Kerrospumppauksia Keski-Suomen hiekka-sora-akvifereissa*

Kirjoitus on tiivistelmä Keski-Suomen ELY-keskuksen hydrogeologi Jorma Mäkelän artikkelista, joka on julkaistu Geologi-lehden numerossa 1/2020. Artikkelissa tarkastellaan Keski-Suomen pohjavesiä kerrospumppaushavaintojen perusteella. Artikkeli on luettavissa alkuperäisenä ja kokonaisena täällä.

* Akviferi on maaperämuodostuma, joka varastoi ja johtaa vettä niin hyvin, että siihen tehdystä kaivosta saadaan vettä.

Pohjavesitutkimus on tärkeää esimerkiksi hyvälaatuista pohjavettä tuottavien vedenottamoiden paikkojen suunnittelun ja pohjavesialueiden kartoituksen kannalta. Keski-Suomen ELY-keskus ja sen edeltäjät valtionhallinnossa ovat tehneet pohjavesitutkimuksia Keski-Suomessa vuodesta 1976 alkaen.

Kairaus- ja pumppauskalustoa Jyväskylän Korpilahdella Reinanpohjassa 2017.
Sininen on imuletku ja valkoinen poistoletku; pumppaustuotto  130 l/min.
Kuva: Ossi Alho, Keski-Suomen ELY-keskus

Mitä on kerrospumppaus?

Kerrospumppauksin selvitetään maaperän vedenjohtokykyä ja pohjaveden laatua syvyyssuunnassa.
Menetelmää käytetään varsinaisen koepumppauspaikan (usein samalla lopullisen kaivonpaikan) alustavaan määritykseen.

Kerrospumppausmenetelmässä tehdään ensin määräsyvyyteen ulottuva maaperäkairaus, jonka yhteydessä suoritetaan myös aistinvaraiset havainnot maaperän laadusta. Kairauksen jälkeen siinä käytetyt tangot nostetaan ylös ja syntyneeseen reikään asennetaan imuputki. Vesi pääsee putkeen alapään 1-2 metriä pitkästä, maa-aineksesta huuhdellusta siiviläosasta.

Ennen pumppauksen aloittamista mitataan pohjavedenpinnan syvyys imuputkesta. Varsinainen pumppaus kestää vähintään tunnin. Tämä varmistaa veden vaihtumisen, jolloin tutkittavasta kerroksesta saadaan edustavat vesinäytteet. Näytteenoton jälkeen pumppu pannaan maksimiteholle, ja pumppaustuotto mitataan aistimittauksena. Tämän jälkeen putkea jatketaan ja se lyödään seuraavaan kerrokseen.

"Kerrospumppaus soveltuu tehtäväksi hiekka-soraesiintymissä, joissa maaperän vedenjohtavuus on vähintäänkin kohtuullinen.

Kerrospumppaus soveltuu tehtäväksi hiekka-soraesiintymissä, joissa maaperän vedenjohtavuus on

vähintäänkin kohtuullinen. Pumpun rajallisen imukorkeuden vuoksi pohjavedenpinta voi olla korkeintaan 5-6 metrin syvyydellä maanpinnasta. Pumppauksia ei voida tehdä moreenimailla tai hienosedimenteissä eikä harjuselänteillä, joissa pohjavedenpinta on syvällä maanpinnan alapuolella.

Kerrospumppaustuloksia

Kerrospumppaustuloksia on tehty Keski-Suomessa 519 kohteessa yhteensä 1 711 kpl. Tulosten perusteella hiekka-sora-alueiden pohjavesiä voisi yleisesti luonnehtia happamiksi, vähäsuolaisiksi ja pehmeiksi vesiksi, joissa on hyvä happitilanne, metallipitoisuudet ovat pieniä ja ihmistoiminnan vaikutus on vähäistä.

Erilaisten suolojen määrä lisääntyy ja pH nousee pohjavesissä pumppaussyvyyden kasvaessa. Liuenneen hapen määrä puolestaan vähenee siiviläsyvyyden kasvaessa. Yleisesti voidaan myös sanoa, että syvyyden kasvaessa pohjaveden lämpötila laskee kesällä ja syksyllä, mutta nousee talvella ja keväällä.

 

Vuosien mittaan kerätyssä tietokannassa on runsaasti näytteitä tiesuolauksen pohjavesivaikutuksia

selvitelleistä tutkimuksista. Niissä näkyvät luonnontilaiseen pohjaveteen nähden korkeammat kloridi- ja natriumpitoisuudet.

 

Syvätutkimustekniikka kulkee rinnalla
 

Keski-Suomen ELY-keskuksessa on käytetty 1990-luvun alkupuolelta lähtien pohjavesiselvityksissä kerros- ja koepumppausten rinnalla ns. syvätutkimustekniikkaa. Se mahdollistaa akviferien tutkimisen riippumatta pohjavedenpinnan syvyydestä. Syvätekniikan ansiosta vedenottamot on voitu sijoittaa akviferien keskiosiin, jotka ovat pohjavesituotoltaan ja etenkin vedenlaadultaan optimaalisia kaivopaikkoja.

"Syvätekniikan ansiosta vedenottamot on voitu sijoittaa akviferien keskiosiin, jotka ovat pohjavesituotoltaan ja etenkin vedenlaadultaan optimaalisia kaivopaikkoja.

Perinteisellä kerrospumppauksella on silti paikkansa. Ensinnäkin se on koeteltu ja luotettava menetelmä, jossa suhteellisen yksinkertaisella laitteistolla voidaan saada tietoa maaperän vedenjohtokyvystä ja pohjaveden laadusta. Käytettävien keskipakopumppujen pumppausteho on monikymmenkertainen syvätekniikan uppopumppuihin verrattuna. Kerrospumppausmenetelmä on lisäksi joustava, kustannustehokas ja nopea.
 

ELY-keskuksissa pohjavesiselvityksiä tekee hydrogeologin ohjaama maastoryhmä, johon on vuosien varrella kuulunut insinöörejä, rakennusmestareita, konekairaajia sekä maa- ja vesirakennustyöntekijöitä harjoittelijoita unohtamatta. Maastoryhmän kenttäosaaminen on avainasemassa selvitysten teossa.