VEEKOGUDE VEEKVALITEET JA VEESÄÄST CV Peeter Ennet Peeter.Ennet@keskkonnainfo.ee Haridus 1964-1969 Tallinna Tehnikaülikool; Ehitusteaduskond, veevarustus ja kanalisatsioon 1976 tehnikakandidaat, (juh) prof. Harald Velner, Fosfori eemaldamine heitveepuhastuse aktiivmudaseadmetes Töökohad 1969 1971 Eesti Maaehitusprojekt, projekteerija 1971 1980 Tallinna Tehnikaülikool, Ehitusteaduskond; teadur 1980 1988 Rakendusgeofüüsika Instituut, vanemteadur 1988 1990 TA Küberneetika Instituut, vanemteadur 1990 1992 Tallinna Ülikooli Ökoloogia Instituut; vanemteadur 1992 2004 Tartu Ülikooli Eesti Mereinstituut; vanemteadur 2004-2013 Keskkonnaministeeriumi Keskkonnateabe Keskus (aastani 2009 Info- ja Tehnokeskus), vanemspetsialist 2005-2012 TTÜ, Keskkonnatehnika Instituut, Keskkonnakaitse aluste õppetool; vanemteadur 2012 - Keskkonnaagentuur, vanemspetsialist KTK kodulehekülg http://www.keskkonnainfo.ee/ 1
VEEKOGUDE VEEKVALITEET JA VEESÄÄST MIDAGI ON MÄDA Iga aastaga süveneb minus ahastus, kui ülikooli sisseastumiseksamitel umbes 200 õpilasega vesteldes märkame, et väheneb õpilaste oskus lugeda välja nii tekstist kui vaatlustest mingeid teadmisi ja probleeme, rääkis professor Marju Lauristin Maaülikoolis peetud ettekandes. Tema sõnul on põhjus selles, et ei osata seostada õpitut ja seda, mida enda ümber nähakse. Lauristin lisas, et õpetaja ei tohiks olla õppekava mehaaniline kordaja, vaid peab ka ise tunnetama, et on avastaja. Professor Marju Lauristin, Päevaleht, 2012-08-11 Tänapäeva hariduse keskmes ei ole teadmised ega kogemused vaid (kriitiline) mõtlemisvõime ja õppimisvõime, oskus olulist mitteolulisest eristada, teadusliku meetodi valdamine ning uudishimu ehk tahtmine teada saada ja mõista. Haridusminister Jaak Aaviksoo, Päevaleht, 2012-08-21 2
VEEKOGUDE VEEKVALITEET JA VEESÄÄST EELDUSED ON HEAD 3
VEE TÄHTSUS Thales elas u. 600 ekr Mileetose linnas Joonias. Thales oli Sokratese-eelne vanakreeka filosoof.teda peetakse esimeseks filosoofiks üldse ja ka esimeseks teadlaseks. Tema arvamuse järgi oli ürgalgeks ehk algaineks (archē) vesi, mis on kõige algus ja kõige olemus. Thales püüdis esimesena seletada füüsilist maailma ja selle nähtusi ratsionaalselt, mittemütoloogiliselt, võtmata appi jumalaid. Thales ca. 624 ca. 546 ekr Inimkonna tänapäeva tähtsaimate probleemide hulka kuulub eluks kõlbliku keskkonna seisundi säilitamine ning loodusressursside s.h. puhta vee nappus. 4
VEE TÄHTSUS - puhta joogivee ja vajalike sanitaartingumuste puuduse tõttu sureb maailmas igal aastal umbes 1,5 miljonit inimest - vett pole piisavalt ligi 900 miljonil inimesel - korralikke sanitaartingimusi pole ligi 2,6 miljardil inimesel ÜRO peaassamblee võttis 2010.a. vastu resolutsiooni, mille järgi kuuluvad puhta joogivee ja sanitaartingumuste olemasolu nüüd inimõiguste hulka. Puhta vee puudus on suurim Lõuna-Aafrikas, kus puhas joogivesi puudub üle 300 miljonil ehk üle 40% inimestest. Elementaarsete sanitaartingimused puuduvad Lõuna-Aasias rohkem kui miljardil inimesel ja Lõuna-Aafrikas rohkem kui 0,5 miljardil inimesel. 5
VEEKOGUDE VEEKVALITEET JA VEESÄÄST QUO VADIS? Veenappus muudab meid aastaks 2050 taimetoitlasteks? "Aastal 2050 ei ole piisavalt vett, et toota toitu üheksale miljardile inimesele, kui me jätkame läänemaailma söögitrendidega," oli kirjas Rootsi veeuurijate raportis. "900 miljonit inimest on juba praegu näljas ja kaks miljardit alatoidetud, kuigi toidu tootmine jätkab suurenemist. http://news.yahoo.com/blogs/lookout/vegetarian-2050-190426669.html 6
VEE KULU AS Tallinna Vesi selgitab 1 m3 = 1 000 liitri veega saate näiteks: 8 korda vannis käia või 33 korda duši all käia või 18 pesumasinatäit pesu pesta või 100 ämbritäit vett aia kastmiseks või 10 tassi teed iga päev ühe aasta jooksul 7
TERMINOLOOGIA http://mot.kielikone.fi/mot/endic/netmot.exe Aleksander Maastik 8
VEE OMADUSED VESI ehk DIVESINIKMONOOKSIID ehk VESINIKOKSIID on keemiline ühend keemilise valemiga H 2 O. Vee molekul koosneb kahest vesiniku ja ühest hapniku aatomist. Vesi on levinuim aine Maal. Ka Universumis on vesi suhteliselt levinud, olles molekulaarsetest ainetest kolmandal kohal pärast vesinikku (H 2 ) ja süsinikoksiidi (CO). Vesi on normaaltingimustel vedel seetõttu, et molekuli sees polaarse sidemega seotud vesinikuaatomite ja teiste molekulide hapnikuaatomite vahel tekivad vesiniksidemed, mis muudavad vee molekulide üksteisest eraldamise raskemaks ja tõstavad seega vee sulamis- ja keemistemperatuuri. Tahkes olekus vesi on jää. Jää on kristallilise ehitusega, milles esinevad tühimikud. Seetõttu on jää tihedus väiksem kui vedelas olekus vee tihedus. Vett võib leida peaaegu kogu Maalt ja seda vajavad kõik avastatud elusorganismid. Vesi katab ligikaudu 70% Maa pinnast. 9
VEE OLEKUDIAGRAMM OLEKUDIAGRAMM - rõhust ja temperatuurist olenev olekute jaotumine, mida estatakse erinevate faaside piirjoonte abil pt-teljestikus. Kolmikpunktis ( K ) võib vesi esineda nii jää, vee kui auru kujul. Selles punktis ühinevad sublimatsioonikõver BK (lisanditest mõjustatud jää aurustumiskõver B K), jää sulamiskõver CK vee aurustumiskõver KA, 10
VEES LAHUSTUNUD AINED Vees esinevad ained lahustunud kujul või hõljuvate osakestena. Lahustunud ained esinevad positiivse laenguga katioonidena ja negatiivsete anioonidena. Looduslikus sügavas põhjavees, pärast pinnases ja kivimites infiltreerumist on domineerivad katioonid Ca 2+, Mg 2+, Na +, K + ja anioonid HCO 3-, CO 3 2-, SO 4 2-, Cl -. Puhtas õhus olev sademetevesi sisaldab lisaks lämmastikku N (NH 4+, NO 3- ), tulenevalt õhus olevast gaasilisest lämmastikust. Vihmas on kogu ioonide kontsentratsioon tavaliselt 10-20 mg/l. Sademevette satuvad ioonid merelt ja maismaalt auramise käigus, tööstusest ning vulkaanide pursetega. Pinnavete (jõed, järved, meri) keemilisele koostisele avaldavad olulist mõju bioloogilised protsessid, kus aineringes osalevad C, N, P ja O, kusjuures olulised ioonid on NH 4+, NO 3-, NO 2-, PO 4 3-. Raskemetallid Fe, Cd, Pb, Zn, Cu, Hg esinevad vees väikestes kontsentratsioonides, üldiselt lahustunud sooladest erineval kujul. 11
KVALITEEDI MÕISTE VEE KVALITEET (headus) - väljendab vee mõõdetavaid ning kirjeldatavaid omadusi. Vee kvaliteedi hindamiseks kasutatakse ka veeklasse, millele vastavad kindlad kvaliteedinäitajate väärtused või väärtuste vahemikud. Pinnaveekogude veeklassid on: 1) väga hea looduslik vesi; 2) hea looduslähedane vesi; 3) rahuldav mõõduka inimmõjuga vesi; 4) halb reostunud vesi; 5) väga halb tugevalt reostunud vesi. Vee kvaliteedi mõistet tuleb käsitleda koos vee kasutamisalaga ning kehtestatud normatiividega: joogivee kvaliteet, suplusvee kvaliteet jne. 12
REOSTUSE MÕISTE REOSTUS, SAASTUS 1. Loodusliku veerežiimi või vee kvaliteedi rikutus 2. Ainete, vibratsiooni, soojuse või müra inimtegevusest põhjustatud otsene või kaudne väljutamine õhku, vette või pinnasesse nii, et see võib ohustada inimese tervist või keskkonda, põhjustada varalist kahju või kahjustada või häirida keskkonna puhkeotstarbelist või muud õiguspärast kasutamist REOSTUSKOORMUS aja t jooksul vette sattuva reostava aine kogus T L Q t 0 reostuskoormus L = reovee hulk Q(t) x aine kontsentratsioon C(t) Reostukoormust võib väljendada ka inimekvivalentides (ie) ja loomühikutes (lü) 1 ie ühe inimese tekitatud keskmine reostuskoormus ööpäevas 1 lü põllumajandusloomade arvestuse tingühik, mis on võrdsustatud 450-500 kg massiga lehma tekitatud keskmisee reostuskoormusega ööpäevas. Eristatakse punktreostust (olme- ja tootmisreovesi) ja valglalt veekokku kanduvat hajureostust (väetised, mürkkemikaalid). C t dt 13
KESKKONNAINDIKAATOR e. NÄITAJA (1) KESKKONNAINDIKAATOR keskkonnaseisundit või seda mõjutavat muutujat iseloomustav näitaja. Euroopa Keskkonnaagentuuri kasutatavas DPSIRmudelis jaotatakse keskkonnaindikaatorid viide rühma, kirjeldamaks ühiskonna ja keskkonna vahelisi seoseid. Liikumapanevad jõud (driving forces) on inimtekkelised mõjurid, mis põhjustavad koormust keskkonnale (nt poliitikad, sotsiaal-majanduslik struktuur, eluviis); koormuse- ehk surveindikaatorid (pressure) peegeldavad inimtegevuse intensiivsust (nt taastumatute loodusvarade ja energia tarbimismahud, transpordimahud ja nende muutumine); DPSIR -Driving forces, Pressures, States, Impacts, Responses 14
KESKKONNAINDIKAATOR (2) seisundiindikaatorid (state) näitavad surve tagajärjel muutuvat keskkonnaelemendi või terviku kvaliteeti ja/või kvantiteeti (nt õhu kvaliteet, liigiline arvukus, veekvaliteet, taastumatute loodusvarade kogused); mõjuindikaatorid (impact) mõõdavad seisundi muutuste tagajärgi inimesele, ökosüsteemidele ja tehiskeskkonnale (nt muutused ökosüsteemide viljakuses, toitainete ringes, inimese tervises); vastumõjuindikaatorid (response) iseloomustavad keskkonnaseisundi hoidmise või parandamise põhimõtteid ja tegevust (nt keskkonnainvesteeringud, keskkonnamaksud, korduskasutus, keskkonnaharidus). Keskkonnaindikaatorite rühmitamine ei ole absoluutne, vaid võib sõltuda probleemi käsitlusviisist. Vt ka bioindikaator, keskkonnaaruanne, keskkonnainfo, keskkonnategevuse tulemuslikkuse indikaator, säästva 15 arengu indikaator.
Keskkonnaindikaator VEEVÕTT (1) 450 400 350 300 250 Veevõtt Eestis 1990 2008, (ilma kaevandus- ja jahutusveeta) miljonit m 3 /aastas 200 150 100 50 0 1990 1992 1994 1996 1998 2000 2002 2004 2006 2008 põhjavesi pinnavesi 16
Keskkonnaindikaator VEEVÕTT (2) Aastail 1992 2007 vähenes veekasutus Eestis üle kahe korra seoses tootmise vähenemise, veearvestuse paranemise ning kodumajapidamiste ja tööstuse säästlikuma veekasutusega. Investeeringud ja majandus-poliitilised otsused, mis tõstsid vee hinda, sundisid nii elanikkonda kui ettevõtteid vee kokkuhoiule, hoogustades vee korrektset mõõtmist, torude ja sanitaartehnika uuendamist. 2008. a kasutati olmeveena 46,7 miljonit m3, tootmises tarbiti 30,9 miljonit m3 ja põllumajanduses 4,0 miljonit m3 vett. Kuigi Eestis tervikuna on põhjaveevaru piisavalt, on tootmise ja elanikkonna paiknemisest tingituna veebilanss pingeline Kirde-Eesti põlevkivibasseinis ning Tallinna ümbruses. Ligikaudu 2/3 Eesti veekasutusest langeb Harjumaa ja Ida-Virumaa arvele. 17
VEERINGE LOODUSES (1) 18
VEERINGE LOODUSES (2) Atmosfääri vesi 0.001% V=14 10 3 km 3 T=10 päeva Polaarjää 1.65% V=24 10 6 km 3 T=10 000 aastat Allikas: Jüri Elken. Merefüüsika ja hüdroloogia konspektid Maailmameri 93.93% V=1370 10 6 km 3 T=2600 aastat Maismaa vesi V=88 10 6 km 3 Jõed 0.0001% V=1200 km 3 T=12 päeva Järved 0.016% V=230 10 3 km 3 T=10 aastat Pinnase niiskus 0.005% 75 10 3 km 3 T=2-50 nädalat Bioloogiline vesi V=10 km 3 Põhjavesi 4.39% V=64 10 6 km 3 T=10 000 aastat Põhjavesi aktiivses kihis V=4 10 6 km 3 T=300 aastat 19
VEEVARUDE JAOTUS Veeallikas Vee hulk km 3 % mage- % kogu veest veest Ookeanide, merede ja lahtede vesi 1 338 000 000 -- 96,5 Jääkilbid, liustikud ja püsilumi 24 064 000 68,7 1,74 Põhjavesi 23 400 000 -- 1,7 mage 10 530 000 30,1 0,76 soolane 12 870 000 -- 0.94 Mullavesi 16 500 0,05 0,001 Maasisene jää ja igikelts 300 000 0,86 0,022 Järvevesi 176 400 -- 0,013 mage 91 000 0,26 0,007 soolane 85 400 -- 0,006 Atmosfäärivesi 12 900 0,04 0,001 Soovesi 11 470 0,03 0,0008 Jõevesi 2 120 0,006 0,0002 Elusolendites olev vesi 1 120 0,003 0,0001 Kokku 1 386 000 000-100 Allikas: Gleick, P. H., 1996: Water resources. In: Encyclopedia of Climate and Weather, ed. by S. H. Schneider, Oxford University Press, 20 New York, vol. 2, pp. 817-823.
VEE KVALITEEDI KUJUNEMISTINGIMUSED (1) FÜÜSIKALIS- KEEMILISED PARAMEETRID Temperatuur ph Leelisus Karedus Hägusus Lahustuvus Adsorptsioonivõime Orgaanikasisaldus Toksilisus Lahustunud ained BIOLOOGILISED PARAMEETRID Toitumistingimused Produktiivsus Kisklus Konkurents Haigused Parasiidid ENERGIA- ALLIKAD Päikese radiatsioon Tuul Toitained HÜDRO- MORFOLOOGILISED PARAMEETRID Põhjareljeef Kaldajoon Mõõtmed Põhjasetted Voolukiirused ja hoovused VEEKOGU ÄÄRE- TINGIMUSED Avatud piir Sissekanne valglalt Filtratsioon Punktreostusallikad Sekundaarne reostus Kvaliteedi näitaja võib samaaegselt olla ka kvaliteedi kujunemise mõjutaja 21
ATMOSFÄÄR VESI SADEMED AURUMINE N TARBIMINE VEEVARUD JA VEE KVALITEET VEE KVALITEEDI KUJUNEMISTINGIMUSED (2) SADEMED DENITRIFIKATSIOON ATMOSFÄÄR PINNAS TAIMKATE ATMOSFÄÄR SÜSTEEMIST VÄLJUV N BAKT.LAGUNDAMINE SAAK TAIMED N TARBIMINE VÄETISE LAHUSTUMINE PINNA- VEED MIN.VÄETIS LAHUST. N SORPTSIOON ORG.VÄETIS ADSORB.N PÕHJAVESI EROSIOON LEOSTUMINE 22
JÄÄ JA LIUSTIKUD Maa veeringe osaks on ka jäässe, lumesse ja liustikesse talletunud vesi. 90% maakeral olevast jääst on Antarktikas ning 10% Gröönimaa jääkilbis. Jääkilbi kasvamisel sajab lund rohkem kui sulab. Jääkilbi paksus on keskmiselt 1500 meetrit, võib aga küündida 4300 meetrini. Liustikujää katab 10 11 % kogu maismaast. Kui kõik liustikud sulaksid, tõuseks merede veetase umbes 70 meetrit. Allikas: National Snow and Ice Data Center (Riiklik Lume- ja Jääandmekeskus) Viimasel jääajal oli meretase tänapäevasest umbes 122 meetrit madalam ning liustikud katsid ligi kolmandiku maismaast. Viimasel soojal ajastul (125 000 aastat tagasi) oli meretase umbes 5,5 meetrit praegusest kõrgem ning umbes kolm miljonit aastat tagasi võis ta olla kuni 50,3 meetrit kõrgem. 23
MAGE VESI Pinnaveekogudes leiduv magevesi on kogu elule Maal erakordselt tähtis. Ainult 3 % kogu Maa veest on mage ning sellest mageveest vaid 0,29 % on pinnaveekogudena järvedes ja magevee-märgalades. 20 % kogu pinnavee mageveest on Baikali järves ning teine 20 % Põhja- Ameerika Suurjärvedes (Huron, Michigan, Ülemjärv). Jõgedes on vaid 0,006 % kogu mageveevarust. Niiluse delta Egiptuses näitab, et elu võib õitseda ka kõrbes, kui pinna- (või põhja-)vesi on saadaval. 24
PÕHJAVESI Suurem osa maa sees olevast veest pärineb maasse imbunud ja allapoole vajuvast sademeveest. Maasse imbudes satub sademevesi tavaliselt õhustusvööndisse, kus ta täidab vaid osa pinnasepooridest ning maa on veega küllastumata. Õhustusvööndi ülaosas on mullakiht, milles olevat vett kasutavad taimed. Õhustusvööndi all on küllastumusvöönd, milles pinnasepoorid on vett täiesti täis. Vett sisaldavat ja andvat maapõueosa nimetatakse põhjaveekihiks. Kui sellesse kihti puurida kaeve, saab neist vett välja pumbata. 25
SADEMED SADEMED - vee vabanemine pilvedest kas vedelas või tahkes olekus. Aastane sademete hulk maailmas jaotub ebaühtlaselt. Aasta keskmise sademehulga rekord (11 400 mm/a) kuulub Hawaiis asuvale Mt. Waialeale. Ühe 12-kuise perioodi kestel sadas seal 16 300 mm, s.o ligi 50 mm päevas. Tšiilis on paiku (Arica), kus vihmadeta periood on kestnud kuni 14 aastat. 26
ÄRAVOOL See osa Keskkonnaministeeriumi sademeist, mis Info- ja mööda Tehnokeskus maapinda Mustamäe tee 33, (pindmine 10616 Tallinn info@ic.envir.ee äravool) ja läbi pinnase (maasisene äravool) voolab veekogudesse ning vastav protsess. Kindla ajavahemiku jooksul valgalalt jõkke, järve, merre vm voolanud vee hulk (nt km 3 /a). 27
PINDMINE ÄRAVOOL PINDMINE ÄRAVOOL - mööda maapinda vooluveekogu poole voolav sademevesi. Osa vihmaveest imbub maasse, ent kui vihm sajab veega küllastunud või vettpidavale maale, hakkab ta pindäravooluna allanõlva voolama. Tugeva vihma ajal võib vett näha voolamas lausa niredena. Edasi liigub vesi voolusänge pidi suurte jõgede poole. Et pindmise äravoolu vesi voolas mööda paljast maad, toob ta ojja setet tekitavaid uhtaineid (mis rikuvad vee kvaliteeti). Ühesugune valingvihm põhjustab erinevates piirkondades ja erineval ajal täiesti erineva pindmise äravoolu. Pindäravool oleneb nii meteoroloogilistest teguritest kui ka maa-ala geoloogiast ja pinnamoest. Ainult umbes kolmandik maismaale langenud sademeveest voolab ojadesse ja jõgedesse ning jõuab neid pidi tagasi ookeanidesse. Ülejäänud kaks kolmandikku aurub, transpireerub või imbub maasse. Pindmist 28 äravoolu võib inimene vajaduse korral kõrvale juhtida.
AURUMINE AURUMINE (vesi läheb vedelast olekust gaasilisse) on peamine viis, kuidas vesi atmosfääri, s.o veeringesse pääseb. 90% atmosfääris olevast veest on aurunud ookeanidest, meredest, järvedest ja jõgedest ning ainult 10% on taimede transpireeritud. Aurumiseks on vaja soojust. Energiat kulub veemolekule koos hoidvate sidemete lõhkumiseks ning seetõttu vesi aurub kõige intensiivsemalt keemistemperatuuril (100 C) ning palju aeglasemalt külmumistemperatuuril. Veega küllastunud õhus (suhteline niiskus 100%) vesi õhku auruda ei saa. Maakeral tervikuna aurub atmosfääri niisama palju vett, kui sademetena Maale tagasi jõuab. Maakohiti see nii ei ole. Ookeanidel ületab aurumine sademeid, maismaale sajab aga rohkem kui aurub. Suurem osa ookeanidelt aurunud veest sajab sinna tagasi. Ainult umbes 10% kandub ja sajab maismaale. Atmosfääri aurunud veemolekul püsib seal umbes kümme 29 ööpäeva.
EVAPORATSIOON JA TRANSPIRATSIOON EVAPORATSIOON - vee aurumine mullapinnalt ja kapillaarvööndist ning taimejuurte kaudu maa seest võetud vee transpireerumine atmosfääri. Lihtsamini öelduna: evapotranspiratsioon on aurumine taimkattega alalt. TRANSPIRATSIOON on protsess, mis kannab juurte kaudu mullast võetud vett lehtede alumistel külgedel paiknevate avadeni, kus ta aurustub ja lendub atmosfääri. Transpiratsioon on seega vee aurumine taimelehtede kaudu. 10 % atmosfääriveest pääseb õhku transpiratsiooni teel. Ühe vegetatsiooniperioodi jooksul transpireerib leht mitu korda rohkem vett, kui 30 ta ise kaalub. Suur tammepuu võib transpireerida 150 000 liitrit aastas.
SUBLIMATSIOON Veeringes nimetatakse SUBLIMATSIOONiks lume või jää vahetut üleminekut veeauruks ilma vahepeal veeldumata. Mõnes kliimavööndis lumi kaob just nõndamoodi. Looduses sublimatsioon silmnähtav ei ole. Et see tõepoolest toimub, tõestab külmunud pesu kuivamine pakaselise ilmaga. Nähtavaks saab sublimatsiooni teha aga süsinikdioksiidi (süsihappegaasi) abil. Tahke (külmunud) süsinikdioksiid e kuiv jää (süsihappelumi) sublimeerub, s.o muutub gaasiks temperatuuril -78,5 C. Looduses tekib sublimatsioon teatavates ilmastikutingimustes - kuiva tuulega, kui õhu suhteline niiskus on väike. Seda juhtub kõrgmäestikes, kus õhurõhk on madal. Vaja on ka energiat, nt intensiivset päikesekiirgust. 31
KONDENSATSIOON KONDENSATSIOON on protsess, milles õhus olev veeaur muutub vedelaks veeks. Veeringes on kondensatsioon oluline seetõttu, et ta põhjustab udu, pilvede ja sademete tekkimist. Kondensatsioon on aurumise vastandnähtus. Ka selges taevas on vesi seal veeauruna ja silmale nähtamatute pisipiiskadena olemas. Vihmapiisad tekivad pilvedes siis, kui veeaur koguneb õhus olevatele tolmu-, soola- ja suitsukübemetele. Kui need piisad liituvad ja suuremaks kasvavad, võivad nad sademeid tekitada. Taevas vesi pidevalt aurub ja kondenseerub. Suurem osa pilvede veest ei saja maha seetõttu, et tõusvad õhuvoolud hoiavad seda pilvedes. Saju tekkimiseks peavad tillukesed veepiisakesed kõigepealt kondenseeruma suuremateks piiskadeks, mis on pilvedest välja langemiseks piisavalt suured ja rasked. 32
VALGLA VALGLA ala, millelt veekogu (jõgi, järv, meri) või selle osa (laht) saab oma vee; jaguneb maapealseks ja maaaluseks valglaks, mis ei tarvitse ühtida. VEELAHE e. VEELAHKMEJOON erinevaid valglaid lahutavaid piir. 33
ALLIKAD, LÄTTED ALLIKAS looduslik põhjaveevool, mis väljub maapinnale või veekogu põhja. Mineraalisisalduse järgi magevee ja mineraalvee allikad. Allikad võivad voolata maapinnale rahulikult või surveliselt. Survelist allikavett nimetatakse arteesiaveeks. Enamasti on allikate vesi väga külm, kuid vulkaanilistes piirkondades võib olla kuumaveeallikaid. Allikad tekivad sinna, kus põhjaveehorisont lõikub maapinnaga. 34
ALLIKAD, LÄTTED Tuhala Nõiakaev Nabala lubjakivi maardla asub keerulise veerežiimiga karstialal, mille piires esineb ka atraktiivne ja unikaalne Nõiakaevuna tuntud tõusuallikas. Keskkonnaministeeriumi juures alustas tööd Nabala piirkonna valdade ja ministeeriumi esindajatest koosnev töörühm, kindlaks määrata karsti levikuala ja sügavus, täpsustada põhjavee vooluhulgad ja -suunad ning seos nii Tuhala nõiakaevu kui ka Pirita ja Vääna jõega. Kuni uurimistööde lõppemiseni on Nabala maardlas kaevandamislubade andmine välistatud. Hea teema referaadiks Mis toimub Nabalas Materjali sel teemal leidub Keskkonnaministeeriumi kodulehel: http://www.envir.ee/1073706 35
ALLIKAD, LÄTTED GEISER on geotermiliselt aktiivses piirkonnas paiknev kuuma vee ja auru allikas, millel on perioodiline pursketsükkel. Geisri tekkimiseks on vaja vastavat maa-alust süsteemi (lõhed, reservuaarid jne), geotermaalala, mis soojendab vett ja tekitab sellega rõhku, ning veeallikat. Nende kolme tingimuse samaaegne olemasolu on küllaltki harva esinev nähtus. MINERAALVEE ALLIKAD Mineraalvesi sisaldab lahustunud aineid, mis annavad veele maitse- või raviomadusi. Soolad, väävliühendid ja gaasid on kõige tavalisemad ühendid, mis võivad olla lahustunud vees. Eestis loetakse mineraalveeks vett, milles on mineraalainete sisaldus üle 2 g/l, USAs ja Venemaal loetakse mineraalveeks vett, milles mineraalainete sisaldus ületab 0,25 g/l. Allikalise toitega mineraalvee järv Pamiiris 2300 m kõrgusel,tadžikistan 36
JÕED JÕGI looduslikus orus asuv vooluveekogu. Jõgi toitub sademeveest, jää ja lume sulamisveest ning põhjaveest. JÕESTIK jõgi koos lisa- ja harujõgedega. JÕGIKOND (valgala, jõe vesikond) ala, millelt jõgi saab vee ja mida piirab veelahe. JÕE LANGUS - jõe lähte ja suudme absoluutkõrguste vahe (meetrites). JÕE LANG on mingi jõelõigu pikkuse ja selle languse suhe suhe (m/km). Suurim keskmine lang Eestis on Pärlijõel - 2,48 m/km, väikseim on Emajõel - 0,04 m/km. Jõe nimi Pärlijõgi Piusa Elva Loobu Valgejõgi Kunda Ahja Õhne Raudna Narva Tänassilma Emajõgi Mõnede Eesti jõgede keskmine lang Jõe lang 2,48 m/km 2,24 m/km 2,00 m/km 1,70 m/km 1,39 m/km 1,36 m/km 0,97 m/km 0,56 m/km 0,42 m/km 0,39 m/km 0,26 m/km 0,04 m/km 37
EESTI SUURIMAD JÕED Valglate järgi Pikkuste järgi Vooluhulkade järgi Jõe nimi Pindala, km 2 Jõe nimi Pikkus, km Jõe nimi Q, m 3 /s Narva 15605,7 Võhandu 162 Narva 399 Emajõgi 9628,1 Pärnu 144 Pärnu 65 Pärnu 6836,5 Põltsamaa 135 Kasari 30 Kasari 3213,1 Pedja 122 Navesti 26,9 Navesti 3004,2 Keila 116 Halliste 17,1 Pedja 2688,3 Kasari 112 Vigala 14,1 Halliste 1890,7 Piusa 109 Mustjõgi 13,4 Vigala 1577,2 Pirita 105 Jägala 12,9 Jägala 1481,3 Emajõgi 100 Põltsamaa 12 Võhandu 1401,7 Navesti 100 Pedja 10,9 38
JÕGEDE ÄRAVOOL JÕE ÄRAVOOL - vee voolamine vooluveekogus, mida mõõdetakse jõe ristlõiget teatud aja jooksul läbinud veehulgaga (km 3 /a, m 3 /s). Jõe äravool moodustub pindmisest äravoolust ning baasäravoolust (põhjaveelisest äravoolust). Jõe äravool on ebaühtlane. HÜDROGRAAF - hüdroloogilise näitaja (veetaseme või vooluhulga) ajalist kulgu kirjeldav kõver. 39
JÕGEDE TÕENÄOSUSLIK ÄRAVOOL Äravoolu tõenäosuslik tagatus väljendab, kui sageli mingisugune olukord jões esineb. Joonisel on näidatud, kuidas leida Kasari jõel Kasari lävendis jõe sellist 30 järjestikuse ööpäeva keskmist vooluhulka, mis oleks tagatud ühe hüdroloogilise aasta jooksul 90% tõenäosusega. Otsitavaks vooluhulgaks saame jooniselt 1.34 m 3 /s. (90%-lise tõenäosusega on 30 ööpäeva keskmiseks vooluhulgaks 1.34 m 3 /s või enam. Tõenäosus, et see vooluhulk oleks alla 1.34 m 3 /s on 10%). 40
ÜLEUJUTUS JÕGEDES Emajõe veetaseme mõõtmisi alustati 1867.a. Sellest aastast ka rekord, 373 sentimeetrit kokkuleppelisest nullpunktist kõrgemal. 41 Pildil 14.04.2010.a. jõe veetase 330 cm. foto: Johan-Paul Hion
JOAD JUGA KASKAAD KOSK KÄRESTIK - järsk veelang jõesängis olevalt astangult. - mitmeastmeline juga. - on väga suure languga vooluveekogu lõik. Kose lang on suurem kui kärestikul. Vesi siiski voolab kosest alla, mitte ei lange. Seega erineb kosk langeva veega joast. - on naaberlõikudega võrreldes suurema kaldega jõe pikiprofiili osa. Kärestiku lang on väiksem kui kosel. Kiirema veevoolu tõttu on peenem settematerjal ära kantud ning kärestik voolab mööda kivist põhja. 42
JUGA JUGA - järsk veelang jõesängis olevalt astangult. Valaste juga Eesti kõrgeim juga (30,5 m). Kuna juga toitvat Valaste oja sängi on liigvee ärajuhtimiseks korduvalt laiendatud, siis on levinud arvamus, et Valaste oja ja seega ka Valaste juga on inimkäte töö. Jägala juga Joa kõrgus on 8,1m ja laius üle 50m. Kõige kõrgem looduslik juga Eestis. Narva juga Kuni 1957.a. el. jaama ehitamiseni Euroopa veerohkeim juga. Narva juga on kaheharuline juga, mida poolitab Kreenholmi saar. Idapoolse joaharu kõrgus on 7m, mis kujutab ühtlast järsku seina ja laius üle 100m, läänepoolsel joaharu langeb astangutega ja viimase astangu kõrgus on 3,5m ning laius 60m. Joa astangud on nüüd enamasti kuivad, suurvee ajal lastakse 43 jugadele hüdroelektrijaama liigvett.
MAAILMA SUURIMAD JOAD Angel Falls, Bolívar State, Venezuela Victoria juga (kohalikele Mürisev Suits), Sambia ja Zimbabwe Kõrgus 108 m, Cascata delle Marmore, Umbria, Itaalia Kogukõrgus 979 m, Suurima astme kõrgus 807 m Kogulaius ca 1,6 km, Vooluhulk kuni 1000 m 3 /s Kogukõrgus 165 m, Suurima aste 83 m Maailma suurima kõrgusega juga Maailma üks ilusamaid vaatamisväärsusi Roomlaste poolt aastal 271 e.kr. rajatud 44 tehisjuga
KASKAAD MITMEASTMELINE JUGA Proxy Falls, 45 Cascade Range, Origon
KOSK KOSK - on väga suure languga vooluveekogu lõik. Kose lang on suurem kui kärestikul. Vesi siiski voolab kosest alla, mitte ei lange. Seega erineb kosk langeva veega joast. Dynjandi kosk Islandil on võimsalt kohisev, astangult astangule langev veemass. Tundraseljandikul 100 meetri kõrguselt kaljuservalt langeb vesi järsakult järsakule. Ülaosas on kosk 30 m ja all 60 m laiune. 46
KÄRESTIK KÄRESTIK - on naaberlõikudega võrreldes suurema kaldega jõe pikiprofiili osa. Kärestiku lang on väiksem kui kosel. Kiire veevoolu tõttu on peenem settematerjal ära kantud ning kärestikul on kivine põhi. 47
JÄRVED JÄRV on veega täitunud maismaanõgu. Sobivate pinnavormide tekkeks on võimalusi rikkalikult, Eesti järved saab nõgude tekke alusel jagada järgmistesse rühmadesse: Mandrijäätekkelised järved Rannajärved Lammijärved (lamm - üleujutatav lame oru põhi) Soojärved Meteoriiditekkelised järved Karstijärved (ajutised veekogud karstialadel, tüüpilisi karstijärvi Eestis ei esine) Sõltuvalt sellest, milline on seos vooluveekogudega, jaotatakse järved: Umbjärved, Lähtejärved, Läbimisjärved, Suubumisjärved 48 Tehisjärved
EESTI SUURIMAD JÄRVED Eesti suurimateks järvedeks on Peipsi 3555 km 2 (koos Venemaale kuuluva osaga) Võrtsjärv 271 km 2 Enamik Eesti järvedest on madalad, mille sügavus ei küüni 10 m, sügavaim on Rõuge Suurjärv (38 m). Tallinn saab vett Ülemiste järvest alates 14. sajandist. 2005. aastal tarvitas linn keskmiselt 60 829 m³ järvevett ööpäevas, järve juhitakse lisavett Pirita, Vääna, Jägala ja Pärnu jõest. 49
SOOD SOO - püsivalt liigniiske ala või ökosüsteem, kus alalise veerohkuse ja hapnikuvaeguse tõttu suur osa taimede orgaanilist ainet jääb lagunemata ja ladestub turbana. Sood tekivad: Mineraalmaa (arumaa) soostumine - halvasti vettjuhtivate pinnaste või kõrge põhjavee tõttu Veekogude kinnikasvamise tagajärjel Eesti on üks sooderikkamaid piirkondi Põhja-Euroopas - sood moodustavad ca 23% Eesti pindalast. Kokku on meil umbes 7000-10000 üle 1 ha suurust sood, neist üle 80% on väikesed (alla 10 ha) või turbalasundiga alla 0,9 m. Eesti kuivendamata soodes ladestub igal aastal turbana ca 0,5 mlj. tonni orgaanilist ainet, samas kui kuivendatud soodes hävib (mineraliseerub, haihtub CO 2 -na õhku, kandub jõgedesse) ca 5 mlj. tonni sinna varem aastatuhandete jooksul talletunud orgaanilist ainet. 50
SOODE MÕJU PINNA- JA PÕHJAVEELE Arvestades turbamaardlate hüdroloogilist režiimi, on sood kui veekogujad, mis looduslikus seisundis annavad väga visalt vett ära (aurumise teel atmosfääri kui ka pindmise ja põhjaveeäravoolu teel jõgedesse). Seega soo on hoidla, mis säilitab puhast vett. Nimelt toimib turvas ka saastunud sademetevee puhastajana, mis suurvee ajal soo äärealadel võib valguda liivapinnastesse ja paelõhedesse, täiendades seega põhjavee varu. Põhjaveest toituv madalsoo on põhjavee väljavoolu alaks, mille kuivendamisega muudame maasisese veevoolu maapealseks. Nagu teada voolab vesi maa peal kiiremini ja ei ole kaitstud reostuse eest. Turbatootmisega seoses heljumi ja lahustunud ainete leostumine kasvab. Seda tingivad äravoolu suurenemine ja taimetoitaineid kinnipidava taimestiku puudumine tootmisväljakutelt. 51
VEEHOIDLAD VEEHOIDLA on vooluveekogule rajatud tehisveekogu. Enamasti rajatakse veehoidlad elektrijaamade juurde hüdroelektrijaama pealevoolu kindlustamiseks, soojus- või tuumaelektrijaama jahutusveega varustamiseks. Samuti rajatakse veehoidlaid veeäravoolu piiramiseks või veetaseme hoidmiseks. Sademetevastes piirkondades kasutatakse veehoidlatesse kogutud vett niisutuse või pideva veevarustuse kindlustamiseks. Laevatatavatele jõgedele rajatakse laevaliikluse jaoks lüüsid. Võimaldamaks kalade liikumist veehoidla paisudega tõkestatud jõgedel rajatakse tammide juurde kalatreppe. 52
EESTI SUURIMAD VEEHOIDLAD NARVA VEEHOIDLA pind koos Venemaale kuuluva osaga on 191 km 2, sellest 40 km² Eestis. Suurim sügavus on 15 m, keskmine sügavus 1,8 m. Veehoidla pais on 9,2 meetri kõrgune ja 206 meetri pikkune. Veehoidla sai oma täismõõtmed 1956.a. PAUNKÜLA VEEHOIDLA loodi 1960. a. kevadel Pirita jõe paisutamise teel. Tekkis ligikaudu 350 ha suurune järv, mis haaras endasse kolm endist järve - Tudre, Väikese ja Suure Seapilli. Soodla veehoidla 53
LÄÄNEMERE VALGLA Bothnian Bay Botnia laht Bothnian Sea Botnia meri Aland Sea Ahvenameri Western Gotland Basin Lääne-Gotlandi bassein Skagerrak Kategat Bornholm Basin Bornholmi bassein Arcona Basin Arcona bassein Northern Basin Põhja süvik Gulf of Riga Liivi laht Gotland Deep Gotlandi süvik Gulf of Finland Soome laht Läänemere pindala: 422000 km2; Läänemere valgala: 1745000 km2; Läänemere keskmine sügavus on 55 m (suurim sügavus 459 m); Veehulk Läänemeres: 21000 km3; Läänemere veevahetus: 2% aastas; Läänemere valgalal elab ligikaudu 85 miljonit inimest; Läänemere ääres asuvad riigid on Taani, Eesti, Soome, Saksamaa, Läti, Leedu, Poola, Rootsi ja Venemaa; Läänemere valgalal asuvad ka Ukraina, Tšehhi, Valgevene ja Slovakkia; Läänemere suurimad saared on Saaremaa, Hiiumaa, Gotland, Öland, Bornholm, Rügen, Ahvenamaa. 54
EESTI RANNIKUMERI Saaremaast ja Hiiumaast avamere poole jääv meri peidab endas rohkesti laevasõidule ohtlikke rahusid ja madalaid. Hästi teatakse Hiiumaast 15 km kaugusel loodes Soome lahte viiva meretee lähedal paiknevat Hiiumadalat, kus paepõhja katab kohati vaid meetrine veekiht. Suurtele laevadele liiga madalaid kohti on ka Saaremaast ja Vilsandist 15-20 km kaugusel läänes. Eesti vetest lääne suunas muutub meri pikkamööda sügavamaks, ulatudes keset merd 249 meetrini. Soome lahe suurim sügavus Eesti vetes on veidi üle 100 m ja Liivi lahe oma 50 60 m. Talvel Eesti rannikumeri jäätub. 55
EESTI MEREALA KOGUMID 56
EESTI VEEVARUD Veevaru koosneb pinnaveest ja põhjaveest. Pinnaveest võetakse vett Tallinna ja Narva linnade veevarustuseks. Mujal kasutatakse peamiselt põhjavett. Pinnavett kasutatakse suurel hulgal Narva soojuselektrijaamades jahutusveeks, kuid Narva jõe vooluhulgaga võrreldes ei teki probleeme. Veevõtt on vähenenud vee säästlikuma kasutamise ning tootmise vähenemise tõttu nii tööstuses kui põllumajanduses. Üks mõjutaja veesäästmiseks on saastetasu ja vee erikasutustasu kehtestamine. Veevaru hoidmiseks ning veevarustuse parandamiseks on veemajanduse rahastamine suurenenud koos riigi majanduse tugevnemisega. Rahastatakse riigi ja omavalitsuse eelarvetest, ettevõtete omavahenditest ning välisabi ja laenudega. 57
EESTI PINNAVEED (1) Jõgesid > 1700 (0.23km / km 2 ) Järvi ~ 1200 (1 / 40km 2 ) Kaldajoon ~ 3800km 58
EESTI PINDALA JAGUNEMINE MAAKATEGOORIATE JÄRGI Mati Valgepea, allikad: Metsaressursi arvestuse riiklik register (MMK) Statistiline metsainventuur (SMI, MMK) 59
EESTI PINNAVEED (2) Eestis on üle 1700 jõe ja oja kogupikkusega ca 31000 km. Ligikaudu 40% Eesti jõgedest on looduslähedases seisundis. Maaparanduse eesvoole on 8290 km, sh riigi poolt hooldatavaid eesvoole - 5717 km. Järved koos tehisveekogudega katavad 5% maismaast, iga 40-50 km2 kohta tuleb üks järv. Avaliku kasutusega vooluveekogusid - 504 Avaliku kasutusega järvi - 904 Heitveesuublana kasutatakse 256 vooluveekogu Kalamajanduslikke vooluveekogusid - 125 60
EESTI PINNAVETE VESIKONNAD (1) Vabariigi valitsuse määruse (3.06.2004) kohaselt jaguneb Eesti territoorium kolmeks vesikonnaks ja kaheksaks alamvesikonnaks. Eesti vesikonnad: 1. Lääne-Eesti vesikond; 2. Ida-Eesti vesikond; 3. Koiva vesikond. Eesti alamvesikonnad: 1. Viru alamvesikond; 2. Peipsi alamvesikond; 3. Võrtsjärve alamvesikond; 4. Harju alamvesikond; 5. Matsalu alamvesikond; 6. Pärnu alamvesikond; 7. Läänesaarte alamvesikond; 8. Pandivere põhjavee alamvesikond. 61
EESTI PINNAVETE VESIKONNAD (2) KOIVA VESIKOND IDA-EESTI VESIKOND LÄÄNE-EESTI VESIKOND HARJU ALAMVESIKOND VIRU ALAMVESIKOND MATSALU ALAMVESIKOND PANDIVERE PÕHJAVEE ALAMVESIKOND PEIPSI ALAMVESIKOND LÄÄNESAARTE ALAMVESIKOND PÄRNU ALAMVESIKOND VÕRTSJÄRVE ALAMVESIKOND KOIVA VESIKOND 62
EESTI PINNAVETE HÜDROLOOGILINE ISELOOMUSTUS EESTI VOOLUVEEKOGUD ON JAOTUNUD EBAÜHTLASELT: Pandivere piirkonnas 0,12 km/ km 2 Põhja Eestis 0,4-0,6 km/ km 2 Kagu Eestis 0,8-1,2 km/ km 2 AASTA KESKMINE ÄRAVOOLU JAOTUS ON EBAÜHTLANE: Pandivere piirkonnas 10-12 l/s km 2, kohati 25 l/s km 2 Kagu Eestis 4-6 l/s km 2 Aastane äravool on ligilähedaselt 12 km 3 Äravoolu intensiivsus sõltub karstinähtustest, pinnamoest, pinnakatte tihedusest ja neelamisvõimest. 63
EESTI AASTANE ÄRAVOOL Aeg Q_E Q_m Q_K Q_L Q_V 1997 11,13 10,80 0,329 0,322 0,007 1998 14,63 14,20 0,432 0,423 0,009 1999 13,05 12,67 0,385 0,377 0,008 2000 11,27 10,94 0,333 0,326 0,007 2001 12,84 12,46 0,379 0,371 0,008 2002 11,01 10,69 0,325 0,318 0,007 2003 9,43 9,15 0,278 0,273 0,006 2004 15,77 15,31 0,466 0,456 0,010 2005 13,32 12,93 0,393 0,385 0,008 2006 7,26 7,05 0,214 0,210 0,004 2007 11,41 11,07 0,337 0,330 0,007 aastane äravool, km 3 18 16 14 12 10 8 6 4 2 11,13 10,80 Eesti pinnavete aastane äravool 1997-2007 14,63 14,20 13,05 12,67 11,27 10,94 Koguäravool 12,84 12,46 11,01 10,69 9,43 9,15 Merre kanduv äravool (Koiva alamvesikonna äravooluta) 15,77 15,31 13,32 12,93 7,26 7,05 11,41 11,07 Q_E - Eesti koguäravool,km 3 Q_m - Eesti äravool merre (Koivata),km 3 Q_K - Koiva alamvsk. äravool,km 3 Q_L - Koiva alamvsk-st Lätisse,km 3 Q_V - Koiva alamvsk-st Venesse,km 3 0 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 64
PÕHJAVESI PÕHJAVESI on maakoore ülaosa kivimite ja setete poorides ja lõhedes olev vesi, mis võib liikuda raskusjõu või rõhu toimel. Kirjandus: Põhjaveekomisjon Eesti põhjavee kasutamine ja kaitse, Tallinn 2004 Kui kaevata või puurida vett läbilaskvasse pinnasesse auk, siis täitub see teatud sügavuses veega. Seejärel kaevises stabiliseerunud surveta veetase on põhjaveetase ja sellest allpool pinnases olev vesi on põhjavesi. Sügavamal esineb põhjavesi harilikult vettpidavate kihtide vahel ning on seetõttu surveline. Survelist põhjavett nimetatakse ka arteesiaveeks. Maapinnalähedane (enamasti vabapinnaline) ja surveline põhjavesi 65
PÕHJAVESI Dotsent Ülo Sõstra loengutest PINNASEVESI (inglise k. - groundwater in active zone) on põhjavee ülemine kiht, mis lasub vettpidaval kihil. VETTPIDAV KIHT e. VEEPIDE on maapõues paiknev kivimikiht, mis ei lase vett läbi ega ka ei sisalda vett. Sellele kihile vastandub VETT LÄBILASKEV KIHT. Vett sisaldavad kõik pinnased (v.a. kalupinnas). Vesi mõjutab pinnaste omadusi. Vesi võib pinnastes esineda mitmel kujul: keemiliselt seotud vesi, hügroskoopne vesi, kilevesi, kapilaarvesi, gravitatsioonivesi. 66
PÕHJAVESI Dotsent Ülo Sõstra loengutest Keemiliselt seotud vesi on mineraalide, näiteks kõige tavalisema kipsi CaSO4 2H2O või kaoli-niidi Al4[Si4O10] (OH)2 koostisosaks, seda saab pinnasest eemaldada vaid kuumutamisel ja mineraali kristall-võre lagundamisel. Hügroskoopne vesi on samuti tihedalt seotud pinnase mineraalsete osadega, kuid ta esineb ikka juba õhukese (15-20 molekuli) kilena mineraalosakeste ümber. Selle omadused erinevad vaba vee omadustest, tema külmumistemperatuur on alla 0 kraadi, erikaal on 1,5 g/cm, peaaegu ei lahusta aineid. Igal pinnasel on oma maksimaalne hügroskoopsus, liivadel on see 0,2 %, savidel 22,9 %. Kilevesi on lähedane hügroskoopsele veele, teda hoiavad kinni ka molekulaarjõud, kuid selle paksus on hulga suurem - 1 10-5-1 10-6 mm. Need kiled võivad välissurvel muuta oma paksust. Kileveega on seotud sellised savikivimite omadused, nagu punsumine, vajumine, plastsus. See vesi on ka füüsikaliselt seotud, erikaal on suurem kui 1 ja ta külmub alles 3-4º C juures. 67
PÕHJAVESI Dotsent Ülo Sõstra loengutest Kapillaarvesi on füüsikaliselt vaba vesi, selle hulk sõltub pinnase niiskusest. Ta tõuseb ülespoole tänu kapillaarjõududele. Tõusu kõrguse määrab ära pooride läbimõõt. Liivakates pinnastes on kapillaartõus kuni 1,5 m, savides kuni 3-4 m, lössides kuni 12 m. Kapillaarvesi toitub kõige ülemisest veekihist, kas ülaveest või siis pinnaseveest. Ta lahustab ja kannab edasi mineraalsooli, kutsub kuivadel aladel esile sooldumist. Ta vähendab pinnaste kandevõimet, põhjustab liigniiskust keldrikorrustel jne. Gravitatsiooniline vesi on kõige tavalisem vaba vesi, mis allub hüdrostaatilisele rõhule ja liigub edasi gravitatsioonijõudude arvel. See vesi on veevarustuses kasutatav vesi. 68
PÕHJAVESI Dotsent Ülo Sõstra loengutest Poorsuse abil väljendatakse pinnase mineraaliosakeste vaheliste tühemike osa pinnase mahust protsentides. Poorsusest sõltub vee liikumine pinnases. Eesti pinnaste poorsus kõigub suurtes piirides: Turvas 60-80 % Savi 50-70 % Moreen 25-40 % Liiv 35-40 % Tihendatud savi 30 % Liivakivi 10-15 % Lubjakivi 1-5 % 69
PÕHJAVEE LIIKUMINE Osa maasse imbunud sademeveest liigub maapinnalähedases pinnases ning nõrgub üsna kiiresti vooluveekogudesse, suurem osa vajub aga raskusjõu toimel sügavamale maasse ja saab põhjaveeks. Põhjavee liikumiskiirus ja -suund oleneb vettkandvate kihtide ja veepiirete (millest vesi raskesti läbi pääseb) omadustest. Vee liikumine maa sees sõltub pinnase veeläbilaskvusest ja kivimi poorsusest. Kui vesi pääseb kivimist suhteliselt hõlpsasti läbi, võib põhjavesi mõne päevaga üsna kaugele liikuda. Ta võib aga vajuda ka süvakihtidesse, kust tagasi pääsemiseks võib kuluda tuhandeid aastaid. 70
PÕHJAVEE TOITUMINE Sademete keskmisest aastasummast 600 800 mm, moodustab pinnavee äravool 260 mm ehk 39%. Sademete hulk on suurem kõrgustikel. Eesti alale langevatest sademetest läheb põhjavee toiteks keskmiselt 70 mm aastas ehk 10%. Infiltreeruva vee arvel kujuneb põhjaveevaru. vahemikku 0 50 mm aastas. Pandivere kõrgustikul, ulatudes 200 300 mm aastas, väikseim on põhjavee toitumine Lääne Eestis ning Võrtsjärve ja Peipsi madalikul ning rabaaladel, jäädes seal vahemikku 0 50 mm aastas. Võrreldes kuivade maadega on liigniisketel aladel (sood) põhjavee toitumine väiksem. 71
PÕHJAVEE LIIKUMINE Põhjavesi liigub kõrgema veetasemega toitealadelt madalamatele, järgides veepinna kallet, mida nimetatakse ka gradiendiks. Põhjavee poorses keskkonnas liikumise põhiprintsiibid sõnastas 19. sajandi keskel prantsuse hüdraulik H. Darcy (1803 1858), kes võttis kasutusele mõiste filtratsioonikoefitsient. DARCY SEADUS: põhjavee kogus (Q), mis läbib aja-ühikus kivimit, on võrdeline rõhu languse-ga ( h) ning veevoolu ristlõike pindalaga (A) ja pöördvõrdeline vee liikumise tee pikkusega (L). Q h ka L h=h 2 -h 1 k pinnase filtratsioonikoefitsient; Ligikaudne vee liikumiskiirus: tolmliivas 5 m/aastas; peenliivas 20 m/aastas; keskliivas 70 m/aastas; kruusliivas 250 m/aastas; puhtas kruusas 5 m/päevas; Karsti-lubjakivis üle 100 m/ööp. 72
PUURKAEVU VEETASE Pumpamise mõjul tekkinud veepinna alanemise piirkonda nimetatakse alanduslehtriks. Alanduslehtri ulatus on seda suurem, mida enam vett veekihist välja pumbatakse. Iga konkreetse kaevu toodang ja kasutustingimused määratakse proovipumpamisega. Põhjaveekihi ja kaevu tootlikkuse iseloomustamiseks kasutatakse mõistet ERIDEEBIT (q), mis on puurkaevu toodangu (Q) ja püsima jäänud alanduse (S) suhe: q = Q/S, mõõdetuna l/s/m. 73
EESTI PÕHJAVEEKIHID (1) Umbes 570 miljonit aastat tagasi kattus Eesti ala veega ja sealt alates on see mõnede vaheaegadega ligi 300 miljoni aasta kestel suhteliselt madalate šelfimerede võimuses. Aluspõhja settekivimeist pealiskorra moodustavad Hilis-Proterosoikumi (Aguaegkonna) ja Vara- ja Kesk- Paleosoikumi (Vanaaegkonna) kivimid, mis vastavad Vendi, Kambriumi, Ordoviitsiumi, Siluri ja Devoni ladestutele ning on tekkinud umbes 360-540 miljonit aastat tagasi. Settekihindi kogupaksus ulatub 150 m-st (Soome lahe lõunarannikul) kuni 600 m-ni (Edela-Eestis; Ruhnul 770 m). 74
EESTI PÕHJAVEEKIHID (2) Eesti geoloogilise läbilõike aluse moodustab monoliitne aluskord, mis koosneb kristalsetest moonde- ja tardkivimitest. Kohati esineb aluskorra kivimite mõnekümne meetri paksuses ülemises osas lõhesid, kus leidub vähesel määral ka vett (Alam Proterosoikumi veekiht). Aluskorral lasub pealiskord, mis koosneb ladestutest (alt üles loetuna): VEND (kuhjus Balti klindile 600-570 milj. aastat tagasi, ametlikult on kasutusel mõiste Ediacara) KAMBRIUM (570-480 milj. a. tagasi) ORDOVIITSIUM (488-443 miljonit aastat tagasi) SILUR (443-416 miljonit aastat tagasi) DEVON (405-350 milj. a. tagasi) KVATERNAAR (algas 1,81 milj. a. tagasi) Põhjavesi esineb kogu Eesti territooriumil. Enamasti on põhjaveekihid maapinna läheduses ja kergesti kättesaadavad. Kulukam on veekihi kasutuselevõtt aladel, kus veekiht asub sügaval vettpidavate setete või kivimite all nagu kohati Lõuna Eesti moreenkõrgustikel ja Põhja Eesti rannikualadel. 75
PÕHJAVEE KEEMILINE KOOSTIS Põhjavee keemiline koostis sõltub veekihi lasumissügavusest. Maapinna lähedal on hapnikurikas tsoon, kus esinevad nii nitraatioon kui ka sulfaatioon. Sügavuse suurenedes kaob veest vaba hapnik, seejärel kasutavad mikroorganismid ära nitraat- ja sulfaatiooni hapniku ning ilmuvad vette lahustunud mangaan ja raud, hiljem väävelvesinik. Seejärel lagunevad ka karbonaadid ja vette ilmub metaan. Sügavate veekihtide vees sageli joogiveeks kasutamiseks liigselt rauda, mangaani, väävelvesinikku ja ammooniumiooni. Kõiki neid elemente on võimalik veest kõrvaldada veele hapniku lisamise (õhutamise ja filtreerimise) teel. 76
EESTI PÕHJAVEEVARUD Eesti keskmine netoinfiltratsioon on 70 mm aastas seega on summaarne igaaastaselt asenduv põhjavee kogus suur. Pole võimalik kogu põhjaveevaru ära kasutada, siis kuivaksid allikad ja jõed. Euroopa Liidu veepoliitika raamdirektiiv annab põhjaveeressursi mõisteks põhjaveekihtide keskmise pikaajalise toitumismäära, millest on lahutatud pinnaveekogude hea seisundi säilitamiseks vajalik vooluhulk. Põhjaveevaru jaguneb tarbevaruks T ning prognoosvaruks P. Prognoosvaru P on haldus- või hüdrogeoloogilise piirkonna põhjavee eeldatav hulk, millega tuleb arvestada piirkonna arengukavade koostamisel, vee erikasutuslubade väljastamisel ja ühest puurkaevust koosneva veehaarde projekteerimisel. Kinnitatud põhjaveevaru on Eestis keskmiselt 360 liitrit ööpäevas inimese kohta. Põhjaveevaru määramine on vajalik, kui veehaarde või ühte piirkonda koondunud kaevude grupi abil tahetakse vett võtta enam kui 500 m 3 /ööpäevas. 77
EESTI PÕHJAVEE KASUTAMINE Enamasti kasutatakse Eestis joogiveevarustuses põhjavett, pinnavett kasutatakse ainult Tallinnas ja Narvas. Põhjavett võetakse kõigist põhjaveekihtidest üle kogu riigi. Salvkaevude ja alla 5 m 3 /ööpäevas veevõtuga puurkaevude veevõtu üle arvestust ei peeta. Kõige suurem on veevõtt Kambriumi Vendi ja Siluri Ordoviitsiumi veekihtidest. 78
PÕHJAVEE KAITSE (1) Tähtsaimad printsiibid põhjavee hea seisundi saavutamiseks,on: 1. põhjavee säästlik kasutamine (veemajanduskavad, põhjaveevaru uuringud, vee erikasutusload); 2. reostuse ärahoidmine (nõuded heidetele, põhjavett mõjutavatele tegevustele, 3. keskkonnaohtlikele objektidele) ja jääkreostuse likvideerimine (hüljatud jäätmed, pinnase ja põhjavee reostus). Eesti hõredalt asustatud looduslikes ja poollooduslikes piirkondades on põhjavesi heas seisundis. Kirde Eesti tööstuspiirkonnas (1100 km2) ja suuremate jääkreostuskollete ümbruses (uuritud reostatud alade kogupindala 22 km2) on maapinnalähedane põhjaveekiht reostuse ja põhjaveetaseme alandamise tõttu halvas seisundis. 79
PÕHJAVEE KAITSE (2) Kõige iseloomulikumad kvaliteedinäitajad ja väärtused, mis on omased heas seisundis põhjaveele, on järgmised: naftasaadused < 0,02 mg/l; ühealuselised fenoolid < 1 μg/l; taimekaitsevahendid < 0,1 μg/l; nitraatiooni sisaldus < 50 mg/l; puudub inimtegevusest tingitud oluline kloriidiooni sisalduse tõus; ammooniumioonid looduslikult aeroobses põhjavees < 0,5 mg/l; ammooniumioonid looduslikult anaeroobses põhjavees < 1,5 mg/l. 80
PÕHJAVEE KAITSE (3) Põhjavesi on heas kvantitatiivses seisundis (ei toimu põhjavee liigvähendamist), kui: 1) põhjavee kasutamine on väiksem kinnitatud põhjaveevarust või põhjaveekogumi looduslikust ressursist; 2) põhjaveetaseme alanemisest tingitud põhjaveevoolu suuna muutused ei põhjusta soolase vee sissetungi; 3) puudub pikaajaline põhjaveetaseme alanemistendents ja põhjaveetaseme alanemine ei põhjusta põhjaveest sõltuvate ökosüsteemide seisundi olulist halvenemist. Põhjavee seisund määratakse veemajanduskava koostamisel halvima kvaliteedi või kvantiteedinäitaja väärtuse järgi. 81
VEEVARUDE STRESSI-INDIKAATOR Allikas: WaterGAP 2.0 - December 1999 Veevarude stressiindikaator väljendab veevarude suhtelist puudujääki Stressi-indikaator Puudub Madal Keskmine Kõrge Väga kõrge Statistikaameti kodulehekülg http://www.stat.ee/statistika/ Valdkonnad -> Keskkond Keskkonnaministeeriumi kodulehekülg http://www.keskkonnainfo.ee/ KTK kodulehekülg http://www.keskkonnainfo.ee/ Valdkonnad 82-> Vesi