hanhikankaan rakennetutkimus ja virtausmallinnus · toteutus • käytettiin raskaita kairauksia ja...
TRANSCRIPT
Hanhikankaan rakennetutkimus ja
virtausmallinnus
Geologi Tapio Väänänen, Geologian tutkimuskeskus, Kuopio
Projektin tulosten esittely 25.4.2016
Kohde: Mikkelin pohjavesien suojelun yhteistyöryhmä
Paikka: Etelä-Savon Ely-keskus, kokoushuone Tupa
2.5.2016 1Hanhikankaan rakennetutkimus/ Tapio Väänänen
Tutkimuksen lähtökohta ja tavoitteet
• hankkia riittävä tietopohja vesihuollon turvaamisen, vesienhoitosuunnittelun ja maankäytön
suunnittelun / toteuttamisen edellyttämille toimenpiteille
• työssä paikannetaan vedenhankinnan kannalta keskeiset maaperäyksiköt ja selvitetään alueen
kallionpinnan topografia
• selvitetään mahdollisuuksia tekopohjaveden muodostamiselle
2.5.2016 2Hanhikankaan rakennetutkimus/ Tapio Väänänen
Toteutus
• käytettiin raskaita kairauksia ja maanpintaa rikkomattomia tutkimusmenetelmiä, joilla selvitettiin:
• hyvin vettä johtavien karkeiden hiekka- ja soramateriaalien esiintymistä
• kallion pinnan asemaa ja topografiaa
• pohjaveden pinnan tasoa ja virtaussuuntia (geofysiikka, vanhat ja uudet havaintoputket)
2.5.2016 3Hanhikankaan rakennetutkimus/ Tapio Väänänen
Mikkelinharju
2.5.2016 4Hanhikankaan rakennetutkimus/ Tapio Väänänen
• Mikkelin harjujakso alkaa aivan Mikkelin
pohjoisosasta Pieni-Poikimon muodostumalta
• Mikkelin Hanhikankaan – Kalevankankaan
kohdalla laajentuma
• Harjujakso jatkuu etelään päin Parkatinkankaan,
Harikkalan ja Kaivannonharjun kautta Ristiinan
eteläosaan ja sieltä aina II Salpausselälle saakka
Hanhikankaan ja Pursialan pohjavesialueet
2.5.2016 5Hanhikankaan rakennetutkimus/ Tapio Väänänen
• pohjavesialue luokituksessa pohjavesialueiden raja
on Kalevankankaan eteläpuolella
• hydraulinen yhteys Hanhikankaan ja Pursialan
välillä mahdollinen
Hanhikankaan ja Pursialan pohjavesialueet
2.5.2016 6Hanhikankaan rakennetutkimus/ Tapio Väänänen
• oletetut virtaussuunnat perustuen
aikaisempiin tutkimuksiin
Hanhikangas: painovoimamittaukset
2.5.2016 7Hanhikankaan rakennetutkimus/ Tapio Väänänen
• alueella on mitattu aiempien tutkimusten yhteydessä
painovoimalinjaa:
• 5500 m vuonna 2005 (Pursialan puoli)
• 9500 m vuonna 2006 tehdyn pohjavesi-
tutkimuksen yhteydessä (Pöyry mittauksentilaaja
/ GTK toteuttaja)
• vuoden 2014 lopussa – keväällä 2015 tehtiin
täydentäviä mittauksia pohjoisosaan, Kalevan-
kankaalle ja keskustan alueelle pohjavesialueiden
rajalle yhteensä 18 800 m
• painovoimalinjaa alueella yhteensä 33 800 m
Hanhikangas: kairaukset
2.5.2016 8Hanhikankaan rakennetutkimus/ Tapio Väänänen
• alueella on tehty eri tutkimusten yhteydessä useita
kymmeniä maakairauspisteitä, joista osassa
on kalliovarmistus
• Vesipiiri on tehnyt heijarikairausta vuonna 1971
vähintään 54 pisteeseen
• Insinööritoimisto E. Hilpi on tehnyt Hanhilammen
länsipuolella painokairausta linjatutkimuksena 1972
• muita kairauspisteitä tai pohjavesiputkiasennuksia
noin 60 kpl
• lisäksi Pursialan alueella runsaasti kairauksia
Hanhikangas: 2015 toteutuneet kairaukset
2.5.2016 9Esityksen nimi / Tekijä
- uutta kairausta 2015 172 m (maakairaus)
- kokonaiskairaus 196 m (maa + kalliokairaus)
- referenssinä uusille painovoimamittauksille ja
maatutkaluotaustulkinnalle
Maaperän kerrosrakenne
2.5.2016 10Hanhikankaan rakennetutkimus/ Tapio Väänänen
• Suurin kerrospaksuus kairauksissa 35,3 m
• Kerrosjärjestys harjun ydinosassa:
– Pintaosa hiekkaa tai hienoa hiekkaa, voi olla soraisia kerroksia
• K = 2,9x10-5 ..2,6x10-4 m/s.
– Syvemmällä soraa
– Pohjalla 1-3 m hiekkamoreenia kallion päällä
• Kerrosjärjestys harjun deltaosassa:
– Pintaosa hiekkaa tai soraista hiekkaa, foreset -kerroksia
– Hietaa tai hienoa hiekkaa (runsaasti kiillettä)
• K = 2,9x10-5 ..2,6x10-4 m/s.
– Pohjalla 1 – 3 m moreenia kallion päällä
• Kerrosjärjestys liepeillä:
– Pintaosa hiekkavaltaista
– Pohjavesi lähellä moreenin pintaa tai sen alapuolella
Hanhikangas 3D painovoima 2005 ja 2006
2.5.2016 11Hanhikankaan rakennetutkimus/ Tapio Väänänen
Moreeni (0 – 12 m)
Hk – pohjavesivyöhyke (max n. 18 m)
Harjun ydinosassa myös soravaltaista
Hk/Ht – kuivakerros -vajovesivyöhyke (max n. 20 m)
Vettäjohtavan
kerroksen paksuus
2.5.2016 12Hanhikankaan rakennetutkimus/ Tapio Väänänen
Animaatioesimerkkejä pohjavesialueen
rakenteesta
2.5.2016 13Hanhikankaan rakennetutkimus/ Tapio Väänänen
-Poikkiprofiili
-Pitkittäisprofiili
-Hanhijoki
-Maatutkalinjat
-Pohjavesiallas
Pohjavesi: virtausmalli
2.5.2016 14Esityksen nimi / Tekijä
- mallin kalibrointi perustuu laajaan 18.8.2015 tehtyyn vedenpintojen mittauskierrokseen
- kaivojen ottotiedot Vesilaitokselta
-Virtauksen simulointi 2300 m3/d ja 4500 m3/d
- pohjavedenvirtaus tapahtuu pääasiassa etelä-, pohjois- ja lounaispuolisilta alueilta:
-harjun karkeimman ytimen suunnasta ja Hanhilammen suunnalta lännestä
-2300 m3/d osa pumpattavasta vedestä joutuu malliin pintavedestä
-4500 m3/d pohjaveden pinta alkaa vajota vähitellen 2-3 m alemmaksi laajalla alueella
-Mahdollisesti alueen pienvesistöjen pintojen tasoissa alkaa tapahtua alenemista
-pohjaveden kulkeutuminen vedenottamolle (lisäys raportin tietoihin, GMS –mallinnus)
-mallinnus Kalevankankaan koulutontilta vedenottamolle (2300 m3/vrk)
- vesipartikkeli liikkuu noin 18 kk tonttialueelta vedenottamolle:
-aluksi hietavaltaisessa deltaosassa virtaus on melko hidasta,
- harjun ydinosassa virtaus nopeutuu
- mallissa ei ole huomioitu sitä, kuinka nopeasti vesi kulkeutuu ensin maanpinnalta
pohjaveden pintaan
Johtopäätökset
• Maapeitteen paksuus on keskeisellä pohjavesivyöhykkeellä noin 20 – 35 m
• Pohjavedenpinta:
– vedenottamon ympäristössä noin 85..90 m
– Vihkharjun pohjoispuolella 105..106 m
• Pohjavesivyöhykkeen paksuus vedenottamon etelä- ja lounaispuolella 14..16 m, jopa 18
m
– Kallionpinta jää todennäköisesti Naisvuoren ja Tuomiokirkon välisellä alueella
muutamia metrejä pohjavedenpinnan alapuolelle
• Pohjavedenvirtausnopeus vedenottamon eteläpuolella on arviolta alle kymmenestä
metristä vajaaseen 20 metriin kuukaudessa –mahdollisesti suurempi
• Laskennallinen vedenjohtavuus vaihtelee harjuytimen noin K= 4 x10-3 m/s liepeiden
luokkaa K= 10-5 m/s
• Vedenoton vaikutukset alkavat virtausmallinnuksen perusteella todennäköisesti näkyä
siirryttäessä nykyisestä suurempiin ottomääriin
2.5.2016 15Esityksen nimi / Tekijä