Meanderoivan jokiuoman vertikaalinen muutos: kohoumien ja syvänteiden välinen vuorovaikutus

Abstract

Jokiuoman pohjan vertikaalinen vaihtelu on tyypillistä hiekkapohjaisessa meanderoivassa joessa. Uoman matalia kohtia kutsutaan kohoumiksi (eng. riffle) ja syviä kohtia syvänteiksi (eng. pool), ja ne sijaitsevat tyypillisesti meanderikaarteiden yhteydessä. Virtaava vesi muokkaa uoman geomorfologiaa ja geomorfologia puolestaan vaikuttaa uoman virtaukseen, joten virtauksella on merkittävä vaikutus uoman pohjan muutoksiin sekä kohoumien ja syvänteiden sijaintiin.

Tässä tutkimuksessa tarkasteltiin hiekkapohjaisen meanderoivan jokiuoman vertikaalista muutosta eri vuodenaikoina sekä vertikaaliseen muutokseen vaikuttavia pohjanläheisiä virtauksia (virtausnopeus ja -suunta). Tutkimuksen pääpaino keskittyi kohoumiin ja syvänteisiin, jotka ovat uoman isoja geomorfologisia yksiköitä. Tutkimus suoritettiin hyödyntäen lähikaukokartoitustekniikoita: ilmakuviin perustuvaa syvyysmallinnusta, liikkuvaa laserkeilausta ja akustista virtausprofiilimittaria. Syvyysmallinnuksen ja laserkeilausaineistojen avulla mitattiin tarkat korkeusmallit molempien vuosien syksyille ja virtausprofiilimittarilla mitattiin pohjanläheisiä virtauksia kohoumien ja syvänteiden kohdilta eri virtaamilla. Mittausajanjakso kesti vuoden 2013 keväästä vuoden 2014 syksyyn, minkä aikana esiintyi kaksi kevättulvaa sekä uoman vedenpinnan jäätyminen. Aineistojen pohjalta tutkittiin uoman vertikaalista muutosta mittausten välillä sekä virtauskenttien vaikutusta kohoumien ja syvänteiden muutokseen.

Uoman vertikaalista muutosta tapahtui ympärivuotisesti eikä muutoksessa havaittu säännönmukaisuuksia kahden samanlaisen hydrologisen tapahtuman välillä. Meanderoivan joen dynaamisimmat alueet sijaitsivat meanderikaarteiden läheisyydessä ja meanderoivan joen muoto ylläpiti kohoumien ja syvänteiden sijaintia uomassa. Kohoumien ja syvänteiden vertikaalinen muutos vaihteli voimakkaasti tutkimusaikana eikä niiden muutoksessa havaittu koko uoman tavoin säännönmukaisuutta. Kohoumien ja syvänteiden esiintymiseen ja säilymiseen vaikuttivat virtausnopeuden kääntyminen, joka tapahtui molempina vuosina kevättulvan aikana, sekä uoman poikkileikkauksen muutokset. Myös virtaussuunnilla oli välillinen vaikutus kohoumien ja syvänteiden muutokseen ja säilymiseen.