Veeringe Loeng Hugo Treffneri gümnaasiumi reaalharu 11. klassi õpilastele

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

2. Hüdroloogia jagunemine • Ookeani- ja mereteadus e okeanoloogia(okeanograafia) • Sisevete (mandrivete) hüdroloogia • Sisevete hüdroloogiajaguneb: • 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

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?

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 (auruminemaapinna ja taimede kaudu) • Põhjavesi • põhjaveekihid (veega küllastunud kivimid – mageveevaru)

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

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 – auruminemaapinna ja taimede kaudu • Em – aurumine mandrite pinnaveekogudelt ja taimkatteta aladelt • Poja 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: • vooluhulganaQ = W/T m3/s. Vooluhulk on voolusängi ristlõiget aja T (tavaliselt sekundi) jooksul läbiva vee maht W (kuupmeetrites, liitrites) • äravoolumahunaW = Qk T m3 (Qk –ajavahemikuTkeskmine Q) • äravoolukihinah = W/(A·103) mm/a (A – valgla pindala km2) • äravoolumoodulinaq = 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-geograafilisedtegurid (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/(sּkm2) 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 filtratsioonimoodulk:

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: • maapealnevalgla • maa-alunevalgla • 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/(sּkm2)) • 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.