Pinta- ja pohjaveden vuorovaikutus harjuakvifereissa. Kenttämittauksista integroituun numeeriseen mallinnukseen

Väitöstyössä tutkittiin pohjaveden vaikutusta järviin ja puroihin Pohjois-Pohjanmaalla sijaitsevalla Rokuan harjualueella. Aikaisempaa tutkimustietoa pinta- ja pohjaveden välisestä virtauksesta on verraten vähän. Pinta- ja pohjavedet käsitetään yleisesti erillisiksi yksiköiksi, vaikka ne todellisuudessa ovat tiiviissä yhteydessä veden kiertokulussa. Tässä väitöstyössä kehitettiin menetelmiä harjualueiden pohjaveden ja pintavesistöjen tarkasteluun yhtenä kokonaisuutena. Lisäksi pinta- ja pohjaveden vuorovaikutuksesta etsittiin selitystä Rokuan harjualueen järvien vedenpinnan vaihteluihin ja vedenlaatuongelmiin.

Harjualueen vesitaloutta tutkittiin monipuolisin maastomittauksin. Maastomittausten lisäksi työssä sovellettiin vesistötutkimuksen viimeisimpiä matemaattisia menetelmiä, jotka mahdollistivat pinta- ja pohjaveden välisen vuorovaikutuksen mallintamisen. Tutkimustulosten mukaan pinta- ja pohjaveden välinen vuorovaikutus Rokualla oli paikoin voimakasta, minkä arvioitiin osaltaan vaikuttavan harjualueen järvien vedenpintojen korkeusvaihteluihin. Järvien pinnankorkeuksien muutoksia määrittäväksi tekijäksi todettiin kuitenkin luontaisesti vaihteleva sademäärä. Järviin tulevan pohjaveden havaittiin olevan Rokualla ravinnepitoista. Näin ollen järviin virtaava ravinnepitoinen pohjavesi ja sen järvittäin vaihteleva määrä selittivät alueen järvien erilaista rehevöitymistä.

Tutkimukset toivat uutta tietoa myös metsätalouden vaikutuksista harjujen pohjavesiesiintymiin. Metsähakkuut harjun päällä, pohjaveden muodostumisalueella, voivat lisätä muodostuvan pohjaveden määrää merkittävästi. Metsäojitus harjuja välittömästi ympäröivillä turvemailla puolestaan voi vaikuttaa pohjavedenpintoja alentavasti, koska ojitus saattaa mahdollistaa ei-toivottua pohjaveden purkautumista metsäojiin.

Väitöstyö havainnollisti, että pinta- ja pohjaveden vuorovaikutus on monimutkainen ilmiö, jota tulee tutkia käyttäen useaa toistaan tukevaa menetelmää. Tutkimustulosten perusteella pohjaveden laadulla ja virtauksella voi olla selkeä vaikutus harjualueiden järvien vesi- ja ravinnetaseeseen, mikä voitaisiin tulevaisuudessa huomioida paremmin vesistöjen tilan arvioinneissa. Väitöstyössä toimivaksi todettuja menetelmiä voidaan jatkossa soveltaa harjualueiden yhteydessä esiintyvien lähde-, järvi- ja kosteikkoekosysteemien tutkimuksessa. Uusille tutkimusmenetelmille on tarvetta, sillä pohjavedestä riippuvaisten ekosysteemien huomiointi on tulossa tärkeäksi osaksi Suomen pohjavesien hallintaa.