Riipan pohjavesialueen vedenottamon riskiselvitys ja sieppausalueiden määritys CFR- ja UFE-menetelmillä

Abstract

Riipan pohjavesialueelle arvioitiin sieppausalueet kahdella eri menetelmällä käyttäen ArcMap-paikkatieto-ohjelmaa. Sieppausaluemenetelminä käytettiin Calculated Fixed Radius (CFR) ja The Uniform Flow Equation (UFE) menetelmiä. Menetelmien avulla arvioitiin, virtaako pohjavesialueen riskialueilta pohjavettä vedenottamoon. Sieppausalue on se osa pohjavesialueesta, josta pohjavesi virtaa vedenottamoon. Pohjaveden virtausnopeuden perusteella voitiin määrittää pohjaveden kulkeutumisaika riskialueilta vedenottamolle. Kulkeutumisaikojen määrityksissä käytettiin CFR-menetelmää sekä Darcyn-lakia. Menetelmien soveltuvuutta arvioitiin pohjaveden suojelusuunnitelmaan.

CFR-sieppausalue laskettiin Riipan vedenottamon pohjaveden pumppausmäärän mukaan. CFR-menetelmän vyöhykkeitä muodostettiin kahdeksan kappaletta. CFR-vyöhyke kuvaa virtaavan pohjaveden sijaintia tietyllä ajan hetkellä.

UFE-sieppausalueet määritettiin Riipan pohjaveden virtaussuuntatietojen mukaan. Virtaussuuntien määrittämiseen käytettiin Kälviän vesiosuuskunnalta saatuja pohjaveden pinnankorkeustietoja, joiden pohjalta tehtiin Riipan pohjaveden pinnankorkeuden interpoloinnit Kriging- ja TopoToRaster-interpolointimenetelmillä. TopoToRasterin pohjaveden pinnankorkeusinterpoloinnin pohjalta muodostettiin ArcHydro-sovelluksella Riipan pohjaveden virtaussuunnat. Tulosten perusteella pohjavesi virtaa Riipan pohjavedenottamoon kaakosta luoteeseen ja osa pohjavedestä tulee myös idästä Jouhteenkankaalta.

Riipan pohjaveden laatua uhkaavia tekijöitä UFE-sieppausalueiden mukaan ovat valtatie 28, rautatie, käytöstä poistetut ja kunnostamattomat maanottoalueet sekä happamat sulfaattimaat. Riskialueeksi luokitetulta käytöstä poistetulta ampumarata-alueelta ei tule sieppausalueen mukaan pohjavettä vedenottamoon.

Darcyn-lain mukaan pohjaveden kulkeutumisaika riskialueilta Riipan vedenottamolle vaihtelee 6–17 vuoden välillä hydraulisen johtavuuden ollessa 10 m/vrk. Hydraulisen johtavuuden kasvaminen 100 m/vrk nopeuttaa pohjaveden kulkeutumisajan riskialueilta vedenottamolle 7–20 kuukauteen. Darcyn-laissa pohjaveden virtausnopeuteen vaikuttaa siis suuresti maaperän hydraulinen johtavuus. CFR-menetelmässä pohjaveden kulkeutumisaika riskialueilta Riipan vedenottamoon on 100–1080 vuorokauden (3 kk–3 v) välillä. CFR-menetelmässä pohjaveden kulkeutumisaikaan vaikuttaa pohjaveden pumppausmäärä.

Tutkimuksen tuloksia voidaan hyödyntää pohjavesien suojelusuunnitelmissa.

In this work was determined two types of groundwater capture zones at the Riippa groundwater area. Used method types were Calculated Fixed Radius (CFR) and The Uniform Flow Equation (UFE). The purpose with these techniques were to determine whether groundwater flows into the well from areas that might pollute the groundwater. Groundwater capture zone is called that zone of groundwater area where water flows in to the well. By using groundwater’s flow time can be calculated groundwater’s transport-time from polluted area to the well. For transport-time calculations were used CFR-technique and Darcy’s law. Techniques suitability were estimated for groundwater protection plans.

CFR-capture zones were calculated around to the Riippa’s groundwater well using the amount of pumped groundwater. Eight CFR-technique zones were formed around to the Riippa’s well. One zone describes the location of flowing groundwater at a given point in time.

UFE-capture zones were defined with groundwater flow direction data. Groundwater’s flow directions definitions were made by using groundwater level information data which was got from Kälviä’s water department. Groundwater level interpolations were done by using Kriging and TopoToRaster interpolation methods. Flow directions of Riippa’s groundwater were formed with ArcHydro based on TopoToRaster’s groundwater level interpolation. According to the results groundwater flows into the Riippa’s groundwater well from southeast to northwest and partly groundwater also comes from east from Jouhteenkangas.

According to the UFE-capture zones factors threatening the quality of groundwater at Riippa are highway 28, railway, decommissioned and unimproved landfill areas, and acid sulfate soils. According to the UFE-capture zone groundwater doesn’t flow to the Riippa’s groundwater well from decommissioned firing range which is calculated to be a risk area for groundwater quality.

According to Darcy’s law the time of groundwater transport from risk areas to the Riippa’s groundwater well varies from 6 to 17 years, with a hydraulic conductivity of 10 m/day. Increase in hydraulic conductivity to 100 m/day shortens the groundwater transport time from risk areas to the groundwater well to 7–20 months. In Darcy’s law, the groundwater flow rate is thus greatly influenced by the hydraulic conductivity of the soil. In the CFR-method, the transport time of groundwater from risk areas to the Riippa’s groundwater well is between 100 and 1080 days (3 months–3 years). In the CFR-method, the groundwater transport rate is affected by the amount of groundwater pumped.

The results of the study can be used in groundwater protection plans.