Saastuneiden sedimenttien käsittelymahdollisuudet Kymijoessa ja kenttäkokeiden suunnittelu

Juha Laasonen

Research output: Book/ReportReport

Abstract

1990-luvun alkupuolella havaittiin Kymijoen sedimenttien sisältävän suuria pitoisuuksia organoklooriyhdisteitä, erityisesti myrkyllisiä PCDD- ja PCDF-yhdisteitä (dioksiini- ja furaaniyhdisteitä). Pohjaeläimissä havaittiin kehitysvaurioita. Kymijoen pohjasedimentissä PCDD- ja PCDF-yhdisteiden kokonaismäärän on arvioitu olevan 4 000-5 000 kg, joka jakautuu likimain tasan Kuusankoski-Keltti-välin, Kymijoen alaosan ja merialueen kesken. Lisäksi Kuusankosken ja Keltin välillä elohopeapitoisuudet ylittävät saastuneen maan raja-arvon 5 mg/kg. Tulva-aukkojen juoksutukset aiheuttavat eroosiota Kuusankosken voimalaitoksen alapuolella. Eroosion suuruuden ja laajuuden selvittäminen edellyttää hydrologisia ja numeerisia virtausmallilaskentoja yhdessä vesivoimakoneistojen käyttöhäiriötarkastelujen kanssa. Ruoppaajatarkasteluissa valittiin Kymijoen sedimenttinäytteiden perusteella kolme raekokoa, d50: 20, 60 ja 110 mm. Partikkelin halkaisijan perusteella valitulla leikkausjännitysalueella (0,3-0,9 N/m2) kriittinen virtausnopeus tulee olemaan 0,2-0,4 m/s. Ruoppaustyön aiheuttama kiintoaineen vapautuminen arvioitiin laitteiden työkiertojen perusteella ja sen laskeminen voidaan jakaa seuraaviin osatarkasteluihin: · kauhan laskeutumiseen perustuva kiintoaineen irtoaminen · kauhan ollessa pohjalla pilarin eroosiotarkastelun perusteella · kauhan nostosta aiheutuva kiintoaineen irtoaminen uoman pohjasta · avoimesta kauhasta tapahtuva ruoppausmassojen karkaaminen. · Suljetulla kahmarikauhalla ja pumppukauhalla liettyvät pienimmät kiintoainemäärät ruopattua m3:ä kohti. Virtausnopeuden ollessa suurempi kuin 0,2 m/s irtoavan kiintoaineen määrä alkaa kasvaa voimakkaasti. Kauhan nopeudella on suuri vaikutus vapautuvan kiintoaineksen määrään. Teoreettisen tarkastelun perusteella lasketut vapautuvat kiintoainepitoisuudet ovat pienempiä (max. 20-45 mg/l) kuin kirjallisuudessa esitetyt. Tarkastelun perusteella voidaan kuitenkin päätellä ruoppausmenetelmien keskinäinen paremmuus. Teoreettisen tarkastelun perusteita voidaan tarkentaa tuulitunnelissa tehtävillä kokeilla. Kuusankosken ja Keltin saastuneiden sedimenttien ruoppauksessa (140 000 m3) kiintoainetta on arvioitu liettyvän 5-10 tonnia pumppukauhaa ja suljettua kahmarikauhaa käyttäen, noin 30 tonnia suljettua kuokkakauhaa käyttäen ja noin 40 tonnia avointa kuokkkakauhaa käyttäen. Yliruoppauksesta johtuen kiintoainemäärät voivat olla moninkertaiset. Keskimääräisten pitoisuuksien perusteella dioksiinia ja furaania vapautuu 0,4-2,8 kg ja elohopeaa noin 40-270 g ruoppaustavasta riippuen. Ruoppaustyön suorituksessa ammattitaidolla on erittäin suuri merkitys kiintoaineen irtoamiseen. Tarpeettoman suurella kaivusyvyydellä löyhdytetään pohjan maa-ainesta, jolloin myös irtoavan kiintoaineksen määrä kasvaa. Esimerkiksi 5 cm:n ylikaivulla saadaan kiintoainemäärän lisäykseksi 40-50 g/s, joka on 4-5-kertainen teoreettisesti arvioituihin verrattuna. Toisaalta kauhan kaivuvastus suuren vesipitoisuuden omaavassa sedimentissä on pieni, mikä vaikuttaa ruoppaustyön tarkkuuteen. Lisäksi Kymijoella uitetut pohjaan painuneet tukit saattavat aiheuttaa ikävän yllätyksen kiintoaineen irtoamisen suhteen. Jos laajamittaiseen saastuneiden sedimenttien ruoppaamiseen päädytään, on ruoppaustyö suoritettava syksyllä pienten virtaamien aikaan.
Original languageFinnish
Place of PublicationEspoo
PublisherVTT Technical Research Centre of Finland
Number of pages115
ISBN (Electronic)951-38-5025-0
ISBN (Print)951-38-5022-6
Publication statusPublished - 2000
MoE publication typeD4 Published development or research report or study

Publication series

SeriesVTT Julkaisuja - Publikationer
Volume843
ISSN1235-0613

Keywords

  • contaminated sediments
  • sediment treatment
  • dredging
  • fluvial environment
  • sediment transport
  • remediation
  • hydraulic engineering
  • rivers
  • field experiments

Cite this

Laasonen, J. (2000). Saastuneiden sedimenttien käsittelymahdollisuudet Kymijoessa ja kenttäkokeiden suunnittelu. Espoo: VTT Technical Research Centre of Finland. VTT Julkaisuja - Publikationer, Vol.. 843
Laasonen, Juha. / Saastuneiden sedimenttien käsittelymahdollisuudet Kymijoessa ja kenttäkokeiden suunnittelu. Espoo : VTT Technical Research Centre of Finland, 2000. 115 p. (VTT Julkaisuja - Publikationer, Vol. 843).
@book{5fe1d1c095764e20a1feb1773dfb26b6,
title = "Saastuneiden sedimenttien k{\"a}sittelymahdollisuudet Kymijoessa ja kentt{\"a}kokeiden suunnittelu",
abstract = "1990-luvun alkupuolella havaittiin Kymijoen sedimenttien sis{\"a}lt{\"a}v{\"a}n suuria pitoisuuksia organoklooriyhdisteit{\"a}, erityisesti myrkyllisi{\"a} PCDD- ja PCDF-yhdisteit{\"a} (dioksiini- ja furaaniyhdisteit{\"a}). Pohjael{\"a}imiss{\"a} havaittiin kehitysvaurioita. Kymijoen pohjasedimentiss{\"a} PCDD- ja PCDF-yhdisteiden kokonaism{\"a}{\"a}r{\"a}n on arvioitu olevan 4 000-5 000 kg, joka jakautuu likimain tasan Kuusankoski-Keltti-v{\"a}lin, Kymijoen alaosan ja merialueen kesken. Lis{\"a}ksi Kuusankosken ja Keltin v{\"a}lill{\"a} elohopeapitoisuudet ylitt{\"a}v{\"a}t saastuneen maan raja-arvon 5 mg/kg. Tulva-aukkojen juoksutukset aiheuttavat eroosiota Kuusankosken voimalaitoksen alapuolella. Eroosion suuruuden ja laajuuden selvitt{\"a}minen edellytt{\"a}{\"a} hydrologisia ja numeerisia virtausmallilaskentoja yhdess{\"a} vesivoimakoneistojen k{\"a}ytt{\"o}h{\"a}iri{\"o}tarkastelujen kanssa. Ruoppaajatarkasteluissa valittiin Kymijoen sedimenttin{\"a}ytteiden perusteella kolme raekokoa, d50: 20, 60 ja 110 mm. Partikkelin halkaisijan perusteella valitulla leikkausj{\"a}nnitysalueella (0,3-0,9 N/m2) kriittinen virtausnopeus tulee olemaan 0,2-0,4 m/s. Ruoppausty{\"o}n aiheuttama kiintoaineen vapautuminen arvioitiin laitteiden ty{\"o}kiertojen perusteella ja sen laskeminen voidaan jakaa seuraaviin osatarkasteluihin: · kauhan laskeutumiseen perustuva kiintoaineen irtoaminen · kauhan ollessa pohjalla pilarin eroosiotarkastelun perusteella · kauhan nostosta aiheutuva kiintoaineen irtoaminen uoman pohjasta · avoimesta kauhasta tapahtuva ruoppausmassojen karkaaminen. · Suljetulla kahmarikauhalla ja pumppukauhalla liettyv{\"a}t pienimm{\"a}t kiintoainem{\"a}{\"a}r{\"a}t ruopattua m3:{\"a} kohti. Virtausnopeuden ollessa suurempi kuin 0,2 m/s irtoavan kiintoaineen m{\"a}{\"a}r{\"a} alkaa kasvaa voimakkaasti. Kauhan nopeudella on suuri vaikutus vapautuvan kiintoaineksen m{\"a}{\"a}r{\"a}{\"a}n. Teoreettisen tarkastelun perusteella lasketut vapautuvat kiintoainepitoisuudet ovat pienempi{\"a} (max. 20-45 mg/l) kuin kirjallisuudessa esitetyt. Tarkastelun perusteella voidaan kuitenkin p{\"a}{\"a}tell{\"a} ruoppausmenetelmien keskin{\"a}inen paremmuus. Teoreettisen tarkastelun perusteita voidaan tarkentaa tuulitunnelissa teht{\"a}vill{\"a} kokeilla. Kuusankosken ja Keltin saastuneiden sedimenttien ruoppauksessa (140 000 m3) kiintoainetta on arvioitu liettyv{\"a}n 5-10 tonnia pumppukauhaa ja suljettua kahmarikauhaa k{\"a}ytt{\"a}en, noin 30 tonnia suljettua kuokkakauhaa k{\"a}ytt{\"a}en ja noin 40 tonnia avointa kuokkkakauhaa k{\"a}ytt{\"a}en. Yliruoppauksesta johtuen kiintoainem{\"a}{\"a}r{\"a}t voivat olla moninkertaiset. Keskim{\"a}{\"a}r{\"a}isten pitoisuuksien perusteella dioksiinia ja furaania vapautuu 0,4-2,8 kg ja elohopeaa noin 40-270 g ruoppaustavasta riippuen. Ruoppausty{\"o}n suorituksessa ammattitaidolla on eritt{\"a}in suuri merkitys kiintoaineen irtoamiseen. Tarpeettoman suurella kaivusyvyydell{\"a} l{\"o}yhdytet{\"a}{\"a}n pohjan maa-ainesta, jolloin my{\"o}s irtoavan kiintoaineksen m{\"a}{\"a}r{\"a} kasvaa. Esimerkiksi 5 cm:n ylikaivulla saadaan kiintoainem{\"a}{\"a}r{\"a}n lis{\"a}ykseksi 40-50 g/s, joka on 4-5-kertainen teoreettisesti arvioituihin verrattuna. Toisaalta kauhan kaivuvastus suuren vesipitoisuuden omaavassa sedimentiss{\"a} on pieni, mik{\"a} vaikuttaa ruoppausty{\"o}n tarkkuuteen. Lis{\"a}ksi Kymijoella uitetut pohjaan painuneet tukit saattavat aiheuttaa ik{\"a}v{\"a}n yll{\"a}tyksen kiintoaineen irtoamisen suhteen. Jos laajamittaiseen saastuneiden sedimenttien ruoppaamiseen p{\"a}{\"a}dyt{\"a}{\"a}n, on ruoppausty{\"o} suoritettava syksyll{\"a} pienten virtaamien aikaan.",
keywords = "contaminated sediments, sediment treatment, dredging, fluvial environment, sediment transport, remediation, hydraulic engineering, rivers, field experiments",
author = "Juha Laasonen",
year = "2000",
language = "Finnish",
isbn = "951-38-5022-6",
series = "VTT Julkaisuja - Publikationer",
publisher = "VTT Technical Research Centre of Finland",
address = "Finland",

}

Laasonen, J 2000, Saastuneiden sedimenttien käsittelymahdollisuudet Kymijoessa ja kenttäkokeiden suunnittelu. VTT Julkaisuja - Publikationer, vol. 843, VTT Technical Research Centre of Finland, Espoo.

Saastuneiden sedimenttien käsittelymahdollisuudet Kymijoessa ja kenttäkokeiden suunnittelu. / Laasonen, Juha.

Espoo : VTT Technical Research Centre of Finland, 2000. 115 p. (VTT Julkaisuja - Publikationer, Vol. 843).

Research output: Book/ReportReport

TY - BOOK

T1 - Saastuneiden sedimenttien käsittelymahdollisuudet Kymijoessa ja kenttäkokeiden suunnittelu

AU - Laasonen, Juha

PY - 2000

Y1 - 2000

N2 - 1990-luvun alkupuolella havaittiin Kymijoen sedimenttien sisältävän suuria pitoisuuksia organoklooriyhdisteitä, erityisesti myrkyllisiä PCDD- ja PCDF-yhdisteitä (dioksiini- ja furaaniyhdisteitä). Pohjaeläimissä havaittiin kehitysvaurioita. Kymijoen pohjasedimentissä PCDD- ja PCDF-yhdisteiden kokonaismäärän on arvioitu olevan 4 000-5 000 kg, joka jakautuu likimain tasan Kuusankoski-Keltti-välin, Kymijoen alaosan ja merialueen kesken. Lisäksi Kuusankosken ja Keltin välillä elohopeapitoisuudet ylittävät saastuneen maan raja-arvon 5 mg/kg. Tulva-aukkojen juoksutukset aiheuttavat eroosiota Kuusankosken voimalaitoksen alapuolella. Eroosion suuruuden ja laajuuden selvittäminen edellyttää hydrologisia ja numeerisia virtausmallilaskentoja yhdessä vesivoimakoneistojen käyttöhäiriötarkastelujen kanssa. Ruoppaajatarkasteluissa valittiin Kymijoen sedimenttinäytteiden perusteella kolme raekokoa, d50: 20, 60 ja 110 mm. Partikkelin halkaisijan perusteella valitulla leikkausjännitysalueella (0,3-0,9 N/m2) kriittinen virtausnopeus tulee olemaan 0,2-0,4 m/s. Ruoppaustyön aiheuttama kiintoaineen vapautuminen arvioitiin laitteiden työkiertojen perusteella ja sen laskeminen voidaan jakaa seuraaviin osatarkasteluihin: · kauhan laskeutumiseen perustuva kiintoaineen irtoaminen · kauhan ollessa pohjalla pilarin eroosiotarkastelun perusteella · kauhan nostosta aiheutuva kiintoaineen irtoaminen uoman pohjasta · avoimesta kauhasta tapahtuva ruoppausmassojen karkaaminen. · Suljetulla kahmarikauhalla ja pumppukauhalla liettyvät pienimmät kiintoainemäärät ruopattua m3:ä kohti. Virtausnopeuden ollessa suurempi kuin 0,2 m/s irtoavan kiintoaineen määrä alkaa kasvaa voimakkaasti. Kauhan nopeudella on suuri vaikutus vapautuvan kiintoaineksen määrään. Teoreettisen tarkastelun perusteella lasketut vapautuvat kiintoainepitoisuudet ovat pienempiä (max. 20-45 mg/l) kuin kirjallisuudessa esitetyt. Tarkastelun perusteella voidaan kuitenkin päätellä ruoppausmenetelmien keskinäinen paremmuus. Teoreettisen tarkastelun perusteita voidaan tarkentaa tuulitunnelissa tehtävillä kokeilla. Kuusankosken ja Keltin saastuneiden sedimenttien ruoppauksessa (140 000 m3) kiintoainetta on arvioitu liettyvän 5-10 tonnia pumppukauhaa ja suljettua kahmarikauhaa käyttäen, noin 30 tonnia suljettua kuokkakauhaa käyttäen ja noin 40 tonnia avointa kuokkkakauhaa käyttäen. Yliruoppauksesta johtuen kiintoainemäärät voivat olla moninkertaiset. Keskimääräisten pitoisuuksien perusteella dioksiinia ja furaania vapautuu 0,4-2,8 kg ja elohopeaa noin 40-270 g ruoppaustavasta riippuen. Ruoppaustyön suorituksessa ammattitaidolla on erittäin suuri merkitys kiintoaineen irtoamiseen. Tarpeettoman suurella kaivusyvyydellä löyhdytetään pohjan maa-ainesta, jolloin myös irtoavan kiintoaineksen määrä kasvaa. Esimerkiksi 5 cm:n ylikaivulla saadaan kiintoainemäärän lisäykseksi 40-50 g/s, joka on 4-5-kertainen teoreettisesti arvioituihin verrattuna. Toisaalta kauhan kaivuvastus suuren vesipitoisuuden omaavassa sedimentissä on pieni, mikä vaikuttaa ruoppaustyön tarkkuuteen. Lisäksi Kymijoella uitetut pohjaan painuneet tukit saattavat aiheuttaa ikävän yllätyksen kiintoaineen irtoamisen suhteen. Jos laajamittaiseen saastuneiden sedimenttien ruoppaamiseen päädytään, on ruoppaustyö suoritettava syksyllä pienten virtaamien aikaan.

AB - 1990-luvun alkupuolella havaittiin Kymijoen sedimenttien sisältävän suuria pitoisuuksia organoklooriyhdisteitä, erityisesti myrkyllisiä PCDD- ja PCDF-yhdisteitä (dioksiini- ja furaaniyhdisteitä). Pohjaeläimissä havaittiin kehitysvaurioita. Kymijoen pohjasedimentissä PCDD- ja PCDF-yhdisteiden kokonaismäärän on arvioitu olevan 4 000-5 000 kg, joka jakautuu likimain tasan Kuusankoski-Keltti-välin, Kymijoen alaosan ja merialueen kesken. Lisäksi Kuusankosken ja Keltin välillä elohopeapitoisuudet ylittävät saastuneen maan raja-arvon 5 mg/kg. Tulva-aukkojen juoksutukset aiheuttavat eroosiota Kuusankosken voimalaitoksen alapuolella. Eroosion suuruuden ja laajuuden selvittäminen edellyttää hydrologisia ja numeerisia virtausmallilaskentoja yhdessä vesivoimakoneistojen käyttöhäiriötarkastelujen kanssa. Ruoppaajatarkasteluissa valittiin Kymijoen sedimenttinäytteiden perusteella kolme raekokoa, d50: 20, 60 ja 110 mm. Partikkelin halkaisijan perusteella valitulla leikkausjännitysalueella (0,3-0,9 N/m2) kriittinen virtausnopeus tulee olemaan 0,2-0,4 m/s. Ruoppaustyön aiheuttama kiintoaineen vapautuminen arvioitiin laitteiden työkiertojen perusteella ja sen laskeminen voidaan jakaa seuraaviin osatarkasteluihin: · kauhan laskeutumiseen perustuva kiintoaineen irtoaminen · kauhan ollessa pohjalla pilarin eroosiotarkastelun perusteella · kauhan nostosta aiheutuva kiintoaineen irtoaminen uoman pohjasta · avoimesta kauhasta tapahtuva ruoppausmassojen karkaaminen. · Suljetulla kahmarikauhalla ja pumppukauhalla liettyvät pienimmät kiintoainemäärät ruopattua m3:ä kohti. Virtausnopeuden ollessa suurempi kuin 0,2 m/s irtoavan kiintoaineen määrä alkaa kasvaa voimakkaasti. Kauhan nopeudella on suuri vaikutus vapautuvan kiintoaineksen määrään. Teoreettisen tarkastelun perusteella lasketut vapautuvat kiintoainepitoisuudet ovat pienempiä (max. 20-45 mg/l) kuin kirjallisuudessa esitetyt. Tarkastelun perusteella voidaan kuitenkin päätellä ruoppausmenetelmien keskinäinen paremmuus. Teoreettisen tarkastelun perusteita voidaan tarkentaa tuulitunnelissa tehtävillä kokeilla. Kuusankosken ja Keltin saastuneiden sedimenttien ruoppauksessa (140 000 m3) kiintoainetta on arvioitu liettyvän 5-10 tonnia pumppukauhaa ja suljettua kahmarikauhaa käyttäen, noin 30 tonnia suljettua kuokkakauhaa käyttäen ja noin 40 tonnia avointa kuokkkakauhaa käyttäen. Yliruoppauksesta johtuen kiintoainemäärät voivat olla moninkertaiset. Keskimääräisten pitoisuuksien perusteella dioksiinia ja furaania vapautuu 0,4-2,8 kg ja elohopeaa noin 40-270 g ruoppaustavasta riippuen. Ruoppaustyön suorituksessa ammattitaidolla on erittäin suuri merkitys kiintoaineen irtoamiseen. Tarpeettoman suurella kaivusyvyydellä löyhdytetään pohjan maa-ainesta, jolloin myös irtoavan kiintoaineksen määrä kasvaa. Esimerkiksi 5 cm:n ylikaivulla saadaan kiintoainemäärän lisäykseksi 40-50 g/s, joka on 4-5-kertainen teoreettisesti arvioituihin verrattuna. Toisaalta kauhan kaivuvastus suuren vesipitoisuuden omaavassa sedimentissä on pieni, mikä vaikuttaa ruoppaustyön tarkkuuteen. Lisäksi Kymijoella uitetut pohjaan painuneet tukit saattavat aiheuttaa ikävän yllätyksen kiintoaineen irtoamisen suhteen. Jos laajamittaiseen saastuneiden sedimenttien ruoppaamiseen päädytään, on ruoppaustyö suoritettava syksyllä pienten virtaamien aikaan.

KW - contaminated sediments

KW - sediment treatment

KW - dredging

KW - fluvial environment

KW - sediment transport

KW - remediation

KW - hydraulic engineering

KW - rivers

KW - field experiments

M3 - Report

SN - 951-38-5022-6

T3 - VTT Julkaisuja - Publikationer

BT - Saastuneiden sedimenttien käsittelymahdollisuudet Kymijoessa ja kenttäkokeiden suunnittelu

PB - VTT Technical Research Centre of Finland

CY - Espoo

ER -

Laasonen J. Saastuneiden sedimenttien käsittelymahdollisuudet Kymijoessa ja kenttäkokeiden suunnittelu. Espoo: VTT Technical Research Centre of Finland, 2000. 115 p. (VTT Julkaisuja - Publikationer, Vol. 843).