GEOLOGIAN TUTKIMUSKESKUS Pohjavesiyksikkö Espoo GTK/882/03.01/2016. Kankaisten pohjavesialueen geologinen rakenneselvitys

Transkriptio

1 GEOLOGIAN TUTKIMUSKESKUS Pohjavesiyksikkö Espoo GTK/882/03.01/2016 Kankaisten pohjavesialueen geologinen rakenneselvitys

2

3 GEOLOGIAN TUTKIMUSKESKUS Geologinen rakenneselvitys/kankainen Sisällysluettelo Kuvailulehti 1 Johdanto Yleistä Aikaisemmat tutkimukset 2 2 Tutkimusalueen kuvaus Harjumuodostumien syntymekanismeista Tutkimusalueen hydrologiasta 5 3 Tutkimusmentelmät Maastokartoitus Maaperäkairaukset ja havaintoputkiasennukset Painovoimamittaus Maatutkaluotaus 7 4 Tehdyt tutkimukset Maastokartoitus Maaperäkairaukset ja havaintoputkiasennukset Painovoimamittaus Maatutkaluotaus 9 5 Mallinnukset ja visualisointi 10 6 Tutkimustulokset Kallioperän koostumus, rakenne ja korkokuva Maaperän koostumus Pohjaveden muodostuminen, varastoituminen ja virtaus 17 7 Johtopäätökset ja yhteenveto 18 8 Kirjallisuusluettelo 19 LIITTEET Liite 1 Mittauslinjat ja kairauspisteet 1: Liite 2 Maaperäkartta 1: Liite 3 Kallionpinnan taso 1: Liite 4 Pohjavedenpinnan taso 1:20 000

4 GEOLOGIAN TUTKIMUSKESKUS Geologinen rakenneselvitys/kankainen Liite 5 Pohjavesivyöhykkeen paksuus 1: Liite 6 Pohjaveden yläpuolisen maakerroksen paksuus 1: Liite 7 Maaperän kokonaispaksuus 1: Liite 8 Painovoimamittausten tulkintaprofiilit Liite 9 Havaintoputkikortit

5 GEOLOGIAN TUTKIMUSKESKUS Geologinen rakenneselvitys JOHDANTO 1.1 Yleistä Geologian tutkimuskeskuksen (GTK) Pohjavesi yksikkö on tehnyt geologisen rakenneselvityksen Kankaisten III-luokan pohjavesialueelle ( ). Pohjavesialue sijaitsee Hämeenlinnassa, Etelä-Suomen läänissä (kuva 1). Projektin ovat rahoittaneet Puolustusvoimien logistiikkalaitos, Hämeen elinkeino-, liikenne- ja ympäristökeskus sekä GTK. GTK:ssa tutkimuksen organisoinnista ja toteutuksesta sekä mallinnuksista ja tulkinnoista on vastannut geologi Jukka Ojalainen. Painovoimamittauksista ja niiden tulkinnasta vastasi geofyysikko Tuire Valjus. Maatutkaluotauksista ja niiden tulkinnasta on vastannut maanmittausinsinööri Juha Majaniemi. Kuva 1. Tutkimusalueen sijainti.

6 GEOLOGIAN TUTKIMUSKESKUS Geologinen rakenneselvitys Aikaisemmat tutkimukset Tutkimuksen tausta-aineistona on käytetty seuraavia geologisia selvityksiä sekä pohjaveden hankintaan ja suojeluun liittyviä hydrologisia ja teknisiä erillisselvityksiä: Ramboll Oy, Hämeenlinnan ja Hattulan pohjavesialueiden suojelusuunnitelma. 127 s. Simonen, A., Kallioperäkartta 1: , lehti 2131 Hämeenlinna. Simonen, A., Kallioperäkartan selitys, Suomen geologinen kartta 1: lehti 2131 Hämeenlinna. Virkkala, K., Maaperäkartta 1: , lehti 2131 Hämeenlinna. Virkkala, K., Hyyppä, J. & Valovirta V., Maaperäkartan selitys, Suomen geologinen kartta 1: lehti 2131 Hämeenlinna s. Ympäristöhallinnon pohjavesitietojärjestelmä (POVET) Kallioperäkarttojen (1: ), maaperäkarttojen (1: ja 1:20 000) ja maastokartan (1:20 000) lisäksi käytettävissä oli pohjavesipintahavaintoja tutkimusalueella sijaitsevista pohjaveden tarkkailuputkista (Suomen Ympäristökeskus 2017).

7 GEOLOGIAN TUTKIMUSKESKUS Geologinen rakenneselvitys TUTKIMUSALUEEN KUVAUS Tutkimusalue on toisen ja kolmannen Salpausselkävyöhykkeen välistä maastoa. Hätilännummi ympäristöineen kuuluu kolmannen Salpausselän vyöhykkeeseen. Jäätikön reuna vetäytyi alueelta n vuotta sitten. Tutkimusalueen ylimpänä rantana pidetään Yoldia -meren varhaisimman vaiheen korkeutta n m mpy. Kankaisten pohjavesialue kuuluu luode-kaakko suuntaiseen harjujaksoon, joka kulkee kapeana ja pääosin matalana sekä katkonaisena Valkeakoskesta Janakkalaan, toiselle Salpausselälle. Hätilännummella harjujakso katkeaa kallioiseen mäkeen. Tutkimusalueella laajat harjuselänteet ovat yleensä soravaltaista ydinosaa lukuun ottamatta hiekkavaltaisia. Kapeat harjuselänteet taas ovat useimmiten soravaltaisia. Harjudeltoissa esiintyy myös hietaisia kerroksia. Kerrospaksuudet jäävät yleensä alle 10 metriin. 2.1 Harjumuodostumien syntymekanismeista Mannerjäätikön sulamisvesien vaikutuksesta syntyneitä glasifluviaalisia eli jäätikköjokimuodostumia ovat pitkittäisharjut, deltat sekä ns. lajittuneet sauma- ja reunamuodostumat kuten esim. Salpausselät. Yleisesti puhutaan kuitenkin harjumuodostumista, jotka ovat materiaaliltaan pääasiassa hiekkaa ja soraa, Suomessa harjumuodostumat kattavat maapinta-alasta noin 2,2 % (Mälkki 1999). Jäätikköjoet syntyvät mannerjäätikön sulamisvesien hakeutuessa jäätikön sisään ja pohjalle, missä ne virtaavat kohti jäätikön reunaa purkautuen lopulta sen edustalla. Suurten jäätikköjokien valuma-alue on saattanut olla jopa yli km 2 (Mälkki 1999), joten myös sulamisvesimäärät ovat olleet suuria. Merkityksellistä jäätikköjokien kerrostamistapahtumassa on myös jäätikön edustan vedensyvyys, joka tutkimusalueella on ollut noin metriä harjujen syntyvaiheessa. Pitkittäisharjun poikkileikkauksessa kerrossuhteet ja raekoko ovat vaihtelevia, mutta muodostuman pituussuunnassa rakenteen ja aineksen vaihtelu on yleensä vähäisempää. Syntytavasta johtuen harjun keskivaiheilla voi olla hieman koholla oleva karkeampi ydinosa, josta muodostuma ohenee reunoja kohti symmetrisesti tai epäsymmetrisesti, maa-aineksen muuttuessa samalla hienorakeisemmaksi. Mannerjäätikön perääntymisvaiheessa jäätikkömassan alle muodostuu jäätikön liikesuuntainen jäätikköjokitunneli, jossa esiintyy kerääntyneiden sulamisvesien voimakkuudeltaan vaihtelevia virtauksia, suurelta osin paineellisissa olosuhteissa. Alkuvaiheessa, tunnelin poikkileikkauksen ollessa pienehkö, jäätikköjoen lajitteluvoima on suurimmillaan. Tällöin tapahtuu karkean aineksen kerrostumista sekä hienomman aineksen huuhtoutumista ja harjuytimen pääosa muodostuu (kuva 2). Tällaiset ytimet ovat tavallisesti koko harjun poikkileikkaukseen nähden pieniä. Niiden aineksen laatu vaihtelee yleensä soraisesta hiekasta kiviseen soraan. Ydinharjun kohdalla kallionpintaa verhonnut moreenipeite on pääosin kulunut pois ja sorat ovat kerrostuneet suoraan kalliota vasten. Ytimen lähelle kerrostuu usein myös karkeita hiekkoja. Harjun karkea ydinosa on tavallisesti myöhemmin kerrostuneiden

8 GEOLOGIAN TUTKIMUSKESKUS Geologinen rakenneselvitys hienompirakeisten lievehiekkojen ja/tai rantahiekkojen peitossa, eikä sitä ole useinkaan havaittavissa maanpinnalla. Käytännössä harjujen ns. juuriosien rakenteet kuitenkin vaihtelevat merkittävästi ja niiden poikkileikkaukset ovat usein epäsymmetrisiä ytimen suhteen. Karkeita, hyvin vettä johtavia kerrostumia tavataan usein myös harjuytimen ulkopuolella peitteisinä, esim. kalliopainannealueilla. Osa näiden alueiden aineksesta on myös suoraan jäätikön pohjasta kerrostunutta ja heikommin lajittunutta. Jäätikköjokitunnelin ja jäätikön reunan vaihtelevia kerrostumisolosuhteita kuvastavat puolestaan harjuytimissä esiintyvät katkokset, sekä ydinosan laidoilta tai sisältä yleisesti tavattavat moreenit ja hienorakeiset kerrostumat. A B 1. Kallio 2. Moreeni 3. Soravaltainen ydinharju 4. Hiekkavaltaiset lieveosat 5. Jää + Kiviaines Kuva 2. Kaaviollinen piirros pitkittäisharjun synnystä mannerjäätikön edustalle syvään veteen. A) Harjun karkea ydinosa syntyi tunneliin tai jäätikön reunan välittömään läheisyyteen. Ydinharjussa saattaa esiintyä haarautumia, sivuttaissiirtymiä ja katkoksia esim. sulamisvesien vuodenaikaisvaihtelun tai kerrostumisalustan topografiavaihtelun seurauksena. B) Myöhemmin kerrostuminen jatkui railossa ja/tai kauempana jäätikön reunasta, jolloin syntyivät harjun hiekkavaltaiset lievealueet (Piirrokset: Harri Kutvonen/GTK). Myöhemmässä vaiheessa mannerjäätikön reuna ohenee ja jäätikkötunneli avartuu tai vaihettuu avokanaaliksi. Tällöin myös sulamisvesien virtausnopeudet ja kuljetusvoima pienenevät, jolloin kerrostuu hienorakeisempia sedimenttejä harjujakson reuna-alueille ja ydinosan päälle (n. lievehiekat). Syvän veden olosuhteissa ohentuneen mannerjäätikön reuna

9 GEOLOGIAN TUTKIMUSKESKUS Geologinen rakenneselvitys voi alkaa myös kellumaan, jolloin hiekkaista materiaalia saattaa kerrostua useasta eri kohdasta leveämmälle vyöhykkeelle jäätikön edustalle. Jäätikköjokia on esiintynyt mannerjäätikön pohjan lisäksi myös sen sisällä ja pinnalla, ja ne ovat voineet kerrostaa hiekkaa ja soraa jättämättä jälkeensä varsinaista sulamisvesien virtausuoman sijaintia osoittavaa harjua. Harjun lievehiekkojen ulkopuolella esiintyy puolestaan lähinnä moreenia sekä syvän veden silttejä, jotka ovat kerrostuneet (lähes) seisovaan veteen jäätikön reunan vetäydyttyä kauemmas. Viimeisessä vaiheessa syntyneitä ovat kaikkia edellisiä kerrostumia peittävät hiekkavaltaiset ranta- ja tuulikerrostumat sekä turpeet. 2.2 Tutkimusalueen hydrologiasta Kankaisten pohjavesialue kuuluu osana luode-kaakko suuntaiseen pitkittäisharjuun. Pohjavesialueen pohjoisosassa harjuun liittyy leveämpi deltamainen osa. Pohjaveden varsinaisen muodostumisalueen pinta-ala on 1,07 km 2, jolla pohjavettä arvioidaan muodostuvan 680 m 3 /d. Pohjaveden virtaus tapahtuu pääosin harjun suuntaisesti kaakkoon. Harjun länsireunalta pohjavettä purkautuu Sammalsuolle sekä pohjavesialueen eteläosassa harjua leikkaavaan myllyojaan. Alueen yksityiskaivosta otetun vesinäytteen perusteella pohjavesi on hyvälaatuista ja täyttää talousvedelle asetetut laatuvaatimukset ja suositukset (Ramboll 2016).

10 GEOLOGIAN TUTKIMUSKESKUS Geologinen rakenneselvitys TUTKIMUSMENTELMÄT 3.1 Maastokartoitus Tutkimusalueella tehdyllä maastokartoituksella muodostettiin yleiskäsitys tutkimusalueen geologisista ja hydrogeologisista olosuhteista. Maastokartoituksessa tehtiin geomorfologiset pintahavainnot tutkimusalueen keskeisiltä osilta. Myös pohjavesialueella sijaitsevista mahdollisista kalliopaljastumista ja niiden laajuudesta tehtiin havaintoja. 3.2 Maaperäkairaukset ja havaintoputkiasennukset Porakonekairaus on erittäin käyttökelpoinen kairausmenetelmä, kun tutkimuskohteen maakerrospaksuudet ovat huomattavat ja maaperä on karkearakeista. Porakonekairauksella saadaan luotettava tieto kallionpinnan asemasta. Kairaus tehdään poraamalla samanaikaisesti tangolla ja suojaputkella kallionpintaan saakka. Kallion tavoittamisen jälkeen kalliovarmistus (3 m) tehdään vielä tankoporauksella. Porakonekairausten yhteydessä voidaan ottaa myös (häiriintyneitä) maanäytteitä tyhjentämällä kairauksissa käytettyä suojaputkea ilmahuuhtelulla. Häiriintymättömiä näytteitä voidaan ottaa erityisillä putkiottimilla. 3.3 Painovoimamittaus Painovoimamittausten avulla voidaan tutkia tiheydeltään ympäristöstä poikkeavien muodostumien paksuutta ja tilavuutta. Koska maaperän tiheys on huomattavasti kallioperän tiheyttä pienempi (tiheysero noin kg/m 3 ), voidaan painovoimamittauksia käyttää maapeitteen paksuuden arviointiin. Painovoimamenetelmällä ei voida erotella maaperän eri kerroksia tai pohjavedenpinnan tasoa. Muilla tutkimusmenetelmillä tuotettuja maaperä- ja pohjavesitietoja (esim. kairaus, seisminen luotaus ja maatutkaluotaus) voidaan kuitenkin hyödyntää painovoimamittausten tulkinnassa. Maapeitteen paksuutta määritettäessä painovoimaprofiilit sijoitetaan maastoon siten, että niiden alku- ja loppupäät ovat kallion paljastumilla tai pisteissä, joissa kallionpinnan tarkka korkeustaso tunnetaan. Lisäksi profiilit saattavat kulkea ristiin toistensa yli. Näin voidaan arvioida painovoimakentän alueellista vaihtelua, jota käytetään maapeitteen paksuustulkinnan perustasona. Kun maa- ja kallioperän välinen tiheysero oletetaan vakioksi ja mittauspisteiden korkeusasema tunnetaan, voidaan painovoima-anomaliasta laskea maapeitteen paksuus. Maaperän todellista paksuutta on kuitenkin tarpeellista kontrolloida riittävän tiheästi esim. kairaamalla, koska sekä kallion tiheydestä riippuva alueellinen painovoimataso että irtomaapeitteen tiheys voivat vaihdella mittauslinjalla ja siten vaikuttaa tulkintatulokseen. Tulos kuvaa yleensä hyvin kallionpinnan tason vaihtelua, vaikka maapeitteen tulkitussa paksuudessa saattaa paikoitellen olla epätarkkuutta.

11 GEOLOGIAN TUTKIMUSKESKUS Geologinen rakenneselvitys Maatutkaluotaus Maatutkaluotaus on geofysikaalinen tutkimusmenetelmä, joka perustuu sähkömagneettisten pulssien lähettämiseen maaperään ja takaisin heijastuvien pulssien rekisteröintiin. Maatutkaluotauksella saadaan jatkuvaa profiilitietoa maaperän rakenteesta. Menetelmä on parhaimmillaan harjualueilla, joissa sillä saadaan tietoa jopa yli 30 metrin syvyydeltä kallionpinnan korkokuvasta, pohjavedenpinnan tasosta, irtainten maalajien laadusta ja maaperän kerrosten rakenteesta. Näillä tiedoilla on merkittävä osuus alueilla, joilla on vähän maaperäleikkauksia. Maatutkaluotausten tuloksia on tässä raportissa hyödynnetty soveltuvin osin sekä kallion- että pohjavedenpinnan syvyyden määrityksessä ja muodostumien sisäisen rakenteen tulkinnassa. Maatutkalinjat on tallennettu GTK:n tietokantaan, mistä niitä on tarvittaessa saatavana sekä numeerisena että paperitulosteina.

12 GEOLOGIAN TUTKIMUSKESKUS Geologinen rakenneselvitys TEHDYT TUTKIMUKSET 4.1 Maastokartoitus Tutkimusalueella suoritettiin maastotarkastelu lokakuun 2016 lopulla. Havaintoja tehtiin maaainesleikkauksista sekä tarkasteltiin mahdollisia uusia kalliopaljastumia. Kuva 3. Lähes luonnontilaista harjumaisemaa Keinumäessä. Kuva J. Ojalainen, GTK. 4.2 Maaperäkairaukset ja havaintoputkiasennukset Tutkimusalueella tehtiin lokakuussa 2016 maaperäkairauksia ja havaintoputkiasennuksia yhteensä viidessä tutkimuspisteessä. Maaperäkairausta ja kalliovarmistusta tehtiin yhteensä 81,5 metriä. Pohjavesiputkia asennettiin kolme kappaletta. Kairauspisteet suunniteltiin painovoimamittausten tukipisteverkkoa ja pohjavedenpinnan havaintoverkkoa silmällä pitäen. Urakoitsijana asennuksissa toimi Mitta Oy. Asennetut pohjavesiputket varustettiin suositusten mukaisesti (Arjas 2005) metallisilla galvanoiduilla, lukittavilla suojaputkilla (halkaisija 80 mm). Halkaisijaltaan 52/60 mm pohjavesiputket ovat materiaaliltaan suuritiheyksistä polyeteeniä (HDPE). Kairausten

13 GEOLOGIAN TUTKIMUSKESKUS Geologinen rakenneselvitys yhteydessä havainnoitiin maaperän vallitseva kerrosjärjestys ja otettiin maaperänäytteitä. Putkikortit ovat liitteenä Painovoimamittaus Painovoimamittaukset suoritti GTK:n geofysiikan kenttämittausryhmä lokakuussa Mitattujen painovoimaprofiilien sijainti on esitetty liitekartassa 1. Painovoimalinjoja mitattiin 10 kpl, yhteensä 10,1 km. Mittaukset tehtiin 20 m pistevälein. Mittauksissa käytettiin Scintrex Autograv-CG5 -gravimetria ja pisteiden korkeusaseman määrityksessä letkuvaaitusta. Linjojen päissä maan pinnan tasot määritettiin VRS-GPS laitteistolla. Mittaustuloksista laskettiin Bouguer -anomaliat keskitiheydellä 2670 kg/m 3. Topografiaeroista johtuva painovoimatulosten vääristymä on korjattu käyttäen Geosoft Oasis ohjelmiston 3D-topografiakorjausta, johon poimitaan mittauslinjan ympäristön maanpinnan taso Maanmittauslaitoksen (MML) 10 x 10 m:n digitaalisesta korkeusmallista. Tulkinnassa käytettiin Interpex MAGIX-XL -tulkintaohjelmaa. Tulkintaohjelmalla etsitään annetun mallin parametreja muuttamalla mitattua painovoimakäyrää parhaiten vastaava laskennallinen käyrä. Paikallisesta painovoimaanomalian vaihtelusta tulkitaan maapeitteen paksuus. Painovoimalinjojen päät sijaitsevat joko kalliopaljastumilla tai kallioon asti kairatuissa pisteissä. Liitteissä 9 on esitetty painovoimamittausten tulkinnat syvyysleikkauksina. Malleissa käytetty vaaka-akselin mittakaava vaihtelee mittauslinjan pituudesta riippuen. Pystyakselin mittakaava on kaikilla linjoilla 1:1000. Leikkauskuvien koordinaatisto on ETRS89/TM35Fin ja korkeusjärjestelmä on N2000. Kuivalle maa-ainekselle on tulkinnoissa käytetty tiheyttä 1600 kg/m 3 ja veden kyllästämälle maa-ainekselle 1900 kg/m 3. Vedenpinnan taso on saatu kairaustiedoista ja se esitetään leikkauskuvissa maaperämallia jakavana vaaka/vinoviivana. Linjalla 8 tulkinnassa käytettiin suurempaa tiheyttä kohdissa, joissa maaperäkartan mukaan on moreenipitoista harjuainesta (leikkauskuvassa näkyvien mäkien kohdalla). Painavamman materiaalin oikeista dimensioista ja tiheydestä ei ollut tietoa, joten tulkintatuloksena saatu kalliopinta voi poiketa jonkin verran todellisesta kalliopinnan tasosta. 4.4 Maatutkaluotaus Maatutkaluotausta tehtiin touko- ja syyskuussa 2017 kahden päivän aikana yhteensä 9,4 km. Luotaukset tehtiin alueen tiestöä pitkin. Mittaustuloksia käytettiin kallion- ja pohjavedenpinnan korkeuden tulkinnassa.

14 GEOLOGIAN TUTKIMUSKESKUS Geologinen rakenneselvitys MALLINNUKSET JA VISUALISOINTI Kairauksista, painovoimamittauksista ja paljastumahavainnoista saadut kallionpinnan tasotiedot yhdistettiin ArcGIS -ohjelmistolla. Aineistosta laskettiin Topo to Grid interpolointimenetelmällä mallit tutkimusalueen kallionpinnan korkokuvasta. Pohjavesipintamallit tehtiin vastaavalla tavalla hyödyntäen alueelle aiemmin ja tämän tutkimuksen yhteydessä asennettujen pohjavesiputkien pohjavedenpinnan tasotietoja. Saadut pintamallit on visualisoitu ArcGIS-ohjelmistolla. Mallien interpoloinnin ulottuvuutena tunnetuilta tasopisteiltä on käytetty kallionpinnan osalta 150 metriä ja pohjavesipinnan osalta 350 metriä. Tutkimusalueen mallinnukset ovat liitteissä 3 7. Pintamalleja tarkasteltaessa on aina huomioitava mittaus- ja mallinnusmenetelmien rajoitukset. Kallionpinnan korkeustaso on varmasti selvillä vain kairauspisteissä ja avokallioilla. Painovoimalinjojen mittauspisteille tulkitut syvyydet antavat ainoastaan yleiskuvan kallionpinnan korkeustasosta. Mallinnusohjelmisto tasoittaa interpoloimalla tunnettujen ja tulkittujen kallionpintapisteiden välit. Tästä johtuen interpoloidussa mallissa käytettyjen tasopisteiden välialueilla voi olla laajojakin kalliokohoumia tai -painanteita, joita ei pintamallissa voida havaita. Kallionpintamallin reuna-alueilla myös painovoimalinjojen ja kairauspisteiden puutteesta johtuva kalliopaljastumien korkeustasojen ylikorostuminen saattaa aiheuttaa mallin vääristymistä. Pohjavesialuerajojen sisäpuolella mallin tarkkuus on kuitenkin melko hyvä. Kalliopinnan taso saatiin selville melko kattavasti kairaustietojen, kalliopaljastumien, ja painovoimamittauslinjaston ansiosta. Tutkimusalueen keskeisimmissä osissa kallionpintatiedot perustuvat kalliopaljastumien vähäisyyden vuoksi suurilta osin painovoimamittauksista saatujen tietojen tulkintaan ja osin myös kairaustietoihin. Näillä alueilla laskentamallit ovat melko luotettavia. Pohjavedenpinnan laskennassa käytettiin asennettujen uusien pohjavesiputkien mitattuja pinnankorkeustietoja sekä soveltuvin osin käytettävissä olevia arkistotietoja ja esimerkiksi pohjavesilampien kartoilta ja digitaalisilta korkeusmalleilta mitattuja arvioita. Pohjavedellä kyllästyneen maapeitteen paksuus on laskettu pohjavesi- ja kallionpintamallien erotuksena. Tämän vuoksi visualisointi on voitu tehdä vain alueilta joilta oli käytettävissä sekä kallionpinnan että pohjavedenpinnan mallit. Pohjavedenpinnan yläpuolisen irtomaapeitteen paksuus saatiin tutkimusalueen maanpinnan korkeusmallin ja pohjavesipintamallin erotuksesta. Kuivat kairauspisteet on erotettu laskennoista 150 metrin puskurilla.

15 GEOLOGIAN TUTKIMUSKESKUS Geologinen rakenneselvitys TUTKIMUSTULOKSET 6.1 Kallioperän koostumus, rakenne ja korkokuva Pääosa Hämeenlinnan karttalehden kallioperästä koostuu mikrokliinigraniitista (Simonen 1949). Karttalehden pohjoisosassa, johon tutkimusaluekin sijoittuu, tavataan myös muita syväkivilajeja, kuten granodioriittia. Tutkimusalueella havaitaan myös suprakrustisia kivilajeja, lähinnä emäksisiä ja happamia tuffiitteja. Kuva 4. Tutkimusalueen kallioperä. Suomen kallioperä DigiKP. Digitaalinen karttatietokanta [Elektroninen aineisto]. Espoo. Geologian tutkimuskeskus [viitattu ]. Versio 2.0. Kallionpinnan taso vaihtelee tutkimusalueella pohjoisosan 166 metristä alueen eteläosan syvänteeseen Myllypellolla, jossa kallionpinta painuu alle 70 metriin mpy. Kallioperä muodostaa kaksi pohjaveden virtaukseen vaikuttavaa kynnystä. Kairapisteen GTK tuntumassa kallionpinta nousee parikymmentä metriä ympäröivää tasoa ylemmäksi. Toinen kynnys katkaisee harjun VT12 ja Keinumäen tuntumassa. Kallionpinnan korkeudessa on suurta pienipiirteistä vaihtelua, keskimääräinen korkeus asettuu 115 m mpy. tuntumaan.

16 GEOLOGIAN TUTKIMUSKESKUS Geologinen rakenneselvitys Kuva 5. Kallionpinnan taso Kankaisten tutkimusalueen painovoimalinjoilla. Kuva T. Valjus, GTK.

17 GEOLOGIAN TUTKIMUSKESKUS Geologinen rakenneselvitys Painovoimamittausten perusteella maapeitteen paksuus vaihtelee tutkimusalueella m. Kallion pinta on syvimmillään, tasolla n. 70 m, linjojen 9 ja 10 eteläpäässä. Linjan 9 pohjoisosassa kallionpinta kohoaa jyrkästi muodostaen eri pohjavedenpintoja erottavan kynnyksen. Sama kallioalue näyttäisi jatkuvan laajempana linjoilla 7 ja 10. Pohjaveden kyllästämää maa-ainesta on melko paljon kaikkialla kallioalueita lukuun ottamatta. 6.2 Maaperän koostumus Maaperä harjualueella on lähinnä hiekkaa. Alueen pohjoispäässä, Taka-Hätilän deltamaisella leventymällä maa-ainesleikkauksissa on havaittavissa huomattavan hienorakeistakin ainesta, lähinnä hietaa ja karkeaa hietaa. Samansuuntainen havainto voidaan tehdä kairaustiedoista. Kuva 6. Alueen pohjoisosassa, Taka-Hätilässä maa-aines on hienorakeista. Taustalla näkyvä metsikkö on jo Hätilänummen ampuma-alueen puolella. Kuva J. Ojalainen, GTK. Myös harjun keskeisillä osilla aines on maaleikkauksissa ja tehdyssä kairauksessa yllättävän hienorakeista.

18 GEOLOGIAN TUTKIMUSKESKUS Geologinen rakenneselvitys Kuva 7. Leikkaus maa-ainekseen Sammalsuon-Rasilan välillä. Aines on hiekkaa ja hietaa. Kuva J. Ojalainen, GTK. Pohjavesialueen eteläpäässä harju koostuu kapeista, epämääräisistä, osittain moreenimaisista kummuista. Kairapisteessä GTK paksun hiekka/sorakerroksen päällä on havaittavissa parin metrin moreenipeite. Kankaisten kylän länsipuolella olevat moreenikummut ovat mahdollisesti myös harjun yhteyteen kuuluvia.

19 GEOLOGIAN TUTKIMUSKESKUS Geologinen rakenneselvitys Kuva 8. Tutkimusalueen eteläpään poikittainen selännemuoto Myllyojan eteläpuolella on osittain peittynyt moreenimaisella aineksella. Kuva J. Ojalainen, GTK. Kuva 9. Mahdollisesti harjun yhteyteen kuuluvia moreenikumpareita Kankaisten kylän länsipuolella. Kuva J. Ojalainen, GTK.

20 GEOLOGIAN TUTKIMUSKESKUS Geologinen rakenneselvitys Siellä missä kallionpinta ei ulotu maanpintaan asti (kuten aivan alueen pohjoisosassa) maapeitteen paksuus on suurimmillaan vajaa 40 metriä. Paksuimmillaan kokonaismaapeite on alueen eteläosassa Myllypellon alueella topografisessa painanteessa. Myös Taka-Hätilässä ja Kiimasuon pohjoispäässä on paksut maapeitteet. Harjun ydinosalla Kiimasuon ja Sammalsuon välissä maapeite on paikoin yli 30 metriä paksu. Maapeitteen paksuudessa on harjun pituussuunnassa pienipiirteistä vaihtelua ja keskipaksuus mallinnetulla alueella on n. 10 metriä. Pohjaveden yläpuolisen irtomaakerroksen paksuus on suurimmillaan varsinaisen harjun ydinosilla yleisesti 15 metrin luokkaa ja paksuimmillaan reilu 20 metriä Kiima- ja Sammalsuon välillä sekä Taka-Hätilässä. Huolimatta paksuista maakerroksista alueen eteläosassa pohjavettä suojaavan kerroksen paksuus on siellä vähäinen. Yleisesti ottaen siellä missä muodostuma kohoaa eniten ympäröivään maastoon verrattuna myös maanpinnan ja pohjavedenpinnan etäisyys on suurimmillaan. Koska laskennalliset paksuimmat maakerrokset sijoittuvat itse harjulle aines on pääosin hiekkaa ja soraa. Myllypellon alueella paksun maakerroksen laadusta ei ole tietoa läheisen kairapisteen (GTK 39-16) havaintoja lukuun ottamatta. Kuva 10. Karkeaa ainesta harjun ytimessä Hätilännummen ampuma-alueella, tutkimusalueen pohjoisosassa. Kuva J. Ojalainen, GTK.

21 GEOLOGIAN TUTKIMUSKESKUS Geologinen rakenneselvitys Pohjaveden muodostuminen, varastoituminen ja virtaus Pohjavedenpinnan korkeus vaihtelee tutkimusalueella eteläosan 107 metristä mpy. pohjoispään 127 metriin mpy. Alimmillaan pohjavesi on Myllypellon alueella. Harjun keskeisillä osilla Kiima- ja Sammalsuon välillä pohjavedenpinta on tasolla metriä mpy. Vedenpinta laskee tutkimusalueen pohjoisosassa harjun reunalta kohti länttä, Sammalsuolle, jonne suurin osa muodostuman pohjavedestä purkautunee. Tämä johtuu kalliokynnyksestä, joka estää virtauksen harjua pitkin kaakkoon Keinumäen kohdalla. Pohjaveden purkautumista voisi olettaa tapahtuvan vähäisissä määrin myös Kiimasuon suuntaan. Pohjavesialueen eteläpäässä pohjavedet purkautuvat Myllyojaan osittain myös eteläpuoliselta Hietamäen pohjavesialueelta. Pohjavesivyöhykkeen paksuus vaihtelee välillä nollasta (kallionpinta on pohjavedenpinnan yläpuolella) 37 metriin. Paksuimmillaan pohjavesivyöhyke on Kiimasuon pohjoispäässä, Myllypellon alueella sekä Keinumäellä mallinnetun kalliokynnyksen pohjoispuolella. Pohjavesivyöhyke on paksuudeltaan noin parikymmentä metriä Sammalsuon pohjoispäässä. Keskimäärin pohjavesivyöhyke on vajaa 9 metriä paksu mallinnetulla alueella.

22 GEOLOGIAN TUTKIMUSKESKUS Geologinen rakenneselvitys JOHTOPÄÄTÖKSET JA YHTEENVETO Geologian tutkimuskeskuksen (GTK) Pohjavesi yksikkö on tehnyt geologisen rakenneselvityksen Kankaisten III-luokan pohjavesialueelle ( ). Pohjavesialue sijaitsee Hämeenlinnassa, Etelä-Suomen läänissä. Tutkimusalue kuuluu luode-kaakko suuntaiseen harjujaksoon toisen ja kolmannen Salpausselän välisessä vyöhykkeessä. Kallionpinnan taso vaihtelee tutkimusalueella pohjoisosan 166 metristä alueen eteläosan syvänteeseen Myllypellolla, jossa kallionpinta painuu alle 70 metriin mpy. Kallioperä muodostaa kaksi pohjaveden virtaukseen vaikuttavaa kynnystä. Kairausten ja maastohavaintojen perusteella maaperä pohjavesialueella on lähinnä hiekkaa. Pohjavesialueen eteläpäässä, harju koostuu kapeista epämääräisistä, osittain moreenimaisista kummuista. Maapeitteen paksuus on suurimmillaan vajaa 40 metriä. Paksuimmillaan kokonaismaapeite on alueen eteläosassa sekä Taka-Hätilässä ja Kiimasuon pohjoispäässä. Harjun ydinosalla Kiimasuon ja Sammalsuon välissä maapeite on paikoin yli 30 metriä paksu. Maapeitteen paksuudessa on harjun pituussuunnassa pienipiirteistä vaihtelua ja keskipaksuus mallinnetulla alueella on n. 10 metriä. Pohjaveden yläpuolisen irtomaakerroksen paksuus on suurimmillaan varsinaisen harjun ydinosilla yleisesti 15 metrin luokkaa ja paksuimmillaan reilu 20 metriä. Pohjavedenpinnan korkeus vaihtelee tutkimusalueella eteläosan 107 metristä mpy. pohjoispään vajaaseen 127 metriin mpy. Harjun keskeisillä osilla pohjavedenpinta on tasolla metriä mpy. Pohjavesi purkautuu alueen pohjoisosassa suurelta osin Sammalsuolle. Kalliokynnys estää virtauksen harjua pitkin kaakkoon. Pohjavesialueen eteläpäässä pohjavedet purkautuvat Myllyojaan. Pohjavesivyöhykkeen paksuus vaihtelee välillä 0 37 metriä. Paksuimmillaan pohjavesivyöhyke on Kiimasuon pohjoispäässä, Myllypellon alueella sekä Keinumäellä mallinnetun kalliokynnyksen pohjoispuolella. Keskimäärin pohjavesivyöhyke on vajaa 9 metriä paksu mallinnetulla alueella.

23 GEOLOGIAN TUTKIMUSKESKUS Geologinen rakenneselvitys KIRJALLISUUSLUETTELO Arjas, J Pohjaveden havaintoputket. Teoksessa: Pohjavesitutkimusopas, käytännön ohjeita. Suomen vesiyhdistys s. Mälkki, E Pohjavesi ja pohjaveden ympäristö. Helsinki: Tammi. 304 s. POVET-tietojärjestelmä. Ympäristöhallinnon pohjavesien tietojärjestelmä (POVET). Suomen ympäristökeskuksen ylläpitämä tietokanta, Helsinki. Ramboll Hämeenlinnan ja Hattulan pohjavesialueiden suojelusuunnitelma. 127 s. Rantamäki, M., Jääskeläinen, R. & Tammirinne, M Geotekniikka. Otatieto 464. Espoo. 293 s. Simonen, A Kallioperäkartta 1: , lehti 2131 Hämeenlinna. Simonen, A Kallioperäkartan selitys, Suomen geologinen kartta 1: lehti 2131 Hämeenlinna. Virkkala, K Maaperäkartta 1: , lehti 2131 Hämeenlinna. Virkkala, K., Hyyppä, J. & Valovirta V Maaperäkartan selitys, Suomen geologinen kartta 1: lehti 2131 Hämeenlinna s.

24 LIITE Porinmäki Perkiö L3 L4 GTK Koivukumpu L1 L2 GTK Kiimasuo L5 L Sammalsuo GTK L7 Isomäki Mäntylä Anttila GTK Kankainen Isosuo L Heikkilä Velssinmäki Kuusela Lintilä L Tuomisto Kivisaari Myllyoja Joentausta Velssi Rauhala Lepopelto Koivumäki Mittauslinjat ja kairauspisteet Kankaisten pohjavesialue, Hämeenlinna Puistola Huhtamo GTK Vähä-Huhtamo Havaintoputki Kalliovarmistettu kairaus Painovoimamittaus Maatutkalinjat Velssinlammi Perkoonnotko Vuohenkallio Tasala L8 Viinojansuo Pohjavesialueen raja Pohjavesialueen varsinaisen muodostumisalueen raja Tutkimusalueen Pohjaladonsuo rajaus km Kaakkolammi Karttatuloste & Maaperäkartta Ruskeankivenmäki GTK. Ristiniittu Pohjavesialueet SYKE. Pohjakartta Maanmittauslaitos NautalamminkorpiKaakkolamminsuo ja Hallinnon tietotekniikkakeskus Mustamäki Mustasuo Hietamäki

25 LIITE GTK GTK GTK GTK Maaperäkartta 1: Kankaisten pohjavesialue, Hämeenlinna Havaintoputki Kalliovarmistettu kairaus Pohjavesialueen raja Pohjavesialueen varsinaisen muodostumisalueen raja Kalliomaa, maanpeite enintään 1 m (Ka) GTK Hiekkamoreeni (Mr), Soramoreeni (SrMr) Sora (Sr) Hiekka (Hk) karkea Hieta (KHt) Hiesu (Hs) Liejuhiesu, humuspitoisuus 2-6 % (LjHs) Rahkaturve (St) Saraturve (Ct) Täytemaa (Ta) Vesi (Ve) km Karttatuloste & Maaperäkartta GTK. Pohjavesialueet SYKE. Pohjakartta Maanmittauslaitos ja Hallinnon tietotekniikkakeskus

26 LIITE GTK GTK GTK GTK Kallionpinnan taso (m mpy.) Kankaisten pohjavesialue, Hämeenlinna Havaintoputki Kalliovarmistettu kairaus Maatutka Painovoimamittaus GTK alle 80 m yli 155 m km Karttatuloste & Maaperäkartta GTK. Pohjavesialueet SYKE. Pohjakartta Maanmittauslaitos ja Hallinnon tietotekniikkakeskus

27 LIITE GTK GTK GTK GTK Pohjavedenpinnan taso (m mpy.) Kankaisten pohjavesialue, Hämeenlinna Havaintoputki Kalliovarmistettu kairaus Pohjavesilampi Maatutka Pohjaveden virtaussuunta Pohjaveden virtausta rajoittava kallioperän rakenne alle 108 m GTK yli 124 m km Karttatuloste & Maaperäkartta GTK. Pohjavesialueet SYKE. Pohjakartta Maanmittauslaitos ja Hallinnon tietotekniikkakeskus

28 LIITE GTK GTK GTK GTK Pohjavesivyöhykkeen paksuus (m) Kankaisten pohjavesialue, Hämeenlinna Havaintoputki Kalliovarmistettu kairaus Pohjavesilampi GTK Pohjaveden virtaussuunta Pohjaveden virtausta rajoittava kallioperän rakenne Kallion pinta pohjavedenpinnan yläpuolella yli 30 m km Karttatuloste & Maaperäkartta GTK. Pohjavesialueet SYKE. Pohjakartta Maanmittauslaitos ja Hallinnon tietotekniikkakeskus

29 LIITE GTK GTK GTK GTK Pohjaveden yläpuolisen maakerroksen paksuus (m) Kankaisten pohjavesialue, Hämeenlinna GTK Havaintoputki Kalliovarmistettu kairaus alle 1 m yli 15 m km Karttatuloste & Maaperäkartta GTK. Pohjavesialueet SYKE. Pohjakartta Maanmittauslaitos ja Hallinnon tietotekniikkakeskus

30 LIITE GTK GTK GTK GTK Maaperän kokonaispaksuus (m) Kankaisten pohjavesialue, Hämeenlinna GTK Havaintoputki Kalliovarmistettu kairaus alle 5 m yli 30 m km Karttatuloste & Maaperäkartta GTK. Pohjavesialueet SYKE. Pohjakartta Maanmittauslaitos ja Hallinnon tietotekniikkakeskus

31 LIITE 8.1

32 LIITE 8.2

33 LIITE 8.3

34 LIITE 8.4

35 LIITE 8.5

36 LIITE 8.6

37 LIITE 8.7

38 LIITE 8.8

39 LIITE 8.9

40 LIITE 8.10

41 POHJAVESIPUTKIKORTTI Projekti: HÄMEENLINNA Kairakone: GM200/ HAVAINNOT Putken numero: Asentaja: Keijo Syvyys putkenpäästpinnan taso Pohjavesi- Pvm. Asiakkaan viite: GTK, Jukka Ojalainen Puhelin: Puhelin: Asennuspäivä: Huom. Koordinaatit: Koordinaattijärjestelmä: X: Y: Z: ETRS-TM35 N2000 TASOTIEDOT JA RAKENNE Putken yläpään taso: Siivilän alapään taso: Putkimateriaali: PEH Putken halkaisija, mm: Siivilän rako, mm: Vandaaliputken materiaali: 0.30 Fe Maanpäällinen putki 1.10 Jatkoputken pituus: 3.90 Siivilän pituus: 5.00 Putken kokonaispituus: Wmax = Wmin = Putki maanpinnasta: 1.10 Maalajit Lisäosat Kyllä (X) Syvyys [m] Maalaji Routapanta X 0-8,30 HIEKKA Vandaaliputki X Jatkoputken pituus: 3.9 8,30- KALLIO Lukko X Suodatinsukka Siivilän pituus: 5.0 Huomautukset Toimivuustesti 1min 3min 5min 10min Maalajit ovat aistinvaraisia

42 POHJAVESIPUTKIKORTTI Projekti: HÄMEENLINNA Kairakone: GM200/ HAVAINNOT Putken numero: Asentaja: Keijo Syvyys putkenpäästpinnan taso Pohjavesi- Pvm. Asiakkaan viite: GTK, Jukka Ojalainen Puhelin: Puhelin: Asennuspäivä: loka Huom. Koordinaatit: Koordinaattijärjestelmä: X: Y: Z: ETRS-TM35 N2000 TASOTIEDOT JA RAKENNE Putken yläpään taso: Siivilän alapään taso: Putkimateriaali: PEH Putken halkaisija, mm: Siivilän rako, mm: Vandaaliputken materiaali: 0.30 Fe Maanpäällinen putki 1.00 Jatkoputken pituus: 4.00 Siivilän pituus: Putken kokonaispituus: Wmax = Wmin = Putki maanpinnasta: 1.00 Maalajit Lisäosat Kyllä (X) Syvyys [m] Maalaji Routapanta X 0-21,4 HIEKKA/SORA Vandaaliputki X Jatkoputken pituus: ,4- KALLIO Lukko X Suodatinsukka Siivilän pituus: 18.0 Huomautukset Toimivuustesti 1min 3min 5min 10min Maalajit ovat aistinvaraisia

43 POHJAVESIPUTKIKORTTI Projekti: HÄMEENLINNA Kairakone: GM200/ HAVAINNOT Putken numero: Asentaja: Keijo Syvyys putkenpäästpinnan taso Pohjavesi- Pvm. Asiakkaan viite: GTK, Jukka Ojalainen Puhelin: Puhelin: Asennuspäivä: loka Huom. Koordinaatit: Koordinaattijärjestelmä: X: Y: Z: ETRS-TM35 N2000 TASOTIEDOT JA RAKENNE Putken yläpään taso: Siivilän alapään taso: Putkimateriaali: PEH Putken halkaisija, mm: Siivilän rako, mm: Vandaaliputken materiaali: 0.30 Fe Maanpäällinen putki 1.00 Jatkoputken pituus: 3.00 Siivilän pituus: Putken kokonaispituus: Wmax = Wmin = Putki maanpinnasta: 1.00 Maalajit Lisäosat Kyllä (X) Syvyys [m] Maalaji Routapanta X 0-1,90 MOREENI Vandaaliputki X Jatkoputken pituus: 3.0 1,90-23,80 HIEKKA/SORA Lukko X 23,80 KALLIO Suodatinsukka Siivilän pituus: 22.0 Huomautukset Toimivuustesti 1min 3min 5min 10min Maalajit ovat aistinvaraisia

44 YHTEENVETO KAIRAUSHAVAINNOISTA LIITE 10 GTK GTK GTK GTK GTK Maanpinta +131, m Hk 0 7,5 Maanpinta +125, m Hk/Sr 0 21,4 Maanpinta +122,98 Hk/Ki 7,5 8,8 Maanpinta +122,70 Hk 0 8,3 Ki 8,4 8,8 Hk 0 1,9 Ka 8,9 11,9 120 m vesipinta 120,04 Sr 1,9 4,1 vesipinta 119,06 Ka 4,1 7,1 115 m ka 8,3 11,3 110 m Maanpinta +110,05 Mr 0 1,9 vesipinta 108,02 Hk/Sr 1,9 23,8 105 m Ka 21,4 24,4 100 m 95 m MAAPERÄN VEDENJOHTAVUUS Heikko Savi ja siltti Keskinkertainen 90 m Hienohiekka, hiekka 85 m Hyvä Karkea hiekka ja sora Heikko keskinkertainen Moreeni Heikko Ka 23,8 26,8 Kallio