Hydrogeologia tutkii veden liikettä, jakautumista ja sen kemiaa maa- ja kallioperässsä. Hydrogeologisella tutkimuksella on keskeinen rooli Sakatin kaivoshankkeen suunnittelussa. Tutkimus vaatii paljon mittaustietoa kallio-, pohja- ja pintavesistä sekä tarkan mallin maa- ja kallioperän rakenteista. Näiden tietojen pohjalta voidaan laatia hydrogeologinen malli eli pohjavesimalli, joka vastaa kysymyksiin miten vedet liikkuvat alueella ja miten kaivostoiminta vaikuttaa pohjaveden määrään ja laatuun.
Hydrogeologisella tutkimuksella on Sakatin hankkeessa pitkät juuret. Kun Anglo American perusti AA Sakatti Mining Oy:n edistämään Sakatin kaivoshanketta vuonna 2011, aloitettiin hydrogeologiset kenttätyöt jo vuotta myöhemmin.
Sakatissa hydrogeologista tutkimusta on tehty muun muassa alueelle asennettujen pohjavesiputkien avulla, joista on kerätty vesinäytteitä sekä tietoa pohjavesien pinnankorkeuksista. Yhtiön omien selvitysten ohella Sakatin hankkeessa on pystytty hyödyntämään jo aiemmin alueella mm. Geologian tutkimuskeskuksen (GTK) tekemiä turvetutkimuksia. Näistä saadut tiedot, sekä Helsingin yliopiston tekemä mallinnustyö vesien luonnontilaisesta liikkumisesta, toimivat suunnittelussa keskeisessä roolissa olevan pohjavesimallinnuksen perustana. Aineiston korkealaatuisuutta kuvaa se, että Sakatin hydrogeologiasta on tehty kaksi väitöskirjaa Helsingin yliopistossa.
”Sakatissa käytetyssä mallissa on pystytty hyödyntämään poikkeuksellisen kattavia lähtöaineistoja: pohjalla on paljon pitkäaikaista seuranta-aineistoa pohjaveden pinnankorkeuksista, ja kallioperän vedenjohtavuutta on lisäksi testattu malminetsintäkairausten yhteydessä. Jo olemassa olevan sekä keräämämme aineiston laadun ansiosta pohjavesimallin laatineet asiantuntijat ovat pystyneet mallintamaan pohjaveden liikettä tavanomaista tarkemmin. Kun tarkkuustaso veden liikkeiden arvioinnissa on yleensä noin puoli metriä, on Sakatin hankkeessa tämä saatu kutistettua vielä selvästi pienemmäksi. Kyseessä on kansainvälisten asiantuntijoiden mukaan yksi parhaimpia pohjavesimalleja, mitä pohjavesivaikutuksista on tehty kohteessa, jossa ei vielä ole teollista toimintaa (ns. brownfield-kohde)”, AA Sakatti Mining Oy:n vanhempi projektihydrogeologi Anne Rautio kertoo.
Mallinnuksessa pohjavesien tutkimustieto yhdistetään yksityiskohtaiseen tietoon alueen geologiasta, jotta voidaan mallintaa miten ja minne vesi liikkuu maa- ja kallioperässä. Kun tiedetään, kuinka pohjavesi virtaa luonnontilassa, voidaan siihen perustuen laatia malli pohjaveden virtauksesta kaivostoiminnan, sen sulkemisen sekä sulkemisen jälkeiselle ajalle. Lisäksi voidaan mallintaa myös vesikemiaa, eli kaivoksen vesien kemiallista koostumusta eri toiminnan vaiheissa eri pisteissä.
”Mallinnuksessa koko mallinnustilavuus jaetaan laskentasoluihin. Sakatin pohjavesimallissa näitä soluja on yli miljoona kappaletta. Malli sisältää kustakin solusta yksityiskohtaista tietoa sen hydrogeologisista ominaisuuksista sekä miten kaivoksen rakenteet ulottuvat kyseiseen yksikköön koko kaivostoiminnan aikana. Mallin kalibroimisen jälkeen voidaan aloittaa ennusteajot, jolloin laskenta veden liikkeistä ja sen vuorovaikutuksesta eri soluissa alkaa. Kun ottaa huomioon laskentasolujen lukumäärän ja 23 vuoden simulaatioaikajakson, alkaa hahmottaa, kuinka monimutkaisesta ja laajasta kokonaisuudesta on kyse”, Rautio kuvaa.
Mallinnuksella on keskeinen rooli Sakatin hankkeessa
Pohjavesitutkimus on tavallinen osa mitä tahansa kaivoshanketta. Sillä on kuitenkin erityisen keskeinen roolissa Sakatin hankkeessa, jossa kaivos on määrä rakentaa syvälle maan alle niin, että osa kaivoksesta ulottuu Viiankiaavan suojellun aapasuon alapuolelle. Maanalainen rakentaminen ja kaivostoiminta vaikuttaa väistämättä kaivoksen yläpuolisiin vesiin, mikä voi puolestaan vaikuttaa maanpäälliseen luontoon.
”Kaivoksen rakentaminen maan alle luo tyhjää tilaa, jonne vesi pyrkii virtaamaan johtuen ympäristöä alhaisemmasta paineesta”, Rautio kertoo.
Veden virtaaminen tapahtuu kallioperässä esiintyvien tai siihen kaivoksen rakentamisen ja toiminnan myötä syntyvien rakojen, halkeamien sekä rikkonaisuuden kautta. Hydrogeologinen tutkimus auttaa näiden virtausreittien tunnistamisessa, jolloin tiedon pohjalta voidaan suunnitella menetelmiä veden virtaamisen hillitsemiseksi sekä hallitsemiseksi.
Sakatissa louhokset täytetään kovettuvalla kaivostäytöllä, jolloin maanalaista tyhjää tilaa on rajallisesti. Lisäksi erityisenä lievennystoimenpiteenä Sakatissa tehdään ruhjeiden laaja-alaista injektointia, jossa ruhjeita tukitaan erityissementillä tunneleissa ja louhoksissa ennen rakentamista ja sen jälkeen. Tämän ansiosta vaikutukset pohjavesien pinnankorkeuksiin kaivoksen elinkaaren ajalta jäävät pieniksi.
”Lievennystoimenpiteissä puhutaan myös vinotunnelin rakentamisesta tunneliporakoneella, jolloin injektointia tehdään porakoneen edetessä edessä oleviin ruhjeisiin ja tarvittaessa myös koneen taakse, mikäli vuotoa havaitaan. On hyvä muistaa, että vedenhallintaa tarvitaan ympäristövaikutuksien pienentämisen ohella myös työturvallisuuden takia”, Rautio sanoo.
Hydrogeologiset tarkkailut, mittaukset ja mallinnukset ovat tärkeä osa ympäristövaikutusten arviointia (YVA). Selvitykset, maastotyöt, mallien tarkennukset ja simulaatiot jatkuvat kuitenkin koko kaivoksen elinkaaren ajan sekä sen sulkemisen jälkeenkin, koska tietoa tarvitaan jatkuvasti.