Transcript Veeringe Emeriitprofessor Aleksander Maastik

Veeringe
Loeng Hugo Treffneri gümnaasiumi reaalharu 11. klassi õpilastele
Emeriitprofessor
Aleksander Maastik
[email protected]
1
Hüdroloogia jagunemine
 Ookeani- ja mereteadus e okeanoloogia (okeanograafia)
 Sisevete (mandrivete) hüdroloogia

Sisevete hüdroloogia jaguneb:
jõehüdroloogia e potamoloogia – vooluveekogude hüdroloogia;
 järveteadus e limnoloogia – järvede jt aeglase veevahetusega
maismaavee-kogude füüsikalisi, keemilisi, hüdroloogilisi ja
bioloogilisi omadusi uuriv teadus;
 sooteadus e telmatoloogia;
 liustikuteadus e glatsioloogia.
/Okeanos – kreeka usundis titaan, ümber maa voolava jõe isand;
kr – ποταμóς – jõgi, λίμνη – järv, τέλμα – soo; lad. glacies – jää/

2
Online-sõnaraamat
http://mot.kielikone.fi/mot/endic/netmot.exe?UI=ened
3
4
Põhimõisteid
 Hüdroloogia – teadus, mis uurib Maa hüdrosfääri:
veeringet, vee omadusi ja levikut ning seoseid
keskkonnaga, elusolendid kaasa arvatud.
 Hüdromeetria – hüdroloogia haru, mis tegeleb
veekogusid iseloomustavate suuruste mõõtmise ja
registreerimisega.
 Kreeka k ‘ύδωρ (hydōr) – vesi + λόγος (logos) – sõna,
õpetus); μέτρειν (metrein) – mõõtma
5
Põhimõisteid
 Hüdrograafia – loodusgeograafia haru, mis tegeleb
veekogude mõõtmise, kirjeldamise ja kaardistamisega
 Hüdrosfäär – hüdroloogia uurimisobjekt– üks Maa
geosfääre, mis hõlmab keemiliselt sidumata vee, s.o
ookeanide, merede, järvede, jõgede, mulla-, põhja-,
atmosfääri- ja liustikuvee.

Geosfäärid on erisuguse koostise ja tihedusega kontsentrilised kihid,
millest koosneb Maa: atmosfäär e õhkkond, hüdrosfäär, litosfäär
(Maa tahke väliskest, mille moodustab maakoor koos selle all oleva
vahevöö ülemise osaga), vahevöö ja barüsfäär e tsentrosfäär (Maa
tuum).
6
Hüdroloogia seosed
 Hüdroloogia on tihedalt seotud mitme muu
veeteadusega:





hüdrometeoroloogia – teadusharu, mis käsitleb vee
ringkäiku atmosfääris;
geohüdroloogia – hüdroloogia maaveele pühendatud
haru; /γη , γεω- – maa/
hüdrogeoloogia – põhjavee päritolu, koostist, omadusi ja
liikumist uuriv geoloogia haru;
krüoloogia – õpetus lumest, jääst ja igikeltsast;
geokrüoloogia – teadus külmunud pinnastest
(igikeltsast). /κρύος – külm/
7
Vee jaotumus maakeral
http://ga.water.usgs.gov/edu/watercycleestonian.html
8
Veeringe
 Hüdroloogia kujunes iseseisvaks
teadusharuks 19. sajandi lõpuks
 Ajaloo alguseks võib pidada aega, mil hakati
veeringe olemusest aru saama




Kuidas tõuseb vesi merest taevasse?
Kuidas tekivad vihm ja lumi?
Kuidas tekib põhjavesi?
Ojade ja jõgede vesi pärineb sademeist?
9
10
Varaseid arutlusi veeringe üle
 Hiina 900 aastat eKr
Jõevesi sademeist
 Poeet Homeros
(u 8. saj. eKr?)
Maailmapilt
11
Varaseid arutlusi veeringe üle
 Anaxagoras (u 500–428 eKr):
päike tõstab vee merest taevasse, kust ta vihmana
maale langeb ja koguneb maa-alustesse
veekogumitesse.
 Theophrastos (372–288 eKr):
veeringe atmosfääris; veeauru kondenseerumine,
vihma või lume tekkimine.
12
Varaseid arutlusi veeringe üle
Leonardo da Vinci
(1452–1519)
13
Varaseid arutlusi veeringe üle
 Tänapäevase arusaamani jõudsid:
Bernard Palissy (1510–1590) – jõgede vesi
pärineb sademeist;
Pierre Perrault (1608–1680) – allikate päritolu;
Edmund Halley (1656–1742) – jõgede vesi pärit
ookeanidest ning aurumine nende pinnalt on sama
suur kui tagasivool ookeanidesse.
14
Veeringe
 Veeringe kirjeldab vee olemasolu ja liikumist Maa
peal, sees ja kohal.
 Päikeseenergia > aurumine
 Sademed: jää, lumi (sulavesi) ning kondensatsioon
 Pindmine äravool
 Maasseimbumine ja evapotranspiratsioon (aurumine
maapinna ja taimede kaudu)
 Põhjavesi

põhjaveekihid (veega küllastunud kivimid – mageveevaru)
15
http://ga.water.usgs.gov/edu/watercycleestonian.html
16
17
18
Olemas 59 (tekst 18) keeles
19
Veeringe
 Suur veeringe (ookean > mandrid > ookean)
 Väike veeringe (enamik ookeanidest
aurunud veest sajab sinna tagasi)
20
Maakera veebilanss
Eo + ET + Em = Po + Pm
 Eo – aurumine ookeanidelt
 (tähistus E rahvusvaheliselt kasutatavast terminist evaporation)
 ET – evapotranspiratsioon – aurumine maapinna ja
taimede kaudu
 Em – aurumine mandrite pinnaveekogudelt ja
taimkatteta aladelt
 Po ja Pm – sademehulk ookeanidele ja mandritele
 (tähistus P rahvusvaheliselt kasutatavast terminist precipitation).
21
Veeringe kiirus






Organismides olev vesi vahetub keskmiselt mõne tunniga
Atmosfäärivesi – 8 d
Sängides voolav vesi – 16 d
Vesi soodes – 5 a
Vesi järvedes – 17 a (pisijärv 1 a, Baikali järv 380 a)
Maa sees olev vesi (maavesi):



mullavesi – 1 a
põhjavee sügavamates kihtides – 1400 a
igikeltsas – 10 000 a
 Liustike ja mägede igilumi – 1600 a
 Polaarjää – 9700 a.
 Maailmamere vesi tervikuna – 2700 aastat
22
Aurumine
 Aurumine on protsess, milles vesi läheb vedelast olekust
gaasilisse, s.o muutub auruks
 Mida soojem ja kuivem on õhk, seda kiirem on aurumine.
 Kui õhu suhteline niiskus on 100% (õhk on veega küllastunud),
siis vesi õhku auruda ei saa.
 Taimaurumine e transpiratsioon – aurumine taimede kaudu
 Evapotranspiratsioon – aurumine taimkattega alalt
 Sublimatsioon – aurumine lumelt või jäält
23
Aastaaurumine Eesti valgaladelt (mm)
EMHI
24
Sademed
 Sademed – pilvedest vihma, lörtsi, lume või
rahena langev vesi.
 Sademehulka avaldatakse rõhtpinnale
moodustuva sademevee kihi paksusena (mm)
 Eestis 520–820 mm/a
 Sademehulk ajaühikus (mm/min või mm/h)
on saju intensiivsus (tugevus)
25
Sademed
EMHI
26
Äravool
 Osa vihmaveest ja lumest jääb taimestikule
(võraspeetus) ja ehitistele pidama ning aurub
maapinnale jõudmata (sademeveepeetus).
 Osa vihmaveest imbub maasse ja osa peetub
maapinnanõgudes (nõgupeetus) ning see, mis pidama
ei jää, hakkab maapinda mööda ära voolama ning
jõuab ojadesse ja jõgedesse, moodustades äravoolu.
 Maasse imbunud vihma- või sulavesi


toidab põhjavett
voolab põhjavette jõudmata läbi pinnase pinnaveekogudesse
(vaheäravool e maasisene äravool).
27
Äravool
 Äravool on see osa sademeveest, mis veekogudesse
voolab.
Äravoolu saab väljendada:

vooluhulgana Q = W/T m3/s.
Vooluhulk on voolusängi ristlõiget aja T (tavaliselt sekundi) jooksul läbiva
vee maht W (kuupmeetrites, liitrites)



äravoolumahuna W = Qk T m3 (Qk – ajavahemiku T keskmine Q)
äravoolukihina h = W/(A·103) mm/a (A – valgla pindala km2)
äravoolumoodulina q = Q/A L/(s·km2) (Q – vooluhulk L/s)
28
Äravoolu mõjutavad tegurid
 Äravool iseloomustab veerohkust
 Äravoolu mõjutavad tegurid:




klimatoloogilised (sademed ja aurumine)
kliima muutumine
füüsikalis-geograafilised tegurid (valgla
suurus, pinnamood, mullastik ja geoloogiline
ehitus, taimkate, järved ja veehoidlad)
inimtegevus
29
Äravool
 Emajõe tippveetaseme pikaajaline muutumine Tartu hüdromeetriajaamas
H. Haldre andmetöötlus
30
Aasta keskmine äravoolukiht
(norm) h mm
EMHI
31
Aasta keskmise äravoolumoodul
(norm) q l/(sּkm2)
EMHI
EMHI
32
Põhjavesi
Stream corridor…10/98, A. Maastiku tõlge
33
Põhjavee toiteala
 Põhjavee toiteala (neeldumisala, infiltratsiooniala)
on seal, kus vettkandvad kihid maapinnale ulatuvad
ning kus sademevesi põhjaveekihti pääseb.
 Põhjavee loodusliku väljavoolu koht maapinnal või
veekogu põhjas on allikas (läte).

Eestis on suurim Pärnu jõe läte Roosna-Allikul (vooluhulk
200–300 l/s)
34
Eesti põhjaveekihid
www.maves.ee
35
Pinnase veejuhtivus
 Pinnase veeläbilaskvust iseloomustab kiiruse
dimensiooniga (tavaliselt meetrit ööpäevas)
veejuhtivus e filtratsioonimoodul k:
k m/d
Jämekruus, klibu, lõheline kaljukivim
1000–100
Jämeliiv, liivasegune kruus
100–10
Liiva- ja savisegune kruus, kesk- ja peenliiv
10–1
Peenliiv, saviliiv
1–0,1
Saviliiv, liivsavi
0,1–0,01
Savi
0,01–0,001
36
Veebilanss
 Veebilanss on mingi maa-ala, veekogu, taime,
tehnoloogiaprotsessi vms kõigi juurde- ja
äravooluliikide ning vee akumulatsiooni mahtu
iseloomustav näitaja.
 Aurumise, sademete ja äravoolu vahel valitseb
tasakaal, millel põhineb maakera, mandri või
valgla veebilanss
 Veebilansi liikmeid avaldatakse veekihi paksusena
(mm) või mahuühikutes (km3).
37
Jõe valgla
 Jõe valg[a]la on ala, millelt jõgi saab oma
vee. Jaguneb:


maapealne valgla
maa-alune valgla
 Need ei ühti
 Geograafiatermin jõgikond on jõe valgla
sünonüüm siis, kui jõgikonnas ei ole
äravooluta alasid (nt kõrbi).
38
Valgala veebilanss
ET + Ev = Pv – Q ± ΔS





Q – äravool valgalalt
ET – evapotranspiratsioon
Ev – aurumine taimkatteta maapinnalt ja veepinnalt
Pv – valgalale langenud sademed
ΔS – valgala veevaru muutus vaatlusaluses
ajavahemikus.
 (tähistus S rahvus-vaheliselt kasutatavast terminist storage)
39
Maapealne ja maa-alune veelahe
40
Vesikond
 Veepoliitika raamdirektiivi kohaselt on valgalade
majandamise põhiüksus vesikond,

s.o üht või mitut naabervalgala koos põhjavee ja rannikuvetega
hõlmav maismaa- ja mereala.
 Eesti jaguneb kolmeks valgalapõhiseks vesikonnaks



Lääne-Eesti,
Ida-Eesti
Koiva vesikond (millest suurem osa on Lätis)
 kaheksaks alamvesikonnaks:

Viru, Peipsi, Võrtsjärve, Pärnu, Matsalu, Läänesaarte, Harju ja
Pandivere põhjavee alamvesikond (mis hõlmab osa Harju, Viru ja
Peipsi alamvesikonnast)
41
Eesti vesikonnad ja
alamvesikonnad
42
Tippvooluhulgad
 Tippvooluhulgad esinevad Eesti jõgedes tavaliselt
kevadel lume sulamise ajal ja sügisel, kui ohtralt
sajab.


Kevadised tipud on sügisestest enamasti suuremad
(äravoolumoodul > 100 l/(sּkm2))
Ka suvel võivad valingvihmad põhjustada lühiaegseid
tippvooluhulki
 Tippvooluhulki on vaja teada, kui projekteeritakse
vesiehitisi.
43
Miinimumvooluhulgad
 Miinimumvooluhulgad esinevad jõgedes siis, kui
nad toituvad ainult põhjaveest.




Suvine madalvesi
Talvine madalvesi
Läbikülmumine
Jõgede kuivaks jäämine
 Äravoolumiinimumi on raskem hinnata kui
suurveetippu

miinimumvooluhulgaks loetakse madalveeperioodi
30-päeva-keskmist vooluhulka
44
Rakendushüdroloogia
 Hüdroloogia haru, mis tegeleb veevarude kasutamiseks ja
kaitsmiseks vajalike hüdroloogiliste arvutustega.
Rakendusalad:










veetransport;
üleujutuste ohjamine;
tammide, paisude, kanalite, sildade, sadamate jms rajamine;
vee-energia kasutamine;
kuivendus ja niisutus;
veevarustus;
sademe- ja heitvee ärajuhtimine;
veereostuskontroll;
veeökoloogia;
vesiviljelus.
45