Joen vesitaseen ja virtauksen vaikutus aineiden sekoittumisessa ja laimenemisessa Kittilän kaivoksen alapuolisessa vesistössä : Sähkönjohtavuus- ja virtausprofiilien mittaaminen Seurujoen uomapoikkileikkauksissa
Hämäläinen, Matias (2015)
Hämäläinen, Matias
Savonia-ammattikorkeakoulu
2015
All rights reserved
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi:amk-2015060912928
https://urn.fi/URN:NBN:fi:amk-2015060912928
Tiivistelmä
Opinnäytetyössä tarkasteltiin Seurujoen vesitasetta ja Agnico Eagle Finland Oy Kittilän kaivoksen vesistökuormituksen ilmenemistä Seurujoessa mittaamalla sähkönjohtavuutta ja virtausnopeutta joen poikkileikkausprofiileista. Tarkastelussa käytettiin ADCP (Acoustic Doppler Current Profiler) -menetelmään perustuvaa RiverSurveyor M9 laitetta, jolla voidaan mitata joen poikkileikkauksen virtausprofiili, sekä sähkönjohtavuuden mittaamiseen soveltuvaa CastAway CTD -laitetta. Opinnäytetyö tehtiin osana kansainvälistä SUSMIN-hanketta (Tools for sustainable gold mining in EU), jota koordinoi GTK (Geologian tutkimuskeskus). Viime vuosina kaivostoiminnan yhtenä merkittävänä ympäristöongelmana on ollut kaivosten vesitaseen ja alapuolisten vesistövaikutusten hallinta. Uusien tutkimusmenetelmien käyttöönotto on oleellista vesistövaikutusten tunnistamisessa ja vesien hallinnan kehittämisessä
Työn keskeinen tavoite oli määrittää Seurujoen vesitase noin 14 kilometrin matkalta kaivoksen yläjuoksulta Lintulan kylään, joka sijaitsee noin 7 kilometriä kaivosvesien purkupisteiden alapuolella, sekä tarkastella virtaaman muutoksia mittauspisteiden väleillä. Vesitaseen määrityksessä käytettiin mitattua ja laskennallista virtaamatietoa. Laskennallinen virtaama määritettiin Seurujoen osavaluma-alueiden avulla, jotka oli rajattu ArcGis Hydrology -työkalulla. Laskennassa käytettiin vertailuarvona Elinkeino-, liikenne- ja ympäristökeskuksen (ELY) Talvitienmukan virtaamamittausaseman tietoa. Mitatun virtaus- ja sähkönjohtavuusdatan yhdistäminen toteutettiin MatLab-ohjelmalla sopeuttamalla datat samanpituisiksi ja yhdistämällä virtausnopeus ja sähkönjohtavuus samaan kuvaajaan. Kenttämittaukset tehtiin elo- ja syyskuussa 2014.
Tuloksena voidaan todeta, että avouomavirtausmittaus on haastavaa ja uoman muoto, sekä virtausolosuhteet asettavat rajoitetut ehdot luotettavan virtaamatuloksen saamiseksi. RiverSurveyor M9-laite soveltuu kuitenkin hyvin avouomavirtausmittaukseen ja sillä mittaaminen on ajallisesti nopeaa, mutta vaatii ammattitaitoa ja laitteen teknistä tuntemista. CastAway CTD -laite toimii yhtä hyvin vaakasuuntaisessa profiloinnissa kuin pystysuuntaisessa, johon se on suunniteltu. Virtausnopeuden ja sähkönjohtavuuden yhdistäminen on mahdollista MatLab-ohjelmalla ja kuvaajan avulla voidaan tulkita sähkönjohtavuuden jakautuneisuutta uoman vesimassassa, sekä virtausnopeuden vaikutusta sähkönjohtavuuteen.
Vesitaselaskenta osoittaa, että Seurujoessa tapahtuu uomassa virtaavan vesimäärän vähenemistä kaivoksen lähellä Kolvakosken ja Rossinmukan välisellä jokiosuudella molempina tarkasteluajankohtina. ELY:n Talvitienmukan mitta-aseman virtaamatieto poikkeaa M9-laitteella mitatusta virtaamasta. Kaivokselta johdettava prosessivesi laimenee sähkönjohtavuuden perusteella mitattuna noin 400 metrin matkalla tasaisesti koko uoman vesimassaan, kun taas kuivatusveden laimeneminen on hitaampaa. Korkeammat liuenneet metallipitoisuudet pysyttelevät kaivoksen puoleisella rannalla muutaman kilometrin matkan kuivatusveden purulta alavirran suuntaan. Kaivosvesien vaikutuksesta Seurujoen sähkönjohtavuus nousi tämän tutkimuksen perusteella noin 100 - 150 μS/cm, jonka suuruuteen vaikuttaa olennaisesti purettavien vesien määrä ja joen virtaama.
Työn keskeinen tavoite oli määrittää Seurujoen vesitase noin 14 kilometrin matkalta kaivoksen yläjuoksulta Lintulan kylään, joka sijaitsee noin 7 kilometriä kaivosvesien purkupisteiden alapuolella, sekä tarkastella virtaaman muutoksia mittauspisteiden väleillä. Vesitaseen määrityksessä käytettiin mitattua ja laskennallista virtaamatietoa. Laskennallinen virtaama määritettiin Seurujoen osavaluma-alueiden avulla, jotka oli rajattu ArcGis Hydrology -työkalulla. Laskennassa käytettiin vertailuarvona Elinkeino-, liikenne- ja ympäristökeskuksen (ELY) Talvitienmukan virtaamamittausaseman tietoa. Mitatun virtaus- ja sähkönjohtavuusdatan yhdistäminen toteutettiin MatLab-ohjelmalla sopeuttamalla datat samanpituisiksi ja yhdistämällä virtausnopeus ja sähkönjohtavuus samaan kuvaajaan. Kenttämittaukset tehtiin elo- ja syyskuussa 2014.
Tuloksena voidaan todeta, että avouomavirtausmittaus on haastavaa ja uoman muoto, sekä virtausolosuhteet asettavat rajoitetut ehdot luotettavan virtaamatuloksen saamiseksi. RiverSurveyor M9-laite soveltuu kuitenkin hyvin avouomavirtausmittaukseen ja sillä mittaaminen on ajallisesti nopeaa, mutta vaatii ammattitaitoa ja laitteen teknistä tuntemista. CastAway CTD -laite toimii yhtä hyvin vaakasuuntaisessa profiloinnissa kuin pystysuuntaisessa, johon se on suunniteltu. Virtausnopeuden ja sähkönjohtavuuden yhdistäminen on mahdollista MatLab-ohjelmalla ja kuvaajan avulla voidaan tulkita sähkönjohtavuuden jakautuneisuutta uoman vesimassassa, sekä virtausnopeuden vaikutusta sähkönjohtavuuteen.
Vesitaselaskenta osoittaa, että Seurujoessa tapahtuu uomassa virtaavan vesimäärän vähenemistä kaivoksen lähellä Kolvakosken ja Rossinmukan välisellä jokiosuudella molempina tarkasteluajankohtina. ELY:n Talvitienmukan mitta-aseman virtaamatieto poikkeaa M9-laitteella mitatusta virtaamasta. Kaivokselta johdettava prosessivesi laimenee sähkönjohtavuuden perusteella mitattuna noin 400 metrin matkalla tasaisesti koko uoman vesimassaan, kun taas kuivatusveden laimeneminen on hitaampaa. Korkeammat liuenneet metallipitoisuudet pysyttelevät kaivoksen puoleisella rannalla muutaman kilometrin matkan kuivatusveden purulta alavirran suuntaan. Kaivosvesien vaikutuksesta Seurujoen sähkönjohtavuus nousi tämän tutkimuksen perusteella noin 100 - 150 μS/cm, jonka suuruuteen vaikuttaa olennaisesti purettavien vesien määrä ja joen virtaama.