Hanhikankaan rakennetutkimus ja virtausmallinnus Geologi Tapio Väänänen, Geologian tutkimuskeskus, Kuopio Projektin tulosten esittely 25.4.2016 Kohde: Mikkelin pohjavesien suojelun yhteistyöryhmä Paikka: Etelä-Savon Ely-keskus, kokoushuone Tupa 2.5.2016 1
Tutkimuksen lähtökohta ja tavoitteet hankkia riittävä tietopohja vesihuollon turvaamisen, vesienhoitosuunnittelun ja maankäytön suunnittelun / toteuttamisen edellyttämille toimenpiteille työssä paikannetaan vedenhankinnan kannalta keskeiset maaperäyksiköt ja selvitetään alueen kallionpinnan topografia selvitetään mahdollisuuksia tekopohjaveden muodostamiselle 2.5.2016 2
Toteutus käytettiin raskaita kairauksia ja maanpintaa rikkomattomia tutkimusmenetelmiä, joilla selvitettiin: hyvin vettä johtavien karkeiden hiekka- ja soramateriaalien esiintymistä kallion pinnan asemaa ja topografiaa pohjaveden pinnan tasoa ja virtaussuuntia (geofysiikka, vanhat ja uudet havaintoputket) 2.5.2016 3
Mikkelinharju Mikkelin harjujakso alkaa aivan Mikkelin pohjoisosasta Pieni-Poikimon muodostumalta Mikkelin Hanhikankaan Kalevankankaan kohdalla laajentuma Harjujakso jatkuu etelään päin Parkatinkankaan, Harikkalan ja Kaivannonharjun kautta Ristiinan eteläosaan ja sieltä aina II Salpausselälle saakka 2.5.2016 4
Hanhikankaan ja Pursialan pohjavesialueet pohjavesialue luokituksessa pohjavesialueiden raja on Kalevankankaan eteläpuolella hydraulinen yhteys Hanhikankaan ja Pursialan välillä mahdollinen 2.5.2016 5
Hanhikankaan ja Pursialan pohjavesialueet oletetut virtaussuunnat perustuen aikaisempiin tutkimuksiin 2.5.2016 6
Hanhikangas: painovoimamittaukset alueella on mitattu aiempien tutkimusten yhteydessä painovoimalinjaa: 5500 m vuonna 2005 (Pursialan puoli) 9500 m vuonna 2006 tehdyn pohjavesitutkimuksen yhteydessä (Pöyry mittauksentilaaja / GTK toteuttaja) vuoden 2014 lopussa keväällä 2015 tehtiin täydentäviä mittauksia pohjoisosaan, Kalevankankaalle ja keskustan alueelle pohjavesialueiden rajalle yhteensä 18 800 m painovoimalinjaa alueella yhteensä 33 800 m 2.5.2016 7
Hanhikangas: kairaukset alueella on tehty eri tutkimusten yhteydessä useita kymmeniä maakairauspisteitä, joista osassa on kalliovarmistus Vesipiiri on tehnyt heijarikairausta vuonna 1971 vähintään 54 pisteeseen Insinööritoimisto E. Hilpi on tehnyt Hanhilammen länsipuolella painokairausta linjatutkimuksena 1972 muita kairauspisteitä tai pohjavesiputkiasennuksia noin 60 kpl lisäksi Pursialan alueella runsaasti kairauksia 2.5.2016 8
Hanhikangas: 2015 toteutuneet kairaukset - uutta kairausta 2015 172 m (maakairaus) - kokonaiskairaus 196 m (maa + kalliokairaus) - referenssinä uusille painovoimamittauksille ja maatutkaluotaustulkinnalle Esityksen nimi / Tekijä 2.5.2016 9
Maaperän kerrosrakenne Suurin kerrospaksuus kairauksissa 35,3 m Kerrosjärjestys harjun ydinosassa: Pintaosa hiekkaa tai hienoa hiekkaa, voi olla soraisia kerroksia K = 2,9x10-5..2,6x10-4 m/s. Syvemmällä soraa Pohjalla 1-3 m hiekkamoreenia kallion päällä Kerrosjärjestys harjun deltaosassa: Pintaosa hiekkaa tai soraista hiekkaa, foreset -kerroksia Hietaa tai hienoa hiekkaa (runsaasti kiillettä) K = 2,9x10-5..2,6x10-4 m/s. Pohjalla 1 3 m moreenia kallion päällä Kerrosjärjestys liepeillä: Pintaosa hiekkavaltaista Pohjavesi lähellä moreenin pintaa tai sen alapuolella 2.5.2016 10
Hanhikangas 3D painovoima 2005 ja 2006 Hk/Ht kuivakerros -vajovesivyöhyke (max n. 20 m) Hk pohjavesivyöhyke (max n. 18 m) Moreeni (0 12 m) Harjun ydinosassa myös soravaltaista 2.5.2016 11
Vettäjohtavan kerroksen paksuus 2.5.2016 12
Animaatioesimerkkejä pohjavesialueen rakenteesta -Poikkiprofiili -Pitkittäisprofiili -Hanhijoki -Maatutkalinjat -Pohjavesiallas 2.5.2016 13
Pohjavesi: virtausmalli - mallin kalibrointi perustuu laajaan 18.8.2015 tehtyyn vedenpintojen mittauskierrokseen - kaivojen ottotiedot Vesilaitokselta -Virtauksen simulointi 2300 m 3 /d ja 4500 m 3 /d - pohjavedenvirtaus tapahtuu pääasiassa etelä-, pohjois- ja lounaispuolisilta alueilta: -harjun karkeimman ytimen suunnasta ja Hanhilammen suunnalta lännestä -2300 m 3 /d osa pumpattavasta vedestä joutuu malliin pintavedestä -4500 m 3 /d pohjaveden pinta alkaa vajota vähitellen 2-3 m alemmaksi laajalla alueella -Mahdollisesti alueen pienvesistöjen pintojen tasoissa alkaa tapahtua alenemista -pohjaveden kulkeutuminen vedenottamolle (lisäys raportin tietoihin, GMS mallinnus) -mallinnus Kalevankankaan koulutontilta vedenottamolle (2300 m 3 /vrk) - vesipartikkeli liikkuu noin 18 kk tonttialueelta vedenottamolle: -aluksi hietavaltaisessa deltaosassa virtaus on melko hidasta, - harjun ydinosassa virtaus nopeutuu - mallissa ei ole huomioitu sitä, kuinka nopeasti vesi kulkeutuu ensin maanpinnalta pohjaveden pintaan Esityksen nimi / Tekijä 2.5.2016 14
Johtopäätökset Maapeitteen paksuus on keskeisellä pohjavesivyöhykkeellä noin 20 35 m Pohjavedenpinta: vedenottamon ympäristössä noin 85..90 m Vihkharjun pohjoispuolella 105..106 m Pohjavesivyöhykkeen paksuus vedenottamon etelä- ja lounaispuolella 14..16 m, jopa 18 m Kallionpinta jää todennäköisesti Naisvuoren ja Tuomiokirkon välisellä alueella muutamia metrejä pohjavedenpinnan alapuolelle Pohjavedenvirtausnopeus vedenottamon eteläpuolella on arviolta alle kymmenestä metristä vajaaseen 20 metriin kuukaudessa mahdollisesti suurempi Laskennallinen vedenjohtavuus vaihtelee harjuytimen noin K= 4 x10-3 m/s liepeiden luokkaa K= 10-5 m/s Vedenoton vaikutukset alkavat virtausmallinnuksen perusteella todennäköisesti näkyä siirryttäessä nykyisestä suurempiin ottomääriin Esityksen nimi / Tekijä 2.5.2016 15