Mittausta yläilmoista – dronejen käyttö vesivaratehtävissä

Monille dronet ovat varmasti tuttuja taivaalla pörrääviä kapistuksia, joilla voi ottaa valokuvia sekä videokuvaa yläilmoista. Dronejen eli RPAS-laitteiden (Remotely Piloted Aircraft System, kauko-ohjattavien ilma-alusjärjestelmien) käyttö on lisääntynyt huimasti viime vuosina sekä harraste- että ammattikäytössä. Uusia käyttösovelluksia kehitetään jatkuvasti ja niitä löytyy joka lähtöön defibrillaattoreita kuljettavista ensiapudroneista lähtien. RPAS-tekniikka soveltuu etenkin ympäristön havainnointiin, sillä yläilmoissa lentävä laite kartoittaa laajojakin alueita nopeasti ja yksityiskohtaisesti. Ympäristön muutokset ovat helposti havaittavissa eri ajankohtina otetuista ilmakuvista.

Kokoluokaltaan pieniä, kilon tai pari painavia droneja on saatavilla suoraan kaupan hyllyltä. Näiden kuluttajatason laitteiden varustus on yleensä vakio; droneen on integroitu videota ja tarkkojakin valokuvia tuottava kamera. Entäpä jos kameran tilalle vaihdetaan toisenlainen mittalaite? Markkinoilla on tarjolla myös kustomoitavia droneja, joihin voidaan painorajoitusten puitteissa asentaa erilaisia lisälaitteita eri käyttötarpeiden mukaan. Etelä-Pohjanmaan ELY-keskuksen vesistöyksikössä olemme selvittämässä, miten tällaista ammattitason kustomoitavaa RPAS-laitetta voidaan hyödyntää vesivaratehtävissä.

Droneja käyttävät mittaus- ja kartoitusmenetelmät voidaan jaotella yleisesti toimiviksi todetuiksi sekä sellaisiksi, jotka vaativat vielä lisätutkimusta ja kehittämistä luotettavien mittaustulosten saamiseksi. Perinteisillä kameroilla otettuja ilmakuvia on vesivaratehtävissä käytetty muun muassa tulvien seurannassa ja tilannekuvien luomisessa. Jokirantojen ilmakuvauksella voidaan kartoittaa muun muassa rantojen eroosio-ongelmia tai haitallisten vieraslajikasvien leviämistä. RPAS-toiminnassa on yleisesti käytössä perinteisten kameroiden lisäksi myös lämpökamerat, multi- ja hyperspektrikamerat sekä laserkeilaimet.

Laserkeilaamalla tuotetaan tarkkoja digitaalisia maastomalleja, joita voidaan vesivaratehtävissä käyttää esimerkiksi maapatojen muodonmuutosten mittaamiseen. Maastomalleja voidaan tuottaa myös valokuvista niin kutsuttujen fotogrammetriaohjelmistojen avulla, kunhan valokuvilla on tarkka sijaintitieto. Sijaintitiedon riittämätön tarkkuus saattaa rajoittaa RPAS-tekniikoiden hyödyntämistä. Ammattitason kartoitusdroneissa paikannusjärjestelmiin on kuitenkin kiinnitetty erityistä huomiota, ja nykypäivän tekniikkaa hyödyntämällä tarkan ja luotettavan datan keruu on jo mahdollista.

Euroopan komissio on tänä vuonna julkaissut koko EU:n kattavat drone-asetukset, joita ryhdytään pääsääntöisesti soveltamaan 1.7.2020 alkaen (Traficomin uutinen aiheesta>>). Uusissa asetuksissa RPAS-toimintaa on luokiteltu ja säädelty käyttötarkoituksen sekä operoinnin vaativuuden mukaisesti. Uudet asetukset tuovat selkeyttä RPAS-toimintaan ja luovat vakaan pohjan myös uusien tekniikoiden kehitykselle.

Kehittämistarpeita RPAS-toiminnassa ja -sovelluksissa löytyykin vielä paljon, onhan kyseessä varsin uusi tekniikka. Vesivaratehtäviin ja hydrologiseen seurantaan kuuluu esimerkiksi vesistöjen virtaamien sekä lumen vesiarvon mittaaminen. Miten droneja pystytään hyödyntämään näissä mittaustehtävissä? Siinä riittää vielä selviteltävää erilaisia mittalaitteita kokeilemalla.

Varmaa kuitenkin on, että dronejen käyttö kartoitus- ja mittaustehtävissä nopeuttaa ja helpottaa maastotöitä sekä antaa uusia näkökulmia ympäristön tarkkailuun. Ne myös mahdollistavat turvallisen työskentelyn vaikeakulkuisessa tai vaarallisessa maastossa. Erilaisia mittalaitteita kehitetään jatkuvasti pienemmiksi ja kevyemmiksi, jolloin myös dronet pystyvät niitä lennättämään. Uusien RPAS-tekniikoiden kehityksessä vain taivas on siis rajana – tai ainakin se ensi vuonna voimaan tuleva 120 metrin suurin sallittu lentokorkeus.

Lisätietoa dronen lennättämisestä: https://www.droneinfo.fi/fi

 

Katriina Keto
Harjoittelija
Etelä-Pohjanmaan ELY-keskus

 

 

 

 

Miksi Lappajärven pinta on näin alhaalla?

Lappajärven rantaviiva pakeni kesän, syksyn ja vielä alkutalvenkin aikana kauaksi tavanomaisesta etenkin matalilla rannoilla. Moottoriveneiden potkurit saivat kesällä osumia pohjakiviin ja rikkoutuivat. Mahakin osui pohjaan perinteisessä uimapaikassa. Osa laitureista seisoo lähes kuivalla maalla. Kuka on syyllinen? Riittääkö kaloille happea? Kuka juoksuttaa vettä pois järvestä, vaikka pinta on valmiiksi liian alhaalla? Voimayhtiötkö tekevät sähköä virkistyskäyttäjien kustannuksella? Viljelijätkö vaativat ja lisää viljelyalaa rantamailta? Vai ELY-keskuksen virkamiehetkö huolimattomuuttaan unohtivat padot auki kesälomien ajaksi ja koko syksyksi?

Vähäiset sateet ja kesän 2018 helle

Tavanomaista kevättä seurasi erittäin vähäsateinen toukokuu, mikä sai Lappajärven vedenpinnan laskuun jo kesäkuussa. Heinäkuun sademäärät jäivät Etelä-Pohjanmaalla selvästi alle puoleen keskimääräisestä. Heinäkuun puolivälistä alkoi poikkeuksellisen pitkä ja lämmin hellejakso, jonka aikana vesipinnat jatkoivat laskemistaan ja virtaamat olivat monin paikoin ennätysalhaisia. Pelkästään haihdunta riitti laskemaan järvien vedenpintoja jopa sentin verran yhden hellepäivän aikana. Myös loppuvuoden sademäärät olivat keskimääräistä pienempiä ja sateet imeytyivät kuivaan maaperään eivätkä juuri näkyneet vesistöissä.

       

Lappajärven pinta on nyt tammikuun puolivälissä noin 40 cm tämän ajankohdan keskimääräistä alempana eli tasolla N₆₀ +69,16 m (vanhan korkeusjärjestelmän mukaan 168,27 m). Heinäkuun lopulla vedenpinta oli tasolla N₆₀ +69,62 m, joka oli noin 20 cm ajankohdan keskimääräistä alempi. Lappajärvi ei ole yksin veden puutteessa. Esimerkiksi Lapuanjoella Hirvijärven tekojärven pinta on nyt yli metrin ajankohdan keskimääräistä alempana. Tämä on alempana kuin kertaakaan aikaisemmin Hirvijärven historiassa tähän aikaan vuodesta. Kuortaneenjärven vedenpinta on puolestaan puoli metriä ajankohdan tavanomaista alhaisemmalla tasolla.

2000-luvulla Lappajärvellä on ollut vuotta 2018 kuivempi kesä ja syksy vain vuonna 2006, jolloin vedenpinta oli heinäkuun lopulla 10 cm alempana kuin viime kesänä vastaavana ajankohtana. Lokakuun lopulla vedenpinta oli vuonna 2006 samalla tasolla kuin 2018, mutta marraskuun sateet nostivat tuolloin loppuvuoden vedenpintaa.

Kansanpadosta uuteen säännöstelylupaan

1970-luvulla Lappajärven pinta oli alhaalla monena vuonna. Kesällä 1978 vedenpinta oli heinäkuun lopussa 48 cm ja elokuun lopussa 40 cm alempi kuin vastaavina ajankohtina kesällä 2018. Vedenpinta oli alhainen koko seuraavan talvenkin. Lappajärveläiset rakensivat toukokuun alussa 1979 kansanpadon Niskan sillan alle estääkseen pinnan alenemisen. Tämä käynnisti prosessin, jossa Lappajärven ja Evijärven säännöstelyä muutettiin. Kansanpadon jälkeinen säännöstelylupa myönnettiin vuonna 1991 ja Lappajärveä säännöstellään nykyisin tämän luvan määräysten mukaisesti.

Lappajärven säännöstelylupaa muutettaessa otettiin lupapäätöksessä huomioon useita vesistön käyttömuotoja ja intressitahoja. Virkistyskäyttö sai aiempaa enemmän painoarvoa. Lisäksi huomioitiin myös Lappajärven ja Evijärven alapuolinen Ähtävänjoki. Pietarsaaren kaupunki ottaa kaiken raakavetensä Ähtävänjoesta. Joen suuhun on padottu 1960-luvulla merestä Luodon-Öjanjärvi makeavesiallas, josta Pietarsaaren ja Kokkolan teollisuusyritykset saavat tarvitsemansa veden. Välijoessa on yksi vesivesivoimalaitos ja Ähtävänjoessa kahdeksan. Viime kesänä kaksi voimalaitosta oli pitkään poissa käytöstä pienen virtaaman vuoksi, kun Lappajärven alapuolisesta Evijärvestä juoksutettiin Ähtäväjokeen pitkään minimiä eli 4 m³/s.

Lappajärven säännöstelyluvan haltija on valtio eli nykyisin Etelä-Pohjanmaan ELY-keskus, joka ohjaa Lappajärven säännöstelyä. Lappajärvestä pois juoksevan veden määrää säädetään Halkosaaressa sijaitsevalla Niskan säännöstelypadolla ja Hanhikosken voimalaitoksella. Kun vedenpinnan korkeus alittaa tason N₆₀ +69,39 m, säännöstely tapahtuu voimalaitoksella, koska vedenpinta on silloin samalla tasolla Hanhikoskelle asti. Käytännössä säännöstely tapahtuu niin, että ELY-keskuksesta ilmoitetaan Välijoessa sijaitsevalle Hanhikosken voimalaitokselle, montako kuutiota vettä se saa juoksuttaa turbiiniensa läpi. Voimalaitoksen omistaa nykyään Esse Elektro-Kraft Ab.

Lappajärven säännöstelyluvassa on ns. tavoitevyöhyke eli korkeusväli, jolla järven pinta pyritään pitämään kunakin ajankohtana. Luvassa määrätään juoksutusmäärät, jotka kullakin vedenkorkeudella tulee juoksuttaa. Lappajärvestä on juoksutettu kesäkuusta 2018 lähtien säännöstelyluvan mukaisesti 4-6 m³/s. Juoksutettavan minimivirtaaman määrä vaihtelee säännöstelyluvassa vedenkorkeuden ja ajankohdan perusteella. Minimijuoksutuksesta huolimatta vedenpinta laski heinäkuun loppupuolella tavoitevyöhykkeen alapuolelle. Juoksutus on jatkunut syyskuun alusta lähtien ajankohdan miniminä eli 6 m³/s.  Lappajärven yläpuolella Alajärven pinta oli kesällä pitkään poikkeuksellisen alhaalla, alempana kuin koskaan aiemmin kesäaikaan. Alajärvestäkin on juoksutettu minimivirtaamaa lähes koko kesän ja syksyn ajan. Lisävettä ei ole Lappajärveen Alajärvestä tai mistään muualta saatavilla, jos sitä ei ole taivaalta tule.

Lappajärven tämän hetken vedenkorkeuskaaviosta http://wwwi2.ymparisto.fi/i2/47/l470311001y/wqfi.html voidaan nähdä, että nyt tammikuun 2019 puolivälissä vedenpinta on noin 10 cm ajankohdan tavoitevyöhykkeen alapuolella. Vuosien 1975–2017 keskimääräiseen tammikuun puolivälin tasoon on nyt matkaa 40 cm. Tavanomaisina syksyinä sataa yleensä niin paljon, että Lappajärven pinta on alkutalvesta selvästi tavoitevyöhykkeen yläpuolella.

Lappajärven vedenkorkeudet ja ongelmat vaihtelevat

Lappajärvellä vuosien väliset vedenkorkeuden erot ovat olleet viime vuosina suuria. Nyt on kärsitty veden vähyydestä, mutta 2015 ja 2016 vesipinta oli keväällä ja kesällä pitkään reilusti yli tavoitevyöhykkeen. Kevätkylvöjä ei saatu tehtyä 2015 laajoilla ranta-alueilla ennen juhannusta ja matalalle rakennetut rantasaunat uhkasivat kastua. Myös loppusyksyn sateet olivat noina vuosina niin runsaita, että oli vaikeuksia juoksuttaa Ähtävänjokeen vettä niin paljon kuin olisi ollut tarvetta. Ähtävänjoki tulvi monin paikoin ja myöhemmin pakkasten saapuessa joella oli runsaasti hyydeongelmia. Koskipaikoilla alijäähtyneen veden muodostama hyyde esti virtausta ja nosti vesipintaa, joka uhkasi jokivarren rakennuksia. Vuoden 2018 kuivuuden ja helteiden seurauksena ollaan nyt puolestaan jo tammikuussa tasolla mille Lappajärvi lasketaan tavanomaisesti keväällä ennen lumien sulamista.

Jos saamme Ähtävänjoen vesistöalueelle talven ja kevään aikana normaalia enemmän lunta ja vettä, niin sulamiskausi nostaa Lappajärven vedenpinnan kesään mennessä tavoitevyöhykkeelle. Tällä hetkellä lumen vesiarvo Lappajärven valuma-alueella noin 40 mm, kun se keskimäärin tähän aikaan tammikuussa on ollut 50 mm. Jos sademäärät jäävät selvästi normaalia pienemmiksi, niin vaarana on, että Lappajärvi on tavoitevyöhykkeen alapuolella pahimmillaan koko alkaneen vuoden. ELY-keskus valmistelee poikkeamisluvan hakemista aluehallintovirastolta Lappajärven helmi-maaliskuun juoksutusmäärien pienentämiseksi tilapäisesti kuivuusriskin vähentämiseksi. Tällaisia poikkeamislupia on vähälumisina talvina anottu ja saatu mm. Perhonjoen tekojärville ja Alajärvellä sijaitsevalle Kätkänjärvelle, jotta kuivuushaittoja on voitu vähentää.

Lappajärven alhainen veden pinta johtuu ensisijaisesti siis viime kesän ja syksyn kuivuudesta ja helteistä. Sääolosuhteiden lisäksi Lappajärven vedenkorkeuksiin vaikuttaa säännöstelylupa ja sen noudattaminen. ELY-keskus on noudattanut vuodelta 1991 peräisin olevaa säännöstelylupaa, eikä säännöstelyluukkuja ole vahingossa jätetty auki. Ongelma ei johdu luvan noudattamisesta tai vesivoimantuotannosta, vaan muuttuneista olosuhteista ja ilmastonmuutoksesta. Kuivuusriskeihin valmistautuminen on vielä melko uutta pohjalaisvesistöjen säännöstelyluvissa.

Koska Lappajärvessä on nyt vähemmän vettä kuin tavanomaisena talvena, se vaikuttaa myös järven happivarastoon. Lappajärvellä vaikutus on kuitenkin pienempi kuin matalissa järvissä. Jos jääpeitteinen aika kuitenkin on pitkä ja virtaamat pieniä, järven syvänteiden happitilanne on keväällä normaalia heikompi. Järven pohjalta liikkeelle lähtevät ravinteet sekoittuvat pienempään vesimäärään, mikä voi lisätä levätuotantoa tulevana kesäkautena.

 

Katja Haukilehto
Johtava vesitalousasiantuntija
Vesistöyksikkö
Etelä-Pohjanmaan ELY-keskus

 

 

Liisa Maria Rautio
Yksikön päällikkö
Vesistöyksikkö
Etelä-Pohjanmaan ELY-keskus