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 1Hanhikankaan rakennetutkimus/ Tapio Väänänen

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 2Hanhikankaan rakennetutkimus/ Tapio Väänänen

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 3Hanhikankaan rakennetutkimus/ Tapio Väänänen

Mikkelinharju

2.5.2016 4Hanhikankaan rakennetutkimus/ Tapio Väänänen

• 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

Hanhikankaan ja Pursialan pohjavesialueet

2.5.2016 5Hanhikankaan rakennetutkimus/ Tapio Väänänen

• pohjavesialue luokituksessa pohjavesialueiden raja

on Kalevankankaan eteläpuolella

• hydraulinen yhteys Hanhikankaan ja Pursialan

välillä mahdollinen

Hanhikankaan ja Pursialan pohjavesialueet

2.5.2016 6Hanhikankaan rakennetutkimus/ Tapio Väänänen

• oletetut virtaussuunnat perustuen

aikaisempiin tutkimuksiin

Hanhikangas: painovoimamittaukset

2.5.2016 7Hanhikankaan rakennetutkimus/ Tapio Väänänen

• alueella on mitattu aiempien tutkimusten yhteydessä

painovoimalinjaa:

• 5500 m vuonna 2005 (Pursialan puoli)

• 9500 m vuonna 2006 tehdyn pohjavesi-

tutkimuksen yhteydessä (Pöyry mittauksentilaaja

/ GTK toteuttaja)

• vuoden 2014 lopussa – keväällä 2015 tehtiin

täydentäviä mittauksia pohjoisosaan, Kalevan-

kankaalle ja keskustan alueelle pohjavesialueiden

rajalle yhteensä 18 800 m

• painovoimalinjaa alueella yhteensä 33 800 m

Hanhikangas: kairaukset

2.5.2016 8Hanhikankaan rakennetutkimus/ Tapio Väänänen

• 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

Hanhikangas: 2015 toteutuneet kairaukset

2.5.2016 9Esityksen nimi / Tekijä

- uutta kairausta 2015 172 m (maakairaus)

- kokonaiskairaus 196 m (maa + kalliokairaus)

- referenssinä uusille painovoimamittauksille ja

maatutkaluotaustulkinnalle

Maaperän kerrosrakenne

2.5.2016 10Hanhikankaan rakennetutkimus/ Tapio Väänänen

• 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

Hanhikangas 3D painovoima 2005 ja 2006

2.5.2016 11Hanhikankaan rakennetutkimus/ Tapio Väänänen

Moreeni (0 – 12 m)

Hk – pohjavesivyöhyke (max n. 18 m)

Harjun ydinosassa myös soravaltaista

Hk/Ht – kuivakerros -vajovesivyöhyke (max n. 20 m)

Vettäjohtavan

kerroksen paksuus

2.5.2016 12Hanhikankaan rakennetutkimus/ Tapio Väänänen

Animaatioesimerkkejä pohjavesialueen

rakenteesta

2.5.2016 13Hanhikankaan rakennetutkimus/ Tapio Väänänen

-Poikkiprofiili

-Pitkittäisprofiili

-Hanhijoki

-Maatutkalinjat

-Pohjavesiallas

Pohjavesi: virtausmalli

2.5.2016 14Esityksen nimi / Tekijä

- mallin kalibrointi perustuu laajaan 18.8.2015 tehtyyn vedenpintojen mittauskierrokseen

- kaivojen ottotiedot Vesilaitokselta

-Virtauksen simulointi 2300 m3/d ja 4500 m3/d

- pohjavedenvirtaus tapahtuu pääasiassa etelä-, pohjois- ja lounaispuolisilta alueilta:

-harjun karkeimman ytimen suunnasta ja Hanhilammen suunnalta lännestä

-2300 m3/d osa pumpattavasta vedestä joutuu malliin pintavedestä

-4500 m3/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 m3/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

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

2.5.2016 15Esityksen nimi / Tekijä