Veeringe Loeng Hugo Treffneri gmnaasiumi reaalharu 11 klassi

Veeringe Loeng Hugo Treffneri gümnaasiumi reaalharu 11. klassi õpilastele Emeriitprofessor Aleksander Maastik aleksmaastik@hot. ee 1

Hüdroloogia jagunemine w Ookeani- ja mereteadus e okeanoloogia (okeanograafia) w Sisevete (mandrivete) hüdroloogia n Sisevete hüdroloogia jaguneb: jõehüdroloogia e potamoloogia – vooluveekogude hüdroloogia; l järveteadus e limnoloogia – järvede jt aeglase veevahetusega maismaavee-kogude füüsikalisi, keemilisi, hüdroloogilisi ja bioloogilisi omadusi uuriv teadus; l sooteadus e telmatoloogia; l liustikuteadus e glatsioloogia. /Okeanos – kreeka usundis titaan, ümber maa voolava jõe isand; kr – ποταμóς – jõgi, λίμνη – järv, τέλμα – soo; lad. glacies – jää/ l 2

Online-sõnaraamat http: //mot. kielikone. fi/mot/endic/netmot. exe? UI=ened 3

4

Põhimõisteid w Hüdroloogia – teadus, mis uurib Maa hüdrosfääri: veeringet, vee omadusi ja levikut ning seoseid keskkonnaga, elusolendid kaasa arvatud. w Hüdromeetria – hüdroloogia haru, mis tegeleb veekogusid iseloomustavate suuruste mõõtmise ja registreerimisega. w Kreeka k ‘ύδωρ (hydōr) – vesi + λόγος (logos) – sõna, õpetus); μέτρειν (metrein) – mõõtma 5

Põhimõisteid w Hüdrograafia – loodusgeograafia haru, mis tegeleb veekogude mõõtmise, kirjeldamise ja kaardistamisega w Hüdrosfäär – hüdroloogia uurimisobjekt– üks Maa geosfääre, mis hõlmab keemiliselt sidumata vee, s. o ookeanide, merede, järvede, jõgede, mulla-, põhja-, atmosfääri- ja liustikuvee. n 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 w Hüdroloogia on tihedalt seotud mitme muu veeteadusega: n n n 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 w Hüdroloogia kujunes iseseisvaks teadusharuks 19. sajandi lõpuks w Ajaloo alguseks võib pidada aega, mil hakati veeringe olemusest aru saama n n 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 w Hiina 900 aastat e. Kr Jõevesi sademeist w Poeet Homeros (u 8. saj. e. Kr? ) Maailmapilt 11

Varaseid arutlusi veeringe üle w Anaxagoras (u 500– 428 e. Kr): päike tõstab vee merest taevasse, kust ta vihmana maale langeb ja koguneb maa-alustesse veekogumitesse. w Theophrastos (372– 288 e. Kr): veeringe atmosfääris; veeauru kondenseerumine, vihma või lume tekkimine. 12

Varaseid arutlusi veeringe üle Leonardo da Vinci (1452– 1519) 13

Varaseid arutlusi veeringe üle w 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 w Veeringe kirjeldab vee olemasolu ja liikumist Maa peal, sees ja kohal. w Päikeseenergia > aurumine w Sademed: jää, lumi (sulavesi) ning kondensatsioon w Pindmine äravool w Maasseimbumine ja evapotranspiratsioon (aurumine maapinna ja taimede kaudu) w Põhjavesi n põhjaveekihid (veega küllastunud kivimid – mageveevaru) 15

http: //ga. water. usgs. gov/edu/watercycleestonian. html 16

17

18

Olemas 59 (tekst 18) keeles 19

Veeringe w Suur veeringe (ookean > mandrid > ookean) w Väike veeringe (enamik ookeanidest aurunud veest sajab sinna tagasi) 20

Maakera veebilanss Eo + ET + Em = Po + Pm w Eo – aurumine ookeanidelt w (tähistus E rahvusvaheliselt kasutatavast terminist evaporation) w ET – evapotranspiratsioon – aurumine maapinna ja taimede kaudu w Em – aurumine mandrite pinnaveekogudelt ja taimkatteta aladelt w Po ja Pm – sademehulk ookeanidele ja mandritele w (tähistus P rahvusvaheliselt kasutatavast terminist precipitation). 21

Veeringe kiirus w w w 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): n n n mullavesi – 1 a põhjavee sügavamates kihtides – 1400 a igikeltsas – 10 000 a w Liustike ja mägede igilumi – 1600 a w Polaarjää – 9700 a. w Maailmamere vesi tervikuna – 2700 aastat 22

Aurumine w Aurumine on protsess, milles vesi läheb vedelast olekust gaasilisse, s. o muutub auruks w Mida soojem ja kuivem on õhk, seda kiirem on aurumine. w Kui õhu suhteline niiskus on 100% (õhk on veega küllastunud), siis vesi õhku auruda ei saa. n Taimaurumine e transpiratsioon – aurumine taimede kaudu n Evapotranspiratsioon – aurumine taimkattega alalt n Sublimatsioon – aurumine lumelt või jäält 23

Aastaaurumine Eesti valgaladelt (mm) EMHI 24

Sademed w Sademed – pilvedest vihma, lörtsi, lume või rahena langev vesi. w Sademehulka avaldatakse rõhtpinnale moodustuva sademevee kihi paksusena (mm) w Eestis 520– 820 mm/a w Sademehulk ajaühikus (mm/min või mm/h) on saju intensiivsus (tugevus) 25

Sademed EMHI 26

Äravool w Osa vihmaveest ja lumest jääb taimestikule (võraspeetus) ja ehitistele pidama ning aurub maapinnale jõudmata (sademeveepeetus). w 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. w Maasse imbunud vihma- või sulavesi n n toidab põhjavett voolab põhjavette jõudmata läbi pinnase pinnaveekogudesse (vaheäravool e maasisene äravool). 27

Äravool w Äravool on see osa sademeveest, mis veekogudesse voolab. Äravoolu saab väljendada: n vooluhulgana Q = W/T m 3/s. Vooluhulk on voolusängi ristlõiget aja T (tavaliselt sekundi) jooksul läbiva vee maht W (kuupmeetrites, liitrites) n n n äravoolumahuna W = Qk T m 3 (Qk – ajavahemiku T keskmine Q) äravoolukihina h = W/(A· 103) mm/a (A – valgla pindala km 2) äravoolumoodulina q = Q/A L/(s·km 2) (Q – vooluhulk L/s) 28

Äravoolu mõjutavad tegurid w Äravool iseloomustab veerohkust w Äravoolu mõjutavad tegurid: n n klimatoloogilised (sademed ja aurumine) kliima muutumine füüsikalis-geograafilised tegurid (valgla suurus, pinnamood, mullastik ja geoloogiline ehitus, taimkate, järved ja veehoidlad) inimtegevus 29

Äravool w Emajõe tippveetaseme pikaajaline muutumine Tartu hüdromeetriajaamas H. Haldre andmetöötlus 30

Aasta keskmine äravoolukiht (norm) h mm EMHI 31

Aasta keskmise äravoolumoodul (norm) q l/(skm 2) EMHI 32

Põhjavesi Stream corridor… 10/98, A. Maastiku tõlge 33

Põhjavee toiteala w Põhjavee toiteala (neeldumisala, infiltratsiooniala) on seal, kus vettkandvad kihid maapinnale ulatuvad ning kus sademevesi põhjaveekihti pääseb. w Põhjavee loodusliku väljavoolu koht maapinnal või veekogu põhjas on allikas (läte). n Eestis on suurim Pärnu jõe läte Roosna-Allikul (vooluhulk 200– 300 l/s) 34

Eesti põhjaveekihid www. maves. ee 35

Pinnase veejuhtivus w 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 w Veebilanss on mingi maa-ala, veekogu, taime, tehnoloogiaprotsessi vms kõigi juurde- ja äravooluliikide ning vee akumulatsiooni mahtu iseloomustav näitaja. w Aurumise, sademete ja äravoolu vahel valitseb tasakaal, millel põhineb maakera, mandri või valgla veebilanss w Veebilansi liikmeid avaldatakse veekihi paksusena (mm) või mahuühikutes (km 3). 37

Jõe valgla w Jõe valg[a]la on ala, millelt jõgi saab oma vee. Jaguneb: n n maapealne valgla maa-alune valgla w Need ei ühti w Geograafiatermin jõgikond on jõe valgla sünonüüm siis, kui jõgikonnas ei ole äravooluta alasid (nt kõrbi). 38

Valgala veebilanss ET + Ev = Pv – Q ± ΔS w w w Q – äravool valgalalt ET – evapotranspiratsioon Ev – aurumine taimkatteta maapinnalt ja veepinnalt Pv – valgalale langenud sademed ΔS – valgala veevaru muutus vaatlusaluses ajavahemikus. w (tähistus S rahvus-vaheliselt kasutatavast terminist storage) 39

Maapealne ja maa-alune veelahe 40

Vesikond w Veepoliitika raamdirektiivi kohaselt on valgalade majandamise põhiüksus vesikond, n s. o üht või mitut naabervalgala koos põhjavee ja rannikuvetega hõlmav maismaa- ja mereala. w Eesti jaguneb kolmeks valgalapõhiseks vesikonnaks n n n Lääne-Eesti, Ida-Eesti Koiva vesikond (millest suurem osa on Lätis) w kaheksaks alamvesikonnaks: n 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 w Tippvooluhulgad esinevad Eesti jõgedes tavaliselt kevadel lume sulamise ajal ja sügisel, kui ohtralt sajab. n n Kevadised tipud on sügisestest enamasti suuremad (äravoolumoodul > 100 l/(skm 2)) Ka suvel võivad valingvihmad põhjustada lühiaegseid tippvooluhulki w Tippvooluhulki on vaja teada, kui projekteeritakse vesiehitisi. 43

Miinimumvooluhulgad w Miinimumvooluhulgad esinevad jõgedes siis, kui nad toituvad ainult põhjaveest. n n Suvine madalvesi Talvine madalvesi Läbikülmumine Jõgede kuivaks jäämine w Äravoolumiinimumi on raskem hinnata kui suurveetippu n miinimumvooluhulgaks loetakse madalveeperioodi 30 -päeva-keskmist vooluhulka 44

Rakendushüdroloogia w Hüdroloogia haru, mis tegeleb veevarude kasutamiseks ja kaitsmiseks vajalike hüdroloogiliste arvutustega. Rakendusalad: n n n n n 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