Uutta tiedonsiirtotekniikkaa vedenkorkeuden mittaukseen ja vanhojen mittaustapojen kertausta

Tavallisin keino vedenkorkeuden havaitsemiseen on vesistöön asennettu vedenkorkeusasteikko. Se kiinnitetään liikkumattomaan perustaan, kuten kallioon, isoon kiveen tai betonisiltaan. Aikoinaan tyydyttiin vedenkorkeuden havaitsemiseen kerran päivässä. Vedenkorkeuden mittaus voidaan tehdä myös vesistön pohjaan asennetun pohjapaalun avulla. Jos vedenkorkeudet vaihtelivat nopeasti ja vaihteluista haluttiin enemmän tietoa, perustettiin piirtävä vedenkorkeuslaitteisto: limnigrafi. Se tarvitsi erillisen kaivon, josta oli yhteys vesistöön. Limnigrafin paperille piirtyi käyrää vedenkorkeuden muutoksista vesistöön yhdistetyssä kaivossa kelluvan uimurin liikkeiden mukaan. Niiden käyriltä laskettiin vedenkorkeuden vuorokausikeskiarvot. Limnigrafit muuttivat havaintotiheyden viikottaiseksi ja niiltä saatiin jatkuvaa tietoa.

 

Limnigrafi

Tekniikka kehittyy

Reaaliaikaisen vedenkorkeustiedon tarve ja digitaalitekniikan kehittyminen vauhdittivat 1980-luvun puolivälissä automaattisten laitteiden tuloa. Laitteistot oli pääasiallisesti varustettu paineanturilla. Nykyisin suurin osa havaintopaikoista on varustettu jatkuvatoimisilla automaattimittareilla, joiden mittausväli on minuutista tuntiin, keskiarvot lasketaan usealla laitteella 15 minuutin välein. Tiedonsiirto on tunneittain tai osalla päivittäin. Laitteet toimivat verkkovirralla, akulla, aurinkopaneelilla tai paristoilla havaintoaseman sijainnista riippuen. Tiedonsiirto ensimmäisissä laitteissa toimi kiinteän puhelinlinjan kautta. Tekstiviestit, näppäinpuhelimet, GSM-data ja GPRS ovat nykyisin jo koeteltua tekniikkaa. Markkinoille tulee jatkuvasti uusia laitteistoja.

Pintavesiloggeri.

Kirjava laitevalikoima vaatii monta eri tiedonsiirto-ohjelmaa. Automaattiasemien ja piirtureiden välimuotona on edelleen käytössä tiedontallentimia, jotka keräävät vedenkorkeuden mittaustietoa anturista. Tiedot käydään purkamassa tallentimelta ja siirretään tietokantaan. Uutena tapana kerätä tietoa maastosta on LoRaWan-verkko, mikä on uusia IoT-ratkaisuja (Internet of Things).

 

 

 

Mitä ihmeen LoRa-laitteita?

LoRa-laitteet ovat vähän virtaa kuluttavia. Niissä mittausantureiden tuottamaa dataa siirretään langattomasti kohtuullisen kantaman päähän. Tarvitaan kuitenkin tiedon vastaanottolaitteita. Antureiden asentamiseen ei vaadita suuria kaapelointeja, vaan ne ovat kevyitä ja yksinkertaisia asentaa paikalleen. Antureiden akku kestää useita vuosia. Laitteet käyttävät 868 MHz:n taajuutta ja Digita Oy tarjoaa palveluna tiedon keruuta verkossaan. Heidän tarkoituksenaan on rakentaa koko valtakunnan kattava tiedonsiirtoverkko olemassa olevia mastoja hyväksi käyttäen. Tällä hetkellä suuret asutuskeskukset ovat hyvin katettu. Alla olevassa kartassa on esitetty Digita Oy:n LoRaWan verkon peittokartta (sisäkuuluvuus tummempi ja ulkokuuluvuus vaaleampi sininen). Teleoperaattoreilla on omia IoT-ratkaisujaan ja esimerkiksi suuremmat yhteisöt, kuten kaupungit ja teollisuuslaitokset tai asiaan perehtyneet harrastajat voivat perustaa oman LoRaan perustuvan tiedonkeruuverkon mittareidensa lukemista varten.

LoRa -laitteiden kattavuus Pohjalaismaakunnissa.

Etuna aikaisempiin automaattimittareihin LoRa-lähettimissä on niiden halpuus: riippuen mitattavista suureista yhden suureen laitteistot maksavat 200-800 €, kun perinteisemmät automaattimittarit maksavat 2000-3000 €. Pärjätään myös ilman suurta akkua, sisäinen pieni akku kestää monta vuotta. Puutteena on, että laitteissa ei ole sisäistä muistia: ne mittaavat ja lähettävät tiedon eteenpäin. Laitevalmistajat ovat monessa tapauksessa Start up-yrityksiä ja kehitystä tapahtuu nopeasti. Tätä kuvaa myös se, että manuaaleja ei juurikaan ole tuotteista saatavilla.

LoRa.

 

Risto Mäkinen
Vesitalousasiantuntija
Etelä-Pohjanmaan ELY-keskus, vesistöyksikkö

Milloin Pohjanmaalla tulvii?

Pohjalaismaakunnat ovat olleet vuosisatoja tunnettuja tulvistaan. Tulvat ovat oleellinen osa pohjalaisuutta. Tulvat ja tulvientorjunta ovat vaikuttaneet ja vaikuttavat niin ihmisten elämään kuin ympäröivään luontoon.

Perinteisesti Pohjanmaalla tulvii keväällä lumien sulaessa ja jäiden kasaantuessa padoiksi, jotka nostavat vettä hyvin nopeasti ja aiheuttavat yleensä ne pahimmat tulvavahingot. Jäiden lähtö on tärkeä kevään merkki ja siitä järjestetään monella paikkakunnalla veikkauksia. Kun 1960-luvulla kävin kansakoulua Siikajoella, niin koko pienen koulumme väki kiirehti jokirantaan katsomaan, kun luokkahuoneeseen kuului jäiden ryskettä. Kevät oli koittanut.

Kevättulvia osataan odottaa ja niihin on varauduttu. Tekojärvet on rakennettu ja luonnonjärviä säännöstellään ensisijaisesti niin, että kevään tulvahuippuja voidaan varastoida ja näin pienentää jokilaaksojemme tulvia. Pahimpien tulvien aikana tulvavesiä voidaan Kyrön- ja Lapuanjoella johtaa myös pengerten takana oleville peltoalueille.

Pohjanmaan jokien kevättulvat ajoittuvat keskimäärin huhtikuulle, mutta myös maaliskuu ja toukokuu ovat tunnettuja tulvakuukausia. Jos lumen sulaminen jää kovin myöhäiseen, tulvat ovat yleensä suurempia. Tällöin lumet sulavat kertarysäyksellä; muodostuu nopea ja suuri tulvahuippu. Aikaisemmin keväällä yöpakkaset hidastuttavat sulamista; tulva ajoittuu pidemmälle jaksolle ja tulvahuippu jää pienemmäksi.

Tulvista ja suurimmista vedenkorkeuksista on olemassa pitkät havaintosarjat, sillä ne ovat aina olleet merkkitapauksia. Aikakirjat kertovat, että 1680-luvun alussa Kyrönjoen alaosalla Mustasaaressa kevättulva vei mukanaan kolme myllyä. Seinäjoella Varattomanloukossa on suuressa kivessä edelleen nähtävillä vuoden 1888 tulvakorkeus. Kyrönjoen virtaamia on mitattu runsaat sata vuotta ja havaintojakson suurin virtaama on ollut lähes 600 m³/s (30.4.1922).

Mutta Pohjanmaa tulvii muulloinkin kuin keväällä. Pahoja kesätulvia muistetaan varsinkin 1950- ja 1960-luvuilta, jolloin tulvat aiheuttivat Pohjanmaan viljelijöille suuria satomenetyksiä. Nämä tulvat olivat omalta osaltaan nopeuttamassa pitkään suunniteltuja Pohjanmaan jokirakentamisia, kuten laajamittaisia perkauksia, pengerryksiä, pumppaamoja, säännöstelypatoja sekä tekoaltaita. Näitä rakenteita löytyy runsaimmin juuri tulvaherkistä jokilaaksoista: Siikajoki, Pyhäjoki, Kalajoki, Perhonjoki, Lapuanjoki, Kyrönjoki ja Närpiönjoki.

Suuret syystulvat ovat olleet Pohjanmaalla selvästi harvinaisempia kuin kevät- ja kesätulvat. Viime vuosina syystulvia on kuitenkin sattunut kohtuullisen usein. Voimakkaat sateet ja vedellä kyllästynyt maaperä aiheuttivat esimerkiksi syksyn 2012 tulvat, jolloin pahimmat tulvavahingot kohdistuivat Lapväärtinjoelle ja Kauhajoelle. Lapväärtinjoki saavutti 6.10.2012 havaintohistoriansa toistaiseksi suurimman virtaaman lähes 200 m³/s, mikä vastaa tilastollisesti noin kerran sadassa vuodessa sattuvaa tulvaa.

Myös talvikaudella on tulvinut. Pääosin keskitalven tulvien syynä ovat olleet hyydepadot. Erityisen herkkä hyydetulville on ollut Ähtävänjoki, jossa hyyde aiheuttaa ongelmia keskimäärin joka toinen vuosi. Toisinaan jäätymisolosuhteet ovat hyvin otolliset hyyteen muodostumiselle ja hyydepatoja voi muodostua paljonkin. Näinhän tapahtui Pohjanmaalla tänä vuonna tammikuun alussa.

Helmikuu on ollut se kuukausi, jolloin Pohjanmaan joet eivät ole tulvineet. Helmikuun sateet tulevat yleensä lumena ja joet ovat jääpeitteisiä ja virtaamat pieniä. Tänä vuonna tuli todistettua, että Pohjanmaan joet voivat tulvia myös helmikuussa. Tarvittiin vain plussan puolella oleva lämpötila ja kunnon vesisade.

Pohjanmaan joet voivat siis tulvia vuodenajasta riippumatta, jos olosuhteet ovat tulville muutoin otolliset. Aina kannattaa olla varautunut, sillä pohjalainen joki tulvii herkästi ja vedet nousevat nopeasti.

Hyödyllistä tulvatietoa:
http://www.ymparisto.fi/tulvat
http://www.ely-keskus.fi/web/tulvatpohjanmaa

 

Liisa Maria Rautio
Vesistöpäällikkö
Etelä-Pohjanmaan ELY-keskus