Vesimallien epävarmuuden hallinta kaivostoiminnassa

Vesien hallinta on olennainen osa kaivostoimintaa. Yleensä koko kaivoksen vesikierto kuvataan vesitaseella, jossa esitetään eri lähteistä tulevan ja poistuvan veden määrä. Vesitase päivittyy kaivoksen elinkaaren aikana, ja arvio vesitaseesta laaditaan myös kaivoksen sulkemisen jälkeiselle tilanteelle. 

Sekä kaivoksen vesitaseesta että vesitaseen eri osa-alueista laaditaan tavallisesti mallinnuksia kaivoksen suunnittelu-, toiminta- ja sulkemisvaiheessa. Arvioita tarvitaan muun muassa kaivoksen ympäristövaikutusten arviointiprosessia varten sekä kaivoksen ympäristö- ja vesilupiin liittyvissä selvityksissä. Tyypillisiä vesien mallinnuskohteita ovat avolouhosten ja maanalaisten louhosten kuivatusvesimäärä, kaivoksen kuivatuksen vaikutus ympäristöön, kaivosalueelta vesistöön johdettavan veden määrä ja laatu sekä louhokseen kertyvän veden laatu toiminnan päättymisen jälkeen.  
 

Kaikenkattavan mallin sudenkuopat 

Tietokoneiden laskentatehon kasvaessa ja ohjelmistojen parantuessa kaivosalueilta on mahdollista tehdä yhä massiivisempia malleja. Yleinen tahtotila on, että mallista saataisiin mahdollisimman hyvä ja kattava, ja että malli huomioisi laajasti kaiken asiaan liittyvän.  

Vesimallinnuksessa on kuitenkin huomattu, että mallin yksityiskohtien lisääminen ei tietyn pisteen jälkeen tuo lisäarvoa, koska tarkastelun monimutkaisuus kasvattaa tuloksen epävarmuutta. Monimutkaisuuden kasvattaminen parantaa mallin rakenteellista tarkkuutta ja usein myös mallin kalibrointituloksia, eli mallinnuksen osuvuutta alueelta tehtyihin mittaustuloksiin. Samalla kuitenkin muun muassa lähtöarvoja ja rakenteita joudutaan kasvavissa määrin arvaamaan, ja erilaiset yhteisvaikutukset ja virheet alkavat vaikuttaa työn luotettavuuteen. Mallin hukuttaminen liiallisiin yksityiskohtiin ja liikaan aineistoon johtaa siten heikkenevään lopputuotokseen, vaikka tarkoitus on ollut päinvastainen. Kokemuksen mukaan hyvin monimutkainen malli on usein myös kesken, myöhässä tai suhteettoman kallis toteuttaa.

Hyvä lähtökohta mallinnustyölle on laatia esitettävästä asiasta aluksi mahdollisimman yksinkertainen malli, johon lisätään ominaisuuksia tarpeen mukaan. Yksinkertaistaminen voi tarkoittaa esimerkiksi mallin alueellista tai ajallista rajaamista, malliin sisältyvien prosessien tai ulotteisuuden (1D-2D-3D) vähentämistä tai mallinnustyön pilkkomista osiin.  

Esimerkiksi pohjavesimallinnuksessa pintavesi-pohjavesivuorovaikutuksen kuvaaminen on usein haastavaa ja mahdollisuus mallin virheelliseen tulkintaan on suuri. Siksi on suositeltavaa, että ranta mallinnetaan erillisenä työnä ennen tuloksen kytkemistä alueelliseen malliin tai rantavyöhykkeen läpi kulkevat vesimäärät päätetään mittausten perusteella. Mallin pelkistämisen haittana on, että yksinkertaisempi malli on usein ulkonäöltään vaatimaton. Tulosten havainnollistamiseen ja visualisointiin joudutaan siten tekemään erillistyötä. Yksinkertaisemman mallin vahvuutena kuitenkin on, että mallia on usein ketterämpi muokata ja helpompi päivittää. Yksinkertaisempaan malliin on myös helpompi soveltaa epävarmuuden kuvaamiseen kehitettyjä laskennallisia menetelmiä. 

Mallinnus on yleensä maastotutkimuksia huomattavasti halvempaa ja nopeampaa, ja malleja voidaan toteuttaa myös alueille, joista mittauksia ei pystytä tekemään. Malli toimii usein myös yhteenvetona alueelta olevasta tutkimustiedosta.  
 
Mallilla on aina tutkimuksellinen tavoite, ja sen tehtävänä on edistää kaivostoiminnan suunnittelua ja päätöksentekoa mittaus- ja muun tiedon ohella. Olennaisiin piirteisiin kiteytyvän mallin laatiminen vaatii yleensä tiivistä yhteistyötä mallintajan ja muun työryhmän välillä, jotta työn tavoitteet ovat kaikille selvät. Epävarmuuksista huolimatta malli tuo usein uutta tietoa ja on hyödyllinen ympäristövaikutusten arvioinnissa sekä jatkotöiden suunnittelussa.