Koepumppauksen tarve ja luotettavuus pohjaveden rauta- ja mangaanipitoisuuksien ennakoinnissa

Thumbnail Image
Files
master_Tamminen_Antti_2017.pdf (2.8 MB)
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Insinööritieteiden korkeakoulu | Master's thesis
Unless otherwise stated, all rights belong to the author. You may download, display and print this publication for Your own personal use. Commercial use is prohibited.
Author
Date
2017-12-11
Department
Major/Subject
Vesi- ja ympäristötekniikka
Mcode
R3005
Degree programme
Yhdyskunta- ja ympäristötekniikan koulutusohjelma
Language
fi
Pages
52 + 16
Series
Abstract
Korkeat rauta- ja mangaanipitoisuudet talousvetenä käytettävissä pohjavesissä aiheuttavat ongelmia maailmanlaajuisesti. Pohjavedenottamon perustamisvaiheessa suoritettavan koepumppauksen avulla pyritään selvittämään ottamokaivosta saatavissa olevan veden laatu ja määrä sekä vedenoton ympäristövaikutukset. Joissain kaivoissa koepumppauksen vedenlaatu ei kuitenkaan vastaa ottamon käytön aikaista laatua. Rauta- ja mangaanipitoisuuksiin vaikuttavat muun muassa pohjaveden happipitoisuus, orgaanisen aineen määrä, sameus sekä pohjavesiesiintymää ympäröivien alueiden geologia. Tutkimuksen tärkeimpänä tavoitteena oli selvittää, voidaanko koepumppauksen vedenlaadun perusteella arvioida luotettavasti ottamon käytön aikaista vedenlaatua ja mitkä tekijät aiheuttavat ottamoiden käytön aikana kohonneet rauta- ja mangaanipitoisuudet. Tutkimuksessa kuvattiin myös yleisesti suomalaisten pohjavedenottamoiden vedenlaatua ja koepumppauksen aikaisia muutoksia laadussa. Lisäksi tarkasteltiin rauta- ja mangaanipitoisuuksien alueellista jakautumista Suomessa. Vuosina 2004 – 2013 vesilain mukaisen luvan saaneista pohjavedenottamoista valittiin tutkimuksen tarkasteluun 67 ottamokaivoa. Tutkimuksen ulkopuolelle jätettiin tekopohjavesilaitokset, ottamokapasiteetin lisäykset ja rantaimeytyslaitokset. Ottamokaivoista tarkasteltiin koepumppauksen kestoa, näytemääriä ja vedenlaatua koepumppauksen ja ottamoiden käytön aikana. Ottamot jaettiin luokkiin eri kriteerien mukaan ja tutkittiin näiden luokkien eroja vedenlaadussa tilastollisen Wilcoxon sijaluku summa -testin avulla. Työssä keskityttiin myös kerätyn aineiston kuvaamiseen. Tutkimuksessa havaittiin happipitoisuuksien olevan matalampia koepumppauksen aikana ottamokaivoissa, joissa raudan tai mangaanin suositusraja ylittyi käytön aikana matalista koepumppauksen pitoisuuksista huolimatta. Keskimääräistä korkeampien koepumppauksen aikaisten CODMn-arvojen havaittiin myös lisäävän korkeiden rauta- ja mangaanipitoisuuksien määrää ottamokaivojen käytön aikaisissa näytteissä. Tarkastelluissa ottamokaivoissa vedenlaatu oli kuitenkin keskimäärin hyvää. Vedenlaadun muutokset koepumppauksessa olivat pieniä ja koepumppauksen tulokset vastasivat käytönaikaista vedenlaatua suurimmassa osassa ottamokaivoista.

High iron and manganese concentrations are causing problems for municipal use of groundwater worldwide. Pumping tests performed before building a groundwater plant are done to forecast the water quality in extraction wells, the amount of water that can be extracted from the well and environmental effects caused by groundwater extraction in the area. In some production wells the water quality during the pumping test does not correspond to the water quality observed when the production well is at use. Oxygen concentration, amount of organic matter, turbidity and the geology of the area surrounding the groundwater aquifer are the main factors affecting iron and manganese concentrations in groundwater. The main objective of the study was to find out if it is possible to confidently evaluate the water quality of production well in longer use with the water quality data gathered from the pumping test and what factors cause iron and manganese concentrations to rise when the extraction of groundwater is continued for longer time. Common water quality in Finnish groundwater production wells, changes to it during pumping test and the distribution of iron and manganese concentrations across Finland are also described. From the ground water plants that were authorized for production during years 2004 - 2013 67 production wells were chosen to this study. Production wells that used artificial recharge, projects that aimed only to increase the capacity of the groundwater plant and production wells that used surface water infiltration as production method were left outside the research. Length of the pumping test, water sample amounts and water quality during pumping test and production were examined from the selected production wells. Production wells were divided to classes according to water quality and the differences between these groups were evaluated with statistical Wilcoxon rank sum test. Part of the results was the visualisation of the gathered information. Lower oxygen concentrations values were observed at the end of pumping test in production wells where iron and manganese concentrations raised high during production. High CODMn-value at the end of pumping test was also noticed to suggest high iron and manganese values during production in the wells. The results also showed that the water quality in the examined production wells was generally good and the changes in water quality small.
Description
Supervisor
Koivusalo, Harri
Thesis advisor
Jylhä-Ollila, Maija
Leveinen, Jussi
Keywords
pohjavedenottamo, rauta, mangaani, pohjaveden laatu, koepumppaus, pohjavesiesiintymä
Other note
Citation
Permanent link to this item
https://urn.fi/URN:NBN:fi:aalto-201712188005
Collections
[dipl] Insinööritieteiden korkeakoulu / ENG