen tulosten mukaan virtaamat tulisivat kasvamaan syksyllä ja talvella koko Suomessa. Lumipeite ohenisi ja puuttuisi lähes kokonaan Etelä- ja Länsi-Suomesta.

Suunnittelukäyttö on eräs toistaiseksi vähän käytetty vesistömallien käyttömuoto. Esimerkkinä voidaan mainita Kokkolan vesi- ja ympäristöpiirissä Perhonjoelle tehty selvitys, jossa vesistömalleilla arvioitiin mm. vesistön vesivarojen riittävyyttä kuivakausina.

Hydrologista vesistömallia on käytetty vedenlaatumallien osana mm. fosforin hajakuormituksen laskentaan Savijoen pienellä valuma-alueella Varsinais-Suomessa. Vastaavalla tavalla Lapuanjoella hydrologinen vesistömalli, hydraulinen jokimalli ja vedenlaatumallit on yhdistetty vesistöseurantaa tukevaksi järjestelmäksi. Myös Längelmävedellä hydrologisen vesistömallin ja vedenlaatumallin avulla on selvitetty ilmastonmuutoksen vaikutusta vesistön hajakuormitukseen.

Virtaaman arviointi vesistön (mielivaltaisesti) valitussa pisteessä on tärkeä vesistömallien käyttömuoto. Uusimmissa vesistömalleissa mallin alueellista erottelukykyä on parannettu pienentämällä osa-aluejakoa, jolloin yhä pienempien osa-alueiden virtaama- ja valumatietoja voidaan arvioida riittävällä tarkkuudella. Mallin avulla lasketut, havaintoja korvaavat virtaama-arvot ovat taloudellisia verrattuna havaintoaseman perustamis- ja ylläpitokustannuksiin. Monesti vesistömallin käyttö on jopa ainoa mahdollisuus tuottaa virtaamatietoja tutkimuksen ja suunnittelun avuksi.

Joen jääpeite nostaa vedenkorkeutta, mikä aiheuttaa virhettä talvella tapahtuvissa virtaamamittauksissa. Virheen poisto eli niin sanottu virtaaman jääreduktiokorjaus on mahdollista tehdä vesistöennusteiden laskennan yhteydessä talvella tehtyä virtaaman tarkistusmittausta hyväksi käyttäen.

Joissakin tapauksissa mallien laskentatuloksiin tulee suhtautua varauksella. Näin on esimerkiksi silloin, kun mallinnetusta järvestä ei ole lainkaan vedenkorkeushavaintoja. Virtaama on aina sidoksissa muiden vesistön osien laskentaan ja se on havaintotietojen puuttuessakin todennäköisesti lähellä oikeata. Sen sijaan vedenkorkeus voi poiketa todellisesta paljonkin ilman, että se aiheuttaa virhettä muualle malliin. Yleensä tällainen poikkeama johtuu siitä, että purkautuminen altaasta tunnetaan huonosti.

Sivun alkuun