HÖGBERGET, MAA- AINESTOIMINNAN YVA LIITE: POHJAVESIMAL- LINNUS

Transkriptio

1 Vastaanottaja Esbogård AB Asiakirjatyyppi Raporttiliite Päivämäärä HÖGBERGET, MAA- AINESTOIMINNAN YVA LIITE: POHJAVESIMAL- LINNUS

2 HÖGBERGET, MAA-AINESTOIMINNAN YVA LIITE: POHJAVESIMALLINNUS Päivämäärä 18/05/2015 Laatija TTAI Kuvaus Liite Högberget Maa-ainestoiminnan ympäristövaikutusten arviointiselostukseen: Pohjavesimallinnuksen lähtötiedot Viite Esbogård AB, Högberget maa-ainestoiminnan ympäristövaikutusten arviointimenettely Ramboll PL 25 Säterinkatu ESPOO P F

3 Liite: Pohjavesimallinnus SISÄLTÖ 1. JOHDANTO 1 2. POHJAVESIMALLINNUS Yleistä pohjavesimallinnuksesta Käytetyt ohjelmistot Lähtötiedot Tutkimuskairaukset syksyllä Mallin rakenne Mallinnetun alueen rajaus ja reunaehdot Mallin vedenjohtavuudet Nykytilanne ja louhinnan vaikutus Epävarmuustarkastelu 8 LIITTEET Liite 1 Pohjaveden havaintoputkikortit (3 kpl)

4 Liite: Pohjavesimallinnus 1 / 1 1. JOHDANTO Tämä raportti on liite Esbogård AB:n Espoon Högbergetin alueen maa-ainestoiminnan ympäristövaikutusten arviointiselostukseen. Raportissa kuvataan hankkeen pohjavesivaikutusten arvioinnin yhteydessä laadittu pohjavesimallinnus. Pohjavesimallinnusta käytettiin yhtenä hankkeen pohjavesivaikutusten arvioinnin apuvälineenä. Pohjavesimallinnuksen avulla mallinnettiin alueen nykytilanne siten, että pohjavesimallin avulla lasketut pohjaveden pinnankorkeudet noudattavat alueen luonnontilaisia pinnankorkeuksia. Nykytilanteen mallintamisen jälkeen mallin avulla arvioitiin sitä miten suunniteltu kiviainestenotto tulisi vaikuttamaan ottoalueen ympäristön pohjaveden pinnankorkeuksiin. 2. POHJAVESIMALLINNUS 2.1 Yleistä pohjavesimallinnuksesta Pohjavesimallinnuksen avulla luodaan todellisuutta kuvaava malli, jonka avulla esitetään vallitsevia pohjavesiolosuhteita. Pohjavesimallinnuksessa keskeistä on alueen maa- ja kallioperäolosuhteiden kuvaaminen. Olosuhteiden kuvaamisessa korostuvat maalajien ja kallioperän ominaisuudet ja niiden rakenne. Pohjavesimallin tarkkuus on riippuvainen käytetyistä lähtötiedoista. Käytettävissä olevien lähtötietojen avulla rakennetaan kuvaus mallinnettavan alueen olosuhteista ja arvioidaan mm. mallin reunaehtoja, joiden avulla malli liitetään ympäröivään maailmaan. Mallinnuksen tavoitteena on laatia yleistetty kuvaus mallinnettavasta alueesta, jonka avulla voidaan tarkastella mm. pohjaveden päävirtaussuuntia ja mallinnettavalla alueella toteutettavien louhintojen aiheuttamia muutoksia pohjavesiolosuhteissa. Malliin liittyvästä yleistyksestä johtuen mallin avulla ei pyritä tarkastelemaan pohjaveden virtaussuuntia yksittäisissä pisteissä. 2.2 Käytetyt ohjelmistot Pohjavesimallinnus toteutettiin Visual ModFlow Flex ver ohjelmistolla. Kyseinen ohjelma hyödyntää pohjavesimallinnuksessa yleisesti käytössä olevaa USGS:n (U.S. Geological Survey) kehittämää ModFlow 2005 laskentakoodia. ModFlow on kolmiulotteinen finiitti-differenssi menetelmään perustuva pohjavesimalli. Kyseisessä mallissa mallinnettava alue jaetaan säännölliseen kuutioista muodostuvaan verkostoon, jossa voi olla useita kerroksia, rivejä ja sarakkeita. Mallinnuksessa jokaiselle muodostetulle kuutiolle annetaan mallinnettavan alueen olosuhteita kuvaavia lähtötietoja. Mallinnusohjelmiston lisäksi pohjavesimallin laatimisessa hyödynnettiin Surfer ver ohjelmaa sekä ArcGIS for Desktop ohjelmistoa. Kyseisillä ohjelmistoilla laadittiin mallinnuksessa hyödynnettäviä pintamalleja, sekä kartta-aineistoja. 2.3 Lähtötiedot Pohjavesimallinnuksen lähtötietoina käytettiin seuraavia aineistoja: - Maanmittauslaitoksen peruskartta - Geologian tutkimuskeskuksen maaperä- ja kallioperäkartta-aineisto - Ramboll Finland Oy, Espoon Kulmakorven puhtaiden ylijäämämassojen läjityksen sekä maa-ainestenoton YVA-menettely, Ympäristövaikutusten arviointiselostus (2009), Rudus Oy. 127 s. + liitteet

5 Liite: Pohjavesimallinnus 2 / 1 - Envimetria Oy, Pohjavesiselvitys Espoon Kulmakorven puhtaiden ylijäämämassojen läjityksen sekä maa-ainestenoton YVA-menettelyyn. Rudus Oy, s. + liitteet - Ympäristölupapa No YS 1695 ( ) koskien Kallion louhintaa ja louheen murskausta sekä ylijäämälouheen vastaanottoa ja murskausta Espoon Kulmakorven alueella - Hankealueella syksyllä 2014 toteutetut kairaukset ja vesimenekkikokeet kallioperän vedenjohtavuuksien ja maakerrosten paksuuksien arvioimiseksi (tutkimusten tulokset on esitetty arviointiselostuksessa) - Högbergetin hankealueen ympäristössä keväällä 2015 toteutettu kaivokartoitus (kartoituksen tulokset on esitetty arviointiselostuksen liitteenä) - Hankealueen maanpinnan laserkeilausaineisto - Ämmässuon-Kulmakorven alueen vesien yhteistarkkailun tulokset (vedenlaatutulokset ja pohjaveden pinnankorkeuksien mittaukset) Tutkimuskairaukset syksyllä 2014 Hankealueen kallioperän vedenjohtavuuksia mitattiin syksyllä Alueelle asennettiin syksyllä 2014 kolme uutta kalliopohjaveden havaintoputkea, joiden kohdalla suoritettiin vesimenekkimittaukset (RFKPV01, RFKPV02 ja RFKPV03). Lisäksi hankealueen reunalla on mitattu kallioperän vedenjohtavuuksia vuonna 2008 (tutkimuspiste 103). Tutkimuspisteiden sijainnit on esitetty kuvassa 1. Havaintoputket asennettiin alueella olevien kallioperän heikkousvyöhykkeiden kohdalle, jotta voitaisiin arvioida alueen kallioperän vedenjohtavuuksia. Vesimenekkikokeiden perusteella kallioperä oli mittauskohdilla hyvin tiivistä sekä vuoden 2014 että 2008 mittauksissa. Kymmenen minuutin mittausaikana kallioon tapahtuva vuoto oli suurimmillaan vain 5 litraa (paine 3 bar, avoimen kairanreiän pituus 8 m). Tämä vastaa karkeasti vedenjohtavuuden (K) arvoa noin m/s. Kyseinen vuoto todettiin pisteessä RFKPV03 kallion pintaosissa ylimmän kahdeksan metrin matkalla. Kallio oli kyseisessä pisteessä noin 4,3 metrin syvyydellä maanpinnasta. Rikkonaisessa kallioperässä vastaavat kallioon tapahtuvat vuodot ovat yleensä useiden satojen litrojen luokkaa. Kairauksen (2014) yhteydessä toteutettujen vesimenekkimittausten tulokset on esitetty taulukossa 1. Havaintoputkien putkikortit on esitetty raportin liitteenä. Taulukko 1. Vesimenekkikokeiden mittaustulokset (tutkimuspisteiden sijainnit on esitetty kuvassa 1). Tutkimuspiste RFKPV01 Mittaussyvyys Mittauspaine (bar) Mittausaika (min) Vesimäärä (litraa) 1,5-10, ,47-21, ,4-35, Tutkimuspiste RFKPV02 Mittaussyvyys Mittauspaine (bar) Mittausaika (min) Vesimäärä (litraa) 5,2-17, ,5-30,

6 Liite: Pohjavesimallinnus 3 / 1 Tutkimuspiste RFKPV03 Mittaussyvyys Mittauspaine (bar) Mittausaika (min) Vesimäärä (litraa) 4,25-12, ,4-23, Kuva 1. Kalliopohjaveden pinnankorkeuden samanarvonkäyrät. Kalliopohjaveden virtaus suuntautuu korkeammalta samanarvonkäyrältä kohti alempia samanarvonkäyriä. Kuvassa on esitetty ne kalliopohjaveden havaintopisteet, joita on käytetty samanarvonkäyrien laskennassa. Lisäksi kuvassa on esitetty vuonna 2014 sekä vuonna 2008 toteutettujen vesimenekkikokeiden sijainnit. Pinnankorkeusmittausten lähde: Ämmässuon-Kulmakorven alueen vesien yhteistarkkailu Mallin rakenne

7 Liite: Pohjavesimallinnus 4 / 1 Pohjavesimalli laadittiin siten, että maaperä- ja kallioperäolosuhteet kuvattiin yhtenä mallinnettavana kerroksena. Kyseiselle kerrokselle annettiin tarvittavat lähtötiedot (mm. vedenjohtavuusarvo K), jolla kuvattiin maaperän ja kallioperän yhteistä vedenjohtavuutta. Mallinnettu alue jaettiin x-y suunnassa noin 100x100 metrin suuruisiin ruutuihin. Mallin pintaosa (maanpinta) muodostettiin alueella toteutetun laserkeilausaineiston perusteella siten, että malli noudattelee 10x10 metrin ruutujen tarkkuudella nykyistä maanpintaa. Mallin pohjana käytettiin tasoa 0, jolloin mallinnetun maa-ja kallioperän paksuus vaihteli välillä n metriä. Pohjavedenvirtaus mallinnetun alueen reunalla ja mallin muut yhteydet alueen ulkopuolelle kuvattiin ns. reunaehtojen avulla. Reunaehtojen avulla kuvataan mm. alueella tuleva sadanta ja alueelta pois kulkeutuvat vedet (ojat ja purot). Malli laadittiin ns. steady-state muotoisena, jolloin malli laskee annetuilla lähtötiedoilla tasapainotilanteen. Tasapainotilanteessa mallin laskennallinen pohjaveden pinnankorkeus mallin eri osissa pysyy laskennan loppuvaiheessa vakiona. 2.5 Mallinnetun alueen rajaus ja reunaehdot Mallinnettava alue pyrittiin rajaamaan pohjavedenjakaja-alueiden avulla. Tämän avulla mallin reuna-alueet pystyttiin mallintamaan pääosin ns. no-flow (ei virtausta) reunoina, jolloin reunan läpi ei tapahdu pohjaveden virtausta. Mallinnettavalta alueelta kulkeutuu todellisuudessa vesiä pois ojia ja puroja pitkin ja kyseisiin ojiin ja puroihin purkautuu myös alueen pohjavesiä. Kyseiset kohdat mallinnettiin ns. drain (oja) reunaehdon avulla. Kyseinen reunaehto poistaa mallista vettä niissä soluissa, joihin reunaehto asetetaan. Lisäksi samaa reunaehtoa on käytetty mallinnettavalla alueella olevien ojien ja purojen kohdalla mallintamaan niiden kautta tapahtuvaa veden virtausta pois mallista. Lisäksi pohjavesimalliin tulevaa vettä mallinnettiin ns. recharge (sadanta) reunaehdon avulla. Mallin alue ja reunaehdot on esitetty kuvassa 2.

8 Liite: Pohjavesimallinnus 5 / 1 Kuva 2. Pohjavesimallin alue. Musta reunaviiva kuvaa mallinnettu aluetta. Alueen keskellä on esitetty myös hankealue ja ottoalue. Punaisella värillä on esitetty alueet, joilla on käytetty drain-reunaehtoa. Lisäksi drain-reunaehtoa on käytetty alueella olevien ojien ja purojen mallintamiseen (sinisellä viivalla esitetyt alueet). Muut mallin reuna-alueet on mallinnettu no-flow-reunaehdon avulla. 2.6 Mallin vedenjohtavuudet Mallinnetulla alueella maapeitteiden paksuudet ovat pääosin alhaisia. Paksumpia maapeitteitä esiintyy ainoastaan alueella olevissa kallioperän heikkousvyöhykkeissä. Alueen maaperä- ja kallioperäolosuhteet on esitetty arviointiselostuksessa. Mallinnetun alueen vedenjohtavuusalueet (valkoinen, vihreä ja sininen) on esitetty kuvassa 3. Samassa kuvassa on näkyvissä myös mallin hilaverkosto. Mallinnetun alueen ulkopuolella näkyvät vihertävät alueet ovat ns. no-flow soluja jotka eivät sisälly mallinnettuun alueeseen. Vedenjohtavuusalueet on laadittu alueen kallioperä- ja maaperäkartta-aineiston avulla, sekä alueelta tulkittujen kallioperän heikkousvyöhykkeiden avulla. Eri vyöhykkeiden avulla kuvataan pääosin kallioperän heikkousvyöhykkeitä. Kallioperän heikkousvyöhykkeissä vedenjohtavuus on yleensä ympäröivää ehjää kallioperää parempi.

9 Liite: Pohjavesimallinnus 6 / 1 Kuva 3. Malliin luodut vedenjohtavuusvyöhykkeet on esitetty eri väreillä. Reuna-alueiden vaaleanvihreällä esitetyt ruudut ovat ns. no-flow soluja ja ne sijaitsevat pohjavesimallin ulkopuolella (aluetta ei ole mallinnettu). 2.7 Nykytilanne ja louhinnan vaikutus Pohjavesimallin rakentamisen jälkeen suoritettiin mallin kalibrointi. Kalibroinnissa muutetaan mallin parametreja siten, että sen avulla kuvataan mahdollisimman hyvin olemassa olevia olosuhteita. Kalibroinnin yhteydessä muutettiin mallissa olevien vedenjohtavuusvyöhykkeiden vedenjohtavuusarvoja (ns. K-arvo) ja sadannan kautta tapahtuvan pohjaveden muodostumisen (imeynnän) arvoja. Kalibroinnin yhteydessä saavutettujen pohjaveden pinnankorkeuksien samanarvonkäyrästö on esitetty kuvassa 4. Vedenjohtavuusvyöhykkeiden (kuva 3) vedenjohtavuuksiksi saatiin arvot: - sininen alue: 5x10-6 m/s (alueen merkittävimmät ruhjeet, suurin vedenjohtavuus) - vihreä alue: 5x10-7 m/s (pienialaiset ruhjeet) - valkoinen alue: 5x10-8 m/s (alueen kallioperä keskimäärin)

10 Liite: Pohjavesimallinnus 7 / 1 Kalibroinnin yhteydessä alueella pohjavedeksi (kalliopohjavesi) imeytyvän veden määrä oli mm/a. Pienimmät imeyntäarvot olivat käytössä Ämmässuon jätekeskuksen alueella. Kuva 4. Mallin avulla laskettu nykytilanteen pohjaveden samanarvonkäyrästö. Nykytilanteen mallinnuksen jälkeen pohjavesimallin avulla arvioitiin miten hankkeen suunniteltu louhinta laajimmassa louhintavaihtoehdossa vaikuttaa alueen pohjaveden pinnankorkeuksiin. Mallia muutettiin siten, että louhinta-alueen pohjan tasolta (+15) poistetaan vettä siten, että vedenpinta ei voi nousta ottoalueen pohjalla yli tason +15. Tämä aiheuttaa sen, että ympäröiviltä alueilta kulkeutuu pohjavettä kohti louhittavaa aluetta. Tämä vastaa tilannetta jossa louhos olisi louhittu kokonaisuudessaan.

11 Liite: Pohjavesimallinnus 8 / 1 Kuva 5. Laajimman suunnitellun louhinnan (pohjan taso +15) vaikutus alueen ympäristön pohjaveden pinnankorkeuksiin. Louhinnan suurin vaikutus alueen ympäristön pohjaveden pinnankorkeuksiin kohdistuu louhittavalta alueelta lounaaseen. Tälle alueelle sijoittuu hankealueen merkittävin kallioperän heikkousvyöhyke. Käytännössä louhinnan vaikutus pohjaveden pinnankorkeuksiin on havaittavissa ottoalueen välittömässä ympäristössä. Pohjaveden pinnankorkeuden lasku on suurimmillaan nykyisten kallioselänteiden kohdilla, joiden alueella pohjaveden alenema-alue jää kuitenkin pienemmäksi. Hankealueen sisällä alenemat ovat luokkaa noin <5 40 metriä riippuen etäisyydestä varsinaiselle ottoalueelle. Hankealueen ulkopuolella alenemat ovat luokkaa 0 10 metriä. Ottoalue tulee todennäköisesti keräämään myös Ämmässuon jätekeskuksen alueelta kulkeutuvia pohjavesiä. 2.8 Epävarmuustarkastelu Högbergetin alueesta luotiin pohjavesimalli, jossa pyrittiin kuvaamaan alueen maaperä- ja pohjavesiolosuhteet yleistetysti. Malli rakennettiin siten, että sillä pystytään kuvaamaan alueen pohjaveden päävirtaussuunnat.

12 Liite: Pohjavesimallinnus 9 / 1 Mallinnettu alue rajattiin pohjaveden muodostumisalueiden rajaamisen avulla. Mallin vuorovaikutus ympäröivän maailman kanssa otettiin huomioon reunaehtojen avulla. Mallissa käytetty solukoko oli noin 100x100 m (x-y). Yhdelle solulle pystytään mallissa antamaan vain yksi arvo jokaista mallissa käytettyä muuttujaa kohden, kuten esim. maanpinta, maa- ja kallioperän vedenjohtavuus. Tästä johtuen malli yleistää olemassa olevia olosuhteita. Mallin avulla laskettuihin ennusteisiin liittyy virhettä joka johtuu sekä edellä esitetyistä tekijöistä, että lähtötietoihin sisältyvästi virheestä. Tästä syystä malli pyritään saamaan toimimaan siten, että se ennustaa oikein pohjaveden päävirtaussuunnat ja toimii mahdollisten malliin tehtyjen muutosten seurauksena loogisesti. Mallinnuksen avulla ei pyritä tarkastelemaan esim. pohjaveden virtaussuuntaa yksittäisissä pisteissä. Högbergetin alueen pohjavesimallin avulla pystyttiin mallintamaan alueen pohjavesiolosuhteet siten, että mallin laskennassa pohjaveden päävirtaussuunnat noudattelevat samoja pääpiirteitä kuin todelliset virtaussuunnat. Tämän perusteella pohjavesimallin avulla voidaan arvioida hankealueen louhinnan aiheuttamia pohjavesivaikutuksia. Mallin tulosten tarkastelussa on kuitenkin otettava huomioon mallinnukseen liittyvät epävarmuudet.

13 Liite: Pohjavesimallinnus 1-1 LIITE 1 POHJAVEDEN HAVAINTOPUTKIKORTIT (3 KPL)

14 RAMBOLL TYÖNUMERO HAVAINTOPUTKEN NRO KOHDE RFKPV 01 Espoonkartano KOORDINAATTI- JA KORKEUSJÄRJESTELMÄ X = Y = TM35FIN / N2000 Z POHJAVESIPUTKIKORTTI ASENNUS JA MITTAUS HAVAINNOT PVM SYVYYS TASO HUOM. TASOTIEDOT JA RAKENNE Putken yläpää Maanpinta Suodattimen alapää Yläosan rakenne Putkimateriaali Suodatinmalli Suodattimen pituus m KUNTOTARKASTUS Päivämäärä Ennen kuntotark. Alkusyvyys Syvyys 1 min 3 min 5 min 10 min SUUNNITTELIJA SYVYYS SYV. (m) GWM PEH kiinteä 6 TASO TASO KOHDE Asennus pvm Asentanut Ppo Espoonkartano Piirros pisteestä (ei mittakaavassa) Karttapiirros pisteen sijainnista Teräksinen lukittava +46,28 (putken yp) 1,14 +45,14(maanpinta) putken kokonaispituus 14,00 m 6,0 6,86 +38,28 (suod. yp) +32,28 (suod. ap) Maalajihavainnot ja muut huomiot:

15 RAMBOLL TYÖNUMERO HAVAINTOPUTKEN NRO KOHDE RFKPV 02 Espoonkartano KOORDINAATTI- JA KORKEUSJÄRJESTELMÄ X = Y = TM35FIN / N2000 Z POHJAVESIPUTKIKORTTI ASENNUS JA MITTAUS HAVAINNOT PVM SYVYYS TASO HUOM. TASOTIEDOT JA RAKENNE Putken yläpää Maanpinta Suodattimen alapää Yläosan rakenne Putkimateriaali Suodatinmalli Suodattimen pituus m KUNTOTARKASTUS Päivämäärä Ennen kuntotark. Alkusyvyys Syvyys 1 min 3 min 5 min 10 min SUUNNITTELIJA SYVYYS SYV. (m) GWM PEH kiinteä 6 TASO TASO KOHDE Asennus pvm Asentanut Ppo Espoonkartano Piirros pisteestä (ei mittakaavassa) Karttapiirros pisteen sijainnista Teräksinen lukittava +46,28 (putken yp) 1,14 +45,14(maanpinta) putken kokonaispituus 14,00 m 6,0 6,86 +38,28 (suod. yp) +32,28 (suod. ap) Maalajihavainnot ja muut huomiot:

16 RAMBOLL TYÖNUMERO HAVAINTOPUTKEN NRO KOHDE RFKPV 03 Espoonkartano KOORDINAATTI- JA KORKEUSJÄRJESTELMÄ X = Y = Z POHJAVESIPUTKIKORTTI ASENNUS JA MITTAUS HAVAINNOT PVM SYVYYS TASO HUOM. TASOTIEDOT JA RAKENNE Putken yläpää Maanpinta Suodattimen alapää Yläosan rakenne Putkimateriaali Suodatinmalli Suodattimen pituus m KUNTOTARKASTUS Päivämäärä Ennen kuntotark. Alkusyvyys Syvyys 1 min 3 min 5 min 10 min SUUNNITTELIJA SYVYYS SYV. (m) GWM PEH kiinteä 6 TASO TASO KOHDE Asennus pvm Asentanut Ppo Espoonkartano Piirros pisteestä (ei mittakaavassa) Karttapiirros pisteen sijainnista Teräksinen lukittava +38,95 (putken 1,20 +37,75 putken kokonaispituus 14,00 m 6,0 6,80 +30,95 (suod. yp) +24,95 (suod. ap) Maalajihavainnot ja muut huomiot: