Topographical, structural and geophysical characterization of fracture zones: implications for groundwater flow and vulnerability

The main objective of this study is to evaluate selected geophysical, structural and topographic methods on regional, local, and tunnel and borehole scales, as indicators of the properties of fracture zones or fractures relevant to groundwater flow. Such information serves, for example, groundwater exploration and prediction of the risk of groundwater inflow in underground construction. This study aims to address how the features detected by these methods link to groundwater flow in qualitative and semi-quantitative terms and how well the methods reveal properties of fracturing affecting groundwater flow in the studied sites. The investigated areas are: (1) the Päijänne Tunnel for water-conveyance whose study serves as a verification of structures identified on regional and local scales; (2) the Oitti fuel spill site, to telescope across scales and compare geometries of structural assessment; and (3) Leppävirta, where fracturing and hydrogeological environment have been studied on the scale of a drilled well. The methods applied in this study include: the interpretation of lineaments from topographic data and their comparison with aeromagnetic data; the analysis of geological structures mapped in the Päijänne Tunnel; borehole video surveying; groundwater inflow measurements; groundwater level observations; and information on the tunnel s deterioration as demonstrated by block falls. The study combined geological and geotechnical information on relevant factors governing groundwater inflow into a tunnel and indicators of fracturing, as well as environmental datasets as overlays for spatial analysis using GIS. Geophysical borehole logging and fluid logging were used in Leppävirta to compare the responses of different methods to fracturing and other geological features on the scale of a drilled well. Results from some of the geophysical measurements of boreholes were affected by the large diameter (gamma radiation) or uneven surface (caliper) of these structures. However, different anomalies indicating more fractured upper part of the bedrock traversed by well HN4 in Leppävirta suggest that several methods can be used for detecting fracturing. Fracture trends appear to align similarly on different scales in the zone of the Päijänne Tunnel. For example, similarities of patterns were found between the regional magnetic trends, correlating with orientations of topographic lineaments interpreted as expressions of fracture zones. The same structural orientations as those of the larger structures on local or regional scales were observed in the tunnel, even though a match could not be made in every case. The size and orientation of the observation space (patch of terrain at the surface, tunnel section, or borehole), the characterization method, with its typical sensitivity, and the characteristics of the location, influence the identification of the fracture pattern. Through due consideration of the influence of the sampling geometry and by utilizing complementary fracture characterization methods in tandem, some of the complexities of the relationship between fracturing and groundwater flow can be addressed. The flow connections demonstrated by the response of the groundwater level in monitoring wells to pressure decrease in the tunnel and the transport of MTBE through fractures in bedrock in Oitti, highlight the importance of protecting the tunnel water from a risk of contamination. In general, the largest values of drawdown occurred in monitoring wells closest to the tunnel and/or close to the topographically interpreted fracture zones. It seems that, to some degree, the rate of inflow shows a positive correlation with the level of reinforcement, as both are connected with the fracturing in the bedrock. The following geological features increased the vulnerability of tunnel sections to pollution, especially when several factors affected the same locations: (1) fractured bedrock, particularly with associated groundwater inflow; (2) thin or permeable overburden above fractured rock; (3) a hydraulically conductive layer underneath the surface soil; and (4) a relatively thin bedrock roof above the tunnel. The observed anisotropy of the geological media should ideally be taken into account in the assessment of vulnerability of tunnel sections and eventually for directing protective measures.

Determinants of institutional care at older ages in Finland

Väitöskirjassa selvitettiin ikäihmisten laitoshoitoon siirtymisen todennäköisyyttä ja sen taustoja kansainvälisesti ainutlaatuisen rekisteriaineiston avulla. Selvitettäviä asioita olivat eri sairauksien, sosioekonomisten tekijöiden, puolison olemassaolon ja leskeksi jäämisen yhteys laitoshoitoon siirtymiseen yli 65-vuotiailla suomalaisilla. Tutkimuksessa havaittiin, että dementia, Parkinsonin tauti, aivohalvaus, masennusoireet ja muut mielenterveysongelmat, lonkkamurtuma sekä diabetes lisäsivät ikäihmisten todennäköisyyttä siirtyä laitoshoitoon yli 50 prosentilla, kun muut sairaudet ja sosiodemografiset tekijät oli otettu huomioon. Korkeat tulot vähensivät laitoshoidon todennäköisyyttä, kun taas puutteellinen asuminen (ilman peseytymistiloja tai keskus- tai sähkölämmitystä) sekä erittäin puutteellinen asuminen (ilman lämmintä vettä, vesijohtoa, viemäriä tai vesivessaa) lisäsivät todennäkösyyttä, kun muut sosiodemografiset tekijät, sairaudet ja asuinalue oli huomioitu. Kerrostalon hissittömyys ei ollut yhteydessä laitoshoidon todennäköisyyteen. Todennäköisyys siirtyä laitoshoitoon oli jostain syystä korkeampaa niillä ikäihmisillä, jotka asuivat vuokralla ja matalampaa omakotitalossa asuvilla ja niillä, joilla oli auto. Puolison olemassaolo vähensi ja leskeksi jääminen lisäsi laitoshoidon todennäköisyyttä huomattavasti. Todennäköisyys oli erityisen suuri, yli kolminkertainen, kun puolison kuolemasta oli kulunut enintään kuukausi verrattuna niihin, joiden puoliso oli elossa. Todennäköisyys laski, kun puolison kuolemasta kului aikaa. Miesten ja naisten tulokset olivat samansuuntaisia. Korkeat tulot tai koulutus eivät suojanneet riskiltä joutua laitoshoitoon puolison kuoltua. Puolison kuolema näyttää lisäävän hoidon tarvetta, kun kotona ei ole enää puolisoa tukemassa ja huolehtimassa kodin askareista. Laitoshoidon tarve vähenee, jos ja kun lesket ajan kuluessa oppivat elämään yksin. Toisaalta tutkimustulokset saattavat viitata myös siihen, että kaikkein huonokuntoisimmat lesket, jotka eivät pärjää yksin asuessaan, siirtyvät laitoshoitoon hyvin nopeasti puolison kuoltua. Tutkimuksessa oli mukana yhteensä yli 280 000 yli 65-vuotiasta henkilöä, joiden pitkäaikaiseen laitoshoitoon siirtymistä seurattiin tammikuusta 1998 syyskuuhun 2003. Laitoshoidoksi määriteltiin terveyskeskuksissa, sairaaloissa ja vanhainkodeissa tai vastaavissa yksiköissä tapahtuva pitkäaikainen hoito, joka kesti yli 90 vuorokautta tai oli vahvistettu pitkäaikaishoidon päätöksellä. Tutkimuksessa käytetty aineisto koottiin väestörekistereistä, sosiaali- ja terveydenhuollon rekistereistä ja lääkerekistereistä.

Iron and manganese in groundwater in Finland : Occurrence in glacifluvial aquifers and removal by biofiltration

Yhteenveto: Rauta ja mangaani Suomen glasifluviaalisten akviferien pohjavedessä ja poisto biosuodatuksella

Mathematical modelling of groundwater pollution in a small heterogeneous aquifer at Kärkölä, southern Finland

Yhteenveto: Kärkölän likaantuneen pohjavesialueen matemaattinen mallinnus