Kimmo Tolonen , Martti Tiuri, Martti Toikka, Martti Saarilahti

Radiowave probe in assessing the yield of peat and energy in peat deposits in Finland

Tolonen K., Tiuri M., Toikka M., Saarilahti M. Radiowave probe in assessing the yield of peat and energy in peat deposits in Finland.

Tiivistelmä

Käytännön turvetuotannon piirissä on jouduttu toteamaan, että turvesaannon arvioiminen pinta-ala- ja syvyystietojen pohjalla on melkein aina hyvin epätarkkaa. Usein ja varsinkin saraturpeiden osalta eivät turpeen maatuneisuustiedotkaan juuri tuo apua ongelmaan turpeen vesipitoisuuden suunnattoman vaihtelun takia niin kuin käy ilmi useista tutkimuksista: Samsonova et al. (1954), Tolonen & Saarenmaa (1979), Mäkilä (1980), Korpijaakko et al. (1981); poikkeava käsitys kuitenkin mm. Scott'in et al. (1980) tutkimuksessa. Melkein yhtä epävarmaksi on osoittautunut turpeen energiapitoisuuden ennustaminen tavanomaisten, eri maissa käytettyjen maatumisastemenetelmien avulla (esim. Mäkilä 1980, Tolonen et al. 1982, Tolonen 1982). Siksi turvesaannon tarkempi arviointi on tehtävä joko ottamalla tilavuustarkat näytteet turvekerrostumista tai laskemalla turpeen tiheys (= ent "todellinen" tilavuuspaino) turpeen in situ kosteuspitoisuuden avulla (ks. esim. Laine & Päivänen 1982). Seurauksena kiinteästä riippuvuussuhteesta, joka luonnontilaisessa turvekerrostumassa (suopohjavesitason alapuolella) vallitsee turvekerrostuman vesipitoisuuden ja sen todellisen maatuneisuuden välillä, joka puolestaan suuresti määrää turpeen lämpöarvon, voidaan ajatella että turpeen luotettava maastokosteus saattaa olla mainituin edellytyksin myös hyvä turpeen energiapitoisuuden ennustaja. Tukea tämän periaatteen käyttökelpoisuudelle rahkasoissa on esiteltykin (Tolonen et al. 1981). Kun riittävän monien kosteus- ja/tai tilavuustarkkojen näytteiden otto nykyisten kairausvälineiden avulla on kuitenkin kovin työlästä ja kallista laajoja turveinventointeja ajatellen TKK:n radiolaboratoriossa Espoossa on kehitelty nopea ja kevyt radioaaltoanturi, joka mahdollistaa turpeen , in situ kosteusmittaukset (Tiuri & Toikka 1982). Uusi radioaaltokosteusmittari (radioaaltoanturi) perustuu dielektrisyysvakion ja tutkittavan aineen (turpeen) riippuvuussuhteeseen. Mittarin periaate ja ominaisuudet on kuvattu aiemmin (Tiuri & Toikka 1982). Anturia kokeiltiin kahdella rahkasuolla ja yhdellä sarasuolla (Taulukko 1) alkutalvesta 1981. Kaikissa tähän mennessä tutkituissa tapauksissa radioaaltoanturin taajuuslukeman (vaimennusjaksoluvun) ja samoilta syvyyksiltä mittausreiän vierestä otettujen turpeiden laboratoriossa määriteltyjen vesipitoisuuksien ja turpeen tiheysarvojen välillä oli hyvä lineaarinen korrelaatio (Kuvat 1-3, Taulukot 2-4). Selityskerroin (R2) vaihteli välillä 58-77 % kosteuspitoisuuden ja 65-76 % turpeen tiheyden (ent. tilavuuspaino) osalta tutkituissa kolmessa suossa. Vertailuun ei sisällytetty suopohjaveden pinnan yläpuolisia näytteitä. Käytännössä poisjätetty pintakerros oli 0.1-0.5 m paksuinen. Tutkimuksissa rekisteröitiin myös mittauslaitteen turpeeseen lähettämän radioaallon heijastusvaimennus, mutta sen ei voitu todeta olevan selvässä riippuvuussuhteessa edellä mainittujen turpeen ominaisuuksien kanssa. Sen sijaan heijastusvaimennusarvojen vaihtelut näyttävät kuvastavan turvelajien vaihtelua (rahkaturve, saraturve jne.). Maastohavaintojemme mukaan resonanssitaajuuslukemat vaihtelivat samassa syvyydessä suuresti aivan lähekkäisissäkin pisteissä (muutaman neliödesimetrin puitteissa), johtuen turvekerrosten pikkupiirteisestä epähomogeenisuudesta (vrt. esim. Tolonen & Ijäs 1982). Tästä syystä kenttä- ja laboratoriomittausten näytteet eivät ilmeisesti tarkalleen vastanneet toisiansa. Niinpä tuloksiamme onkin pidettävä lähinnä minimiarvioina radioaaltoanturin kykyjä puntaroitaessa. Laboratoriomittauksessa (Tiuri & Toikka 1982), missä näyteparien eksaktius oli taattu, löydettiinkin selvästi parempi riippuvuus sekä resonanssitaajuuden ja turpeen tiheyden (R2 = 81 %), että turpeen vesipitoisuuden (R2 = 88 %) välille. Näin ollen näyttää ilmeiseltä, että radioaaltoanturi mittaa varsin luotettavasti turpeen kosteuden ja tiheyden in situ turvekerrostumassa. Alustavat havainnot näyttävät osoittavan, että tätä seikkaa voitaisiin käyttää turvekerrostumien energiasisällön arvioimisen perustana (Kuvat 1 ja 5-6, Taulukko 5), varsinkin, jos lämpöarvo ilmaistaan tilavuusyksikössä turvetta.

Vastaanotettu 31.10.2017 Julkaistu 1.1.1982

Katselukerrat 2925

Saatavilla http://suo.fi/article/9558 | Lataa PDF