Sedimentologian käyttö pohjavesimallinnuksessa

Pohjaveden virtausmallinnus edellyttää yhä tarkempaa tietoa pohjavesimuodostumien sisäisestä rakenteesta ja maa-aineksen 3-ulotteisesta vaihtelusta sekä näiden vaikutuksesta hydraulisten ominaisuuksien alueelliseen vaihteluun eli ns. heterogeenisuuteen. Sedimentologisen tutkimuksen tavoitteena on systemaattista maaperäkerrosten kuvausta ja luokittelua käyttäen tulkita muodostuman syntyyn vaikuttaneet prosessit ja erilaiset kerrostumisympäristöt (= litofasiesanalyysi) sekä laatia muodostuman syntyä ja rakennetta kuvaava kerrostumismalli. Sedimentologia yhdistettynä alueen deglasiaatiohistoriaan, geomorfologiseen tulkintaan, kairauksiin, geofysikaalisiin menetelmiin sekä saatavilla olevaan pohjavesitietoon tarjoaa luotettavimman ja taloudellisimman menetelmäkokonaisuuden pohjavesimallinnuksen perustana olevan konseptuaalisen mallin rakentamiselle.

 Kerrostumismalli antaa yleistävän, mutta pohjavesimallin käyttötarkoitukseen ja mallinnettavan alueen kokoon nähden riittävän tarkan kuvan muodostuman aineksen raekokovaihtelusta. Kerrostumismallin ja automaattiseen kalibrointiin perustuvan pohjaveden virtausmallinnuksen yhteensovittamisella voidaan puolestaan selittää muodostuman heterogeenisuutta ja luokitella pohjavesimuodostuma vedenjohtavuudeltaan erilaisiin vyöhykkeisiin sekä arvioida hyvin vettäjohtavien kerrosten jatkuvuutta. Sedimentologinen tulkinta on avainasemassa suunniteltaessa usein kalliiden ja aikaa vievien jatkotutkimusten kohdistamista "oikeille alueille". Pinnanmuodoiltaan samanlaiset muodostumat eivät välttämättä omaa samantyyppistä sisäistä rakennetta. Esimerkiksi harjujen rakenne ja syntyolosuhteet vaihtelevat niin merkittävästi, että konseptuaalista mallia ei voida rakentaa ns. yleisen harjurakenteen pohjalta, vaan jokainen muodostuma on tutkittava erikseen. Sedimentologista lähestymistapaa on ensimmäisen kerran sovellettu Köyliönjärven-Säkylänharjun automaattiseen kalibrointiin perustuvassa pohjaveden virtausmallinnuksessa (Mäkinen & Seppälä, 2000). 

Sedimentologisen tutkimuksen hyödyt

• Auttaa mallialueen rajauksessa ja helpottaa kalibroinnin osa-alueiden rajaamista.

• Mahdollistaa vedenjohtavuusvyöhykkeiden ja hyvin vettä johtavien osien jatkuvuuden määrittelyn sekä selittää eroja pohjaveden pinnan gradientissa.

• Ohjaa jatkotutkimukset keskeisille alueille (esim. pohjavesiputket kalibroinnin kannalta oikeissa paikoissa).

• Nopeuttaa pohjavesitutkimuksia ja tuo kustannussäästöjä.

• Lisää pohjavesimallin luotettavuutta.

Kirjallisuutta

Mäkinen, Joni & Mikko, Seppälä (2000). Harjun kerrostumismallin ja pohjaveden virtausmallin yhteensovittaminen. Ympäristögeologian päivät 14.-15.3. 2000. Suomalainen pohjavesigeologia. Turun yliopiston maaperägeologian osaston julkaisuja 83.