Kuulumisia mallinnuksesta

Biopeitto 3 -hankkeessa mallinnetaan hapen ja veden kulkeutumista biohiilellä parannettujen kaivosten peittorakenteissa. Tavoitteena on arvioida biohiilen vaikutuksia moreenin vedenpidätyskykyyn sekä kaivannaisjätteisiin suotautuvan veden laatuun pitkällä aikavälillä. Mallinnus perustuu Kolarin Rautuvaarassa Biopeitto 1–3 hankkeissa kahdeksan vuoden aikana kerättyyn laajaan aineistoon, joka sisältää lysimetrikokeiden dataa, geokemiallisia analyysejä ja säämittauksia.

Mallinnustyökaluna on käytetty HYDRUS‑1D:tä, joka on yksiulotteinen mallinnusohjelmisto. Mallissa oletetaan, että vesi ja aineet liikkuvat yhdessä suunnassa ylhäältä alaspäin. Ohjelmisto kykenee mallintamaan mm. lämmön, veden ja veteen liuenneiden aineiden kulkua sekä kemiallisia reaktioita maaperässä (geokemialliseen PHREEQC‑malliin kytkettynä). HYDRUS‑1D on yleisesti melko suosittu laboratoriokokeiden ja yksinkertaisten kenttäkokeiden mallinnuksessa, ja sitä on käytetty melko paljon myös hapen ja veden käyttäytymisen mallintamiseen biohiiltä sisältävissä lysimetreissä. Kuvassa on lysimetrien HYDRUS-1D malli yksinkertaisimmillaan. Materiaali 1 (punainen) edustaa biohiilellä käsiteltyä lysimetrin peittomoreenia ja materiaali 2 (sininen) sen alapuolista Rautuvaaran rikastushiekkaa (Kuva: Tatu Lahtinen).

Kuten mallinnusprosesseissa usein, suurin osa ajasta kuluu datan esikäsittelyyn. Osa maamateriaaleille annettavista arvoista on saatu hyödyntäen ROSETTA‑työkalua. Sitä käytetään maaperän hydraulisten ominaisuuksien arviointiin silloin, kun kaikkia arvoja ei ole mitattu suoraan. Rautuvaaran kokonaishaihdunta on arvioitu mitattujen sää- ja säteilyarvojen perusteella käyttäen FAO‑56 Penman–Monteith-yhtälöä. Tällaiset arviot tuovat mukaan epävarmuutta, mutta ovat usein ainoa järkevä tapa toimia, kun pyritään pitämään malli mahdollisimman yksinkertaisena ja selkeänä. Itse mallin rakentamiseen ja tulosten tulkintaan tarvitaan aikaa vähemmän. Mallien ajaminen nykytietokoneilla ja kalibrointi lysimetreistä saatuja havaintoja vastaavaksi ovat melko nopeita työvaiheita. Kuvassa on yksinkertaistettu periaatteellinen kaavio HYDRUS-1D mallin rakennusvaiheista (Kuva: Tatu Lahtinen).

Tuloksia seuraavassa uutiskirjeessä

Mallinnusta varten kerätyt aineistot on nyt koottu, ja mallinnusprosessiin on perehdytty HYDRUS-mallinnuskurssilla. Mallinnuksen seuraavissa vaiheissa malliin lisätään kemiallisia reaktioita ja ajanjaksoa pidennetään. Mallinnuksen varsinaisia tuloksia esitellään myöhemmin.

Yhteystiedot:

etunimi.sukunimi@luke.fi

etunimi.sukunimi@gtk.fi