Hyvinkäänkylän harjun ja I Salpausselän alueen hydrogeologinen 3D rakennemalli virtausmallinnusta varten

Show full item record



Permalink

http://urn.fi/URN:NBN:fi-fe2017112252544
Title: Hyvinkäänkylän harjun ja I Salpausselän alueen hydrogeologinen 3D rakennemalli virtausmallinnusta varten
Author: Pihko, Jekaterina
Other contributor: Helsingin yliopisto, Matemaattis-luonnontieteellinen tiedekunta, Geotieteiden ja maantieteen laitos
University of Helsinki, Faculty of Science, Department of Geosciences and Geography
Helsingfors universitet, Matematisk-naturvetenskapliga fakulteten, Institutionen för geovetenskaper och geografi
Publisher: Helsingfors universitet
Date: 2017
Language: fin
URI: http://urn.fi/URN:NBN:fi-fe2017112252544
http://hdl.handle.net/10138/228910
Thesis level: master's thesis
Discipline: Geology
Geologia
Geologi
Abstract: Hyvinkäänkylän vedenottamo käyttää Hyvinkäänkylän harjun pohjavettä vedenhankintaan. Vedenottamolla on ollut haasteita pohjaveden laadun kanssa, kun jokivettä on imeytynyt akviferiin tulva-aikoina ja vedenotto on jouduttu aika ajoin seisauttamaan. Tehokkaamman vedenhankinnan kannalta olisi tärkeää ymmärtää paremmin pohjavesialueen rakennetta, tutkia pohjaveden mahdollisia virtausreittejä ottamolle, sekä tutkia pintaveden ja pohjaveden välistä vuorovaikutusta. Tämän tutkimuksen tavoitteena on kerätä alueen aiemmat tutkimukset ja luoda aineiston avulla kolmiulotteinen hydrogeologinen rakennemalli käyttäen Leapfrog Geo-ohjelmaa. Mallin tarkoituksena on havainnollistaa alueen hydrogeologista rakennenetta ja toimia virtausmallinnuksen lähtötietona. Työssä käytetty aineisto voidaan jakaa kolmeen kokonaisuuteen: kallioperän ja maaperän rakennetutkimuksiin, pohjaveden pintatietoihin ja pohjaveden purkautumiseen tutkimusalueella. Kallioperän, ja maaperän rakenteet selvitettiin geofysikaalisilla menetelmillä, käyttäen osin aiempaa aineistoa ja osin omissa kenttätutkimuksissa kerättyä aineistoa. Pohjaveden pintatietoja saatiin ympäristöhallinnon pohjavesitietorekisteristä, Hyvinkään Vesi oy:ltä sekä tekemällä maastossa mittauksia. Pohjaveden purkautumista tutkittiin tekemällä virtaamamittauksia Vantaanjoella ja käyttämällä aikaisemmin kerättyä virtaamatietoa. Geologinen ja geofysikaalinen aineisto yhdistettiin ensin ArcGis-ohjelman avulla ja siirrettiin sitten Leapfrog-ohjelmaan, jonka avulla tehtiin kolmiulotteinen malli. Alueelta tehtyihin maaperäkairauksiin perustuen muodostettiin viisi hydrogeologista yksikköä: karkea glasifluviaalinen aines, hieno glasifluviaaalinen aines, hienoaines, moreeni ja muut. Laskemalla maaperän vedenjohtavuusarvoja kairausten yhteydessä määritetyistä maanäytteiden raekokojakaumista, pystyttiin arvioimaan kerrosten vedenjohtavuuksia ja niiden välistä ja sisäistä vaihtelua. Koska hydrogeologisen rakennemallin tarkoitus oli palvella virtausmallia, se yksinkertaistettiin siihen sopivaksi. Osa-alueiden hydrogeologiset kerrokset havainnollistettiin kolmiulotteisesta mallista tehtyjen poikkileikkausten avulla. Pohjaveden pintatiedoista interpoloitiin pohjaveden samanarvokäyrät, joita tarkastelemalla hahmoteltiin pohjaveden virtauskuva. Pohjaveden pinnan seurantatietoja tarkasteltiin pitkällä aikavälillä ja vertailtiin niitä sadantaan ja pohjaveden pumppausmääriin. Vantaanjoen virtaamamittauksen tuloksia verrattiin aikaisemmin tehtyihin virtaamamittauksiin ja arviotiin siten Vantaanjokeen purkautuvan pohjaveden määrää. Työssä tehtiin viisi uutta, merkittävää havaintoa pohjavesialueen rakenteesta: 1) Hyvinkään akviferin Vantaanjoen pohjoispuoleinen- ja eteläpuoleinen osa ovat yhteydessä toisiinsa 2) Harjun kolmiulotteinen muoto on erilainen kuin sen maan pinnalle ulottuva geomorfologinen muoto 3) Suurin osa pumppaamolle tulevasta pohjavedestä virtaa sinne Vantaanjoen eteläpuolelta 4) Vedenottamolle tuleva pohjaveden määrä on pohjavesialueen pinta-alaan nähden erittäin suuri 5) Hirvisuon alla on paksuja hyvin vettä johtavia kerrostumia, jotka mahdollistavat pohjaveden virtauksen I Salpausselältä harjulle.Hyvinkäänkylä pumping station extracts groundwater from a local esker aquifer and supplies drinking water within the Hyvinkää municipality. There have been problems with the aquifer’s water quality, when surface water from the Vantaa river has mixed with groundwater during flooding season. As a result of the mixing, the pumping at the station must be periodically stopped. For more effective groundwater acquisition, management and protection it is critical to gain better understanding of the structure of the aquifer better. In addition, more knowledge of the groundwater-surface water interaction is needed and information on the possible routes of groundwater flow, particularly those which most affect the groundwater supply coming to the pumping station. The purpose of this study is to gather the previous research on the area and to create a 3D hydrogeological structural model using the Leapfrog Geo program. The model in this study visualizes the hydrogeological structures and serves as input for a groundwater flow model. The data in this study can be categorized into three groups: the structure of the bedrock and sediments, the level of the groundwater and the groundwater discharge. The structure of the bedrock and sediments was surveyed by geophysical methods, using previous data as well as some additional data gathered by field measurements. Data on the groundwater level measurements were obtained from both the Finnish Environment Institute and the Hyvinkää Water station. Additional data were collected using field measurements. To measure the amount of groundwater discharge, data were collected using flow measurements in the Vantaa River and the results compared with previous research. The geological and geophysical data were compiled and georeferenced first in ArcGis and then transferred into Leapfrog, which was used to build the 3D hydrogeological structural model. On the basis of the geological units of the drill data, five hydrogeological units were formed: coarse glaciofluvial material, fine glaciofluvial material, fine grained material, till and other. The hydraulic conductivity of the drill core sediment samples were calculated, and then used to estimate the hydraulic conductivity within and between the different sediment layers. Since one purpose for the 3D structural model was to serve as a base for the flow model, it was simplified into a 2-layer model. The study area was divided into smaller subareas, which were visualized with cross sections that were sliced from the 3D model. The measured groundwater levels were interpolated to demonstrate the groundwater flow direction in the study area. The groundwater monitoring levels were examined over a five year period and compared with weather and groundwater pumping data. The flow measurements obtained from the Vantaa River were compared to previous research to estimate the amount of groundwater discharge into the Vantaa River. The contribution of this study is five new significant observations about the structure of the aquifer: 1) the north and south part of the aquifer are connected to each other 2) the three-dimensional shape of the esker is different from its geomorphologic shape 3) most of the groundwater flowing to the pumping station is from the south side of the river 4) the amount of groundwater flowing to the pumping station is very high compared to the surface area of the aquifer 5) thick glaciofluvial layers underneath the Hirvisuo bog allow groundwater flow from the first Salpausselkä to the esker.


Files in this item

Files Size Format View

There are no files associated with this item.

This item appears in the following Collection(s)

Show full item record