Veeringe Loeng Hugo Treffneri gümnaasiumi reaalharu 11. klassi õpilastele

1

Veeringe Loeng Hugo Treffneri gümnaasiumi reaalharu 11. klassi õpilastele

Emeriitprofessor Aleksander Maastikaleksmaastik@hot.ee

2

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/

3

Online-sõnaraamat

http://mot.kielikone.fi/mot/endic/netmot.exe?UI=ened

4

5

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

6

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).

7

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/

8

Vee jaotumus maakeral

http://ga.water.usgs.gov/edu/watercycleestonian.html

9

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?

10

11

Varaseid arutlusi veeringe üle

Hiina 900 aastat eKr

Jõevesi sademeist Poeet Homeros

(u 8. saj. eKr?)

Maailmapilt

12

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.

13

Varaseid arutlusi veeringe üle

Leonardo da Vinci

(1452–1519)

14

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.

15

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)

16

http://ga.water.usgs.gov/edu/watercycleestonian.html

17

18

19

Olemas 59 (tekst 18) keeles

20

Veeringe

Suur veeringe (ookean > mandrid > ookean) Väike veeringe (enamik ookeanidest

aurunud veest sajab sinna tagasi)

21

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).

22

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

23

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

24

Aastaaurumine Eesti valgaladelt (mm)

EMHI

25

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)

26

Sademed

EMHI

27

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).

28

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)

29

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

30

Äravool

Emajõe tippveetaseme pikaajaline muutumine Tartu hüdromeetriajaamas

H. Haldre andmetöötlus

31

Aasta keskmine äravoolukiht (norm) h mm

EMHI

32

Aasta keskmise äravoolumoodul (norm) q l/(s ּkm2)

EMHI EMHI

33

Põhjavesi

Stream corridor…10/98, A. Maastiku tõlge

34

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)

35

Eesti põhjaveekihid

www.maves.ee

36

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

37

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).

38

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).

39

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)

40

Maapealne ja maa-alune veelahe

41

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)

42

Eesti vesikonnad ja alamvesikonnad

43

Tippvooluhulgad

Tippvooluhulgad esinevad Eesti jõgedes tavaliselt kevadel lume sulamise ajal ja sügisel, kui ohtralt sajab. Kevadised tipud on sügisestest enamasti suuremad

(äravoolumoodul > 100 l/(s ּkm2)) Ka suvel võivad valingvihmad põhjustada lühiaegseid

tippvooluhulki

Tippvooluhulki on vaja teada, kui projekteeritakse vesiehitisi.

44

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

45

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.