Meanderoivan jokiuoman migraation mallintaminen

Abstract

Meanderoivat jokiuomat ovat mutkittelevia jokia, joiden muoto ja sijainti muuttuvat ajan myötä luonnon monimutkaisten prosessien, kuten veden virtauksen, sedimentaation ja eroosion vaikutuksesta. Nämä prosessit ilmenevät joen profilissa ja sen geometrisissa ominaisuuksissa. Jokiuomien piirteiden analysointi syventää ymmärrystä geomorfologisten muodostumien synnystä ja kehityksestä. Matemaattiset mallit tarjoavat keinoja hahmottaa näitä muutoksia ja ennustaa jokiuomien tulevaa kehitystä.

Tässä tutkielmassa kehitetään mallinnusmenetelmä, jonka avulla voidaan ennustaa meanderoivien jokiuomien migraatiota eli siirtymäliikettä tulevaisuudessa. Menetelmän toiminta perustuu ChaRMigS-menetelmään, joka simuloi jokiuoman historiallisia reittejä ja tarjoaa skenaarioita uoman muutoksista. Kehitettävässä menetelmässä migraatiosuunnat käännetään päinvastaisiksi ChaRMigS-menetelmään nähden ja algoritmiin lisätään ehto uusien juoluoiden muodostumiselle. Lisäksi uutena osana otetaan käyttöön sallittu alue, jonka sisällä migraatio voi tapahtua.

Kehitettyä menetelmää sovelletaan Oulankajoen ja Pulmankijoen jokiuomien tulevan migraation mallintamiseen. Lopputuloksena saadaan simulaatioita, jotka esittävät mahdollisia kehityspolkuja jokiuomien muutoksille tulevaisuudessa. Tavoitteena on tarjota työkalu, joka auttaa ymmärtämään jokiuomien pitkän aikavälin kehitystä.

Meandering river channels are sinuous rivers whose shape and location evolve over time due to complex natural processes, such as water fow, sedimentation, and erosion. These processes are refected in the river’s profle and its geometric features. Analyzing these features enhances the understanding of the formation and evolution of geomorphological structures. Mathematical models provide tools to study changes in river channels and predict their future development.

This thesis develops a modeling method to predict the future evolution of meandering river channels. The method is based on the ChaRMigS approach that simulates the historical trajectories of river channels and generates scenarios of channel changes. In the method introduced in this thesis, the migration directions are reversed compared to the ChaRMigS approach, and a condition for the formation of new oxbow lakes is added to the algorithm. Additionally, a feasible region within which migration can occur is introduced as a new component.

Here, the method is applied to model the future migration of the Oulankajoki and Pulmankijoki river channels. As a result, the method produces simulations that represent possible development pathways for river channel evolutions. The aim is to provide a tool that helps understand the long-term evolution of river channels.