Uudet teknologiat vauhdittavat vesistöjen ja kaivosalueiden tutkimusta

Suomen virtavesien tila on huolestuttava. Jopa kolmasosa jokivesistä on ekologiselta tilaltaan hyvää heikommassa kunnossa. Luonnontilaisia, muuttumattomia jokia ja puroja on Lappia lukuun ottamatta enää vähän jäljellä. Myös Lapissa virtavesiä on muokattu tulvasuojelun, voimatalouden ja maankuivatuksen tarpeisiin. Nämä toimenpiteet ovat heikentäneet veden laatua ja elinympäristöjä, erityisesti uhanalaisten vaelluskalojen kannalta.

Kaivosteollisuudessa uomien pohjamuotojen tunteminen on tärkeää jo ennen toiminnan aloittamista. Uomia muokataan tulevia toimintoja varten, ja puhdistetut kaivosvedet johdetaan luvanvaraisesti vesistöihin. Vaikka vesi virtaa, täydellinen sekoittuminen voi tapahtua vasta kilometrien päässä purkupaikasta. Tästä syystä uomien pohjamuotojen ja virtausolosuhteiden tunteminen on kriittistä, jotta purkuputket voidaan sijoittaa oikein ja haitalliset vaikutukset vesieliöstöön minimoida.

Kaivosalueilla myös rikastushiekka- ja vesialtaiden rakenteet ovat keskeisiä ympäristöriskien hallinnassa. Kaivosaltaiden pohjarakenteet koostuvat useista kerroksista ja vahvasta eristyskalvosta. Viimeisimmät ympäristöonnettomuudet Suomessa ovat liittyneet näiden rakenteiden vaurioihin. Nykyiset menetelmät eivät paljasta rakenteiden kuntoa riittävän luotettavasti, siksi vuodot ja heikot kohdat havaitaan usein viiveellä.

Perinteisen uoma- ja allaskartoituksen haasteet

Vesistöjen tilan parantaminen edellyttää kunnostustoimia, joiden pohjaksi tarvitaan tarkkaa tietoa vesistön nykytilasta ja elinympäristöjen rakenteesta. Uomien kunnostustarpeen arviointi vaatii yksityiskohtaista tietoa virtausolosuhteista, pohjan ja rantojen topografiasta sekä kasvillisuudesta. Veden virtauksen mallintaminen uomissa on olennaista sekä elinympäristömallinnusten että päästöjen leviämisen arvioinnissa.

Perinteiset kartoitusmenetelmät ovat kuitenkin hitaita, työläitä ja riskialttiita, etenkin vaikeakulkuisessa maastossa tai sortumavaarallisella kaivosalueella. Uomien ja allasrakenteiden monimutkainen muoto ja rakenne vaativatkin tehokkaampia menetelmiä, joilla virtaus ja pohjamuodot voidaan mallintaa kolmiulotteisesti.

UOMARI-projektin droonipohjaiset ratkaisut ja uudet mittausteknologiat

Uudet teknologiat uomien ja kaivosaltaiden kartoitukseen (UOMARI) -projektissa kehitetään droonipohjaisia mittaus- ja kuvantamisratkaisuja, joita voidaan soveltaa monenlaisissa ympäristöissä. Testikohteina ovat muun muassa kaivosalueet, voimalaitosten alapuoliset muokatut virtavedet sekä luonnontilaiset uomat. Samalla uusia menetelmiä verrataan perinteisiin kartoitustapoihin.

Projektissa käytetään useita toisiaan täydentäviä teknologioita. Laserkeilauksen (Lidar) kohdalla testataan tiettävästi ensimmäistä kertaa maailmassa kahden aallonpituuden droonilaserkeilainta, jossa yhdistyvät vihreä (batymetrinen) ja lähi-infra (topografinen) aallonpituus. Tämä mahdollistaa vedenalaisten ja veden yläpuolisten rakenteiden samanaikaisen kartoituksen.

Maatutka (GPR) soveltuu kaivosaltaiden pohjarakenteiden ja joenuomien vedenalaisten pohjamuotojen tutkimiseen. Perinteisesti maatutkaa on käytetty jalan tai veneestä käsin, mikä on hidasta ja voi olla vaarallista etenkin vanhoilla louhosalueilla. Droonikäyttö tekee mittauksista sekä turvallisempia että nopeampia.

Lämpökameralla (FLIR) voidaan puolestaan havaita lämpötilaeroja, joita hyödynnetään esimerkiksi pohjavesien purkautumisen ja haitta-aineiden kulkeutumisen seurannassa. RGB-kamera tuottaa korkealaatuista kuvadataa kartoituksesta ja mahdollistaa videokuvaan perustuvan virtauslaskennan. Lisäksi autonomisen lautan kaikuluotain ja moniparametrianturit tukevat virtausmallinnusta ja rakenneselvityksiä.

Projektissa kehitetään myös datanhallintaa, jossa eri kuvalähteistä saatava aineisto yhdistetään yhtenäiseksi kokonaisuudeksi. Batymetrisen (pohjanmuodot) ja topografisen laserkeilauksen yhdistäminen samaan järjestelmään mahdollistaa saumattoman vedenalaisen ja maanpäällisen 3D-kartoituksen.

Uudet menetelmät hyödyttävät monia toimialoja

Droonipohjaisten ratkaisujen avulla voidaan tuottaa tarkkoja 3D-malleja virtavesistä ja kaivosaltaista, kehittää habitaattimalleja vaelluskalojen elinympäristöjen suunnitteluun sekä laatia teollisuusvesien sekoittumismalleja purkuputkien optimaalista sijoittelua varten. Menetelmät ovat kustannustehokkaita, nopeita ja turvallisia, ja ne mahdollistavat aiempaa laajemmat ja tarkemmat kartoitukset.

Uudet menetelmät parantavat vesistökunnostusten suunnittelua ja seurantaa sekä vähentävät teollisuuden ympäristöhaittoja edistäen samalla EU:n vesipuitedirektiivin ja ennallistamisasetuksen tavoitteita. Droonipohjaisilla ratkaisuilla voidaan myös parantaa työturvallisuutta vähentämällä tarvetta liikkua vedessä ja vaikeakulkuisissa maastoissa.

Kaivos- ja uomakohteiden lisäksi projektissa kehitettyjä menetelmiä voidaan hyödyntää esimerkiksi vesistörakentamishankkeiden luvituksessa, ruoppaustöiden suunnittelussa, voimalaitos- ja siltatyömaiden rakenneselvityksissä sekä järvisedimenttitutkimuksissa ja kaatopaikkojen suotovesien kartoituksessa.

Geologian tutkimuskeskus (GTK) toimii UOMARI-projektin koordinaattorina. Projektikumppaneina ovat Oulun yliopiston Mittaustekniikan yksikkö (MITY), Suomen ympäristökeskus (Syke) ja Maanmittauslaitoksen (MML) Paikkatietokeskus FGI. Projektin päärahoittaja on Pohjois-Pohjanmaan ELY-keskus Pohjois-Suomen ylimaakunnallisen EU:n Ympäristö EAKR-rahoituksen kautta.

Projekti päättyy maaliskuussa 2026, mutta uudet menetelmät halutaan jakaa yritysyhteistyön kautta loppukäyttäjille, kuten kaivoksille, konsulttiyrityksille ja mittauspalveluja tuottaville yrityksille. UOMARI-projektin yhteistyökumppaneina ovat toimineet Hannukainen Mining Oy, Otanmäki Mine Oy, Mitta Oy, Geo-Work Oy, Radai Oy sekä Energiateollisuus.

Teksti

Kaisa Turunen, tutkija
Geologian tutkimuskeskus GTK
kaisa.turunen@gtk.fi

Projektin esittely GTK:n verkkosivuilla: UOMARI – Uudet teknologiat uomien ja kaivosaltaiden kartoitukseen