Luikonlahden pohjaveden virtausmallinnus
| Moderaattori:Ei ole (katso kaikki) Kuinka ryhtyä moderaattoriksi? Sivun edistyminen: Täysluonnos. Arvostuksen määrää ei ole arvioitu (ks. peer review). |
| Lisää dataa
|
Johdanto
Pohjaveden virtausmallinnuksen avulla voidaan kvantitatiivisesti arvioida muodostuvia ja purkautuvia pohjavesimääriä, pinnankorkeuksia, virtausnopeuksia ja -suuntia sekä haitta-aineiden kulkeutumista pohjavedessä (Leveinen 2006). Tätä tietoa voidaan käyttää mm. havainnollistettaessa pohjaveden virtausta ja arvioitaessa haitta-aineiden leviämistä kaivosalueelta ympäristöön (Leveinen 2006). Kulkeutumismallinnuksen avulla voidaan arvioida pohjaveden mukana kulkeutuvien haitta-aineiden pitoisuuksia, jolloin niitä voidaan käyttää terveys- ja ekologisessa riskinarvioinnissa.
Luikonlahden kaivosalueella ja sen ympäristössä mallintamisen tavoitteena oli havainnollistaa veden kulkeutumisreittejä ja -aikoja potentiaalisista päästölähteistä. Tarkasteltavia päästölähteitä olivat Palolampi ja sen länsipuoliset louhokset ja sivukivikasat, rikastushiekka-allas ja sen alapuolinen selkeytysallas sekä Heinälampi ja siitä Petkellahteen johtava Kylmäpuro (Kuva 1) Kulkeutumismallinnuksen avulla havainnollistettiin nikkelin kulkeutumisreittejä rikastushiekka-altaalta ympäristöön ja arvioitiin nikkelin pitoisuuksien vaihteluväliä. Kulkeutumisen mallinnuksessa huomioitiin veden virtauksen lisäksi nikkelin leviäminen dispersion avulla sekä nikkelin liukenemista maaperästä ja pidättymistä maaperään (sorptio) kuvattiin Kd-arvojen avulla. Kd-arvojen avulla tehty kulkeutumismallinnus on usein yksinkertaistus haitta-aineiden pidättymisestä ja todellisemman kuvan saamiseksi tulisi käyttää reaktiivista kulkeutumismallinnusta. Lisäksi tässä esitetty kulkeutumismalli on tarkoitettu esimerkiksi kulkeutumismallinnuksen käytöstä. Mallinnuksen parantaminen vaatisi sekä laskentaverkon uudelleen rakentamista että mallin parametrisoinnin ja lähtötietojen tarkentamista.
Kuva 1. Mallinnusalue, pohjavesiputkien ja muiden kairausten sijainnit sekä potentiaalisten päästölähteiden sijainnit Luikonlahden kaivosalueella.
Menetelmät
Virtausmallinnus tehtiin FeFlow® 6.1 -ohjelmalla, jossa laskenta perustuu elementtimenetelmään (DHI-WASY GmbH 2012). Virtausmallista tehtiin kaksi versiota, joista version kaksi tuloksia esitellään alla.
Virtausmalli rakennettiin hydrogeologisen mallin pohjalta, joka on esitelty kappaleessa Luikonlahden geologinen malli. Ensimmäisen version virtausmalli tehtiin kymmenenkerrosmallina, johon oli otettu mukaan kaikki hydrogeologisen mallinnuksen yksiköt. FeFlow® ohjelmassa jokaisen kerroksen tulee olla jatkuva mallinnusalueen läpi, joten hydrogeologisen mallinnuksen epäjatkuvat yksiköt täytyi muuttaa jatkuviksi (DHI-WASY GmbH 2012). Muuttaminen tehtiin laskemalla hydrogeologisen mallin epäjatkuvien yksiköiden yläpinnat ja lisäämällä niihin alapuolisten yksiköiden yläpinta epäjatkuvan yksikön ulkopuolelle. Näin saatiin yhtenäinen pinta, jossa epäjatkuvan yksikön todellisessa sijainnissa on epäjatkuvan yksikön yläpinta ja todellisen sijainnin ulkopuolella alapuolisten yksiköiden yläpinta. Ongelmaksi nousivat useiden, ohuiden kerrosten pakat kohdissa, joissa maapeite puuttui tai se koostui pienestä määrästä hydrogeologisia yksiköitä (mm. moreeni- ja kalliopaljastumat). Tämä vaikeutti virtausmallin kalibrointia huomattavasti sekä nosti virtausmallin laskemiseen tarvittavaa aikaa. Näiden syiden johdosta virtausmallin ensimmäinen versio hylättiin ja laskennassa käytettiin yksinkertaistettua versiota kaksi.
Virtausmallin versiossa kaksi mallia yksinkertaistettiin kolmikerrosmalliksi. Malli rakennettiin ehjän kallioperän ja ruhjevyöhykkeiden osalta samalla tavalla kuin versiossa yksi. Maaperän osalta hydrogeologinen malli yksinkertaistettiin yhdeksi yksiköksi. Molemmat mallit tehtiin ns. steady-state-malleina, jolloin parametrien ajallista vaihtelua ei oteta huomioon.
Virtaus- ja kulkeutumismallin reunaehdot ja lähtötiedot
Luikonlahden kaivosalueen virtausmallin reunaehtoina käytettiin veden pinnankorkeutta. (Hydraulic-head boundary condition, Kuva 2). Reunaehto asetettiin niin, että Petkellahden ja Luikonlahden rannalla mallin länsiosassa sekä Pienen Petkellammen, Palolammen ja Heinälammen rannat ja sisäosat asetettiin järvien säädeltyyn pinnankorkeuteen (Kuva 2.). Mallin muilla reunoilla käytettiin pinnankorkeusreunaehtona maanpinnankorkeutta, josta oli vähennetty 80 cm. Tähän päädyttiin sen vuoksi, että mallin itäreunalla kulkee ojia ja puroja ja niiden syvyydeksi arvioitiin 1 m sekä ja ojan pohjalle 20 cm vettä. Mallin pohjois- ja eteläreunalla ei tällaista ojaa ole, mutta samanlaisen reunaehdon katsottiin palvelevan mallinnuksen tarkoitusta riittävällä tarkkuudella.
Kuva 2. Virtausmallinnuksessa käytetyn pinnankorkeusreunaehdon sijainti ja arvot (m mpy).
Lähtötietoina virtausmallissa käytettiin hydrogeologisen rakenteen osalta alueelta luotua korkeusmallia ja hydrogeologista mallia (Taulukko 1). Hydrologisia ja hydraulisia lähtöarvoja olivat pohjaveden pinnankorkeudet, hydrogeologisten yksiköiden vedenjohtavuudet, ominaisvarastoitumiskertoimet ja huokoisuudet sekä sadannan imeytyminen pohjaveteen (Taulukko 1). Parametrien lähtöarvot haettiin kirjallisuudesta tai laskettiin olemassa olevien tietojen perusteella (kts. Taulukko 1) ja kalibroitiin vedenjohtavuuksien, ominaisvarastoitumiskertoimien ja huokoisuuksien osalta PEST-ohjelmalla (Model-Independent Parameter Estimation and Uncertainty Analysis, Watermark Numerical Computing, 2005). Virtausmallin kalibroidut vedenjohtavuudet eri kerroksissa sekä mallin laskennassa käytetty elementtiverkko on esitetty kuvassa 3.
| Data | Lähdeaineisto (pisteväli/ lkm /arvo) | Tuotettu aineisto | Vuosi/Ajanjakso |
| Topografia | Maanmittauslaitos korkeuskäyrät (2,5m) | Korkeusmalli horisontaaliresoluutio 5m:n rasteri (GTK) | 2011 |
| Maa – ja kallioperän rakenne | Kairaukset (47 kpl, GTK ja Luikonlahden kaivos). Geofysiikka (GTK): Aeromagneettinen ja aerosähköinen aineisto Taittumisseismiikka (n. 5 km), Painovoimamittaus (n. 15 km), Sähköiset mittaukset (DC, n. 8 km ja TerraTEM, 10 pistettä), Maatutkaluotaus (n. 9 km) | Luikonlahden hydrogeologinen malli GSI3D-ohjelmalla (GTK) | 2012 |
| Pohjaveden pinnankorkeudet | Pohjaveden pinnankorkeuden seuranta-aineisto (GTK) | Keskiarvoistetut pohjaveden pinnankorkeudet havaintopisteille (GTK) | 2010-2012 |
| Vedenjohtavuudet | Lähtöarvot arvioitiin kirjallisuuden perusteella (Airaksinen 1978, Mälkki 1999) sekä laskennallisesti raekokoanalyyseistä. Mallissa käytetyt arvot kalibroitiin PEST-ohjelmalla (GTK). | Ehyt kallio: Kx=2.07e-6, Ky=7.8e-8, Kz=3.16e-8. P-E-suuntainen ruhje: Kx=8.65e-5, Ky=5.07e-5, Kz=1.95e-4. Muut ruhjeet: Kx=4.86e-2, Ky=1.31e-2, Kz=5.88e-3. Maaperä: Kx=6.81e-6, Ky=4.87e-6, Kz=3.43e-6. | 2012 |
| Ominaisvarastoitumiskerroin | Lähtöarvot arvioitiin kirjallisuuden perusteella (Airaksinen 1978) | Kalibroidut arvot (PEST, 1/m): Kallio: 0.001, Ruhjeet: 0.1, Maaperä: 0.2 | 2012 |
| Huokoisuus | Lähtöarvot arvioitiin kirjallisuuden perusteella (Airaksinen 1978, Mälkki 1999) | Kalibroidut arvot (PEST): Kallio: 0.05, P-E-suuntainen ruhje: 0.4, Muut ruhjeet: 0.1, Maaperä: 0.5 | 2012 |
| Sadannan imeytyminen pohjaveteen | Laskettu jakamalla kymmenen vuoden sadantakeskiarvo (Ilmatieteenlaitos) keskimääräisellä pohjaveden muodostumisella (muodostuminen 13% sadannasta, Mustonen 1986) | Maaperä (kerros 1.): pohjaveden muodostuminen 82.2 mm/a | 2012 |
Taulukko 1. Virtausmallinnuksessa käytetyt lähtötiedot, niistä muodostetut aineistot sekä käytetyt parametrien arvot.
Kuva 3. Virtausmallin laskennassa käytetty elementtiverkko sekä vedenjohtavuudet eri kerroksissa.
Kulkeutumismallinnuksessa hyödynnettiin pohja- ja suotovesistä (marras-joulukuu 2011, kappale Pitoisuudet vedessä Luikonlahdella) sekä maaperästä mitattuja metallipitoisuuksia (Kappale Pitoisuudet maaperässä Luikonlahdella), joiden perusteella laskettiin jakautumiskerroin (Kd) nikkelille. Mallin lähtötietoina käytettiin pohjavesistä ja rikastushiekka-altaan suotovesistä mitattuja liukoisia nikkelipitoisuuksia, joista interpoloitiin lähtöpitoisuudet koko mallinnusalueelle (Kuva 4). Interpolointi tehtiin Inverse Distance -menetelmällä. Päästölähteiksi mallinnuksessa valittiin rikastushiekka-allas sekä Heinälampi. Rikastushiekka-altaan nikkelipitoisuudeksi asetettiin 2,58 mg/l, joka on suurin rikastushiekka-altaan ympäristön pohjavedestä mitattu pitoisuus. Heinälammelle asetettiin nikkelipitoisuudeksi suurin Heinälammen ympäristöstä mitattu pintaveden nikkelipitoisuus, 0,1 mg/l (mitattu Kylmäpuron alkupäästä). Mallin parametrisoinnissa pitkittäiselle dispersiolle arvioitiin arvoksi 200 m ja poikittaiselle dispersiolle 20 m.
Kulkeutumismallilla pyrittiin arvioimaan karkeasti päästölähteiden vaikutusta nikkelipitoisuuksiin mallinnusalueella. Tarkempi kulkeutusmallintaminen vaatisi huomattavasti tiheämmän laskentaverkon käyttämistä ja mallin kalibroinnin, joita ei tässä esimerkkimallinnuksessa tehty.
Kuva 4. Mallinnusalueelle interpoloidut nikkelipitoisuudet ja päästölähteet (keltaiset ympyrät). Rikastushiekka-altaalle annettiin nikkelipitoisuuden reunaehdoksi 2,58 mg/l (pohjoisempi alue) ja Heinälammelle 0,1 mg/l (eteläisempi alue).
Tulokset ja tulkinta
Virtausmallinnuksen tuloksina saatiin mallinnetut pohjavedenpinnankorkeudet sekä partikkelien kulkeutumisen avulla mallinnetut veden virtausreitit. Mallinnettujen pohjavedenpinnankorkeuksien perusteella (Kuva 5) nähdään, että pohjavedenpinnan taso laskee länteen päin, kohti Petkellahtea ja Kuuslahtea. Lisäksi mallinnetut ruhjeet ja maanpinnan korkeusvaihtelut vaikuttavat pinnan tasoon selvästi mallin pohjois- ja keskiosissa. Malli validoitiin vertaamalla mitattujen pohjaveden pinnankorkeuksien keskiarvoja mallinnettuihin pinnankorkeuksiin (Kuva 6). Pinnankorkeuksien vertailusta havaitaan korrelaatio R2=0.92. Lisäksi neliöllinen keskiarvo (RMS) oli 3.08, keskihajonta oli 3.13 ja ominaisarvo oli 2.40. Suhteellisen suuri keskihajonta mitattujen ja mallinnettujen pohjavedenpinnankorkeuksien välillä johtuu todellisten pohjaveden pinnankorkeuksien suuresta vaihtelusta sekä suhteellisen harvasta laskentaverkosta. Pohjavedenpinnankorkeuksien vaihtelu puolestaan johtuu suuresta maanpinnan topografian vaihtelusta ja rikastushiekka-altaan ympäristössä tehdyistä padoista ja muista maansiirtotöistä. Mallin konvergointivirhe oli 9.459*10-3 ja vesitase -5.33 m3/d kokonaisvirtaaman mallin läpi ollessa 1.30*107 m3/d.
Kuva 5. Mallinnetut pohjavedenpinnankorkeudet.
Kuva 6. Mitattujen pohjavedenpinnankorkeuksien keskiarvojen ja mallinnettujen pinnankorkeuksien korrelaatio havaintopisteissä.
Virtausmallista laskettiin vedenkulkeutumisreitit ja kulkeutumisajat tutkimuksissa esiin tulleista ja oletetuista pistemäisistä päästölähteistä sekä kaksi- että kolmeulotteisena (Kuva 7). Tarkastelussa kulkeutumisaika rajattiin 100:aan vuoteen esityksen selkeyttämiseksi. Suoraan virtausmallista lasketut vedenkulkeutumisreitit eivät anna täysin todellista kuvaa haitta-aineiden liikkumisesta, koska dispersion ja sorption vaikutusta ei ole otettu huomioon. Koska mallinnus tehtiin tasapainotilaa kuvaavana steady-state mallina, siinä ei ole huomioitu vuodenaikaisvaihtelun vaikutusta pohjaveden pinnankorkeuksiin ja virtausreitteihin. Mallinnettuja pinnankorkeuksia, virtausreittejä ja kulkeutumisaikoja voidaankin pitää kvalitatiivisena arviona, kun tulkitaan haitta-aineiden kulkeutumisesta syntyvää riskiä kaivosympäristössä.
Mallinnustarkastelun perusteella Luikonlahden kaivosalueella veden virtaus tapahtuu pääsääntöisesti kohti Petkellahtea sekä maaperän että kallioperän pohjavetenä. Alueen läpi Petkellahden pohjukasta kaakkoa kohden kulkeva ruhjevyöhyke näyttäisi mallin perusteella olevan pääkulkeutumisreitti, joka kerää vesiä lähialueilta (Kuva 7). Huomionarvoista on myös se, että muut ruhjevyöhykkeet, lukuun ottamatta Petkellahden pohjukasta kohti kollista kulkevaa ruhjevyöhykettä, eivät osallistu merkittävästi veden kulkeutumiseen. Tulkintaa tehdessä täytyy kuitenkin ottaa huomioon, että ruhjevyöhykkeen jatkuvuus ja mallintamisessa sille käytetyt hydrauliset ominaisuudet perustuvat rajalliseen lähtöaineistoon ja asiantuntija-arvioihin. On mahdollista, että ruhjevyöhykkeen vaikutus vesipartikkelien kulkeutumisessa ei ole niin suuri kuin malli antaa ymmärtää. Toisaalta mallissa ei ole huomioitu maanalaisten kaivos- ja louhostilojen vaikutusta veden kuljettajana. Todellisuudessa nämä lisäävät veden virtausta kallioperässä etenkin jos niillä on hydraulinen yhteys ruhjevyöhykkeisiin. Kuvan 7 B. perusteella havaitaan, että ruhjevyöhykkeessä kulkeutumisajat kasvavat syvyyden kasvaessa. Maaperän osalta kulkeutuminen on hitaampaa ja ainoastaan mallin pohjoisosassa Petkellahteen tapahtuva kulkeutuminen ja mallin eteläosassa Luikonlahteen tapahtuva kulkeutuminen alittaa 10 vuoden rajan. Kokonaiskulkeutumista arvioitaessa Luikonlahteen ja Petkellahteen täytyy ottaa huomioon myös pintavalunta ja ojien kautta kulkeutuva vesi (Kappale Pintaveden virtausreitit Luikonlahden kaivosalueella), joita ei pohjaveden virtausmallissa otettu huomioon. Lisäksi on todennäköistä, että ruhjevyöhykkeitä pitkin tapahtuu kulkeutumista mallinnusalueen ulkopuolelle, jopa kilometrien tai kymmenien kilometrien päähän.
Kuva 7. Veden kulkureitit ja -ajat kaksiulotteisena (Kuva A.) ja kolmeulotteisena (Kuva B.) Kulkureittien ja kulkeutumisaikojen kuvaus ja tulkinta on tekstissä. Mallinnettavien partikkelien lähtöpisteet on merkitty keltaisilla ympyröillä.
Pistemäisiksi päästölähteiksi Luikonlahden kaivosalueella valittiin etelässä rikastushiekka-altaan alapuolinen Heinälampi ja siitä Luikonlahteen laskeva Kylmäpuro (Kuva 8.), pohjoisessa Palolammen ympäristö, johon kuuluu lammen lisäksi Asuntotalon ja Pajamalmin louhokset sekä sivukivialue (Kuva 9.) sekä rikastushiekka-allas mallinnusalueen keskiosassa (kuva 10.).
Heinälammesta ja Kylmäpurosta vesi virtaa lähteen kohti Luikonlahtea maaperän pohjavetenä. Heinälammesta virtaus muuttaa suuntaa kohdatessaan Petkellahden pohjukasta kaakkoon kulkevan ruhjevyöhykkeen ja vesi virtaa ruhjevyöhykettä pitkin kohti Petkellahtea sekä maaperän että kallioperän pohjavetenä. Ruhjevyöhykkeen yläosassa ja maaperässä kulkeutumisajat Petkellahteen ovat suhteellisen lyhyitä, jopa alle kymmenen vuotta kulkeutumisaikojen kasvaessa syvemmälle mentäessä. Kylmäpuron osalta kulkeutuminen tapahtuu pääsääntöisesti kohti Luikonlahtea maaperän pohjavetenä. Ainoastaan kylmäpuron pohjoisosasta vettä virtaa ruhjevyöhykkeeseen ja kulkeutuu edelleen kohti Petkellahtea.
Virtausmallinnuksen mukaan osa ruhjevyöhykkeeseen paineesta vedestä kulkeutuu suhteellisen ehyen kallion läpi kohti Luikonlahtea. Tämä vesi ei todennäköisesti saavuta Luikonlahtea vaan virtaa sen alitse ja mahdollisesti purkautuu satojen vuosien päästä jossakin lännempänä. Luikonlahden kaivosalueen kallioperä on havaittu hyvin rikkonaiseksi, joten ruhjevyöhykkeiden ulkopuolisessa kallioperässä voidaan olettaa tapahtuvan hidasta veden virtausta. Virtauksen suuntaa ja aikaa on kuitenkin erittäin vaikea mallintaa, koska on olettavaa, että vesi virtaa kallioperän pienissä rakosysteemeissä, joiden tutkiminen vaatisi suuria taloudellisia panostuksia.
Kuva 8. Veden kulkureitit ja -ajat Heinälammesta ja Kylmäpurosta. Mallinnettavien partikkelien lähtöpisteet on merkitty keltaisilla ympyröillä.
Palolammen ja sen länsipuolisten louhosten ja sivukivialueen päästölähteestä (Kuva 9.) havaitaan veden virtausta kohti Petkellahden pohjukkaa pääsääntöisesti maaperässä ja ruhjevyöhykkeen yläosassa. Kulkeutumisajat Petkellahteen ovat suurimmalta osin alle 20 vuotta. Osa Palolammesta lähtevästä vedestä painuu syvälle ruhjevyöhykkeeseen kulkeutumisaikojen Petkellahden rannan läheisyyteen ollessa alle kymmenen vuotta. Vettä virtaa ruhjeesta pintaan, minkä vuoksi on mahdollista, että Palolammen ja avolouhosten vettä voi purkautua lähteinä Petkellahden pohjois- ja koillispuolelta.
Kuva 9. Veden kulkeutumisreitit ja -ajat Palolammesta, Asuntotalon ja Pajamalmin louhoksista sekä sivukivialueelta. Kuvan katselusuunta on luoteeseen yläviistosta. Mallinnettavien partikkelien lähtöpisteet on merkitty keltaisilla ympyröillä.
Rikastushiekka-allas on yksi merkittävimmistä päästölähteistä Luikonlahden kaivosalueella. Altaan päästöt muodostuvat suotovesistä, jotka osittain kierrätetään rikastamon kautta takaisin rikastushiekka-altaalle sekä purkuvesipäästöistä Heinälammen ja Kylmäpuron kautta Luikonlahteen. Rikastushiekka-altaalta vettä voi virrata lähinnä maaperän ja kallioperän yläosan pohjavetenä Petkellahden suuntaan. Kulkeutumisnopeudet rikastushiekka-altaalta ympäristöön ovat kuitenkin huomattavasti hitaammat kuin muista mallinnetuista päästölähteistä. Virtausmallinnuksen perusteella vettä ei kulkeudu sadassa vuodessakaan kuin pieneltä osin ruhjevyöhykkeeseen asti ja näin ollen sen vaikutukset ovat rajattuja kaivosalueelle ja sen lähiympäristöön. Rikastushiekka-altaan alle on mallinnettu ruhjevyöhyke, jonka hydrauliset ominaisuudet ovat samat kuin Petkellahden pohjukasta kaakkoon kulkevalla ruhjevyöhykkeellä. Virtausmallinnuksen mukaan rikastushiekka-altaalta suotautuvaa vettä pääsee käymään ruhjevyöhykkeessä, mutta se ei lähde kulkeutumaan ruhjetta pitkin. Kairausten mukaan rikastushiekka-altaan pohjalla on ylikonsolidoitunutta turvetta ja silttiä, joiden vedenjohtavuus on pienempi kuin virtausmallinnuksessa käytetty maaperän vedenjohtavuuden arvo. Näin ollen voidaan olettaa, että mahdollisuus veden ja siinä liukoisena olevien haitta-aineiden kulkeutumiselle rikastushiekka-altaalta sen alapuolista ruhjevyöhykettä pitkin kaivosalueen ulkopuolelle on pieni.
Kuva 10. Veden kulkeutumisreitit ja -ajat rikastushiekka-altaalta (keltaiset ympyrät) ympäristöön.
Kulkeutumismallinnuksessa havainnollistettiin nikkelin kulkeutumista rikastushiekka-altaalta sekä Heinälammesta pohjaveteen. Tarkastelussa nikkelin havaittiin kulkeutuvan rikastushiekka-altaalta Petkellahden suuntaan sekä maaperän että kallioperän ruhjevyöhykkeen pohjaveden mukana (Kuva 11.). Mallinnustarkastelun perusteella Petkellahteen kulkeutuvan pohjaveden nikkelipitoisuus on noin 1,8 mg/l, joka on reilusti suurempi kuin vedenlaadun seurannassa mitatut pitoisuudet (0,006 mg/l). Koska kulkeutumismalli on vielä keskeneräinen sekä laskentaverkon että parametrisoinnin osalta, malli ei pysty laskemaan nikkelin pidättymistä oikein. Pidättyminen parametrisoitiin mallinnuksessa Kd-arvon avulla tässä tapauksessa se ei riitä kuvaamaan nikkelin pidättymistä maaperään. Heinälammesta pohjaveteen kulkeutuvat nikkelipitoisuudet ovat alhaisia. Veden laadun seurannan perusteella Heinälammen suunnasta kulkeutuukin haitta-aineita ympäristöön lähinnä pintavesien mukana. Mallin epätarkkuuden vuoksi nikkelille mallinnettuja pitoisuuksia ei voida pitää luotettavina, eikä niitä tule käyttää riskinarvioinnissa. Muiden alueella tehtyjen tutkimusten perusteella kulkeutumissuuntia voidaan kuitenkin pitää todennäköisinä.
Kuva 11. Nikkelin mallinnetut pitoisuudet ja kulkeutuminen maaperän pohjavedessä (A.) ja kallioperän pohjavedessä (B.). Mallin epätarkkuuden vuoksi nikkelipitoisuudet ovat yliarvioituja, mutta kulkeutumissuuntia voidaan pitää todennäköisinä.
Johtopäätökset
Kaivosalueiden pohjaveden virtausmallinnuksen avulla voidaan arvioida merkittävimmät pohjaveden virtausreitit ja sijoittaa pohjaveden laadun tarkkailua oikeisiin paikkoihin. Kulkeutumismallinnuksen avulla voidaan havainnollistaa haitta-aineiden pitoisuuksia ja ennustaa niiden muutoksia virtausreiteillä. Hydrogeologisen rakenteen tunteminen on ensiarvoisen tärkeää, jotta virtausmallista saadaan luotettava. Alueesta riippuen riittävän aineiston kasaaminen hydrogeologista mallia varten voi olla kallista, erityisesti jos havaitaan pohjaveden virtausta myös kalliossa tai ruhjevyöhykkeissä. Näiden tutkiminen vaatii tarkkoja geofysiikan mittauksia sekä syvien pohjavesiputkien asentamista ja niistä tehtäviä pitkäkestoisia hydraulisia mittauksia. Monissa tapauksissa yksinkertaistettu hydrogeologinen malli saattaa olla riittävä päävirtauksien ja kulkuaikojen mallintamiseen. Mallit tulisi kuitenkin aina kalibroida ja verifioida maastosta kerättyä aineistoa vastaan.
Lähdeluettelo
Airaksinen, J.U. 1978. Maa- ja pohjavesihydrologia. Kustannusosakeyhtiö Pohjoinen, Oulu, 248 s.
DHI-WASY GmbH, 2012. FeFlow® 6.1. Finite Element Subsurface Flow & Transport Simulation System. DHI-WASY GmbH, Berlin, 116 s.
Leveinen, J. 2006. Virtausmallinnus kaivosympäristutkimuksissa - Esimerkkinä Hituran kaivos. Geologian tutkimuskeskus, Espoo, 41 s.
Mustonen, S. 1986. Sovellettu Hydrologia. Vesiyhdistys r.y., 503 s.
Mälkki, E. 1999. Pohjavesi ja pohjaveden ympäristö. Kustannusosakeyhtiö Tammi, Helsinki, 304 s.
Seppälä, M. & Tuominen, S. 2005. Pohjaveden virtauksen mallintaminen. Ympäristöopas 121. Suomen ympäristökeskus, Helsinki. 62 s.
Watermark Numerical Computing 2005. PEST. Model-Independent Parameter Estimation. User Manual: 5th Edition. http://www.pesthomepage.org/getfiles.php?file=pestman.pdf . Viitattu 19.12.2012.