Kittilän kaivoksen rikastushiekka-altaan NP3 patosortuman vahingonvaaraselvitys

Transkriptio

1 Agnico-Eagle Finland Oy Työ n:o Pokantie Kiistala Agnico-Eagle Finland Oy Kittilän kaivoksen rikastushiekka-altaan NP3 patosortuman vahingonvaaraselvitys Kittilä GEOBOTNIA OY Koulukatu 28 p. (08) Y Oulu f. (08)

2 Työ n:o Agnico-Eagle Finland Oy Kittilän kaivoksen rikastushiekka-altaan NP3 patosortuman vahingonvaaraselvitys, Kittilä SISÄLLYS 1 TEHTÄVÄ PATOALUEEN KUVAUS Starter Dam Laajennusvaiheet LÄHTÖTIEDOT VAHINGONVAARASELVITYKSELLE Patorakenne Padot Ylivuotokynnykset Rikastushiekka Veden määrä altaassa LASKENTAMENETELMÄT Murtumahypoteesit Tulva-aaltolaskenta Murtuma-aukot Tulva-aallon laskenta Rikastushiekan leviämisen laskeminen Leviämismekanismit Advektio Leviäminen jähmeänä nesteenä LASKENTATULOKSET Tulva-aalto Tulva-aallon leviäminen Vaarantuvat kohteet Tulvaveden leviäminen kaivosalueen ulkopuolella Rikastushiekan leviäminen Veden mukana leviävä kiintoaines Jähmeänä nesteenä liikkuva rikastushiekka... 9 GEOBOTNIA OY Koulukatu 28 p. (08) gb@geobotnia.fi Y Oulu f. (08)

3 Työ n:o Agnico-Eagle Finland Oy 1 Kittilän kaivoksen rikastushiekka-altaan NP3 patosortuman vahingonvaaraselvitys, Kittilä 1 TEHTÄVÄ Agnico-Eagle Finland Oy:n toimeksiannosta on Geobotnia Oy päivittänyt Kittilän kaivoksen rikastushiekka-altaan NP3 padon murtuman vahingonvaaraselvityksen. Geobotnia Oy on laatinut NP3-altaan alkuperäisen vahingonvaaraselvityksen (Geobotnian työnumero 10976). Geobotnia Oy on myös laatinut NP- ja CIL-altaiden (nykyisin CIL1 ja CIL2) kaivospatomurtuman vahingonvaaraselvityksen vuonna 2008 (Geobotnian työnumero 10204). Vahingonvaaraselvityksessä on tarkasteltu sekä patoaltaissa olevan veden (tulvaaallon) leviämistä että rikastushiekan leviämistä. Rikastushiekan leviämistä on selvitetty erikseen plastisena juoksettuneena massana ja advektioleviämisenä tulva-aallon mukana. Tulva-aaltolaskennat on tehnyt alikonsulttina Insinööritoimisto Pekka Leiviskä. Muilta osin työstä on vastannut Geobotnia Oy. 2 PATOALUEEN KUVAUS 2.1 Starter Dam Kittilän kaivos sijaitsee Rouravaarassa noin 40 kilometriä Kittilän keskustasta koilliseen. Rikastushiekka-altaan NP3 länsi-, pohjois- ja eteläreunat muodostuvat padoista. Itäreuna rajoittuu Rouravaaran ja Pikku-Rouravaaran rinteeseen. Eteläreunan pato on tehty vanhemman CIL2-altaan (aiemmalta nimeltä NP2) pohjoispatoa vasten. NP3-allasta tullaan vaiheittain laajentamaan. Ensimmäisen vaiheen (starter dam) altaan pinta-ala on noin 41 ha ja sen harjakorko +232,00. Altaan vedenpinnan HW-taso on +230,00. Alkuvaiheessa altaan vedenpoisto tapahtuu lounaisnurkasta pumppaamalla padon yli. Tässä vaiheessa altaan lounaisosalle sijoittuu vesialue, joka on patoa vasten. Vedet pumpataan osin rikastamokiertoon ja osin pintavalutuskentälle. Myöhemmin pumppaus tapahtuu altaan keskelle, jonne on rakennettu palautuspumppaamo ja sille ajopenger. Vesialue sijoittuu tällöin altaan keskelle, ei patoja vasten. Pumppaamon käyttöönotto tapahtuu Laajennusvaiheet NP3-allasta tullaan korottamaan ja laajentamaan vaiheittain. Vaiheessa 2 patoja korotetaan alavirtaan menetelmällä, eli leventämällä patopengertä ulospäin ja korottamalla tiivistettä. Vaiheen 2 harjakoroksi tulee +237,00 ja HW-tasoksi vastaavasti +235,00. Tämä korotus valmistuu kokonaan vuonna Tällä hetkellä tiivistettä on korotettu 2,0 m. Seuraavat korotukset tehdään ylävirtaan menetelmällä 3,0 m korotuksin matalilla penkereillä rikastushiekan päälle. Ylin korotuspenger on korossa +252,00. Korotusten yhteydessä allasta laajennetaan itään, vaaran rinnettä vasten. Altaan pohjarakenne laajenee tällöin vastaavasti. Rikastushiekka-altaan maksimilaajuus padot GEOBOTNIA OY Koulukatu 28 p. (08) gb@geobotnia.fi Y Oulu f. (08)

4 Työ n:o Agnico-Eagle Finland Oy 2 Kittilän kaivoksen rikastushiekka-altaan NP3 patosortuman vahingonvaaraselvitys, Kittilä mukaan lukien tulee olemaan noin 80 ha. Ylimmän allasvaiheen pinta-ala tule olemaan noin 55 ha. 3 LÄHTÖTIEDOT VAHINGONVAARASELVITYKSELLE 3.1 Patorakenne 3.11 Padot Padot on rakennettu louhetukipenkereistä ja niiden sisäluiskaan tehdystä moreenitiivisteestä. Ympäristönsuojausrakenteena altaan pohjalla ja patojen alla toimii yhdistelmätiiviste, joka muodostuu pohjamoreenista ja keinotekoisesta bitumigeomembraanista (BGM). NP3- ja CIL2-altaiden väliseen patoon on yhdistelmätiiviste rakennettu padon sisäluiskaan, jossa se muodostuu moreenitiivisteestä ja sen pintaan asennetusta bitumigeomembraanista. Patojen moreenitiivisteen paksuus (vinomitta) on luiskien yläosassa vähintään 2,2 m ja alaosassa, padon korkeudesta riippuen paksumpi, maksimissaan noin 4,0 m. Moreenitiivisteen ja louhetukipenkereen väliin on rakennettu suodatin pienlouheesta ja kalliomurskeesta sekä suodatinkankaasta. Patojen tiivisteosan yläreunan korkeustaso on ollut alun perin +231,25, lukuun ottamatta NP3- ja CIL2-altaiden välipatoa, jossa se on ollut +231,00. NP3-altaan korotuksen jälkeen tiivisteen yläreuna tulee olemaan +236,25, paitsi NP3- ja CIL2 välipadolla +236,00. Altaassa on siis 1,00 1,25 metrin turvavara HW-tasoon nähden Ylivuotokynnykset Starter dam -vaiheen ylivuotokynnys oli alun perin +230,40. Kynnys on toteutettu padon harjalle asennettuina muovisina rumpuputkina, 4 x 400 mm. Kynnys on mitoitettu siten, että sillä on riittävä kapasiteetti johtamaan kerran 100 vuodessa tapahtuvan 5 vuorokautta kestävän sateen sekä sinä aikana rikastushiekan mukana tulevan veden yhteismäärän. Kynnystä korotetaan patokorotuksen yhteydessä. Ylivuotokynnyksen tehtävä on johtaa ylimääräinen vesi pois altaasta, mikäli sinne tulee niin paljon vettä, että vedenpinta uhkaisi nousta tiivisteen yläreunan tasolle. Em. tilanne voisi olla mahdollinen erittäin suuren sadannan aikana, mikäli allas on jo valmiiksi lähes täynnä ja/tai palautuspumppaus ei toimi täysipainoisesti. 3.2 Rikastushiekka NP3-altaaseen pumpataan nk. NP-hiekkaa, joka muodostuu rikastamon vaahdotusprosessissa. NP-hiekan likimääräinen raekokojakauma on esitetty kuvassa 1. Raekooltaan NP-hiekka vastaa karkeaa silttiä. Vanhasta NP-altaasta ja nykyisestä NP3-altaasta eri aikoina tehtyjen tilavuuspainomääritysten perusteella NP-hiekan kuivatilavuuspaino vaihtelee huomattavasti, suunnilleen välillä 9,3 16,1 kn/m 3. Tässä selvityksessä keskimääräisenä kuivatilavuuspainona käytetään arvoa 14,0 kn/m 3. GEOBOTNIA OY Koulukatu 28 p. (08) gb@geobotnia.fi Y Oulu f. (08)

5 Työ n:o Agnico-Eagle Finland Oy 3 Kittilän kaivoksen rikastushiekka-altaan NP3 patosortuman vahingonvaaraselvitys, Kittilä NP-hiekalle on juoksettumislaskelmissa käytetty seuraavia ominaisuuksia: residuaalimyötölujuus täysin häiriintyneenä 1,0 kpa Bingham-plastinen dynaaminen viskositeetti cp (=0,3 kpa s) Arvot on valittu lähdekirjallisuuden ja muille rikastushiekoille tehtyjen reologisten kokeiden perusteella. Kuva 1: NP-hiekan rakeisuus URSTM (maaliskuu 2006) mukaan Kuva 2: NP-hiekan rakeisuus lähellä purkupaikkaa kesällä Lähellä purkupaikkaa hienoaineksen määrä on pienempi kuin kuvassa Veden määrä altaassa Tässä vahingonvaaraselvityksessä kunkin korotusvaiheen maksimivesimäärä on 2 Mm 3. Vesimäärä on maksimi, mikä kuhunkin altaan korotusvaiheeseen voidaan varastoida. NP3-altaasta voidaan poistaa vettä sekä rikastamolle että pintavalutuskentälle GEOBOTNIA OY Koulukatu 28 p. (08) gb@geobotnia.fi Y Oulu f. (08)

6 Työ n:o Agnico-Eagle Finland Oy 4 Kittilän kaivoksen rikastushiekka-altaan NP3 patosortuman vahingonvaaraselvitys, Kittilä Vuoden 2011 selvityksessä maksimivesimääräksi oli huomattavasti pienempi kuin nyt, 1,1 Mm 3. 4 LASKENTAMENETELMÄT 4.1 Murtumahypoteesit Tarkasteluissa on käytetty kahta erilaista murtumahypoteesia: Vuotolähtöinen murtuma (todennäköisempi): Patoon syntyy paikallinen ylivuoto tai sisäinen vuoto, joka laajenee murtumaaukoksi, josta altaan koko vapaan veden määrä purkautuu ulos. Murtumaaukosta purkautuu veden mukana rikastushiekkaa, joka sekoittuu virtaavaan veteen ja kulkeutuu pääasiassa vesivirtauksen mukana (advektio). Murtuma-aukon koko ja sen syntymisnopeus määräytyy padon korkeuden ja rakenteen perusteella. Sortumalähtöinen murtuma (epätodennäköisempi): Patopenger sortuu liukupintana pitemmältä matkalta, jonka seurauksena altaassa oleva rikastushiekkamassa juoksettuu. Juoksettunut massa valuu sortuneen padon yli jähmeän nesteen tavoin. Valuvan massan nopeutta säätelee massan viskositeetti ja sen paksuutta sisäinen leikkauslujuus. Massan liikkuminen päättyy, kun sen paksuus on alentunut niin, että se saavuttaa tasapainon sisäisen leikkauslujuutensa kanssa. Sortuman seurauksena vapaa vesi purkautuu ulos, mikä kuljettaa osan rikastushiekasta advektion kautta kauemmas. Vuotolähtöinen murtuma on tilastollisesti tarkasteltuna selvästi todennäköisempi kuin laaja-alainen padon sortuma. Tätä puoltavat myös patorakenne ja pohjamaa, jotka eivät ole alttiita esimerkiksi huokosveden ylipaineen aiheuttamalle koko patopenkereen leikkauslujuuden heikkenemiselle, eivätkä padon ali tapahtuvien liukupintojen syntymiselle. 4.2 Tulva-aaltolaskenta 4.21 Murtuma-aukot Vapaan veden tulva-aaltolaskelmat on tehty käyttäen vuotolähtöistä hypoteesia, olettaen lisäksi, että murtuma-aukko muodostuu niin korkeaksi, että kaikki vapaa vesi purkautuu ulos. Koska vapaa vesi muodostaa suhteellisen matalan lammen rikastushiekan päälle, on eo. oletus perusteltu. Sortumalähtöisessä murtumassa tulvavirtaama saattaisi lähellä patoa olla suurempi, mutta kauempana padosta vaikutus määräytyy lähinnä vapaan veden määrän, ei murtumatyypin mukaan. Murtuman paikka on valittu siten, että vaikutus muodostuisi määrääväksi kaivosalueen työntekijöiden, rakenteiden ja ympäristön kannalta. Useita erilaisia murtuma-aukkokokoja ja purkautumisvirtaamia on vertailtu Froelichin yhtälöillä ja päädytty seuraavaan laskennan kannalta määräävään murtuma-aukkoon: aukon korkeus vedenpinnasta mitattuna 7,0 m aukon leveys 27,5 m aukon syntymiseen kuluva aika 58 min GEOBOTNIA OY Koulukatu 28 p. (08) gb@geobotnia.fi Y Oulu f. (08)

7 Työ n:o Agnico-Eagle Finland Oy 5 Kittilän kaivoksen rikastushiekka-altaan NP3 patosortuman vahingonvaaraselvitys, Kittilä altaan tyhjenemiseen kuluva aika 50 min maksimivirtaama aukosta ulos 670 m 3 /s Vaikutusten kannalta määrääväksi murtuma-aukon paikaksi on valittu pääpadon pohjois-eteläsuuntainen osa, noin patopaalulla 300. Paikka on sama kuin vuoden 2011 selvityksessä. Laskentaperusteet on tarkemmin esitetty liitteenä olevassa Insinööritoimisto Pekka Leiviskän laskentaraportissa Tulva-aallon laskenta Tulva-aallon leviämisen mallintaminen on tehty HEC-RAS ohjelmistolla käyttäen lähtökohtana kaivosalueesta AutoCAD Civil 3D-ohjelmistolla muodostettua 3Dmaastomallia. Maastomalli perustuu Maanmittauslaitoksen 1 m:n korkeuskäyrätietoihin, ja sitä on tarkennettu alueella tehdyillä maastomittauksilla, joissa mm. tiet ja maaston taitteet on esitetty taiteviivoina. Lisäksi on huomioitu aluesuunnitelman mukaiset rakenteet. Laskentatulokset on esitetty liitteenä olevassa Insinööritoimisto Pekka Leiviskän laskentaraportissa. 4.3 Rikastushiekan leviämisen laskeminen 4.31 Leviämismekanismit Rikastushiekan leviämisen tarkastelussa on käytetty kahta menettelytapaa: Kiintoaineen leviäminen veden mukana advektion kautta (todennäköisempi). Leviämisalue määräytyy toisaalta tulva-aallon leviämisalueen ja toisaalta tulva-aallon virtausnopeuden perusteella. Virtausnopeuden alentuessa rikastushiekan karkein aines alkaa laskeutua. Veden mukana kulkeutuvan rikastushiekan leviämisalue on likimain sama sekä vuoto- että sortumalähtöisessä murtumassa. Juoksettuneen rikastushiekkamassan leviäminen jähmeänä nesteenä (epätodennäköisempi) Advektio Rikastushiekan laskeutumista on tarkasteltu virtaavan veden aiheuttavan eroosionopeuden perusteella. Kun virtausnopeus alittaa eroosionopeuden, oletetaan kiintoainerakeen laskeutuvan. Eroosionopeus on laskettu kaavalla: v kriitt missä, d 2 v kriitt on kriittinen veden virtausnopeus [m/s] d on maarakeen halkaisija [cm] Laskennassa käytettävät virtausnopeudet on saatu tulva-aaltolaskennan numeerisesta tulostuksesta. Raekoot ovat kohdan 3.2 mukaiset Leviäminen jähmeänä nesteenä Rikastushiekkamassan oletetaan häiriintyvän ja juoksettuvan äkillisesti padon sortumisen ja siitä seuraavan leikkausjännitysten kasvun seurauksena. Häiriintyneen massan oletetaan käyttäytyvän nk. Bingham-plastisen nesteen tavoin. GEOBOTNIA OY Koulukatu 28 p. (08) gb@geobotnia.fi Y Oulu f. (08)

8 Työ n:o Agnico-Eagle Finland Oy 6 Kittilän kaivoksen rikastushiekka-altaan NP3 patosortuman vahingonvaaraselvitys, Kittilä Tällaisen nesteen liikettä ohjaa siihen muodostuva, tilavuuspanosta, paksuudesta ja maanpinnan kaltevuudesta riippuva leikkausjännitys sekä toisaalta jäännösleikkauslujuus ja dynaaminen viskositeetti, seuraavan kaavan mukaisesti: s res p missä, on leikkausmuodonmuutoksen nopeus [1 / (kpa s)] on leikkausjännitys [kpa] s res on jäännösleikkauslujuus [kpa] on plastinen viskositeetti [kpa s] p Laskentamenetelmä perustuu lähteeseen: Dam-break Studies for Mine Tailings Impoundments (Jey K.Jeyapalan. Geotechnical Engineering Program, Civil Engineering Department, Colorado State University (Ed.), Uranium Mill Tailings Management. Proceedings of the Fifth Symposium, December 9-10, 1982, Fort Collins, Colorado 1982, p.39-53). Menetelmään perustuva laskentatyökalu on esitetty internetissä ( Menetelmällä saadaan selville, kuinka kauas rikastushiekka voi enimmällään levitä. Käytännössä etäisyys voidaan arvioida toisaalta maaston muotojen ja maastossa olevien esteiden (esim. läjityspenkereet) perusteella sekä toisaalta todellisen altaassa olevan rikastushiekan tilavuuden perusteella. 5 LASKENTATULOKSET 5.1 Tulva-aalto 5.11 Tulva-aallon leviäminen Tulva-aallon suurimmat leviämisalueet on esitetty liitteenä olevassa Insinööritoimisto Pekka Leiviskän raportissa (ko. raportin liite 2). Tulvavesikarttaan on myös merkitty tulva-aallon maksimin ajallinen eteneminen. NP3-altaan tulva-aalto leviää aluksi Rimminvuoma nimiselle suoalueelle rikastushiekka-altaan länsipuolelle. Vesi leviää koko Rimminvuoman yli muutamia korkeimpia paikkoja lukuun ottamatta ja Seurujoen toiselle puolelle kohti Joki-Kolvalehtoa. Seurujoessa vesi lähtee kahteen suuntaan, vastavirtaan pohjoiseen ja myötävirtaan etelään. Pohjoiseen virtaava tulvavesi leviää laajalle Seurujokea vastavirtaan koilliseen ja Suasjärvenojaa pohjoiseen kohti Latovuomaa sekä näiden välimaastoon. Hakokodanmaa ja sen lounaispuolella oleva mäki jäävät kuitenkin veden yläpuolelle. Tulvaveden syvyys on joessa jopa yli 3 metriä. Rakenteilla olevan Rimpiportaalin, eli maanalaisen kaivoksen uuden vinotunnelin suuaukko jää tulva-aallon yläpuolelle. Suuaukko on suojattu tulvavallilla. Osa tulvavedestä purkautuu, suunnitelmallisesti Rouravaaran käytöstä poistettuun avolouhokseen. Etelään suuntautuva tulvavesi kulkee Talvitienmukan kautta Seurujokea etelään. Vesi leviää noin metrin päähän joen molemmille puolille. GEOBOTNIA OY Koulukatu 28 p. (08) gb@geobotnia.fi Y Oulu f. (08)

9 Työ n:o Agnico-Eagle Finland Oy 7 Kittilän kaivoksen rikastushiekka-altaan NP3 patosortuman vahingonvaaraselvitys, Kittilä Seurujokea pitkin virtaavasta tulvavedestä osa kulkee Kuoksusojaa luoteeseen. Vesi ylittää Lintulan kylään vievän tien ja leviää Kuoksusvuomalle. Vesi leviää laajalle Rouravuomalle alle metrin syvyisenä. Ketolan talo jää vedenpinnan yläpuolelle, mutta vesi nousee osin Ketolan pelloille. Pieni osa tulvavedestä ylittää Pokantien Ketolan talon eteläpuolella ja jatkaa kohti Loukisen vesistöä. Tulva-aallon huippu saavutetaan Rimminvuomassa noin 1,5 h kuluttua murtumasta. Tulvahuippu on ohittanut kaivospiirin eteläreunan 3,5 4,0 h kuluttua murtumasta. Suurimmat virtausnopeudet ylittävät paikoin 2,0 m/s. Tasaisilla suoalueilla suurimmat virtausnopeudet ovat yleensä tasolla 0,5 0,8 m/s, kauempana padosta tämän alapuolella. Seurujokea pitkin virtaava tulvavesi jatkaa Punikkikuusikon ja Konikoskenkuusikon välistä länteen. Murtumapaikasta kaukaisin laskentapoikkileikkaus sijaitsee suunnilleen Väkevänivan kohdalla. Tulvaveden korkeus saavuttaa siellä maksiminsa noin 4,4 tunnin kuluttua murtumasta, jolloin tulvaveden virtaama on 125 m 3 /s Vaarantuvat kohteet Tulva-aallon leviämisalueella olevat tärkeimmät vaarantuvat kohteet ovat: Rouravaara-avolouhos Avolouhos ei enää ole käytössä. Sitä ympäröi suojavalli, jonka harja on tasossa +217,00. Vallissa on ylivuotokynnys tasossa +216,00. Avolouhokseen mahtuu ainakin 0,5 Mm 3 vettä. Maanalaisen kaivoksen tuuletusnousu Rouravaaran avolouhoksen eteläpuolella Tuuletusnousun yläreuna on tasossa +212,4. NP3-altaan murtumassa vedenpinta nousee laskennallisesti tasoon +212,8, joten osa vedestä voi syöksyä kuilusta maanalaiseen kaivokseen. Aikaisemmassa, pienemmällä vesimäärällä tehdyssä tulva-aaltolaskelmassa tulvaveden pinta jäi tasoon +212,2. Pintavalutuskentät Tulva-aalto peittää kaikki kaivoksen pintavalutuskentät 1, 2, 3 ja 4. Veden mukana liikkuvaa rikastushiekan kiintoainetta päätyy pintavalutuskentille haitaten täten niiden toimintaa. Tiestö Jokivedenottamolle menevä tie jää suurelta osin veden alle. Myös Rimpiportaalille menevä tie jää alimmalla kohdallaan veden alle. Nämä yhteydet katkeavat suunnilleen kahden tunnin päästä murtumasta ja saattavat olla veden alla useita tunteja, koska niiden pohjoispuolisille soille varastoituva vesimäärä on hyvin suuri. Virtaus vaurioittaa todennäköisesti tierakenteita. Ketolan pellot Tulva-aalto nousee osittain Ketolan tilan suopelloille ja tilan vieressä oleville pelloille Rouravuoman kaakkoisosassa. Peltotiet voivat vaurioitua. Tilan liittymä Pokantieltä saattaa jäädä veden alle. Rakennukset jäävät tulvan yläpuolelle. Pokantie Ketolan tilan eteläpuolella Tulva-aalto ylittää Pokantien Ketolan ja Könkään tilojen välillä. Tulva-aalto saattaa jonkin aikaa haitata hälytysajoneuvojen pääsyä kaivokselle. GEOBOTNIA OY Koulukatu 28 p. (08) gb@geobotnia.fi Y Oulu f. (08)

10 Työ n:o Agnico-Eagle Finland Oy 8 Kittilän kaivoksen rikastushiekka-altaan NP3 patosortuman vahingonvaaraselvitys, Kittilä Rimminvuomalle on suunnitteilla uusi maanalaisen kaivoksen tuuletusnousu, joka sijoittuu noin 780 metriä Rimpi portaalin suuaukolta pohjoiseen. Tuuletusnousun kohdalla tulva-aallon ylin vedenpinta on laskelman perusteella tasolla 217,8. Veden maksimisyvyys on ko. alueella noin 1,0 1,5 metriä. Tulvariskin poistamiseksi tuuletusnousu ja siihen liittyvät maanpäälliset rakenteet suositellaan tehtäväksi ylimmän tulvavedenpinnan yläpuolelle. Mikäli halutaan estää myös valuvaan juoksettuneeseen rikastushiekkamassaan liittyvä vaara, tulisi rakenteet tehdä ylemmäs. Rikastushiekkamassan maksimikorkeus maanpinnasta on tuuletusnousun etäisyydellä (280 m padosta) laskelmien mukaan noin 5,5 metriä (ks. 5.22). Seuraavat kohteet ovat vaara-alueen läheisyydessä, mutta näyttävät jäävän vapaiksi tulvan aiheuttamalta uhkalta: Nykyinen maanalaisen kaivoksen ajotunnelin suu Tienristeyksessä, josta käännytään suuaukolle, on maanpinta (tien pinta) alimmillaan noin tasossa +213,3. Laskennan mukaan ylin tulvakorkeus jää noin 0,5 m alemmaksi. Tällä alueella ojien ja rumpujen rakentaminen tien alitse voi tosin aiheuttaa tulvaveden pääsymahdollisuuden tunneliin. Uusi vinotunneli (Rimpi portaali) Tunnelin suun alueella maanpinta on noin tasossa Tulva-aallon ylin vedenpinta jää tällä alueella laskelman perusteella tasoon +215,3, joten vesi ei pääse tunneliin. Jokivesipumppaamo Tulva-aalto ei näytä uhkaavan pumppaamoa, mutta tieyhteys sinne katkeaa ja tulva-aalto vaikuttaa jokiveden laatuun, koska suuri osa aallosta purkautuu Seurujokeen jo vedenottamon pohjoispuolelta. Ojavesipumppaamo Vesi leviää pumppaamon alueelle, mutta ei nouse niin ylös, että sillä olisi vaikutusta rakenteisiin Tulvaveden leviäminen kaivosalueen ulkopuolella NP3-altaan murtumassa arviolta alle 30 % tulvavedestä jää kaivosalueelle, päätyen Rouravaaran avolouhokseen ja osittain imeytyen maahan. Seurujokeen päätyvä vesimäärä on laskentatilanteessa ainakin 1,3 Mm 3. Alle 10 % ylittää vedenjakajan ja yleisen tien Rouravuoman kohdalla ja purkautuu Leppäojan kautta edelleen Loukiseen. 5.2 Rikastushiekan leviäminen 5.21 Veden mukana leviävä kiintoaines Laskelmien mukaan tulva-aallon huippuhetken virtausnopeus vaihtelee välillä 0,16 2,21 m/s. Keskimääräinen tulva-aallon huippuhetken virtausnopeus on lähes koko laskentamallin alueella vähintään 0,2 m/s. Jotta merkittävää sedimentaatiota tapahtuisi, tulisi virtausnopeuden olla suunnilleen 1/10 eo. arvosta. Tällä perusteella voidaan todeta, että kaivosalueelta ulos purkautuva tulva-aalto on hyvin kiintoainespitoinen (samea) ja kiintoaines laskeutuu vasta alapuolisen vesistön suvannoissa ja/tai järvissä. Tulva-aallon alle jäävillä maa-alueilla, kaivospiirin sisällä ja ulkopuolella, tapahtuu kuitenkin jossain määrin sedimentaatiota, koska virtaus pyrkii keskittymään parhaiten joh- GEOBOTNIA OY Koulukatu 28 p. (08) gb@geobotnia.fi Y Oulu f. (08)

11 Työ n:o Agnico-Eagle Finland Oy 9 Kittilän kaivoksen rikastushiekka-altaan NP3 patosortuman vahingonvaaraselvitys, Kittilä taville reiteille ja reuna-alueilla virtaus saattaa lähes pysähtyä. Silloin voi sedimentaatiota tapahtua myös tulva-aallon aikana. Kun tulva-aallon huippu on mennyt ohi, lähtee virtausnopeus alenemaan ja sedimentaatiota tapahtuu lopuksi myös päävirtausreiteillä. Tulva-aallon jälkeen koko tulvan peittämälle maa-alueelle jää ainakin ohut sedimenttikerros rikastushiekkaa Jähmeänä nesteenä liikkuva rikastushiekka Vuotolähtöisessä paikallisessa murtumassa vuotava vesi syövyttää patoon murtumaaukon. Tässä vaiheessa rikastushiekkaa pääsee ulos lähinnä veden mukana advektion kautta. Kun allas on tyhjentynyt vapaasta vedestä, jää altaaseen syöpyneen virtauskanavan reunoille rikastushiekkarintaus, joka saattaa lähteä tukemattomana valumaan syntyneestä aukosta ulos. Em. tilanteen ulos valuvat rikastushiekkamäärät jäänevät suhteellisen pieniksi ja leviämisalue suppeaksi. NP3-altaasta ulos tulevan rikastushiekkamassan määräksi arvioidaan suurimmillaan m 3 ja sen arvioidaan leviävän enimmillään m päähän padosta. Jos pato sortuu laaja-alaisesti, ulos voi valua oleellisesti enemmän hiekkaa. Myös leviämisetäisyys on olennaisesti suurempi. Vaarallisin tilanne saavutetaan, jos kaikki ylävirtaan menetelmällä rikastushiekan päälle korotetut penkereet sortuvat. Tällöin rikastushiekkarintauksen vapaa korkeus voi olla 18 metriä. Laskelmat on tehty kahdelle tapaukselle: koko 18 m rintaus juoksettuu tai vain puolet eli sen 9 m korkea yläosa juoksettuu. Laskennassa käytetään muuten samoja arvoja kuin vuoden 2011 vastaavissa laskelmissa, mutta rikastushiekan kuivatilavuuspainoksi on täsmentynyt 14,0 kn/m 3 (aiemmin 13,0 kn/m 3 ) ja residuaalimyötölujuus on nyt 1,0 kpa (aiemmin 0,50 kpa). Olettamalla maaston laskevan padon taustassa laskevan 0,3 % kaltevuudella, saadaan kohdassa 3.2 esitetyillä rikastushiekan juoksettumistilaa kuvaavilla arvoilla leviämisetäisyyksiksi: rintaus 18 m noin 640 m rintaus 9 m noin 120 m Laskelmien tulokset on esitetty kuvissa 3 ja 4. GEOBOTNIA OY Koulukatu 28 p. (08) gb@geobotnia.fi Y Oulu f. (08)

12 Työ n:o Agnico-Eagle Finland Oy 10 Kittilän kaivoksen rikastushiekka-altaan NP3 patosortuman vahingonvaaraselvitys, Kittilä Kuva 3: NP-hiekan laskennallinen leviäminen juoksettuneena NP3-altaan patosortumassa. Rikastushiekkarintauksen korkeus 18 m, maaston kaltevuus 0,3 %, juoksettuneen rikastushiekan residuaalileikkauslujuus 1,0 kpa ja Bingham-plastinen dynaaminen viskositeetti 0,3 kpa s. Kuva 4: NP-hiekan laskennallinen leviäminen juoksettuneena NP3-altaan patosortumassa. Rikastushiekkarintauksen korkeus 9 m, maaston kaltevuus 0,3 %, juoksettuneen rikastushiekan residuaalileikkauslujuus 1,0 kpa ja Bingham-plastinen dynaaminen viskositeetti Kummassakin laskentatapauksessa jähmeän nesteen tavoin valuva rikastushiekka peittää leviämisalueensa 4 7 m paksuudelta. Käytettyjen viskositeettiarvojen mukaan massa pysähtyy sekunnin kuluttua siitä, kun se on lähtenyt liikkeeseen. Liikenopeus saattaa olla eri rintauskorkeuksilla 9 13 m/s. Ulos purkautuva massa vaurioittaa alueella olevia tie- yms. rakenteita. Massa leviäisi pääosin Rimminvuoman suoalueelle. Rouravaara-avolouhosta ympäröivät suojavallit estävät ainakin pääosan rikastushiekkamassasta päätymästä avolouhokseen. Rikastushiekan päätyminen Rouravaaraavolouhokseen edellyttäisi joko suojavallin ylittymisen tai massan kiertämistä suovavallien ympäri. Kiertäminen ei ole todennäköistä, koska massan leviäminen ja jakaantuminen eri suuntiin alentaa merkittävästi sen liike-energiaa, eikä kuvan 2 mukaista etäisyyttä saavuteta. Lähellä sortumapaikkaa rikastushiekkamassan liike-energia saattaa GEOBOTNIA OY Koulukatu 28 p. (08) gb@geobotnia.fi Y Oulu f. (08)

13 Työ n:o Agnico-Eagle Finland Oy 11 Kittilän kaivoksen rikastushiekka-altaan NP3 patosortuman vahingonvaaraselvitys, Kittilä kuitenkin aiheuttaa sen, että rikastushiekka-altaan suojavalli ylittyisi. Samasta syystä rikastushiekkamassan ei arvioida uhkaavan Rimpiportaalia. Jähmeän rikastushiekkamassan leviämisetäisyys on NP3-altaalla on noin puolet vuoden 2011 selvityksen leviämisetäisyydestä. Residuaalilujuuden kasvattaminen aikaisempaan laskelmaan vaikuttaa tulokseen suuresti. Laskelma on tehty kaksiulotteisessa tapauksessa teoreettisesti äärettömän pitkälle patosortumalla. Todellisuudessa sortumalla olisi rajallinen mitta, jonka seurauksena leviämä massa jakaantuisi myös sivuille, jolloin sen korkeus ja leviämisetäisyys jäisi laskettua pienemmäksi. Myös maaston valittu kaltevuus antaa todennäköisesti todellista suuremman leviämisetäisyyden. Edellä olevilla perusteilla, olettaen patosortuma tapahtuvaksi 300 m matkalla, voi altaasta ulos päätyvän rikastushiekan määrä suurimmalla rintauskorkeudella olla suurimmillaan luokkaa m 3. Geobotnia Oy Olli Nuutilainen, DI Maarit Nousiainen, FM Liite: Tulva-aaltolaskentaraportti, Insinööritoimisto Pekka Leiviskä GEOBOTNIA OY Koulukatu 28 p. (08) gb@geobotnia.fi Y Oulu f. (08)

14 Agnico-Eagle Finland Oy, Kittilän kaivos NP3 rikastushiekka-altaan tulva-aaltolaskenta Insinööritoimisto Pekka Leiviskä

15 2 Sisällysluettelo 1 YLEISTÄ ALUEEN KUVAUS Sijainti ja hydrologia Altaat ja patorakenteet Aiemmat allasrakenteet NP LASKENTAMENETELMÄ JA MALLIT Maastomalliaineisto Patomurtumasimulointi Dynaaminen virtausmalli Maastomalli ja karttaohjelmisto PATOMURTUMAVIRTAAMAT Rikastushiekka-altaiden sijainti NP3-allas PATOMURTUMA-AALLON ETENEMINEN Yleistä Uomarakenne VAHINGONVAARA Veden nousukorkeudet ja peittämät alueet Ajallinen eteneminen Vahingot ja ympäristölle haitalliset aineet Liitteet 1. NP3_02 murtuman maksimipeittävyys 2. Maksimivedenkorkeudet ja virtaamat poikkileikkauksittain Kittilän kaivos, NP3 rikastushiekka-altaan vahingonvaaraselvitys

16 1 YLEISTÄ 3 Tässä työssä on täydennetty aiemmin laadittua tulva-aaltolaskelmaa Agnico-Eagle Finland Oy:n Kittilän kaivokseen suunnitellulle NP3- rikastushiekka-altaalle. Tässä tarkastelussa on päivitetty altaan korotukset kattamaan korotusvaiheet tasovälille +237, ,00 m. Kunkin korotusvaiheen maksimivesitilavuus on 2,0 milj.m 3. Altaan murtumatapauksen veden leviämisen mallinnuksesta laati Insinööritoimisto Pekka Leiviskä. Arvio rikastushiekan leviämisestä NP3 altaan murtumatapauksessa on laadittu erikseen Geobotnia Oy:n toimesta. Tässä työssä korkeustiedot on esitetty N60 + mukaisella korkeusjärjestelmällä. Kittilän kaivos, NP3 rikastushiekka-altaan vahingonvaaraselvitys

17 2 ALUEEN KUVAUS Sijainti ja hydrologia Kaivos sijaitsee Kittilän kunnan alueella Rouravaarassa noin 40 km Kittilän keskustasta koilliseen. Alue sijaitsee Kemijoen vesistössä (F = km 2, L = 4,3 %) Ylä-Ounasjoen valuma-alueella. Kaivoksen vieressä virtaa Seurujoki, jonka koko valuma-alueen suuruus on F = 307 km 2 ja järvisyys L = 0,3 %. Seurujoki laskee Loukiseen (F = km 2, L = 1,1 %) ja Loukinen edelleen Ounasjokeen Sirkan kylällä Levitunturin kohdalla. (Ekholm 1993) 2.2 Altaat ja patorakenteet Aiemmat allasrakenteet Aiemmat allasrakenteet (CIL, NP1-2) on tarkasteltu vuonna 2008 laaditussa vahingonvaaraselvityksessä, eikä niiden osalta tietoja tässä yhteydessä ole päivitetty. NP3 allas on päivitetty laskelmien osalta vuonna Tässä on edelleen päivitetty altaan NP3 osuutta. käyttäen maksimivesimääränä 2 milj.m 3. Vesimäärä on maksimi, mitä kuhunkin riskastushiekka-altaan korotukseen voidaan varastoida vettä NP3 Tässä työssä NP3 allasta (pohjoisin altaista) ollaan tällä hetkellä korottamassa alavirtaan, tasoon +237,0. Sen jälkeen korotetaan ylävirtaan useassa vaiheessa niin, että ylin harjan korko on +252,0 korotusten yhteydessä allas laajenee itään. Kittilän kaivos, NP3 rikastushiekka-altaan vahingonvaaraselvitys

18 3 LASKENTAMENETELMÄ JA MALLIT 3.1 Maastomalliaineisto 5 Maastomalliaineistona on käytetty ja aineistosta yhdistettyä maastoaineistoa (Markku Arffman, Jukka Pikkupeura) päivättyä alueen maastomallia. Malli sisältää pohjaaineistona maanmittauslaitoksen 1 m:n korkeuskäyrätiedot ortokuvista fotogrammetrisesti laadittuna. Aineistoa on tarkennettu alueella tehdyillä maastomittauksilla, jossa mm. tiet ja maaston taitteet on esitetty taiteviivoina. Lisäksi aluesuunnitelman mukaiset rakenteet on huomioitu suunnitelman mukaisin tiedoin. Osia maastomalliin on tuotu päivätystä tiesuunnitelma VE suunkartta ja leikka.dwg tiedostosta. Oheisesta kuvasta ilmenee alueen korkeuseroja Avolouhokset Seurujoki NP3 NP1+2 CIL Sivukiviläjitysalue Kuva 1. Mallinnusalueen korkeuseroja, korkeusmallin tiedot vuoden 2011 aineistosta. Kittilän kaivos, NP3 rikastushiekka-altaan vahingonvaaraselvitys

19 6 3.2 Patomurtumasimulointi Patomurtuman simuloinnissa ja muuttuvan virtauksen mallinnusohjelmistona on käytetty HEC- RAS ohjelmiston versiota Murtuma-aukon muodostumisen aukon leveytenä ja murtumaaukon laajenemiseen kuluvan ajan osalta käytettiin Froehlichin yhtälöä (Froehlich 1995): b 0.183K V r H d K = 1.0 suotovirtausmurtuma, K = 1.4 ylivirtausmurtuma V r = Altaan tilavuus (m 3 ) H d = Veden syvyys murtuman alkuhetkellä (m) b = Murtuma-aukon keskimääräinen leveys (m) t f 0.53 Vr H d 60 t f = Murtuma-aika minuuteissa (min) V r = Altaan tilavuus (m 3 ) H d = Veden syvyys murtuman alkuhetkellä (m) 3.3 Dynaaminen virtausmalli Muuttuvan virtaus mallinnettiin HEC-RAS ohjelmistolla. Ohjelmiston patomurtumaominaisuuksia on vertailtu muihin tunnettuihin ohjelmistoihin ja niissä on todettu laskentaohjelmiston antavan lähes identtiset laskentatulokset verrattaessa tuloksia FLDWAV:n ja MIKE11 vastaaviin. (US Department of the Interior 2004). Kittilän kaivos, NP3 rikastushiekka-altaan vahingonvaaraselvitys

20 7 3.4 Maastomalli ja karttaohjelmisto Maastomalli luotiin Autodeskin 3D Civil 2012 kolmiointia käyttäen. Kolmioitu verkko siirrettiin BOSS Intl. RiverCad Professional 8 ohjelmistoon. Ohjelmiston HEC2 -moduulilla luotiin maastomallista laskentaan tarvittavat poikkileikkaukset ja siirrettiin luodut poikkileikkaukset edelleen HEC-RAS ohjelmiston käyttöön. Laskennan tulokset on esitelty maastomallin avulla peruskarttapohjalla Floodplain Mapping Module:n avulla. Kartta-aineiston viimeistelyyn käytettiin Autodeskin Autodeskin 3D Civil 2012 versiota. Kittilän kaivos, NP3 rikastushiekka-altaan vahingonvaaraselvitys

21 4 PATOMURTUMAVIRTAAMAT Rikastushiekka-altaiden sijainti Rikastushiekka-altaiden sijainti ja NP3 altaan murtumakohta ilmenee kuvasta 2. NP3 murtumapaikka NP3 NP1 NP2 CIL Kuva 2. Rikastushiekka-altaat ja NP3 altaan murtumapaikan sijainti. Kittilän kaivos, NP3 rikastushiekka-altaan vahingonvaaraselvitys

22 9 4.2 NP3-allas Maanpinta padon alapuolella on noin korkeudessa N m ja padon harja korkeudessa N m. NP3 allasta (pohjoisin altaista) ollaan tällä hetkellä korottamassa alavirtaan, tasoon +237,0. Sen jälkeen korotetaan ylävirtaan useassa vaiheessa niin, että ylin harjan korko on +252,0 korotusten yhteydessä allas laajenee itään. Murtuma-aukon alapuoleinen alavesi ei rajoita padosta purkautuvaa vesimäärää. Käytännössä maksimivesimäärä, joka altaaseen varastoidaan, on tässä laskelmassa oletettu olevan 2,0 milj. m 3. Tätä arvoa on käytetty laaditussa murtuma-arviossa altaan enimmäistilavuudelle. Taulukossa 1 esitetyt arvot on laskettu NP3-altaan suotovirtausmurtumalle. Taulukko 1. Murtuma-aukon leveys, murtuma-aika ja maksimivirtaama. Murtumatapaus [m] [m 3 f H d V r b t HQ ] [m] [min] [m 3 /s] Aika maksimivirtaama [hh:mm] NP3_ ,7 66, :00 NP3_ ,5 57, :50 NP3_ ,2 51, :45 H d = Veden syvyys murtuman alkuhetkellä (m) b = Murtuma-aukon keskimääräinen leveys (m) t f = Murtuma-aika minuuteissa (min) V r = Altaan tilavuus (m 3 ) Seuraavassa kuvassa on koostettu eri aukon muotoja ja muodostumisaikoja vastaavat murtumavirtaamat ajan funktiona. Kittilän kaivos, NP3 rikastushiekka-altaan vahingonvaaraselvitys

23 10 Kuva 3. Murtumavirtaamat eri aukon muodoilla NP altaasta ajan funktiona. Kuvassa jatkotarkasteluun valitun NP3_02 vaihtoehdon mukainen murtuma-aika ja maksimivirtama merkittynä kuvaan. Murtumatapauksissa NP3_03 antaa syvimmälle ulottuvasta murtuma-aukosta johtuen suurimman hetkellisen virtaaman. Tässä on valittu jatkotarkasteluun murtumatilanne NP3_02, jolla tarkastelu alapuolisella alueella tehdään. Kittilän kaivos, NP3 rikastushiekka-altaan vahingonvaaraselvitys

24 5 PATOMURTUMA-AALLON ETENEMINEN Yleistä Tässä on tarkasteltu murtumavirtaaman etenemistä NP3-padon osalta. Rakenteet alueella ovat ja mennessä täydennettyjen maastoaineistojen mukaiset. Lisäksi aineistoa on täydennetty tiedoston tiesuunnitelma VE suunkartta ja leikkaus.dwg tietojen avulla. 5.2 Uomarakenne Liitteenä 2 olevasta kuvasta ilmenee laskentapoikkileikkauksien sijainti alueella. Veden virtaus jakautuu NP3 altaan alueella varsin laajalle alueelle. Osa murtuma-aukosta lähtevästä tulva-aallosta suuntautuu suoraan etelään ja osa länteen Seurujokeen. Siten Seurujoki osallistuu myös tulva-aallon leikkaamiseen. Etelään suuntautuvalla reitillä rakennettu penger estää veden virtauksen uuteen vinotunneliin. Kittilän kaivos, NP3 rikastushiekka-altaan vahingonvaaraselvitys

25 6 VAHINGONVAARA Veden nousukorkeudet ja peittämät alueet NP3_02 murtumatilanteen mukainen tulva-aallon peittävyyttä ja ajallista etenemistä kuvaava kartta on koostettu liitteeseen 1. Siitä ilmenee veden peittämät alueet maksimivedenkorkeuden mukaisessa tilanteessa. Liitteen kuvaan on lisätty sinisen eri sävyillä piirretty alueet, jotka jäävät veden peittämäksi. Lisäksi kuvasta ilmenee ajankohta, jolloin vedenkorkeus saavuttaa maksimin kyseisessä paikassa. 6.2 Ajallinen eteneminen Seuraavissa kuvissa on esitetty eri poikkileikkauksissa virtaaman ja vedenkorkeuden muutokset ajan suhteen. Kuvasarjasta on havaittavissa virtaaman maksimin nopea vaimeneminen alavirran suuntaan edetessä. Kuva 4. Laskentajakson ylin poikkileikkaus 29 välittömästi NP3 padon alapuolelta Kittilän kaivos, NP3 rikastushiekka-altaan vahingonvaaraselvitys

26 13 Kuva 5. Poikkileikkaus 23, vedenkorkeusmaksimi noin 1,6 h kuluttua alkuhetkestä. Kuva 6. Poikkileikkaus 13, vedenkorkeusmaksimi noin 2,4 h kuluttua murtuman alkuhetkestä. Kittilän kaivos, NP3 rikastushiekka-altaan vahingonvaaraselvitys

27 14 Kuva 7. Poikkileikkaus 8, vedenkorkeusmaksimi noin 3,0 h kuluttua alkuhetkestä. Kuva 8. Poikkileikkaus 1, laskentajakson alin poikkileikkaus, vedenkorkeus saavuttaa maksimin noin 4,4 h kulutta murtuman alkuhetkestä. Kittilän kaivos, NP3 rikastushiekka-altaan vahingonvaaraselvitys

28 Vahingot ja ympäristölle haitalliset aineet Rikastushiekka-altaista patomurtuman seurauksena leviävän veden alle jäävien vahinkokohteiden analyysi sekä haitallisten aineiden leviäminen ympäristöön on laadittu erillisessä Geobotnia Oy:n laatimassa selvityksessä. Tyrnävällä Pekka Leiviskä, DI Insinööritoimisto Pekka Leiviskä Vauhtipyörä 4, Tyrnävä Kittilän kaivos, NP3 rikastushiekka-altaan vahingonvaaraselvitys

29

30 Taulukoidut tulvatiedot, Kittilä NP3_02 murtuma 1/1 Liite Lähtövirtaama Ylivirtaama Ylivirtaama.aika Lähtövedenkorkeus*) Ylivedenkorkeus Ylivedenkork. Veden nousu pl [m3/s] [m3/s] [hh:mm] (maanpinta) N60 [m] N60 [m] aika [hh:mm] [m] : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : *) poikkileikkauksen alin (maan)pinnnan korkeus