Povenkankaiden pohjavesitutkimukset

Transkriptio

1 S U U N N IT T E L U JA T E K N IIK K A SAVONLINNAN VESI Povenkankaiden pohjavesitutkimukset VARMA-VESI FCG SUUNNITTELU JA TEKNIIKKA OY 152 P21435

2 Tutkimusraportti 1 (9) J.Arjas Sisällysluettelo 1 Yleistä Tutkimusalue ja käytettävissä ollut tutkimusaineisto TEHDYT TUTKIMUKSET Maatutkaluotaukset Kairaukset ja pohjaveden havaintoputkien asentaminen Pohjavesinäytteiden otto ja analysointi TUTKIMUSTULOKSET Maatutkaluotaukset Kairaukset ja pohjaveden havaintoputkista tehdyt havainnot Pohjaveden laatumääritysten tulokset JOHTOPÄÄTÖKSET JATKOTOIMENPITEET... 8 Liitteet Liite 1 Liite 2 Liite 3 Maatutkaluotausten tulkintaraportti Havaintoputkien putkikortit Vesinäytteiden analyysitulokset Piirustukset YMP-152 P Tutkimuskartta 1: YMP-152 P Hydrogeologinen kartta 1 : FCG Suunnittelu ja tekniikka Oy Osmontie 34, PL 950, Helsinki Puh , fax , Y-tunnus Kotipaikka Helsinki

3 FCG SUUNNITTELU JA TEKNIIKKA OY Tutkimusraportti 2 (9) SAVONLINNAN VESI POVENKANKAIDEN POHJAVESITUTKIMUKSET 1 Yleistä Savonlinnan Veden toimeksiannosta FCG Suunnittelu ja tekniikka Oy on suorittanut pohjavesitutkimuksia Savonlinnan kaupungin kaakkoisosassa sijaitsevalla Povenkankaiden II luokan pohjavesialueella (n:o ). Tutkimusalueen sijainti on esitetty kuvassa 1. Työn tavoitteena oli tutkia, onko alueella mahdollista tuottaa tekopohjavettä Savonlinnan kaupungin tarpeisiin joko rantaimeytykseen perustuen tai imeytyskaivojen tai altaiden kautta suoritettavaan imeytykseen perustuen. Tutkimus 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 Povenkankaiden pohjavesialue on II Salpausselältä erkanevaan harjujaksoon liittyvä harju/delta kompleksi, jossa on havaittavissa selkeitä harjuselänteitä sekä noin +105 m tasoon kerrostunut delta (Palanutkangas / Povenkankaat). Materiaali on muodostuman alueella pääosin hiekkavaltaista ja rannat ovat kauttaaltaan läpäiseviä. Muodostuvat pohjavedet purkautuvat ympäröiviin vesistöihin. Tutkimuksen kohteena ollut alue sijoittuu pohjavesiesiintymän kaakkoisosaan ja koostuu kaakkoissuunnassa Pihlajaveden Povenlahteen sekä Valkiajärveen ja luoteispuolella Pihlajaveden Kangaslahteen rajoittuvasta, Povenkankaiden ja Palanutkankaan deltamuodostumasta. Kuva 1 Tutkimusalueen sijainti

4 FCG SUUNNITTELU JA TEKNIIKKA OY Tutkimusraportti 3 (9) Kuva 2 Povenkankaiden tutkimusaluetta Povenkankaiden pohjavesialuetta on tutkittu aiemmin vuonna 1999 (Geologian tutkimuskeskus) ja vuonna 2002 ja 2006 (Etelä-Savon ympäristökeskus) Aikaisempien pohjavesitutkimusten tulokset on esitetty seuraavissa tämän työn lähtöaineistona olleissa tutkimusraporteissa: 3 Savonlinna, Pellossalo ja Kongonsaari. Maatutkaluotaukset. Geologian tutkimuskeskus Savonlinnan Pellossalon ja Kongonsaaren pohjavesitutkimukset. EteläSavon ympäristökeskus, Dnro 0500V Itä-Savon pohjavesitutkimukset 2006 Savonlinnan ja Kerimäen alueella. Etelä-Savon ympäristökeskus. Dnro ESA-2004-V105, ESA2005-V-8_322, ESA-2006-V , ESA-2006-V , 0500V TEHDYT TUTKIMUKSET 3.1 Maatutkaluotaukset Tutkimusalueella suoritettiin maatutkaluotauksia 9 tutkimuslinjalla, luotauslinjojen kokonaispituuden ollessa noin 4,7 km. Luotaukset suoritti GeoWork Oy. Luotauksissa käytettiin 100 MHz:n antennia. Maatutkaluotausten syvyysulottuvuus tutkimusalueella oli noin m. Maatutkalinjojen sijainti on esitetty kuvassa 3, piirustuksessa YMP-152P sekä liitteessä 1.

5 FCG SUUNNITTELU JA TEKNIIKKA OY Tutkimusraportti 4 (9) 3.2 Kairaukset ja pohjaveden havaintoputkien asentaminen Aikaisemman tutkimusaineiston ja maatutkaluotausten tulosten sekä maastotarkastelun perusteella määritetyissä kuudessa tutkimuspisteessä (1/13 6/13) suoritettiin maaputkikairaukset. Kairauksista neljä (pisteet 2/13, 3/13, 5/13 ja 6/139) ulotettiin kallionpintaan saakka ja kallionpinta varmistettiin kallioporauksella. Kaikkiin kuuteen tutkimuspisteeseen asennettiin kairauksen yhteydessä Ø 52/60 mm muoviset pohjaveden havaintoputket (HP1/13 HP6/13). Tutkimuspisteiden sijainti on esitetty kuvassa 3 ja piirustuksessa YMP-152- P Kuva 3 Tutkimuslinjojen ja tutkimuspisteiden sijainti 3.3 Pohjavesinäytteiden otto ja analysointi Tutkimuksen yhteydessä asennetuista pohjavesiputkista HP1/13 ja HP3/13 HP6/13 sekä aikaisemmassa tutkimusvaiheessa asennetusta putkesta HPC otettiin pumppaamalla pohjavesinäytteet Pohjavesinäytteistä analysoitiin ph, alkaliniteetti, ammonium, happi, hapenkyllästysaste, rauta, mangaani, kemiallinen hapenkulutus, nitraatti, sameus, väriluku ja kloridi. Yhdestä näytteenottopisteestä (HP3/13) analysoitiin lisäksi torjunta-aineet.

6 FCG SUUNNITTELU JA TEKNIIKKA OY Tutkimusraportti 5 (9) 4 TUTKIMUSTULOKSET 4.1 Maatutkaluotaukset Luotaustulosten tulkinnan perusteella lajittuneiden maakerrosten paksuus tutkimusalueella on suurimmillaan yli 30 metriä. Maakerrokset ovat ohuimmillaan tutkimusalueen itä- ja etelä -lounaisosissa, missä kallionpinta kohoaa lähelle maanpinnan tasoa (tutkimuslinjalla 3, tutkimuslinjojen 5 ja 6 lounaisosissa, tutkimuslinjan 1 kaakkoispäässä, tutkimuslinjan 8 etelä- ja pohjoispäässä sekä tutkimuslinjan 9 keskiosassa). Maanpinnan tasoon saakka kallionpinta kohoaa alueen lounaisreunalla (tutkimuslinjalla 6). Kallionpinta on todettu ylimmillään tutkimusalueen lounaisosassa (tutkimuslinjan 6 lounaispäässä) tasolla noin +105 ja alimmillaan tutkimusalueen kaakkoisreunalla (tutkimuslinjalla 8) tason +60 alapuolella. Paksuimmat maakerrokset todettiin luotauksissa tutkimusalueen luoteisosassa (tutkimuslinjalla 4 sekä tutkimuslinjojen 1 ja 2 luoteispäässä) sekä kallioisten alueiden välissä, tutkimusalueen keski- ja kaakkoisosissa (tutkimuslinjojen 5 ja 6 keskiosissa, tutkimuslinjalla 7 ja tutkimuslinjan 8 keskiosissa). Luotaustulosten tulkinnan mukaan maa-aines on alueella hiekkavaltaista ja vaihtelee koostumukseltaan hienosta hiekasta (mahdollisesti myös siltistä) karkeaan hiekkaan. Pohjavedenpinta karkeimmissa maakerroksissa on maatutkatuloksissa havaittavissa selvänä rajapintana noin 2 25 m syvyydellä maanpinnasta, tasolla noin Pohjavesitason alapuolisten lajittuneiden maakerrosten paksuus on maatutkaluotausten tulosten perusteella suurimmillaan yli 15 m. Tutkimusleikkaus muodostuman poikki alueen keskiosassa johtavalta tutkimuslinjalta 6 on esitetty kuvassa 4. Kuva 4. Tutkimusleikkaus maatutkalinjalta 6 Maatutkaluotausten tulkintaraportti tutkimustuloksineen on liitteenä 1.

7 FCG SUUNNITTELU JA TEKNIIKKA OY Tutkimusraportti 6 (9) Kairaukset ja pohjaveden havaintoputkista tehdyt havainnot Maastotarkastelun sekä maatutkaluotausten tulosten perusteella kairaukset keskitettiin tutkimusalueen keski- ja luoteisosiin, missä harjukerrostumien oletettiin olevan paksuimmillaan. Harjukerrostumien paksuudet tutkimuspisteissä vaihtelevat 29,5 metristä yli 43 metriin. Maakerrosten koostumus vaihtelee hienosta hiekasta soraan. Soravaltaisia maakerroksia tavattiin tutkimuspisteissä 3/13, 4/13 ja 5/13. Kallionpinta sijaitsee tutkimuspisteissä 30,8 yli 43 m syvyydellä, tasovälillä +46,58 +68,79. Kallionpinta on alimmillaan tutkimusalueen keskiosassa, tutkimuspisteissä 3/13 ja 4/13 ja ylimmillään pohjoisosassa, tutkimuspisteessä 6/13. Tutkimustulosten perusteella kallionpinnan korkeustasovaihtelut koko tutkimusalueella ovat noin 60 metriä. Pohjaveden havaintoputkista tehtyjen mittaushavaintojen perusteella pohjavedenpinta sijaitsee tutkimuspisteissä noin 3,9 22,9 m syvyydellä maanpinnasta tasovälillä + 76,02 +77,30 (mittaukset ). Pohjavedenpinta on alimmillaan tutkimusalueen luoteispäässä havaintoputkessa HP5/13 ja ylimmillään keskiosassa sijaitsevassa havaintoputkessa HP2/13. Pohjavesipinnan alapuolisten lajittuneiden maakerrosten paksuus tutkimuspisteissä vaihtelee välillä noin 7 30 m. Maakerrosten koostumus vaihtelee hienosta hiekasta soraan. Paksuimmat pohjavedenpinnan alapuoliset karkearakeiset maakerrokset tavattiin tutkimuspisteissä 3/13 (16,4 metriä hiekkaa soraa), 4/13 (13,9 m hiekkaa hiekkaista soraa) ja 5/13 (11,4 m hiekkaa hiekkaista soraa). Kaikkiin tutkimuspisteisiin asennettiin pohjaveden havaintoputket (52/60 mm HDPE). Asennettujen havaintoputkien putkikortit kairaustuloksineen ovat liitteenä Pohjaveden laatumääritysten tulokset 5 JOHTOPÄÄTÖKSET Näytteenottoa edeltäneestä pumppauksesta huolimatta putkista HP1/13, HP4/13 ja HP5/13 otettujen vesinäytteiden sameusarvot olivat korkeat. Lähimpänä rantaa sijaitsevasta havaintoputkista HP5/13 otetun näytteen väriluku oli myös korkea. Havaintoputkista HP1/13, HP4/13 ha HP5/13 otettujen näytteiden mangaanipitoisuudet (0,035 0,044 mg/l) ja havaintoputkesta HP5/13 otetun näytteen rautapitoisuus (0,16 mg/l) olivat koholla, alittaen kuitenkin talousvedelle asetetut raja-arvot. Korkeaa sameusarvoa ja värilukua (HP5/13) lukuun ottamatta tutkitut vesinäytteet täyttävät tutkituilta osin talousvedelle asetetut laatuvaatimukset ja suositukset. Torjunta-ainemäärityksessä (HP3/13) kaikkien yhdisteiden pitoisuudet olivat alle määritysrajojen. Vesinäytteiden analyysitulokset ovat liitteenä 3. Kallionpinta kohoaa laajalti pohjavesitason yläpuolelle tutkimusalueen itä- ja etelä - lounaisosissa. Kallioisten reuna-alueiden väliin jäävässä painanteessa kallionpintaa peittävät paksut, lajittuneet hiekkavaltaiset maakerrokset. Maakerrosten kokonaispaksuus on suurimmillaan yli 40 m ja pohjavedenpinnan alapuolisten maakerrosten paksuus suurimmillaan noin 30 metriä.

8 FCG SUUNNITTELU JA TEKNIIKKA OY Tutkimusraportti 7 (9) Pohjavedenpinnan alapuolisten lajittuneiden maakerrosten koostumus vaihtelee hienosta hiekasta soraan. Lounaispuolisen kallioalueen reunaosissa (maatutkalinja 5/ kairauspiste H ja maatutkalinja 6) tavataan myös paksu kerros tiivistä moreenia. Peitteisen painannealueen kaakkoisosissa lajittuneet maakerrokset ovat hienojakoisia ja vallitsevana maalajina alueella on hieno hiekka. Harjumuodostumaan liittyvät karkearakeisimmat lajittuneet maakerrokset tavataan tutkimusalueen keski- ja luoteisosissa (maatutkalinja 4 sekä linjojen 5 ja 6 keskiosat sekä tutkimuspisteet C ja 3/13 5/13), missä kairauksilla todettiin pohjavesitason alapuolella hiekkaa soraa m paksuisina kerroksina. Pohjavedenpinta sijaitsee tutkimusalueella tasovälillä +76,02 +77,88 (mittaukset sekä uusista havaintoputkista ). Pohjavedenpinta on alimmillaan tutkimusalueen luoteisreunalla, havaintoputkessa HP5/13 ja ylimmillään alueen kaakkoisosassa, havaintoputkessa D, pohjaveden päävirtaussuunnan ollessa kaakosta luoteeseen. Peitteisellä painannealueella ei ole pohjaveden virtausyhteyttä rajoittavia kalliokynnyksiä, vaan pohjavedellä on virtausyhteys luode kaakko suunnassa koko esiintymän poikki. Painannealueen kaakkoisosissa pohjaveden virtausta hidastavat kuitenkin hienojakoiset maakerrokset. Kallioalueiden väliin jäävä, lajittuneiden harjukerrostumien peittämä luode kaakko suuntainen painanne rajoittuu molemmista päistään Pihlajaveden vesistöön (luoteessa Kangaslahteen ja kaakossa Povenlahteen). Pihlajaveden vedenpinta on tutkimusajankohtana (syyskuun lopussa 2013) ollut tasolla +75,75. Pohjavedenpinta on mittaushavaintojen perusteella tutkimusalueen kaakkoisreunalla samalla tasolla kuin järven vedenpinta ja alueen luoteisreunalla noin 0,3 m järven vedenpinnan tasoa ylempänä. Kairaustulosten (tutkimuspiste 5/13) perusteella luoteispuolisella rantavyöhykkeellä tavataan pohjavesitason alapuolella karkeita, hyvin vettä johtavia maakerroksia, joten virtausyhteys pohjavesiesiintymän ja Kangaslahden välillä on hyvä. Kaakkoisreunalla, Povenlahden rantavyöhykkeellä virtausyhteyttä rajoittaa maakerrosten hienojakoisuus. Tutkimusalueen hydrogeologiset olosuhteet on esitetty kuvassa 5 sekä piirustuksessa YMP-152 P Kairaustulosten ja maanäytehavaintojen perusteella tutkimusalueen luoteisosassa tutkimuspisteissä 3/13, 4/13 ja 5/13 tavataan pohjavesitason alapuolella lajittuneita hiekka soravaltaisia maakerroksia. Rakeisuuden perusteella arvioituna tutkimuspisteet 3/13 ja 4/13 soveltuvat hyvin vedenottoon. Tutkimuspiste 5/13 sijaitsee vedenottoa ajatellen liian lähellä rantaa. Aiemmissa tutkimuksissa on todettu, että alueen luoteisosaan, tutkimuspisteeseen C on rakennettavissa kaivo, jonka laskennallinen antoisuus on noin m 3 /d. Pohjaveden laatuominaisuudet sekä pohjavedenpinnan alapuolisten maakerrosten koostumus ja paksuus huomioiden parhaiten vedenottoon soveltuvat tutkimuspisteet 3/13 (pohjavesitason alapuolella 16,4 m hiekkaista soraa), 4/13 (pohjavesitason alapuolella noin 13,9 metriä hiekkaa hiekkaista soraa) sekä aiemmin tutkittu piste C (pohjavesitason alapuolella 23 m hiekkaa hiekkaista soraa).

9 FCG SUUNNITTELU JA TEKNIIKKA OY Tutkimusraportti 8 (9) Kuva 5 Tutkimusalueen hydrogeologiset olosuhteet 6 JATKOTOIMENPITEET Kallioisiin alueisiin rajautuva, tutkimuspisteitä ympäröivä valuma-alue (pohjaveden muodostumisalue) on melko pienialainen (pinta-ala noin 0,3 km 2 ) ja alueella luontaisesti muodostuvan pohjaveden määrä melko vähäinen (noin 200 m 3 /d). Muodostumisalueen rajautuminen sekä luoteis- että kaakkoispäässä Pihlajaveden vesistöön, vedenottoon soveltuvien pisteiden ja rannan läheisyys sekä rantavyöhykkeen pohjavesitason alapuoliset hyvin vettä johtavat maakerrokset mahdollistavat käyttöön saatavan vesimäärän lisäämisen rantaimeytymistä hyväksikäyttäen. Valuma-alueen kaakkoisosassa tavattavien maakerrosten hienojakoisuudesta johtuen alue soveltuu huonosti imeytyskaivojen tai altaiden kautta suoritettavaan imeytykseen. Vedenhankintamahdollisuuksien tarkentamiseksi ehdotetaan havaintoputkissa HP3/13, HP4/13 ja HP5/13 suoritettavaksi vedenjohtavuusmittaukset. Mittaustulosten perusteella määritetään tutkimuspisteissä HP3/13 ja HP4/13 tavattavien maakerrosten vedenantoisuus ja tutkimuspisteiden soveltuvuus vedenottokohteiksi. Tutkimuspisteestä HP5/13 saatavien mittaustulosten perusteella puolestaan tarkennetaan tiedot rantavyöhykkeessä pohjavesitason alapuolella tavattavien maakerrosten vedenjohtavuudesta ja pohjavesiesiintymän sekä järvenlahden välisestä virtausyhteydestä (rantaimeytymisolosuhteista). Tutkimusalueelta jatkuvasti käyttöön saatavan pohjaveden ja rantaimeytyvän veden määrän sekä veden laadun pysyvyyden selvittämiseksi ehdotetaan vedenjohtavuusmittausten tulosten perusteella valittavissa tutkimuspisteissä suoritettavaksi koepumppaukset. Tutkimuspisteissä 4/13 ja C mahdollinen

10 FCG SUUNNITTELU JA TEKNIIKKA OY Tutkimusraportti 9 (9) koepumppaus edellyttää koekaivon rakentamista ja pumppauksen suorittamista kaivosta uppopumpulla. Tutkimuspisteessä 3/13 koepumppaus on mahdollista suorittaa myös imupumpulla, kohteeseen asennettavasta imusarjasta. FCG Suunnittelu ja tekniikka Oy Hyväksynyt: Timo Lempinen Toimialajohtaja, DI Laatinut: Jussi Arjas Suunnittelupäällikkö, FM

11 Liite 1 Maatutkaluotausten tulkintaraportti

12 Liite 2 Havaintoputkien putkikortit

13 Liite 3 Vesinäytteiden analyysitulokset