Koepumppaus Rohvostinrinteen alueella

Transkriptio

1 S U U N N IT T EL U JA T EK N IIK K A SAVONLINNAN VESI Koepumppaus Rohvostinrinteen alueella VARMA-VESI Tutkimusraportti FCG SUUNNITTELU JA TEKNIIKKA OY 152-P22628

2 Tutkimusraportti 1 (10) J.Arjas Sisällysluettelo 1 YLEISTÄ TUTKIMUSALUE JA KÄYTETTÄVISSÄ OLLUT TUTKIMUSAINEISTO KOEPUMPPAUKSEN VALMISTELU KOEPUMPPAUS JA TUTKIMUSTEN TULOKSET Pumppauksen tuotto Pohjavedenpinnan korkeusasema Järven ja lampien vedenpinnan korkeusasema Sadanta Pohjaveden laatu JOHTOPÄÄTÖKSET Pohjavesiesiintymän hydrogeologiset olosuhteet Pohjaveden määrä ja laatu Vedenoton ympäristövaikutukset YHTEENVETO... 9 Liitteet Liite 1: Havaintoputkien putkikortit Liite 2: Vesinäytteiden analyysitodistukset Piirustukset YMP Tarkkailupisteiden sijaintikartta YMP Koepumppauskäyrästö YMP Koepumppauskäyrästö FCG Suunnittelu ja tekniikka Oy Osmontie 34, PL 950, Helsinki Puh , fax , Y-tunnus Kotipaikka Helsinki

3 FCG SUUNNITTELU JA TEKNIIKKA OY Tutkimusraportti 2 (10) SAVONLINNAN VESI KOEPUMPPAUS ROHVOSTINRINTEEN ALUEELLA 1 YLEISTÄ Savonlinnan Veden toimeksiannosta FCG Suunnittelu ja tekniikka Oy on suorittanut pohjavesitutkimuksia Savonlinnan kaupungin koillispuolella sijaitsevalla Rohvostinrinteen pohjavesialueella. Tutkimusalueen sijainti on esitetty kuvassa 1. Aiemmin suoritettujen kaivonpaikkatutkimusten perusteella määritetyllä alueella suoritettiin koepumppaus, jonka tavoitteena oli selvittää vedenottoalueelta jatkuvasti käyttöön saatavan pohjaveden määrä ja laatu sekä vedenoton ympäristövaikutukset. Kuva 1 Rohvostinrinteen tutkimusalueen sijainti Rohvostinrinteen alueen pohjavesitutkimus on osahanke Euroopan aluekehitysrahaston osittain rahoittamaa VARMA-VESI projektia, jossa ovat mukana Savonlinnan kaupunki, Enonkosken kunta sekä Etelä-Savon elinkeino-, liikenne- ja ympäristökeskus. 2 TUTKIMUSALUE JA KÄYTETTÄVISSÄ OLLUT TUTKIMUSAINEISTO Rohvostinrinteen pohjavesialueen muodostavat pitkä, kapea harjuselänne (Pitkäniemi Liippilampi - Hirsiniemi) ja siihen liittyvä deltamainen harjulaajentuma. Pohjavesialueella on laajoja suppalampia (Haukilampi ja Liippilampi). Itä- ja kaakkoispuolilla pohjavesialue rajautuu Ylä-Kieluu nimiseen vesistöön. Tutkimusalueen ylimmät maastokohdat kohoavat noin 20 m vesistöjen vedenpinnan yläpuolelle. Haukilammen länsipuolinen ranta-alue sekä Liippilampea ympäröivä osa pohjavesialueesta on rajattu

4 FCG SUUNNITTELU JA TEKNIIKKA OY Tutkimusraportti 3 (10) luonnonsuojelualueiksi. Pohjavesialueen kokonaispinta-ala on noin 1,85 km2, pohjaveden muodostumisalueen pinta-ala noin 0,94 km 2 ja esiintymän arvioitu kokonaisantoisuus noin 600 m 3 /d. Syksyllä 2012 alueella suoritettiin pohjavesitutkimuksia, joiden tavoitteena oli vedenhankintamahdollisuuksien selvittäminen ja vedenottoon soveltuvien kohteiden paikantaminen. Tutkimustulosten perusteella pohjavesialueella sijaitsevien lampien vesipinnat ovat noin 0,8 1,9 m alueella todetun pohjavesitason yläpuolella. Vesipintahavaintojen perusteella arvioituna lampien yhteys pohjavesiesiintymään on verrattain heikko, ja johtuu todennäköisesti suppalampien reunaosissa ja pohjalla tavattavista hienojakoisista, osittain vettä pidättävistä maakerroksista. Vedenottotilanteessa tämä vähentää riskiä lampiin kohdistuvista vaikutuksista. Kairaushavaintojen ja vesinäytteiden analyysitulosten perusteella parhaiten vedenottoon soveltuviksi arvioitiin tutkimuspisteet 2/12 ja 3/12, joissa hyvin vettäjohtavat maakerrokset ulottuvat noin m pohjavesitason alapuolelle. Myös koillispuolisen harjuselänteen reunalla, tutkimuspisteessä 6/12 tavataan pohjavesitason alapuolella lajittuneita hiekka- ja soravaltaisia maakerroksia, jotka rakeisuuden ja vesinäytteen analyysitulosten perusteella arvioitiin soveltuvan hyvin vedenottoon. Vettäjohtavat maakerrokset ulottuvat tutkimuspisteessä noin 10 m pohjavesitason alapuolelle. Maatutkaluotausten tulkinnan perusteella tutkimusalueen itäosassa pohjavedenpinnan tasoon kohoava kallio- ja moreeniselänne rajoittaa todennäköisesti pohjaveden virtausyhteyttä Rohvostinrinteen alueen (tutkimuspisteet 2/12 ja 3/12) ja pohjoispuolisen harjualueen (tutkimuspiste 6/12) välillä. Tutkimustulosten perusteella parhaiten vedenottoon soveltuviksi arvioiduissa kolmessa tutkimuspisteessä (2/12, 3/12 ja 6/12) suoritettiin toukokuussa 2013 vedenjohtavuusmittaukset. Mittaustulosten perusteella kaikki kolme tutkimuspistettä soveltuvat vedenantoisuudeltaan vedenottokaivojen sijoituspaikoiksi. Tutkimuspisteiden sijainti sekä vedenottokohteita ympäröivän valuma-alueen arvioitu rajaus on esitetty kuvassa 2. Tutkimusten tulokset on esitetty työn lähtöaineistona olleissa tutkimusraporteissa: Savonlinnan Vesi. Keplakon ja Rohvostinrinteen pohjavesitutkimukset. VARMA-VESI. FCG Suunnittelu ja tekniikka Oy, työn:o 152-P Savonlinnan Vesi. Kaivonpaikkatutkimukset Rohvostinrinteen pohjavesialueella. VARMA-VESI. FCG Suunnittelu ja tekniikka Oy, työn:o 152-P

5 FCG SUUNNITTELU JA TEKNIIKKA OY Tutkimusraportti 4 (10) Kuva 2 Tutkimusalue ja tutkimuspisteet 3 KOEPUMPPAUKSEN VALMISTELU 3.1 Kairaukset ja pohjaveden havaintoputkien asentaminen 3.2 Koepumppausjärjestelyt Koepumppauskohteen (tutkimuspiste 6/12) lounaispuolisen, pohjaveden virtausyhteyttä mahdollisesti rajoittavan kallio- ja moreeniselänteen kohdalla suoritettiin 3 kpl porakonekairauksia (tutkimuspisteet 7/13, 8/13 ja 9/13) maakerrosten paksuuden ja koostumuksen sekä kallionpinnan korkeusaseman selvittämiseksi. Tutkimuspisteisiin asennettiin kairausten yhteydessä pohjaveden havaintoputket (HP7/13-HP9/13). Havaintoputkien putkikortit kairaustuloksineen ovat liitteenä 1. Koepumppauksen vaikutusten seurantaa varten asennettiin lisäksi koepumppauskohteen ja kaakkoispuolisen Rohvostinlahden väliin työnaikainen pohjaveden havaintoputki HP10/13. Tutkimuspisteiden sijainti on esitetty piirustuksessa YMP Kaivonpaikkatutkimusten perusteella valittuun tutkimuspisteeseen 6/12 asennettiin koepumppausta varten imusarja, käsittäen 2 kpl imuputkia. Imuputkien siiviläosat asennettiin syvyysvälille 4,5 9,5 m (siiviläpituus 5 m). Imusarjaan kytkettiin 3 imupumppu (kuva 3).

6 FCG SUUNNITTELU JA TEKNIIKKA OY Tutkimusraportti 5 (10) Kuva 3 Koepumppausjärjestelyt Pumpattavan veden poisjohtamiseksi rakennettiin poistolinja koillispuoliseen Ylä-Kieluun ja Keplakon järvet yhdistävään Kohojokeen. Koepumppauksen aikaiseen pohjavesipintojen seurantaan valittiin aikaisempien tutkimusten yhteydessä asennetut pohjaveden havaintoputket HP1/12, HP2/12, HP3/12, HP4/12, HP5/12 ja HP6/12 (pumppauspaikka), sekä koepumppauksen valmistelutöiden yhteydessä asennetut havaintoputket HP7/13 HP10/13. Pohjavesiesiintymään rajautuvan järven (Ylä-Kieluu) ja pohjavesialueella olevien lampien (Liippilampi ja Haukilampi) vesipintojen seurantaa varten asennettiin mittapaalut mp1 (Liippilampi), mp2 (Ylä-Kieluun Rohvostinlahti) ja mp3 (Haukilampi). Koepumppauskohteen ja seurantapisteiden sijainti on esitetty piirustuksessa YMP KOEPUMPPAUS JA TUTKIMUSTEN TULOKSET 4.1 Kairaukset ja pohjaveden havaintoputkista tehdyt havainnot Oletetun kallio-moreenikynnyksen reunalla sijaitsevissa tutkimuspisteissä (pisteet 7/13-9/13) maakerrosten paksuudet vaihtelevat välillä 5,7 8,7 m. Maakerrokset koostuvat lajittuneista hiekka soravaltaisista maa-aineksista. Kallionpinta sijaitsee tutkimuspisteissä tasovälillä +76,0 +81,2, ollen alimmillaan tutkimuspisteessä 7/13 ja ylimmillään pisteessä 9/13. Pohjavedenpinta sijaitsee tutkimuspisteissä noin 1 4 metrin syvyydellä maanpinnasta, tasolla noin +83,6. Pohjavesipinnan alapuolisten maakerrosten paksuudet vaihtelevat välillä 2,4 7,6 m.

7 FCG SUUNNITTELU JA TEKNIIKKA OY Tutkimusraportti 6 (10) 4.2 Pumppauksen tuotto Pumppaus aloitettiin tuotolla 160 m 3 /d. Seuraavana päivänä (6.11.) tuotto nostettiin määrään 270 m 3 /d. Noin kahden viikon kuluttua pumppauksen aloituksesta ( ) tuottoa nostettiin vielä määrään 310 m 3 /d. Pumppauksen tuotto pidettiin tämän jälkeen vakiona saakka, jolloin pumppaus lopetettiin. Koepumppauksen kokonaiskestoaika oli 31 d ja kokonaispumppausmäärä oli m Pohjavedenpinnan korkeusasema Ennen pumppauksen aloittamista pohjavedenpinta oli pumppauspaikalla 2,27 m syvyydellä havaintoputken päästä, tasolla +83,59. Pumppauksen vaikutuksesta pohjavedenpinta aleni pumppauspaikalla kolmen ensimmäisen tunnin aikana 16 cm, jonka jälkeen aleneminen pysähtyi. Tuoton lisäyksen (160 -> 270 m 3 /d) jälkeen hidas aleneminen jatkui kaksi vuorokautta vedenpinnan vakiintuessa tasolle, joka oli 0,32 m lähtötasoa alempana. Muissa tarkkailupisteissä muutokset pohjavedenpinnan korkeustasoissa olivat pumppauksen aikana erittäin pieniä. Pumppauspaikkaa lähimpänä sijaitsevissa havaintoputkissa HP7/13 HP9/13 pohjavedenpinta alkuun alentui 6 8 cm, mutta pumppauksen loppuvaiheessa vesipinnat kääntyivät nousuun, ollen pumppausta lopetettaessa lähtötasolla tai jopa hieman ylempänä. Pumppauspaikan ja itä koillispuolisen Rohvostinlahden rannan väliin asennetussa havaintoputkessa HP10/13 pumppauksen vaikutusta ei ollut nähtävissä. Pumppauksen loppuvaiheessa vesipinta alkoi tarkkailupisteessä hitaasti kohota ollen pumppausta lopetettaessa 6 cm lähtötasoa ylempänä. Kauempana pumppauspaikasta sijaitsevissa tarkkailupisteissä (HP1/12 HP5/12) pohjavedenpinnat olivat pumppausta lopetettaessa noin 5 10 cm lähtötasoa ylempänä. Koepumppauksen päätyttyä pohjavedenpinta pumppauspaikalla palautui nopeasti lähtötasolle. Koepumppauksen aikaiset tarkkailupisteiden vesipintahavainnot on esitetty koepumppauskäyrästöillä piirustuksissa YMP-152-P ja Järven ja lampien vedenpinnan korkeusasema Ylä-Kieluu (Rohvostinlahti) Pohjavesiesiintymään kaakkoispuolella rajautuvan Rohvostinlahden (etäisyys pumppauspaikalta noin 150 m) vesipinta oli pumppausta aloitettaessa tasolla +83,60 (samalla tasolla kuin pohjavedenpinta pumppauspaikalla). Pumppauksen loppuvaiheessa järven vesipinta alkoi sateiden seurauksena hitaasti kohota ja oli ylimmillään pumppauksen loppuvaiheessa 6 cm lähtötilannetta ylempänä (tasolla + 83,66). Liippilampi Pohjavesialueella pumppauspaikan luoteispuolella (etäisyys noin 170 m) sijaitsevan lammen vesipinta oli pumppausta aloitettaessa tasolla +84,57 (noin metrin ylempänä kuin pohjavedenpinta pumppauspaikalla).

8 FCG SUUNNITTELU JA TEKNIIKKA OY Tutkimusraportti 7 (10) 4.5 Sadanta Pumppauksen aikana lammen vesipinta alkuun kohosi hitaasti ja oli ylimmillään 23 vrk pumppauksen aloituksesta 5 cm lähtötilannetta ylempänä. Pumppauksen loppuvaiheessa vesipinta hieman aleni ja oli pumppausta lopetettaessa 11 cm lähtötilannetta alempana (tasolla +84,46). Haukilampi Pohjavesialueella pumppauspaikan lounaispuolella (etäisyys noin 300 m) sijaitsevan lammen vesipinta oli pumppausta aloitettaessa tasolla +85,81 (noin 2,2 m ylempänä kuin pohjavedenpinta pumppauspaikalla). Pumppauksen aikana lammen vesipinta alkuun kohosi ja oli ylimmillään 16 vrk pumppauksen aloituksesta 6 cm lähtötilannetta ylempänä (tasolla +85,87). Pumppauksen loppuvaiheessa lammen vesipinta kääntyi laskuun ja oli pumppausta lopetettaessa 7 cm lähtötilannetta alempana. Tutkimusajankohtana marras joulukuussa 2013 yhteenlaskettu kokonaissademäärä oli alueella hieman pitkäaikaista keskiarvoa suurempi. Sateet ajoittuivat verrattain tasaisesti sekä marras- että joulukuulle. Runsassateisin päivä koepumppauksen aikana oli , jolloin vuorokauden kokonaissademäärä oli 10,3 mm. Kuukausittaiset sademäärät Savonlinnan Laukansaaren mittausasemalla olivat seuraavat: Vuosi 2013 Pitkäaikainen keskiarvo (vv ) marraskuu 74,3 mm 55 mm joulukuu 41,7 mm 53 mm yhteensä 116 mm 108 mm 4.6 Pohjaveden laatu Koepumppauksen aikana otettiin kolme kertaa näytteet pumpattavasta vedestä. Koepumppauksen alussa pumpattu vesi oli lievästi sameaa, mutta kirkastui pumppauksen aikana. Veden happitilanne oli pumppausta aloitettaessa erittäin hyvä mutta heikkeni hieman pumppauksen aikana (pitoisuus alussa 9,6 mg/l ja lopussa 5,3 mg/l). Kemiallisen hapenkulutuksen arvo kohosi hieman koepumppauksen loppuvaiheessa (alussa <0,5 mg/l ja lopussa 0,66 mg/l). Muita muutoksia pohjaveden laatuominaisuuksissa ei pumppauksen aikana tapahtunut. Pumpattu pohjavesi täytti tutkituilta osin talousvedelle asetetut laatuvaatimukset ja suositukset. Vesinäytteiden analyysitulokset ovat liitteenä 2.

9 FCG SUUNNITTELU JA TEKNIIKKA OY Tutkimusraportti 8 (10) 5 JOHTOPÄÄTÖKSET 5.1 Pohjavesiesiintymän hydrogeologiset olosuhteet 5.2 Pohjaveden määrä ja laatu Koepumppauskohde sijaitsee pohjavesialueen pääharjuselänteen lounaisreunalla, maastokohdassa, joka kaakkoispuolella rajautuu kapeaan, Rohvostinlahti nimiseen järvenlahteen (etäisyys rantaan noin 150 m), luoteispuolella Liippilampi nimiseen, pohjavesialueella sijaitsevaan lampeen (etäisyys rantaan noin 170 m) sekä etelä lounaispuolella harjuselänteeseen liittyvään deltamaiseen harjulaajentumaan. Pumppauskohteen ja lounaispuolisen harjulaajentuman välissä on maatutkaluotausten tulosten perusteella tulkittu kallio moreeniselänne (ks. kuva 2). Tulkitun selänteen reunalla tehdyissä kairauksissa (pisteet 7/13 9/13) kallio todettiin lähellä maanpinnan tasoa ja kairaustulokset tukevat tulkintaa pohjavesitason yläpuolelle kohoavasta kalliosta kairauspisteiden kaakkoispuolisella rinnealueella. Pohjavedenpinnan alapuolisten lajittuneiden harjukerrostumien paksuus koepumppauspaikalla on noin 10 m. Maakerrosten koostumus vaihtelee hiekasta kiviseen soraan. Kallionpinta sijaitsee 11,0 m syvyydellä maanpinnasta, tasolla +73,79. Pohjavedenpinnan tasoerot tulkitun kallio moreeniselänteen ja pääharjuselänteen välisellä painannealueella, koepumppauspaikan ympäristössä ovat erittäin pienet, vesipintojen vaihdellessa tarkkailupisteissä tasovälillä +83,59 +83,62 (tilanne ennen pumppauksen aloittamista). Pohjavedenpinta on alimmillaan pumppauspaikalla ja ylimmillään pumppauspaikan kaakkoispuolisella rinnealueella. Tulkitun kallio moreeniselänteen kaakkoispuolisella harjulaajentuma-alueella pohjavedenpinta on hieman koepumppauskohdetta ylempänä, vesipintojen vaihdellessa tarkkailupisteissä tasovälillä +83,65 +83,68. Koepumppauksen vaikutuksesta tapahtunut pohjavedenpinnan aleneminen pumppauspaikalla pysähtyi ja pohjavedenpinta pysyi vakiona pumppaustuotolla noin 300 m 3 /d. Tutkimuksen yhteydessä tehtyjen mittaushavaintojen perusteella pohjavedenpinta pumppauspaikalla ja lähiympäristössä sijaitsee samalla tasolla kuin pohjavesiesiintymään kaakkoispuolella rajoittuvan Rohvostinlahden vedenpinta. Pumppauksen vaikutuksesta pohjavedenpinta aleni 0,34 m järven vedenpinnan tasoa alemmaksi. Pumppauksen aiheuttama alenema oli pienialainen ja rajoittui pumppauspaikan välittömään ympäristöön. Pumppauksella ei ollut vaikutusta pumppauspaikan ja rannan välissä sijaitsevan tarkkailupisteen HP10/13 vesipintaan. Seurantatulosten perusteella tuotolla 300 m3/d toteutettu koepumppaus ei aiheuttanut muutoksia kaakkoispuolisen Rohvostinlahden rantavyöhykkeen virtausolosuhteisiin. Koepumppauksen aikaiset seurantamittaukset sekä seurantajakson aikainen, pitkäaikaista keskiarvoa suurempi sadanta huomioiden arvioidaan koepumppauspaikalta saatavan luontaista pohjavettä jatkuvasti käyttöön noin 250 m 3 /d.

10 FCG SUUNNITTELU JA TEKNIIKKA OY Tutkimusraportti 9 (10) 5.3 Vedenoton ympäristövaikutukset 6 YHTEENVETO Tutkimustulosten perusteella virtausyhteys koepumppauspaikan ja pohjavesiesiintymään rajoittuvan Rohvostinlahden välillä on hyvä, josta johtuen pumpattavan veden määrää on mahdollista lisätä ilman pohjavedenpinnan merkittävää alenemista. Vedenottomäärän lisäämisestä aiheutuva pohjavedenpinnan aleneminen järven rantavyöhykkeessä johtaa järviveden rantaimeytymiseen. Koepumppauksen aikaisten vedenlaatumääritysten tulosten perusteella pumpattu vesi täyttää tutkituilta osin talousvedelle asetetut laatuvaatimukset ja suositukset. Pumppauksen aikana tapahtunut happipitoisuuden aleneminen sekä kemiallisen hapenkulutuksen arvojen lievä kohoaminen viittaavat kuitenkin järven rantavyöhykkeestä virranneen vähähappisen veden aiheuttamiin hitaisiin laatumuutoksiin. Pitkään jatkuvan vedenoton aikana happipitoisuuden aleneminen saattaa johtaa myös pumpattavan veden rauta- ja mangaanipitoisuuksien kohoamiseen. Koepumppausta vastaavalla tuotolla suoritettavalla vedenotolla ei ole merkittävää vaikutusta pohjavedenpinnan korkeusasemaan ja pohjavesipinnan vähäinen aleneminen rajoittuu vedenottopaikan välittömään läheisyyteen. Pohjavesialueella pumppauspaikan ympäristössä sijaitsevien Liippilammen ja Haukilammen vesipinnat ovat luontaisesti noin 1 2 metriä ylempänä, kuin pohjavedenpinta pumppauspaikalla. Vesipintahavaintojen perusteella arvioituna lampien yhteys pohjavesiesiintymään on verrattain heikko, ja johtuu todennäköisesti suppalampien reunaosissa ja pohjalla tavattavista hienojakoisista, vettä pidättävistä maakerroksista. Pumppauksella ei todettu olleen vaikutusta lampien vesipintojen korkeuksiin. Seurantatulosten sekä koepumppauksen vaikutusalueen rajauksen (pohjavedenpinnan alenemisen rajoittuminen vedenottopaikan välittömään läheisyyteen) perusteella vedenotosta ole odotettavissa vaikutuksia lampien luonnonolosuhteisiin. Tutkimustulosten perusteella Rohvostinrinteen alueelle, tutkimuspisteeseen 6/12 rakennettavasta kaivosta on mahdollista saada jatkuvasti käyttöön pohjavettä noin 250 m 3 /d. Vallitsevista olosuhteista (virtausyhteys pumppauspaikan ja pohjavesiesiintymään rajautuvien vesistöjen välillä) johtuen pumpattavan veden määrää on mahdollista lisätä ilman pohjavedenpinnan merkittävää alenemista. Vedenottomäärää lisättäessä on kuitenkin todennäköistä, että virtaus kääntyy järvestä kohti vedenottopaikkaa ja johtaa järviveden rantaimeytymiseen. Tutkimuksen aikaisessa vedenlaatuseurannassa todettiin pumpatun veden laadussa muutoksia, jotka ovat todennäköisesti seurausta järven rantavyöhykkeessä tavattavan vähähappisen veden leviämisestä pumppauspaikan suuntaan. Pitkään jatkuvan vedenoton aikana tämä saattaa johtaa myös pumpattavan veden rauta- ja mangaanipitoisuuksien kohoamiseen.

11 FCG SUUNNITTELU JA TEKNIIKKA OY Tutkimusraportti 10 (10) FCG Suunnittelu ja tekniikka Oy Hyväksynyt: Timo Lempinen Toimialajohtaja, DI Laatinut: Jussi Arjas Suunnittelupäällikkö, FM

12 FCG SUUNNITTELU JA TEKNIIKKA OY Liite 1: Tutkimusalueen sijaintikartta

13 FCG SUUNNITTELU JA TEKNIIKKA OY Liite 2: Vesinäytteiden analyysitulokset