Hüdroloogia ja vesiehitised kordamisküsimused (0)

Tallinna Tehnikaülikool - Ehitus - Hüdroloogia

5 VÄGA HEA

Lõik failist

Hüdroloogia kui teadus, klassifikatsioon ja seos teiste teadustega. Uurimismeetodid.
Hüdroloogia uurib looduslikku vett, selle ringet ja levikut
Hüdroloogia on teadus, mis uurib Maa hüdrosfääri : veeringet, selles kulgevaid protsesse ning hüdrosfääri ja seda ümbritseva keskkonna vastastikust mõju.
Hüdroloogia uurimisobjekt on hüdrosfäär – üks Maa geosfääre, mis hõlmab keemiliselt sidumata vee, s.o ookeanide, merede, järvede , jõgede, mulla-, põhja-, atmosfääri- ja liustikuvee.
Hüdroloogia jaguneb ookeani- ja mereteaduseks e okeanoloogiaks (okeanograafiaks) ning sisevete (mandrivete) hüdroloogiaks. Sisevete hüdroloogia jaguneb omakorda jõgede, järvede, soode ja liustike hüdroloogiaks.
Seosed teiste teadustega: Palju kasutatakse füüsika seadusi, eriti õpetust soojusest, elektromagnetlainetest, aine ehitusest. On vaja teada: matem , teoreetilist mehaanikat, hüdromehaanikat, geograafiat, astronoomiat. On seotud ka tihedalt: geofüüsika , merefüüsika, okeanoloogia ja hüdroloogiaga.
Hüdroloogia on tihedalt seotud mitme muu veeteadusega:

Hüdrometeoroloogia – teadusharu , mis uurib atmosfääris paiknevat vett.
Geohüdroloogia – hüdroloogia maaveele pühendatud haru.
Hüdrogeoloogia – uurib maakoores e. Litosfääris esinevat vett.
Krüoloogia – õpetus lumest, jääst ja igikeltsast.
Geokrüoloogia – teadus külmunud pinnastest (igikeltsast).
Hüdromeetria – tegeleb veekogusid iseloomustavate suuruste mõõtmise ja registreerimisega.
Hüdrogaafia - Füüsilise ehk loodusgeograafia haru, mis tegeleb veekogude mõõtmise, kirjeldamise ja kaardistamisega.
Rakendushüdroloogia – hüdroloogia haru, mis tegeleb veevarude kasutamisel ja kaitsel vajalike hüdroloogiliste arvutusteg

Uurimismeetodid:

vaatlus , eksperiment,
modelleerimine,
statistiline analüüs,
füüsikalis-matemaatiline analüüs,
kaartide kasutamine

Eesti pinnaveevarud ja nende jaotumine.
Eesti veevarud moodustuvad pinna- ja põhjaveest . Eestis on üle 7000 jõe ja 935 järve. Aastane pinnaveevaru on ligikaudu 7040 m3 inimese kohta. Enamik Eesti veekogusid ( jõed , järved ja rannikumeri ) on madalad ja tundlikud reostuse suhtes. Eesti põhjavesi lasub peamiselt viies veekihis , millest ülemine veekiht on suuremas osas Eestis ebapiisavalt kaitstud. Kogu põhjaveemaht maapõues on hinnanguliselt 2000 km3. Eesti äravoolu maht ca 12 km2 aastas koos Narva jõe veeressurssidega, mis moodustab umbes 80% kogu äravoolust.

Veeringe ja veebilanss . Veebilansi elemendid.
Veeringe on vee pidevalt korduv ringlemine Maal ( atmo -, hüdro-, lito - ja biosfääris) Veeringe toimub Päikeselt saadava energia ja raskusjõu mõjul.
Protsess seisneb: vee aurustumises, veeauru edasikandumises, kondenseerumises, sademete langemises ning äravoolus.
Veeringel mingit kindlat lähtekohta ei ole. Veeringet käigus hoidev päike soojendab ookeanide vett ning osa sellest aurub. Tõusvad õhuvoolud viivad selle auru atmosfääri jahedamatesse kihtidesse, kus ta kondenseerub pilvedeks. Enamik ookeanidest aurunud veest sajab sinna tagasi, seda nimetatakse väikeseks veeringeks. Õhuvoolud kannavad pilvi ümber maailma, nendes olevad veepiisakesed põrkavad kokku, ühinevad ning langevad taevast sademetena maha. Mandritele sadanud vesi moodustab raskusjõu toimel mööda maapinda voolates pindmise äravoolu. Osa pindäravoolu veest jõuab orgudes olevatesse jõgedesse ning liigub jõeäravooluna ookeanide poole, osa aga koguneb mageveevaruna järvedesse. Suur osa sellest veest ei jõua siiski pinnaveekogudesse, vaid imbub maasse. Vett aurub ka veekogude pinnalt. Osa maasseimbunud veest vajub sügavamale maasse ning täiendab põhjaveekihtide mageveevaru pikaks ajaks. Ka see vesi liigub ja võib leida mageveeallikatena tee maapinnale ning lõpuks tagasi ookeani jõuda, kus suur veeringe “lõpeb” … ja algab uuesti. Vesi ringleb kõikjal, kus seda leidub auru, vee, lume või jääna . Veeringe kiirus on väga erinev, kestes mõnest tunnist tuhandete aastateni.
Veebilanss on mingi maa-ala, veekogu, taime, biogeotsönoosi, tehnoloogiaprotsessi vms kõigi juurde- ja äravooluliikide ning vee akumulatsiooni mahtu iseloomustav näitaja. Praegusel geoloogilisel ajastul võib hüdrosfääri veevaru pidada püsivaks suuruseks, st et veeringes osaleva vee keskmine hulk ei muutu. Seetõttu peab valitsema tasakaal aurumise , sademete ja äravoolu vahel.
Veebilanssi elemendid: P=Q+E+S
P- sademed, Q – äravool ( pinnavee ja põhjavee), E – aurumine , S – veevaru muutus
Kui antud aastal P>E, siis +S ja kui vastupidi siis -S. Pika aja jooksul S=0.
P=Q+E+W, kus W on juurdevool või väljavool naabervalgaladest, kui valgala piirid ei lange kokku.

Maakera veevarud ja veebilanss.
Kogu maakera pindala on 510 miljonit km2. Maa pindmikust hõlmab 70,8% maailmameri . Kogu maakera veevaru hinnatakse olevat 1 454 000 tuh. km3.Hüdrosfääri veevaru on 1,4–1,5 miljardit km3, millest ligi 94% on ookeanides ja meredes. Magevee maht on ainult 2,5% maakera veevarudest.
Maakera veevarud, % kogu veevarust:

ookeanid ja mered : 94%
põhjavesi: 0,3%
jääkilbid, liustikud ja püsilumi: 1,7%
järved: 0,02%
pinnasevesi : 0,01%
atmosfäär : 0,001%
jõed: 0,0001%

Maakera veevarude jaotus:
Hüdrosfääri osade vahel toimub veevahetus, mis on tähistatud nooltega. Statsionaarse oleku korral on sisenevad ja väljuvad veevood tasakaalus.
Veevahetuse intensiivsust iseloomustab viibeaeg T= V/ Qi, kus V on ruumala (näiteks: km3) ning Qi on kas sisenevate või väljuvate voogude summa (näiteks: km3/aastas).
Näiteks riimveelises ( soolsus on 4 –6 promilli ) Läänemeres moodustab viibeaeg (T) mõnikümmend aastat.

Äravoolu mõjutavad füüsikalis-geograafilised tegurid.
Muld
Mulla mõju äravoolule toimub infiltratsiooni ja aurumise protsesside kaudu.
Mida raskem on muld, seda vähem sademevett maasse imbub, seda suurem osa tugevate vihmade veest voolab kiiresti maapinda mööda ära ning seda kõrgemad on äravoolutipud.
Taimestik
Avaldab mõju sademete kujunemisele, aurumisele ja seetõttu äravoolule. Metsaga kaetud aladelt aurub 20-40% suvesademeist puuvõradelt atmosfääri tagasi. Mõjustab lumesulamise intensiivsust, lume jaotumist vesikonnas (metsa servaaladel lumekuhjumine jne.), lumesulavete valgumist jõkke.
Otsene mõju on väike – kuid taimestiku mõju veebilansi elementidele on suur.
Sood ja metsad aeglustavad tunduvalt suurvee äravoolu, äravool ühtlasem ja üldiselt maksimaalne äravool on täiesti soostunud või metsaga kaetud vesikondadelt tunduvalt (oma 3-5 korda) väiksem kui täiesti lagedatelt maaaladelt.
Metsaaladel pindmine äravool on väike ja tänu headele infiltratsiooni tingimustele suur osa sulavetest imbub maapinda ja täiendab põhjaveevarusid, mistõttu soo ja metsamassiividega alade jõgede minimaalne äravool on reeglina suurem kui see on lagedatel maaaladel.
Lagedatel aladel sulab lumi varem ja kiiremini kui seda metsades. Kui jõe kogu vesikonna ala moodustab põllumaa, siis kevadine maksimaalne äravool on uuringute järgi 60 - 100% suurem kui seda metsaaladel.
Soostunud valgala jõgede maksimaalse äravoolu tipp on märksa väiksem ja kevadsuurvee äravoolu kestvus on palju kestvam kui seda lagedate aladega vesikondadest. Samuti suvis-sügiseste tulvade äravool on märksa väiksem.
Auramine on võsa ja kidura metsaga kaetud liigniisketel aladel väiksem kui lagedatel aladel,
sest võsa ja kidura metsa transpiratsioon on väiksem kui muul taimestikul ja tuule pidurduse tõttu on sellistel aladel ka aurumine maapinnalt väiksem. Metsaaladel on aurumine suurem kui seda lagedatelt maa-aladelt. Metsade raie vähendab auramist ja selle tagajärjel äravool kasvab ning tõuseb pinnaveetase, võib põhjustada isegi maa-ala soostumist.
Reljeef
Otsene mõju on jõe langule, kaudne mõju aga sademetele, infiltratsioonile, aurumisele. Mõju sõltub reljeefi suurusest . Kõrgusest sõltub - sademed suuremad, õhu temperatuur väiksem, aurumine väiksem - seetõttu on äravool suurem
Järvede mõju
Järvede mõju äravoolule avaldub erinevalt, sest aurumine veepeeglilt ja maismaa pinnalt on erinev. Jõe aastane äravool, mis läbib järve, üldiselt väheneb suurema aurumise tõttu võrreldes seda järvedeta maaalaga.
Järved ühtlustavad äravoolu s.t. vähendavad maksimaalset äravoolu ja suurendavad madalveeperioodide minimaalset äravoolu. Kuna järvedesse koguneb vesi suurveeaastatel on seetõttu ka jõgedel , millede valgalal on suuri järvi, madalvee aastate äravool suurem ja ühtlasem. Järvede mõju võib olla mitmene ja oleneb vesikonna järvisuse protsendist ja järvede suurusest -akumulatsiooni mahust. Seda vaja eriti arvestada lõuna piirkondades kus õhutemperatuur on kõrge.

Äravoolu mõjutavad klimaatilised tegurid (sademed ja aurumine).
Klimaatiliste faktorite mõju äravoolule:

Kliima (Kliima mõjub otseselt ja kaudselt teiste faktorite kaudu)
Mullastik ja geoloogiline ehitus
Taimkate
Reljeef ( valgla pinnamood )
Järvisus
Majandustegevus (inimtegevuse mõju)

Sademed on kõige tähtsam äravoolu mõjutav klimaatiline tegur.
Aurumine
Aurumine koosneb aurumisest: maapinnalt, veepinnalt, lume pinnalt ja taimede lehtedelt. Aurumise vee- ja lumepinnalt määravad kliimatilised faktorid. Potentsiaalne aurumine sõltub mullavee sisaldusest, mulla tüübist ja taimkatte vormist .
Aurumise mõju äravoolule: Oldekopi teooria: kui sademete hulk suureneb, siis kasvab ka aurumine, kuid see aurumise kasv toimub teatud piirini , mis vastab teatud sademete hulgale. Edasine sademete hulga suurenemine ei kutsu esile enam aurumise suurenemist ja sademed kulutatakse äravoolule ning aurumine jääb praktiliselt konstantseks. Seda aurumise piirväärtust Oldekop nimetas “maksimaalseks võimalikuks aurumiseks ”
Väikeste sademete hulkade juures sademed praktiliselt täielikutl aurustuvad. Kui sademete hulk suureneb, siis kasvab aurumine, kuid see aurumise kasv toimub teatud piirini, mis vastab teatud sademete hulgale. Edasine sademete hulga suurenemine ei suurenda enam aurumist ja sademed kulutatakse äravoolule ning aurumine jääb praktiliselt konstantseks. Seda aurumise piirväärtust nim maksimaalseks võimalikuks aurumiseks:
, kus
α – äravoolukoefitsent
h – äravoolukiht
S – sademed
A – aurumine
Kui sademete hulk kasvab, siis suhe A/S väheneb, järelikult äravool kasvab.

Sademed. Arvutusmeetodid .
Sademed on veeauru kondensatsiooni produkt , mis langeb pilvedest. Sademed tekivad kui veetilkade ja/või jääkristallide suurus kasvab üle kriitilise piiri, ning hakkavad siis raskujõu mõjul alla kukkuma . Vee hulk, tilkade kontsentratsioon ja tilkade suuruse jaotus määravad pilvede omadused.
Vihm – on vedel sade, mis sajab maapinnale erineva suurusega veetilkadena.
Rahe – sajab erineva kuju ja suurusega jäätükikestena. Nende südamik on läbipaistmatu, edasi vahelduvad läbipaistvad (jäised) ja läbipaistmatud (lumised) kihid . Rahet sajab soojal aastaajal rünksajupilvedest tavaliselt koos hoogvihmaga.
Härmatis – on valge lumetaoline sade, mis tekib puude ja põõsaste oksadele, traatidele ja mitmesugustele esemetele.
Udu - vedelad sademed, mis langevad väga väikeste piiskadena. Nende langemist ei ole silmaga peaaegu märgata. Uduvihma sajab tavaliselt kihtpilvedest või udust .
Lumi sajab pilvedest mitmesuguse kuju ja suurusega lumehelvestena, teradena või lumekruupidena.
Sula lumi sajab maha sulava lume näol. Vahel võib sula lume helveste seas eraldada ka üksikuid vihmapiisku.
Tekke järgi jagatakse sademed 4 põhitüüpi:

Tsüklon sademed (madalrõhu vööndis ) - võib klassifitseerida frontaalseteks ja mittefrontaalseteks. Tsüklon (frontaal) sademed tekivad madalrõhu (tsüklon) vööndis, kus on tõusvad õhuvoolud. Õhumass liigub kõrgrõhu regioonidest madalrõhu piirkonda.
Konvektiivsed sademed – toimub atmosfääri segunemine , soojemad ja seetõttu kergemad õhumassid liiguvad vertikaalselt ülesse ning jõudes mingi kõrguseni asendavad nad külmemad õhumassid ( raskemad ) ja vajuvad alla.
Orograafilised sademed – niisked õhumassid tõusevad üle mingi barjääri .

Hüdroloogilisted arvutused
Kasutatakse territooriumi maa-ala keskmist sademete hulka kuna sademete hulk võib varieeruda oluliselt sõltuvalt lokaalsetest tingimustest ja sademete iseloomust.

Aritmeetiline keskmine- see on kõige lihtsam meetod mingi maa-ala keskmise sademete hulga leidmiseks. Seda meetodit kasutatakse siis kui sademete varieeruvus on väike, seirejaamad asuvad ühtlaselt ja kõrguste vahed on väikesed.
P - on keskmine sademete hulk (aritmeetiline keskmine)
pi - on sademete hulk maa-ala vaatluspunktides
n - on sademete vaatlusjaamade arv.

A. Thiesseni meetod –kasutatakse sademete keskmise hulga arvutamiseks mingis vesikonnas kaalutud keskmise meetodil. Vesikond jagatakse osadeks - iga sademete vaatluspunkti piirkonda kuulub osa vesikonnast. Selle osa vesikonna pindala moodustub seirejaama kaalu, millega tuleb korrutada antud mõõtekohas mõõdetud sademete hulgad. Summeerides korrutised ja jagades saadud summa kogu vesikonna pindalaga, saab kogu vesikonna keskmise sademete hulga. Puuduseks on see, et see ei arvesta sademete jaotumise lokaalseid tingimusi (nt reljeefi ja taimestiku), mistõttu võib arvutustes esineda süstemaatilisi vigu.

Isohüeedi meetod (samasademete jooned) - joonistatakse välja samasademete jooned ehk isohüeedid, kahe isohüeedi vahele keskmine sademete hulk on võrdne nende keskmisega. Kahe isohüeedi vesikonna ala korrutatakse nende keskmise sademete hulgaga , tulemused summeeritakse ning jagatakse kogu vesikonna pindalaga. Nii saab arvutada kogu vesikonnale langenud keskmise sademete hulga.
Sp - sademete aastasisese varieeruvuse indeks, P – aasta keskmine sademete hulk, Pi – kuu keskmine sademete vaatlusjaamade arv
P

Õhutemperatuur ja veeaur.
Veeaur mängib väga suurt osa vee hüdroloogilises ringes. Õhuniiskus on vajalik sademete tekkeks. Õhuniiskuseks nimetatakse õhus leiduvat veeauru.
Õhuniiskusega seotud karakteristikud:

veeauru rõhk
absoluutne ja relatiivne niiskus
niiskuse defitsiit, kastepunkt

Õhuniiskust mõõdetakse psühromeetri abil. Koosneb kahest termomeetrist – kuiv + märg (termomeetri reservuaar hoitakse märjana). Kuiv termomeeter mõõdab õhu temperatuuri. Märg alandatud õhu temperatuuri seoses aurumisega. Näitude vahe järgi leitakse õhuniiskuse erinevus. Mida kuivem on õhk, seda intensiivsem aurumine ja seda suurem psühomeetri diferents e näitude vahe. Et aurumise intensiivsust mõjutab ka õhurõhk, siis tuleb mõõta ka õhurõhku.
Absoluutseks niiskuseks nim õhus tegelikult esinevat veeauru hulka e rõhku. Absoluutseks niiskuseks a nim ühes kuupmeetris niiseks õhus leiduva veeauru massi grammides. Absoluutne niiskus arvutatakse veeauru rõhu ja temperatuuri kaudu järgmiselt:
, kus
a – absoluutne niiskus (g/m3), e – aururõhk millibaarides, t – õhutemperatuur kraadides, T – absoluutne õhutemperatuur, α = 1/273 on gaaside ruumpaisumise koefitsent .
Kui veeauru rõhk e on mõõdetud mm-tes HG, arvutatakse absoluutne niiskus:
.
Tegelikult õhus leiduva veeauru rõhu (e) suhet sama temperatuuri juures õhu küllastuseks vajaliku veeauru rõhusse (E) nim relatiivseks e suhteliseks õhuniiskuseks r:
r = (e/E)*100%
Relatiivne õhuniiskus näitab, kui lähedal on õhk küllastusolekule ( 0% - täiesti kuiv ja 100% - küllastunud – udu)
Küllastusvajak ( niiskuse defitsiit) d on antud temperatuuril õhku küllastava veeauru rõhu ja õhus tegelikult oleva veeauru rõhu vahe: d = E-e
Küllastusvajak näitab, kui kaugel on rõhk küllastusest. Täiesti kuiva õhu korral d=E. Küllastusvajak võrdub veeauru maksimaalse rõhuga antud temperatuuril. Küllastuse korral võrdub küllastusvajak nulliga d=0.
Realtiivne õhuniiskus sõltub veeauru sisaldusest õhus ja õhutemperatuurist. Kui õhutemperatuur , siis relatiivne õhuniiskus .
Õhk sisaldab kindla temperatuuri juures vaid kindla hulga veeauru, ülejäänud kondenseerub veeks ja langeb maapinnale sademetena. Temperatuuri, mille juures õhk küllastub veeauruga, nim kastepunktiks ning veeauru rõhku küllastunud veeauru rõhuks.
Küllastunud veeauru rõhk oleneb õhutemperatuurist ja võib arvutada valemiga:
,
Es - küllastunud veeauru rõhk, Pa
T – õhutemperatuur, C

Aurumine. Arvutusmeetodid.
Aurumine – vedeliku osakeste väljumine vedelikust läbi tema vaba pinna. Teatavalt pinnalt ajaühikus aurunud vee hulk, mm.
Toimumine: osakesed, mille soojuskiirus on keskmisest suurem, nemad lahkuvad vedelikust, jäävate osakeste kiirus langeb, see väljendub temperatuuri languses.
Aurumise intensiivsus oleneb:

energia hulgast, mis langeb vastuvõetava pinnale
vee molekulide kontsentratsioonide vahest (õhus ja vedelikus )
õhurõhu vahest

Aurumine leiab aset kõikjal – veepinnalt, maapinnalt, taimedelt (transpiratsioon), lume pinnalt. Aurumine erinevatelt aluspindadelt on erinev.
Sublimeerumine - jää ja lume aurumine
Evaporatsioon – aurumine maa, vee või lume pinnalt
Transpiratsioon – aurumine taimede kaudu
Evapotranspiratsioon – maapinnalt toimuv kogu summaarne aurumine : evaportatsioon + transpiratsioon
Potentsiaalne evapotranspiratsioon – evapotranspiratsioon taimestikuga alalt, mis on küllastunud veega – vee puudujääk ei mõjuta aurumist
Potentsiaalne aurumine – vabast veest toimuv aurumine. Sõltub ka mullavee sisaldusest, mulla tüübist ja taimkatte vormist.
Aurumist mõjutavad:
Meteoroloogilised tingimused:

õhutemperatuur, tuule kiirus, õhurõhk, päikese kiirgus, veeauru rõhk
aluspinna iseloom – veekogu, taimestik, maakasutus
veekvaliteet – soolsus

Mida väiksem on veeauru rõhk, seda intensiivsem on aurumine. Mida suurem on tuule kiirus, seda rohkem kannab tuul ära aurunud vee molekule ja aurumine intensiivistub. Õhutemperatuuri tõusuga aurumine suureneb. Rõhu suurenedes aurumine väheneb, sest see pidurdab veemolekulide sattumist õhku. Põldudel ja rõhumaadel on aurumine väiksem kui metsas, seetõttu metsastumine suurendab aurumist ja vähendab äravoolu. Küllastunud veeauru korral on veekogust väljuvate ja sisenevate osakeste hulk tasakaalus ning aurumist ei toimu.
Aurumise määramise meetodid:

aurumise kaudne mõõtmine – spetsiaalsed aurumõõturid

veebilansi meetod
empiirilised valemid, Penman
energiabilansi meetod

Aurumismõõturid – aurumise mõõtmine toimub aurumisanumas, mõõdetakse veemahu muutust ∆W, mis põhineb veetasemete ja sademete hulga mõõtmisel. Aurumine määratakse veepinnalt veetaseme alanemise järgi..
Äravool (R) puudub, st R=0, siis: E = P - ∆W
Mõõturid paigutatakse maa sisse, et vesi oleks maapinna temperatuuriga. Tehakse katseid ka taimedega selleks, et hinnata transpiratsiooni osatähtsust. Üldiselt on mõõturist aurumine suurem kui järvepinnalt. Järve veepeeglilt aurumine = aurumismõõturi koefitsent (0,6 – 0,8) * aurumine mõõturist.
Veebilansi meetod
Põhineb veebilansi võrrandil ∆W = (I + P) – (ET+O+GW)
∆W – järve veeauru muutus
I – juurdevool
P – sademed
E – aurumine
O – väljavool
GW – põhjaveeline osa (äravool põhjavette Qp+ põhjavee juurdevool Qj), kui Qp = Qj, siis GW = 0
Aurumise arvutamine:
, kus
Z – pikaajaline aasta aurumise hulk, mm
d – sammaaegne aasta keskmine õhu niiskuse defitsiit, mm
x – pikaajaline aasta sademete hulk, mm
th – hüperboolse tangensi tähis
Energiabilansi meetod
Järve üldine energiabilanss: Rn = Re + Rh – Rv+Rq
Re – aurumisele vajalik energia
Rh – energia ülekandmine atmosfääri – raske mõõta
Rv – energia ülekandmine sissevoolus või väljavoolus
Rq – muutused veekogus salvestatud energiast
Rn – päikese kiirgus
Penmani kombineeritud meetod: empiiriline + energiabilanss, potentsiaalse evapotranspiratsiooni määramiseks :
,
m = küllastusrõhu kõvera tõus (Pa K-1)
Rn = Net radiation : kiirguse (sissetuleva ja väljamineva) vahe ( W m-2)
ρa = õhutihedus (kg m-3)
cp = õhu soojusmahutavus (J kg-1 K-1)
ga = õhu juhtivus (m s-1)
δe = küllastunud auru rõhu defitsiit (Pa)
λv = aurustamise varjatud soojus (J kg-1)
γ = psychrometric constant (Pa K-1)
Penmani meetod, aurumine avatud veepinnalt:
,

Äravoolu põhilised parameetrid ( vooluhulk , äravoolumoodul, äravoolukiht jt).
Äravoolu parameetrid:

Hetkeline või sekundaarne vooluhulk Q (m3/s, l/s). Iseloomustab ajaühikus (T) voolusängi ristlõiget läbinud vedeliku hulka (W).
Q = W/T; Q = F*v=m2*m/s

Äravoolumaht (W,q). Summaarne vooluhulk sõltuvalt ajavahemikust (aasta, kuu, päev, m3, km3).
W = Q*T
T – sekundite arv selles ajavahemikus. Sekundite arv ööpäevas 86 400

Äravoolumoodul (M). Iseloomustab veehuka, mis voolab ära ajaühikus 1 km2-lt (l/s*km2)
M = 1000*Q/F
F – valgala pindala, km2

Äravoolukiht (Y,h). Äravool esitatud veekihina või selle paksusena, et oleks lihtsam võrrelda sademete summaga.
h = 31,5 * M
M = 0,0317*h (aastas)
h = W/F*103
N perioodi jaoks: h = M*N
M = h/N
N = 2,59 – 30 päeva

Äravoolunorm – pikaajaline keskmine äravool või vooluhulk (m3/s) või moodul : ,
n – vaatlusaastate arv

Äravoolutegur η(a). Äravoolukihi (h) ja sademete S msamal perioodil maale langenud, suhe.
η=h/S (1)
Eestis on see 0,3 – 0,5

Äravoolunorm.
Äravoolunorm – pikaajaline keskmine äravool või vooluhulk (m3/s) või moodul; on pika aja keskmine äravool – aasta keskmiste vooluhulkade Qi aritmeetiline keskmine:
,
n – vaatlusaastate arv
Selle võib arvutada millise tahes arvutusvahemiku – suurveeperioodi, vegetatsiooniperioodi, veevaese perioodi või iga kuu jaoks. Narva jõe keskmise äravoolu norm (Narvas) on 385 m3/s, Emajõel (Tartus) 55 m3/s ning Pärnu jõel (Orekülas) 46 m3/s.
Mida pikem on vaatlusrida, seda täpsem on äravoolunorm. Et rea keskmist saaks lugeda normiks, peab olema andmeid 40 kuni 60 aasta kohta. Kui rida on lühem, pikendatakse seda mõne teise jõe (analoogjõe) andmete toel. Analoog peab olema sarnastes füüsikalis-geograafilistes (kliima, pinnased, järvisus, metsasus jne) tingimustes. Kas analoogjõe andmerida vaatlusaluse jõe andmerea pikendamiseks kõlbab, tehakse kindlaks korrelatsioonarvutusega. Arvutatakse korrelatsioonitegur R. Kui R ≥ 0,8, on seos kahe jõe vooluhulkade vahel hea ning lühikese vaatlusreaga jõe äravoolunormi saab arvutada pika rea äravoolunormi (s.o pika rea andmete keskväärtuse järgi
Eesti jõgede äravoolus on kindel aastarütm:
Suurenevad Q:

kevadel – sulab talve kestel kogunenud lumi
suvel/sügisel – peale vihma

Vähenevad Q:

suvel kuivade ilmadega
talvel

Inimtegevuse mõju äravoolule. Veekogude kaitse reostuse eest.
Majandustegevuse mõju äravoolule:

Veehoidlate rajamine – järvisuse suurenemine. Metsad ja põllud jäävad vee alla – põhjustades allolevate piirkondade uputust. Äravool ühtlustub aga ka väheneb
Linnastumine põhjustab suurte alade sillutamist (vettpidavaks muutmine) – äravoolutpiud suurenevad.
Niisutus – vähendab jõe äravoolu
Kuivendus – muudab ebaühtlasemaks, tipud suurenevad. Madalveeperioodil vett vähem.

Majandustegevus: vee-energia tootmine tähendab äravoolu suurt ümberjagamist. Vett kogutakse kevadel suveks või muuks veevaeseks perioodiks reguleerimise tarvis. Kuukeskmine vooluhulk – reguleerimise arenedes järjest ühtlustub ja jääb väiksemaks.
Kuivenduse mõju: Kuivenduse mõju äravoolule oleneb kuivendussüsteemi kujundusest. Madalate suure vahekaugusega kraavide mõju on tõenäoliselt väike, sügavamad kraavid aga kiirendavad äravoolu ning suurvesi on kõrgem ja kestab lühemat aega. Kuivendus avaldab äravoolule enamasti vaid kohalikku mõju. Kuivenduse mõjul suureneb maksimaalne äravool, sest tihedama vetevõrgu tõttu valguvad lumesulamisveed kiiremini jõkke ja kiireneb suurvee äravool. Suurveetipp on kõrge ja järsk ning suurveeperiood kestab lühemat aega. Suurvee äravoolu kiirenemise tõttu kuivenduse mõjul väheneb keskmine äravool kevadel ja kevadsuvisel perioodil. Sügisene keskmine äravool on kuivendatud vesikonnadest suurem kui soostunud aladelt. Aasta keskmise äravoolu suurenemist võib aga täheldada kuivendatud vesikondades, kus esineb põhjavee juurdevool. Metsamaade ja põllumaade kuivendamine ning metsade raie, eriti lageraie suurtel maa-aladel muudab oluliselt väikejõgede
äravoolureziimi. Maakuivendus muudab radikaalselt maa-ala hüdroloogilisi tingimusi. Eestis ilmneb see põllumaade drenaazkuivendusel. Pindmine äravool drenaazkuivendusel puudub praktiliselt üldse.
Suvine kõrgvee äravoolu vähenemine toimub vaid esimestel järelkuivendus aastatel.
Veekogude kaitse reostuse eest: Vesi vajab kaitset eelkõige inimtegevusest tekitatud reostamise eest. Kuid kui loodusjõudude toimel või ka inimtegevuse tagajärel tekitab vesi ohtu inimesele ja ümbritsevale keskkonnale (nt üleujutuste korral) vajab inimene kaitset vee eest. Just selleks on vaja teada maksimaalseid vooluhulki näiteks reostuskoormuse arvutamiseks. Paisust vahetult allpool olevas jõelõigus tuleb pidevalt tagada sanitaarvooluhulk või looduslik äravool, kui looduslik äravool on sanitaarvooluhulgast väiksem.
Veeseadus reguleerib veekogude ning põhjavee kahjustamise vältimist ning veekogude valgalade kaitset reostamise eest:

Kuna valgalal paiknevatest kanalisatsiooniehitistest võib reovesi lekkida veekogudesse või põhjavette, siis reostunud vett ei tohi otse lasta põhjavette eriti veel karstialadel, kus puudub pinnase isepuhastusvõime. Reostunud vesi tuleb eelnevalt puhastada ( fosfor , lämmastik, sulfaadid , kloriidid, naftasaadused ). Seetõttu kasutab ühiskanalisatsiooni ligikaudu 70% Eesti elanikkonnast.
Põllumajandusehitised – siloladustamiskohad, sõnniku- ja väetisehoidlad, põhjustavad veekogude reostumist eelkõige taimetoitainetega (fosfori, lämmastiku ning orgaaniliste ühenditega). Põllumajandustootmine – maaharimine ja loomapidamine veekogu valgalal on samuti seotud taimetoitainete sattumisega pinna- ja põhjavette. Toitainete rohkus muudab veekogud eutroofseks, vähendades hapnikusisaldust vees ning kahjustades veekogu elustikku. Põhjavette sattunud nitraadid välistavad põhjavee kasutamise joogiveena . Põllumajanduse punktreostusallikatest pärineva reostuse vältimiseks on keskkonnaminister Veeseaduse alusel kehtestanud määrusega sõnniku- ja väetisehoidlatele, siloladustamiskohtadele ning nende kasutamisele esitatavad veekaitsenõuded. Reoveesette kasutamiseks ja neis sisalduvate toitainete ning raskmetallide mõju vähendamiseks on keskkonnaminister Veeseaduse alusel kehtestantud määrusega nõuded reoveesette kasutamiseks põllumajanduses, haljastuses ning rekultiveerimisel. Peale selle soovitab Veeseadus põllumajandustootjal järgida head põllumajandustava, mille kohased tootmisvõtted ja tootmisviisid on keskkonnale ohutud . Põllumajanduslikule reostusele tundlike piirkondade kaitseks määratletakse Veeseaduse alusel Eestis nitraaditundlikud alad. Nendel aladel on sõnniku ja mineraalväetiste kasutamine piiratum ning arvesse tuleb võtta erinõudeid
Valgalalt võib veekogudesse ning põhjavette sattuda ka palju teisi aineid, mis võivad kahjustada ning tekitada reostust veekogudes ja põhjavees. Paljud sellised ohtlikud ained võivad oma mürgisuse, püsivuse või bioakumulatsiooni tõttu põhjustada ohtu inimeste tervisele, kahjustada teisi elusorganisme või ökosüsteeme. Sellised ohtlikud ained on kasutuses näiteks taimekaitsevahendites, neid hoitakse kemikaalide hoidlates, neid võib esineda erinevates seadmetes ning neid kasutatakse paljudes tööstuslikes tootmisprotsessides. Keskkonnaministri määruse alusel on kinnitatud ohtlike ainete nimistud, mis jaotavad need ained kahte nimistusse. Nimistu 1 sisaldab selliseid aineid, mille veeheidet või sattumist vette peab vältima ning nimistu 2 selliseid, mille veeheidet või sattumist peab piirama. Ohtlikke aineid sisaldavat veeheidet võib lubada ainult vee erikasutusloa alusel.
Joogivee võtmiseks moodustatakse joogivee võtmise koha ümber sanitaarkaitse ala. Maa- ja veeala , mis ümbritseb joogiveevõtu kohta peab olema kaitstud, kuna reostus või veekogu ja põhjaveekihti kahjustav tegevus selles piirkonnas võib kiiresti ning oluliselt mõjutada joogiveevõtu kohast võetava joogivee kvaliteeti.

Hüdromeetria.
Hüdromeetria tegeleb veekogusid iseloomustavate suuruste ( voolukiirus , vooluhulk, sügavus) mõõtmise ja registreerimisega. Hüdromeetrilisi mõõtmisi tehakse tavaliselt hüdromeetriajaamades.
Hüdromeetrilised vaatlused: tuginevad hüdroloogilistel uuringutel ja arvutustel. Veekogudel mõõdetakse ja jälgitakse:

veetaset;
vee temperatuuri ja jäänähtusi (jääkatte tekkimist ja lagunemist, paksust jm);
veepinna langu;
voolu kiirust ja suunda;
vooluhulka;
uhtainete koostist ja hulka.

Mõõtmiste tegemiseks on rajatud veemõõtepostide e peelide võrk, kus vaatlusi ja mõõtmisi tehakse ühtse metoodika järgi. Andmed võtavad kokku hüdroloogiajaamad. Tegevust koordineerib Eesti Meteoroloogia ja Hüdroloogia Instituut ( EMHI ).
Veetaseme mõõtmine
Veetase oleneb jões voolava vee hulgast, s.o vooluhulgast, ning üks peamisi veetaseme mõõtmise eesmärke on vooluhulga määramine. Süstemaatiliselt mõõdetakse veetaset veemõõtepostides, milles mõõteristlõige täpselt üles mõõdetakse. Veetase mõõdetakse tingliku nulltasandi – nn graafiku nulli suhtes, mis valitakse vähemalt 50 cm allapoole madalaimat veetaset. Veetaseme mõõtmisandmete töötlemisel arvutatakse kõigist ööpäeva-mõõtmistest ööpäeva keskmine veetase. Ööpäeva keskmiste veetasemete kronoloogiline graafik – veetasemehüdrograaf annab pildi veetaseme aastakulust. (joonis 3.8). Ööpäeva keskmised, kuu ja aasta keskmised ning kuu ja aasta miinimum- ja maksimumtasemed avaldatakse aastaraamatus.
Vee sügavuse mõõtmine
Vee sügavuseks loetakse veepinna ja põhja vahelist püstvahekaugust. Sügavuste mõõtmisega määratakse kindlaks veekogu põhja reljeef ning vooluveejuhtme rist- ja pikiprofiilid. Ristprofiile on vaja teada jõgede vooluhulkade määramisel. Sügavusi mõõdetakse mõõtevarda, käsi-, raskus- või kajaloega.
Voolukiiruse mõõtmine
Voolukiirusi mõõdetakse peamiselt vooluhulga määramiseks. Mõõtmismetoodika põhineb turbulentse voolamise seaduspärasustel. Jões või ojas on voolamine alati turbulentne ning kiirus pulseerib, st muutub pidevalt igas voolupunktis. Ometi kõigub ta püsiva keskväärtuse ümber, mida nimetatakse keskmiskiiruseks. Seda kiirust mõõdetaksegi ning õige tulemuse saamiseks on vaja, et mõõtmine kestaks 60–100 sekundit. Mõõtmiseks kasutatakse enamasti hüdromeetrilisi tiivikuid, harvem ujukeid. Tänapäeval kasutatakse ka mitmesuguseid elektromagnetilisi mõõteriistu.
Vooluhulga mõõtmine
Vooluhulk on ristlõiget ajaühikus läbiva vee maht: Q = V/t. Mõõtühik on m3/s (jõed, ojad), l/s ( torustikud ), m3/h (nt pumbad) vm. Teatava ajavahemiku vooluhulkade keskväärtust nimetatakse keskmiseks vooluhulgaks.
Vooluhulga mõõtmiseks on mitu võimalust, enamasti kasutatakse hüdromeetrilisi ja hüdraulilisi meetodeid.
Hüdromeetriliste meetodite puhul leitakse kõik vajalikud suurused otsese mõõtmisega ning vooluhulk määratakse mõõdetud kiirusjaotuse ja voolu ristlõikepinna kaudu või mahu- või kaalumeetodil.
Hüdraulilised meetodid tuginevad hüdraulika seaduspärasustel: vooluhulk mõõdetakse mõõteülevoolude või -rennide abil.
Elektromagnetilised meetodid seisnevad indutseeritud elektrivoolu mõõtmisel, mis tekib läbi magnetvälja voolava vee toimel.
Jõgedes ja ojades määratakse vooluhulk tiivikuga mõõdetud kiirusjaotuse kaudu. Selleks valitakse sirgel sängilõigul ristprofiil, mis oleks võimalikult korrapärase kujuga, taimestikuvaba ja ilma surnud tsoonideta, s.o aladeta, kus vesi seisab.

Eesti hüdroloogiline ülevaade. Karst . ( omalooming )
Eestis on üle 7000 jõe ja oja pikkusega 31 000km, millest 40% on looduslähedases seisundis. Järved koos tehisveekogudega katavad 5% maismaast.
Eesti vooluveekogud on jaotunud ühtlaselt ning Eesti jõgede valgalade aasta keskmine äravoolu jaotumus on ebaühtlane :

Pandivere piirkonnas 10 – 12 l/s km2, kohati 25 l/s km2
Kagu-Eestis 4 – 6 l/s km2
Aastane äravool kokku umbes 12 km3

Äravoolu jaotumus sõltub karstinähtustest, pinnamoest, pinnakatte tihedusest ja neelamisvõimest. Põhja-Eesti paealadelt ning seal, kus levib karst, on pindmine äravool väga väike ning nt Pandivere kõrgustikul on äravooluvõrk seetõttu hõre.
Tippvooluhulgad - Eesti jõgedes kevadel lume sulamisel ja sügisel , kui tugevad sajud. Kevadised tipud - sügisestest tavaliselt suuremad; nende suurus oleneb peamiselt lumevee- ja pinnases oleva vee varust. Kui pinnases vähe vett, siis imbub suur osa sulaveest maasse.
Kevadsuurvee ajal voolab ära 30-40% aastaäravoolust. Suurvesi algab Lõuna-Eestis keskmiselt märtsi lõpus ja Põhja-Eestis - aprilli alguses ning kestab 45-50 päeva, reguleeritud jõgedel 70- 100 päeva. Mida suurem valgla, seda kestvam suurvesi. Eesti jõed on väikesed ja reljeef tasane. Suvine madalvesi - algab - juunis, läänerannikul ja saartel – mais, Emajões Võrtsjärve tasandava toime tõttu alles juulis-augustis. Kestab septembri-oktoobrini. Võib katkestada sademetega. Eesti suvised minimaalsed äravoolumoodulid: alates 0,3 l/s* km2(läänerannikul) kuni 2,6 (Kagu-Eestis) l/s* km2. Talvine madalvesi - algab – detsembris, kestab märtsini. Võib katkestada suladest põhjustatud tulvadega. Eesti talvised minimaalsedä ravoolu M 2-4 l/s *km2. Mõned jõed võivad kuivaks jääda või läbi külmuda. Külmavad kinni soojõed F Karst on karstumise tagajärjel tekkinud pinnavorm või nende kogum. Karstivormid on kas maaalused koopad või nende sissekukkumisel tekkinud negatiivsed pinnavormid. Karst on levinud nähtus Põhja-Eestis. Kõikjal, kus maapõues leidub kergesti lahustuvaid kivimeid – soola, kipsi, marmorit, lubja- või dolokibe – mõjutab neid maapinda imbuv vesi. Sademete vesi tungib ülalt kivimi pooridesse ja lõhedesse ning alustab neid aeglasemat liikumist rõhtsuunas. Siin hakkab vesi lahustama ümbritseva kivimi vähem vastupidavaid mineraale. Lahustunud komponendid kantakse vooluga kivimist välja ja neist järele jäänud tühimikke mõjutab uus vesi. Protsessi arenedes võivad tekkida koguni ulatuslikud koopasüsteemid ja maa-alused veekogud. Tühimike õhukeseks kulunud laed võivad sisse variseda ja niiviisi jõuavad maapinnale mitmesugused langatused, kuhu omakorda saab hõlpsasti neelduda maapinnal liikuv vesi. Nähtuste kogumit nim karstiks, protsessi ennast karstumiseks.
Kivimites liikuv vesi tekitab maapõues muutusi, mis kujundab ka maapinnal omapäraseid pinnavorme ning veekogusid. Karst haarab kogu Põhja-Eesti paelava. Karstumisprotsess vajab kindlasti intensiivset veevahetust kivimis. Klassikaliseks karstipiirkonnaks on Pandivere kõrgustik, kus peaaegu kogu sademetevesi neeldub paelasundi lõhedesse, moodustamata pindmisi äravoolusänge püsivama ojade – jõgedevõrgu näol. Paepinda imbunud vesi jätkab siit teekonda kivimi lõhesüsteemides ja leiab äravoolu kõrgendiku nõlvadek avanevates veerohketes allikates, andes alguse paljudele Põhja-Eesti jõgedele. Karstinähtus on levinud ka Loode-Eestis ja läänesaartel.
15. Jõgede äravoolu režiim ja toitumine
Igale sadememillimeetrile, mis langeb 1m2 suurusele pinnale, vastab 1l vett.
Pindmine äravool – mööda maapinda lähima vooluveekogu poole voolav sademevesi . Pindäravool oleneb nii meteoroloogilistest teguritest kui ka maa-ala geoloogiast ja pinnamoest. Ainult umbes kolmandik maismaale langenud sademeveest voolab ojadesse ja jõgedesse ning jõuab tagasi ookeanidesse. Ülejäänud kaks kolmandikku aurub, transpireerub või imbub maasse. Pindmist äravoolu võib ka inimene oma vajaduste rahuldamiseks kõrvale juhtida.
Valgala – pideva piiriga suletud ala, kuhu langevad sademed voolavad ära kontsentreerituna ühte punkti. Valgalade piirid ühtivad kõrgendikega, ühelt nõlvalt voolab vesi ühte valgalasse, teiselt nõlvalt teise.
Hüdrograafiline võrk ehk veekoguvõrk – mingil territooriumil olevad jõed, ojad, järved.
Hüdroloogilise režiimi elemendid – veetase ja veerohkuse, veetemperatuuri muutused/kõikumised. Olulisim on äravool, mis iseloomustab veerohkust.
Äravoolu saab väljendada:

Veehulga (vooluhulga) Q, R kaudu
Äravoolumahu W kaudu
Äravoolumooduli M (q) kaudu
Äravoolukihi h (Y) kaudu

Jõe voolurežiim ( hüdrograaf ) sõltub toitumisest ning ala kliimast ja pinnamoest.
Jõgede toitumine:

sulamisveed
sademed
põhjavesi
teised veekogud

Jõe toitumine määrab ka tema veerežiimi.
Jõe äravoolu režiim sõltub:

kliimast
aastaajast
jõe geograafilisest asendist
pinnamoest
muld-ja taimkattest
maakasutusest

Geograafiliselt kõrgmatel aladel paikneva jõe vooluhulk/äravooluhulk on kogu aasta vältel kõrgem, kui madalamatel kohtadel asuvatel jõgedel. Mäestikes toitub jõgi lumesulamisveest ning aastaringselt peamiselt sademetest. Kivine/ kaljune pińnamood soodustab äravoolu hulka mõõda jõge – imbumine maapinda on väike.
Jõed, mis toituvad vaid talvistest sademetest on suvel väga madala veeseisuga. Samas võivad talvel vihmasadude ajal esineda üleujutused. Suure languga jõelõigul on vool kiire ning jõgi on tavaliselt sirgjooneline. Laugemal jõelõigul voolab vesi aeglasemalt. Alamjooksul on lang väike, vool aeglane, seetõttu on jõgi väga looklev.
16. Hüdrograaf
Hüdrograaf – ajas muutuv vooluhulk, mis jaguneb pinna- ja pinnasevee äravooluks ja püsivooluks.
Hüdrograafi komponendid – otse- ja baasäravool ning sademete resultatiivne summa = sademete kogu sadu – infiltratsioon .
Hüdrograafi mõjutavad tegurid:

Sademete iseloom (vihm mõjutab kohe, lumi alles pärast sulamist)
Aurumine ja sademete kinnipidamine taimestikus
Sademete intensiivsus (mm/h) ja kestus. Pinnavee äravool tekib suures alas , kui sademed ületavad infiltreerumisvõime
Sademete ruumiline jaotus. Tugevad sademed alamjooksul teevad kohe hüdrograafile järsu muutuse, ülemjooksu sademed tingivad puhverdamise tõttu lauge hilineva hüdrograafi kasvu.

Hüdrograafi meetodit kasutatakse vooluhulga prognoosimisel ning see tugineb empiirilistele seostele. Eeldatakse, et:

Püsivool on konstantne
Hüdrograafil on konstantne reaktsiooniaeg – antud valgala jaoks sõltub äravoolu ajaline käik ainult sademete kestusest ja ei sõltu sademete hulgast
Kehtib vooluhulga võrdelisus – sama kestusega vihmade jaoks äravoolu hulk on võrdeline sademete ülejäägiga (maha arvutatud aurumine ja infiltreerumine)
Kehtib järjestikuste vihmade superpositsiooni printsiip, st modelleeritud hüdrograafid võib liita

Hüdrograafid:

Ühikhüdrograaf – valgala hüpoteetiline reaktsioon ühtlaselt langenud ühikulise hulgaga sademetele
Tüüphüdrograaf – aastaäravoolu pikaajaline hüdrograaf, iseloomustab aastasisese äravoolu jaotus jões
Pikaajaline suurveehüdrograaf – arvutuslik suurveevall jõe kindlas kohas. Sellist hüdrograafi saab iseloomustada pikaajalise vooluhulgana, tüüphüdrograafina ja vastava veemahuna.

17. Vooluhulk. Vooluhulga mõõtmismeetodid ( tiivik , jt)
Vooluhulk on ristlõiget ajaühikus läbiva vee maht: Q = V/t. Mõõtühik on m3/s (jõed, ojad), l/s (torustikud), m3/h (nt pumbad) vm. Teatava ajavahemiku vooluhulkade keskväärtust nimetatakse keskmiseks vooluhulgaks.
Vooluhulga mõõtmiseks on mitu võimalust, enamasti kasutatakse hüdromeetrilisi ja hüdraulilisi meetodeid.
Vooluhulka saab mõõta voolu pidevuse võrrandi abil
Q = V · F,
kus Q – vooluhulk, m3/s
V – voolu kiirus, m/s
F (A – area) – ristlõike pindala, m2
Hüdromeetriliste meetodite puhul leitakse kõik vajalikud suurused otsese mõõtmisega ning vooluhulk määratakse mõõdetud kiirusjaotuse ja voolu ristlõikepinna kaudu või mahu- või kaalumeetodil.
Hüdraulilised meetodid tuginevad hüdraulika seaduspärasustel: vooluhulk mõõdetakse mõõteülevoolude või -rennide abil.
Elektromagnetilised meetodid seisnevad indutseeritud elektrivoolu mõõtmisel, mis tekib läbi magnetvälja voolava vee toimel.
Jõgedes ja ojades määratakse vooluhulk tiivikuga mõõdetud kiirusjaotuse kaudu. Selleks valitakse sirgel sängilõigul ristprofiil, mis oleks võimalikult korrapärase kujuga, taimestikuvaba ja ilma surnud tsoonideta, s.o aladeta, kus vesi seisab.
Tiivikuga mõõtmisel registreeritakse rootori voolukiirusest sõltuv pöörlemissagedus . Iga tiivik tareeritakse, st tehakse kindlaks seos pöörlemissageduse ja voolukiiruse vahel. Mõõdetud pöörlemissageduse järgi leitakse tareerimiskõveralt või -tabelist voolukiirus. Tiivik kinnitatakse mõõtevarda külge või koos koormisega trossi otsa. Kiirust mõõdetakse nagu sügavustki sillalt, ripphällist või paadist.
Jõe voolukiiruse mõõtmine:

Tiivikuga kiirusvertikaalidel, m3/s
Akustilise kiirusmõõturiga (põhineb Doppleri efektil)
Elektromagneetilise kiirusmõõturiga – mõõturi tekitatud magnetväljas liikuv elektrijuht (nt vesi) indutseerib elektroodipaariga mõõdetava pinge, mis on võrdeline kiirusega.

Voolukiiruse mõõtmine tiivikuga:
Voolukiirus muutub jõe ristlõikes (turbulentsuse, hõõrdejõudude mõjul), seetõttu tuleb teha kiiruse mõõtmine paljudes punktides risti jõega ja paljudel sügavustel.
Kiirus jões muutub (pulseerub), seetõttu tuleb mõõta pikka aega, nt 100 sek.
Lävendis valitakse kiirusvertikaalid, millede arv sõltub jõe laiusest. Kiiruspunktide arv sõltub voolu sügavusest. Mõõtmiskestvus 100 sek igas sügavuspunktis, võib ka integraalmeetodil või kiirendatud 50-60 sek (kui vool on kiire). Kalda ääres voolukiiruse määramisel tuleb arvesse võtta kalda isepärasusi, mida iseloomustab k tegur: lauge kallas k=0,7, järsk kallas k=0,8, sile betoonsein k=0,9, kui kalda ääres seisvavee tsoon k=0,5.
Summaarse Q määramine:
Ujukmõõtmine on lihtne, aga suhteliselt ebatäpne mõõtmisviis ning ujukite abil mõõdetakse siis, kui voolukiirus on kogu jõe (oja) laiuses alla 0,15 m/s või kui voolusügavus on tiivikmõõtmiseks liiga väike. Mõõta võib pinna- või süvaujukitega. Mõõdetakse aega, mis ujukil kulub teatud kindla vahemaa läbimiseks. Katset korratakse 3–4 korda või kuni tulemused on suhteliselt sarnased. Vooluhulk arvutatakse korrutades keskmist mõõdetud voolukiirust vooluristlõike pinnaga. Vooluristlõige pindala määramiseks on vaja mõõta voolusügavusi nii mõõtevahemiku alguses kui ka lõpus. Ujukid jagunevad pinna- ja süvaujukiteks
18. Vooluhulga kõver (Q = f(H)). Igapäevaste vooluhulkade leidmine.
Kui Q on mõõdetud mitmesuguse veeseisu puhul, siis võimalik koostada graafiline seos veeseisude ja vooluhulkade vahel ehk vooluhulga kõver. Lävendi jaoks koostatakse mõõtmisandmete alusel vooluhulgakõver Q = f(H), mis on seos veetaseme ja vooluhulga vahel. Kõveralt saab veetaseme järgi (H) vooluhulga (Q) seda otseselt mõõtmata. Nimetatud seos ei ole alati püsiv (areneb veetaimestik, tekib jää, suurveevalli möödumisel muutub veepinna kalle, mis muudavad pidevalt veeseisu ja Q vahelist seost). Sel juhul mõõdetud vooluhulgad paigutuvad kõverast vasakule. Parandustegurid Ktaim, Ktalv arvestavad seda mõju.
Kui seirejaama ei suubu lisajõgesid allpool, siis on vooluhulk piki jõge pidevuse põhimõtte järgi konstantne. Kui suubub lisajõgi, võib vooluhulgad arvutada äravoolu mooduli abil, või valgalapindalade suhte abil (analoogiameetodil) samal või naaberveekogul oleva seirejaama andmetest. Kui seirejaama lähedal ei ole, siis valitakse püsivate kallastega sirgel jõelõigul lävend. Mõõdetakse jõe laius, määratakse sügavusvertikaalid, mõõdetakse kiirusvertikaalis voolukiirus. Jääaluse sügavuseks loetakse jää või lobjaka aluspinna ja põhja vaheline kaugus. Arvutatakse vooluhulk Q = F · A
19. Hüdroloogiliste vaatlusridade pikendamine
Pikendamise põhjused:

Puuduvad konkreetsed vaatlusandmed
Lüngad
Lühike vaatlusrida
Juhuslikud vaatlusvead
Süstemaatilised vaatlusvead

Vaatlusrea pikendamine – analoogjõe printsiip:

X – analoogjõgi
Y – uuritav jõgi
Tuleb leida seos kahe vaatlusjaama samaaegsete vaatlusandmete vahel
Analoog-vaatlusrea pikkus vähemalt 20-30 aastat
Samaaegne vaatlusrida mitte vähem kui 10-15 aastat

Kui rida on lühem, pikendatakse seda mõne teise jõe (analoogjõe) andmete toel. Analoog peab olema sarnastes füüsikalis-geograafilistes (kliima, pinnased, järvisus, metsasus jne) tingimustes. Kas analoogjõe andmerida vaatlusaluse jõe andmerea pikendamiseks kõlbab, tehakse kindlaks korrelatsioonarvutusega. Arvutatakse korrelatsioonitegur R. Kui R ≥ 0,8, on seos kahe jõe vooluhulkade vahel hea
Graafilised ja grafoanalüütilised meetodid:

Kahe näitaja vahelise suhte meetod p = y/x

Vähimruutude meetod – leitakse seos kahe vaatlusjaama andmete vahel

Korrelatsiooni meetod – regressiooni analüüs
20. Miinimumäravool ja arvutusalused. Sanitaarvooluhulk.
Miinimumvooluhulga järgi saab otsustada, kui palju võib jõest (ojast) vett võtta ning kui palju peab sinna loodusliku ökosüsteemi jaoks alles jätma. Miinimumäravoolu selgitamiseks analüüsitakse suvise (kevadsuurvee lõpust jäänähete ilmumiseni) ja talvise (jäänähete tekkimisest kevadsuurvee alguseni ) madalvee andmeid. Et äravoolumiinimumi on raskem hinnata kui suurveemaksimumi, siis loetakse miinimumvooluhulgaks madalveeperioodi 30-päeva-keskmist vooluhulka. Selle määramiseks koostatakse kõigi vaatlusaastate hüdrograafid, otsitakse neilt 30-päevane miinimumäravooluga lõik, arvutatakse nende 30 päeva keskmine vooluhulk ning seejärel kõigi nende 30-päeva-keskmiste vooluhulkade keskmine väärtus. Neist väärtustest koostatakse siis tõenäosuskõver ning sellelt võetakse soovitud tõenäosusega vooluhulk.
Miinimumvooluhulgad esinevad jõgedes siis, kui jõed toituvad ainult põhjaveest. Eesti jõgedes on kaks veevaest perioodi – suvine ja talvine. Enamasti on vett kõige vähem suvel, kuigi on ka erandeid : Narva ja Ahja jõgi, mõned karstijõed ning Endla soostiku jõed, kus talvine miinimum on väiksem.
Sanitaarvooluhulk – ökoloogiliselt vajalik minimaalne vooluhulk, mis peab jääma jõkke, et tagada jõe kui ökosüsteemi toimivus. Sanitaarvooluhulk on jäävaba perioodi (maist oktoobrini) 95% ületustõenäosusega kuu keskmine miinimumvooluhulk.
Eestis on praegu kasutusel sanitaarvooluhulk, mis on kehtestatud keskkonnaministri määrusega nr 39 „Nõuded veekogu paisutamise, veetaseme alandamise ja veekogu tõkestamise ning paisu kohta.“ Paisust vahetult allpool olevas jõelõigus tuleb pidevalt tagada sanitaarvooluhulk või looduslik äravool, kui looduslik äravool on sanitaarvooluhulgast väiksem.
21. Maksimaalne äravool, seda mõjutavad tegurid ja arvutusalused.
Maksimumvooluhulgad on Eesti jõgedes tavaliselt kevadel lume sulamise ajal ja sügisel, kui ohtralt sajab. Kevadised maksimumvooluhulgad on kõige suuremad (maksimaalne äravoolumoodul üle 100 l/(sּkm2)), nende suurus oleneb peamiselt lumeveevarust. Mõju avaldavad ka teised tegurid: lume sulamiskiirus, pinnase külmumise ulatus ning valgla iseloom (pinnamood, metsasus, järvisus jm). Kevadsuurvee ajal voolab ära 30–40% aastaäravoolust. Mida suurem valgla, seda kestvam suurvesi.Maksimumvooluhulki on vaja teada, kui projekteeritakse vesiehitisi. Veelaskmed mõõtmestatakse arvutusliku maksimumvooluhulga läbilaskmiseks.
Tippvooluhulgad – Eesti jõgedes kevadel lume sulamisel ja sügisel, kui tugevad sajud. Kevadised tipud – sügisestest tavaliselt suuremad, nende suurus oleneb peamiselt lumevee- ja pinnases oleva vee varust. Kui pinnases vett vähe, siis imbub suur osa sulaveest maasse.
Tippvooluhulga suurus sõltub:

Lume sulamisekiirusest
Pinnase külmumissügavusest
Valgala iseloomust (pinnamood, metsasus, järvisus jm)

Kevadine suurvesi:

Kevadsuurvee ajal voolab ära 30-40% aastaäravoolust

Mida suurem valgla, seda kestvam suurvesi

Sügissuurvesi (tulvavesi):

Tulvavee vooluhulgad on kevadistest tavaliselt väiksemad, mõnel aastal siiski vastupidi. On jõed, kus sügistulvaveetipp on 20-30% juhtumitel kõrgem kui kevadine.

Ka suvel võivad valingvihmad põhjustada lühiaegseid tippvooluhulki

Q max on vaja teada:

Reostuskoormuse arvutamiseks L = W·Ckesk, sest tippvooluhulk võib olla 100 korda suurem aastakeskmisest

Vesiehitiste projekteerimiseks, missuguse ületustõenäosusega vooluhulga läbilaskmiseks tuleb veelase projekteerida, oleneb sellest kui suur on vesiehitise purunemisega kaasnev oht

Q max määramine:

Empiiriline ületustõenäosuskõver 30-40 vaatlusaastat (esinemissageduse analüüs)
Lühike vaatlusrida – analoogjõe vaatlusandmete toel (regressiooni, valgala-pindala analüüs, regionaalsus)
Teoreetiline ületustõenäosuskõver annab õigem pildi, sest vaatlusreas ei pruugi olla veerohkeid aastaid

22. Statistilist rida iseloomustavad näitajad.
Statistiliste ridadel on kaks rea variatsiooni (variatsioonirida koosneb variantide väärtustest (x) ja nende esinemise sagedusest (F (x))):

Momentridades – väärtused antud arvudena ( Qmax =55 m3/s, H =110 cm)
Intervallridades – värtused on antud vahemikena (Q = 55-100 m3/s; 101-149 m3/s jne)

Rida iseloomustab:

Diskreetne juhuslik suurus

Suurus koosneb lõplikust hulgast väärtustest. Diskreetse juhusliku suuruse X tähtsaimaks iseloomustajaks on tema tõenäosusfunktsioon p(x) , mis näitab tõenäosust, millega realiseerub juhusliku suuruse mingi konkreetne väärtus x.
P(X =xi) = p(xi), i = 1, 2, …, n - näitab, millise tõenäosusega juhuslik suurus X omandab konkreetse väärtuse xi.
Diskreetse juhusliku suuruse jaotusfunktsioon :
F(x)=P(X50 aastat
Kõik rea liikmed ning neile vastavad ületustõenäosused kantakse tõenäosuse paberile (ruudustikule, logaritmskaalaga).
Andmereas ei pruugi olla veerohkeid või veevaesemaid aastaid, seetõttu õigema pildi saamiseks, võib kasutada teoreetilise tõenäosuskõverat. Vooluhulkade teoreetilise tõenäosuskõvera koostamiseks on vaja rea aritmeetiline keskmist, variatsioonikordajat Cv ja asümmeetriakordajat Cs.
26. Korduvusanalüüs. Kumulatiivne sagedus. Esinemissagedus.
Esinemissageduse periood: T on aeg aastates, mil etteantud suurus esineb ükskord N aasta vältel.
Korduvuse periood, on ületustõenäosuse pöördväärtus 1/ T - p%
Hüdroloogiliste näitajate korral saab kasutada sagedus/ korduvus (jaotumus)- ja tõenäosus/ületustõenäosuse kõverat. Sagedus- jaotumuskõver kujutab mingi muutuja suuruse ja selle esinemissageduse vahekorda.
Korduvusanalüüs on statistiline meetod mingi sündmuse tõenäosuse arvutamiseks sündmuse ajarea alusel. Korduvuskõveralt on võimalik teada saada, milline on tõenäosus, et sündmuse teatav väärtus ületatakse. Sageli kasutatakse mõistet korduvus (sündmuse tõenäosuse pöördväärtus), s.o. keskmiselt kuluv aeg aastates, kuni teatav väärtus ületatakse.
Kumulatiivne sagedus ehk sageduste järgsumma näitab kui palju sagedusi esineb antud grupis ja talle eelnevates gruppides kokku. Sarnaselt suhtelise sagedusega saame arvutada ka kumulatiivse suhtelise sageduse, mis mõõdab vaatluste protsendilist hulka, summeerides suhtelised sagedused konkreetses ja talle eelnevates gruppides. Kumulatiivne suhteline sagedus viimases grupis võrdub alati 1-ga (või 100%-ga), sest viimane grupp sisaldab kõiki vaatlusi.
Kahe statistilise kogumi võrdlemiseks kasutatakse kuhjatud ehk kumuleeritud sagedust. Antud vahemiku kuhjatud sageduseks on kõigi eelmiste vahemike sageduste ja antud vahemiku sageduste summa. Sagedus näitab, kui tihti mingi sündmus toimub. Suhteline sagedus näitab, kui suure osa moodustab mingi sündmus kõikide vaadeldud sündmuste arvust.
27. Äravoolu reguleerimise ülesanded ja viisid.
Äravoolu reguleerimise põhieesmärk on ühtlustada äravoolu, et vähendada max ja suurendada min vooluhulgad, et saaks kasutada vett ühtlaselt aasta vältel. Paisude rajamisel, hüdroelektrijaamade ehitamisel on põhiliseks eesmärgiks veejõu kasutamisel vajaliku survekõrguse saavutamine.
Veejõu kasutamisel on äravoolu reguleerimine seotud vastandliku eesmärgiga:

veejõujaama optimaalse energiatootmise seisukohalt on eesmärgiks kogu aasta jooksul võimalikult ühtlase äravoolu saavutamine. Kui paisjärvede maht on väike, siis see variant langeb ära, sest pole võimalik koguda suurvett, mida madalveeperioodil läbi lasta.

miinimumäravoolu perioodil aga vee ajutine kogumine, sest looduslik äravool ei kindlusta turbiinide tööks vajalikku vooluhulka. Küllalt levinud võte väikese võimsusega veejõujaamade käitamisel.

üleujutuse kaitseks – peab aga veehoidla tühi olema
Tavaliselt 2 tüüpi/viisi:

Aastane äravoolu reguleerimine - Vett kogutakse veerohke perioodil, et kasutada veevaesel.

Võimalik kui W1>W2

Mitmeaastane äravoolu reguleerimine - Äravoolu ümberjaotamine toimub mitu aasta jooksul.

Võimalik kui W1+W3+W5+W7 > W2+W4+W6+W8

Kuid võib ka ööpäevane, nädalane, lühiaegne reguleerimine

28. Veehoidlad ja nende veepinnad-mahud. Integraalkõverameetod.
Veehoidla – vooluvee tõkestamise või vee pumpamisega või muul viisil maapinna nõkku või kaevatud süvendisse või tammide vahele rajatud tehisveekogu – äravoolu reguleerimiseks.Võimalikult suure reguleerimisteguri saavutamiseks peaks paisjärv olema suure mahuga.
Veehoidla/paisjärve kasutusmahu arvutamine (sesoonsel reguleerimisel):
Bilansi võrrand I = Q ± ΔS
I - sissevool/juurdevool veehoidlasse, m3 /s
Q – äravool veehoidlast, m3 /s
ΔS – mahu muutus, m3 /s
Veekadudega arvestamine:
Aurumine, filtratsioonikaod (muldtammi kaudu, põhja ja külgedelt filtratsioon ), jäämoodustamise kaod, …
Kadude arvel suurendatakse paisjärve mahtu. Veehoidla ehitamine ei ole ratsionaalne , kui veekaod on > kui 30-40%
Integraalkõvera meetod
Integraalne kõver on seos mahu W ja aja T vahel, mille jooksul see veemaht läbib jõe ristlõiget. Kui Q=constant ja T jagatud ΔT intervallideks (tavaliselt 10päeva), siis ühe intervalli jooksul ΔW = Q ΔT.
Kandes saadud andmed täisnurksesse koordinaatide süsteemi, kusjuures ordinaatides on summeritud äravooluandmed, so integraalne äravoolumaht, ja abstsisiks aeg, so ajavahemik Δ t, ühendates punktid saame kõvera – nn äravoolumahu integraalkõvera.
Integraalkõveral on järgmised omadused:

iga ordinaat kujutab endast summeritud äravoolumahtu aja algmomendist kuni antud momendini

ordinaatide vahe integraalkõvera kahe punkti A ja B vahel võrdub antud punktidele vastava ajavahemiku Δ t äravoolu mahuga (lõik BC)

kui äravool on konstantne, siis integraalkõver on sirge W=Q*t

Sirgjoone tõusunurga tan α vastab keskmisele äravoolule ajavahemikul Δ t
tanα = BC/AC= Δ W/ Δ t= Qkesk .
29. Veehoidla omaduste muutumine (mudastumine, eutrofeerumine, veekvaliteedi mõjutavad tegurid jt).
Ülemine bjef: H >, h sügavused >, V kiirus ; aurumine >, soolsuse suurenemine, maaala üleujutamine, kallaste uhtumine ...
Alumine bjef: Q max , jõesängi erosioon hüdrosõlmest allpool
Kui paisu kevadise ja sügisese suurvee ajal regulaarselt ei avata , koguneb aastate jooksul paisjärve hulgaliselt
peensetet. Suur osa liivast , savist, mudast ja orgaanilisest heljumist, mida jõgi vooluga kaasa kannab, setib paisjärve põhja. Aastakümnetega moodustub paks settekiht, mis võib koos kohapeal tekkinud taimejäänustega täita suure osa veehoidlast.
Mudastumine – ehk „surnud maht“. Veehoidla mahu planeerimisel tuleb sellega arvestada.
See maht peab olema planeeritud lisaks, seda nimetatakse sette ladustamise mahuks. Otstarbekusest – suuremate veehoidlate jaoks – 200 aasta jooksul mudastumine; väiksemate - 50 aastat.
Või Ws = (0,03-0,05) Wo, kus Wo – keskmine äravoolu maht.
30. Veemajandusarvutused. Tabelarvutusmeetod ja integraalkõvera kasutamine reguleerimisarvutustel.
Tabelarvutusmeetod
Veebilansi võrrand:
Integraalkõvera kasutamine
Vt. punkt 28.

Nõuded veekogu paisutamise ja veetaseme alandamise kohta (määrus, veeerikasutusluba)
Vt loeng VII

Surveehitisele mõjuvad jõud ja nende liigitus. Paisule mõjuvad põhijõud
• Surveehitise projekteerimisel tuleb teada ehitisele mõjuvat jõudu, suurust ja suunda. Jõud jagatakse kahte gruppi:
• Põhijõud
– ehitise omakaal
– kõik ehitisele mõjuvad hüdrostaatilised mõjujõud ka laine ja jääjõud
– paisu ette veekogu põhja kogunevate setete rõhujõud ehk setete rõhujõud
– tuulejõud
– lume koormus
• erijõud
– territooriumi seismilised jõud
– Katastroofilised Ilmastikutingimustest tingitud jää tuule ja veejõudude lisakoormised .
• Kui vesiehitised töötavad norm tingimustest projekt need põhijõudude kaudu.
Paisule mõjuvad hüdrostaatilised rõhujõud
• Baseerub rõhuepüüride joonistamisele, mis joonistatakse vee mahukaalule 1 N/m3. Sel tingimusel on rõhuepüürid võrdkülgsed kolmnurgad. Joonis 2.2

Filtratsioon hüdrosõlmes
• Vee surveta või survelist liikumist pinnases või imbumist läbi vesiehitiste (näit. pinnaspaisu) ning nende alt ja ümber nimetatakse filtratsiooniks.
• Pinnase filtratsiooniomadused sõltuvad pinnaseosakeste kujust , mõõtmetest ja paiknemisest.
• Loodusliku jõe korral pinnase veed liiguvad läbi kalda jõkke kogu jõe pikkuses . Paisu korral tekib uus nähtus – filtratsioon paisu alt ja läbi kallaste alumisse bjefi.
• Seda mõjutab hüdrosõlme survekõrgus H.
Filtreeruv vesi liigub mööda pinnase poore ja pragusid. Sellega kaasneda ebasoovitavad nähud:
• Tekib veekadu ülemisest bjefist alumisse
• Filtreeruv vesi avaldab paisule alati üleslükke jõudu. Surub paisu vertikaalselt üles (ehk
filtratsiooni vasturõhk, mis vähendab ehitise stabiilsust)
• Filtreeruv vesi võib lahustada pinnases olevaid soolasid nõrgestades sellega pinnase mehhaanilist tugevust ehk pinnase keemiline sufosioon .
• Filtreeruva vee toimel võib esineda aluspinnase osakeste edasikanne ehk pinnase mehhaaniline sufosioon, mis nõrgestab samuti pinnase mehaanilist tugevust.
• Läbi paisu aluspinnase filtreeruv vesi väljub alumises bjefis läbi jõe põhja. Teatud filtratsiooni intensiivsusel võib esineda alumise bjefi pinnase väljasurumist. Kindlustada!
Filtratsiooni nähtuste vähendamiseks:
• Vähendada filtratsiooni kiirust (suurendades filtratsiooni teepikkust nt suurendades ponuuri
pikkust)
• Soovitavalt filtratsiooniveed suruda võimalikult sügavale pinnasesse (punnseina ehitamine ponuuri otsa, paisu esiserva alla, paisu taganõlva alla)
• Paisu drenaaž rajamine
• Filtratsioon kalda pinnases ehk kaldafiltratsioon. Kaldafiltratsiooni vähendamiseks samad meetmed, mis paisualuse filtratsiooni vähendamiseks. Joonis 1.18

Paisude liigitus. Gravitatsioonpaisud kaljusel pinnasel
A) Paisude liigitus materjali järgi
• Pinnasepaisud – vanimad; savi, liivsavi , mergel kruus ja nende segud ; odavad
• Puitpaisud
• Kivipaisud
• Betoonpaisud
• Raudbetoonpaisud
B) Liigitus konstruktsiooni järgi
• Massiivsed ehk gravitatsioonipaisud – kõik kivipaisud, betoonpaisud,
massiivsed pinnasepaisud. Levinuimad on tänapäeval betoonpaisud. Ehitamise põhitingimus on et nende massiivsus/omakaal peab tagama stabiilsuse. Nt Linnamäe HEJ pais .
• Kaarpaisud – nime saanud kaare kuju järgi. Õhukesed betoonpaisud töötavad survele, kandes vee surve oma kaarja paiskeha kaudu kalda kaljudele, millele ta toetub . Rajatakse kitsaste ja sügavate sängidega eelmäestiku ja mäestiku jõgedele.
• Kontraforss -paisud ehk toestatud paisud – veetihe sein, mis omaette üleval ei seisa ja vee survet vastu ei võta. Selleks et võtaks, toestatakse vee põhja toetuvate tugedega. Toed tehakse raudbetoonist või terasest, väiksemate ehitiste korral ka betoonist
C) Vee läbilasketingimuste järgi
• Vett mitteläbilaskvad paisud ehk umbpaisud – betoon või pinnasepaisud
• Vett läbilaskvad paisud ehk äravoolupais– seadmete kaudu mida nim veelaskudeks
– Ülevoolupais – veelask asub paisu harjal
– Põhjalasuga läbivoolupais– veelask asub paisu kehas
– Süva- ja põhjalasuga läbivoolupais - veelask asub paisu kehas
Gravitatsioonipaisud kaljusel pinnasel
Pinnase liigitus ja ettevalmistus
Kaljupinnasteks loetakse tardkivimid, magmakivimid ja graniit. Ka settekivimid , liivakivimid, lubjakivid , paas. Esimestel hea kandevõime survetugevusega 32*104 kPa. Settekivimitel aga 3 – 28*104kPa.
Poolkaljused pinnad – kipsid, kivisoolad, merglid Ehituslikult kokkusurumatud kuid liigniiskuse korral kaotab tugevuse. Aluspinnasega paremaks kontaktiks eemaldada kattepinnas. Süvendid peale kultuurkihi eemaldamist ( praod , lõhed) täita betooni, bituumeni, liiva, saviga .
•Põhiliseks materjaliks betoon, harvem raudbetoon .
• Valamiseks kasut nn hüdrotehnilist betooni.
• Selle eelised:
1.võimaldab tööde suurepärast mehhaniseerimist
2.valada mistahes kujuga keha
3. küllaldane survetugevus
4.ajaliselt püsiv
•Selle puudused:
–1) praktiliselt olematu tõmbetugevus - [δt] >200 kPa
–2) suhteliselt kallis suure tsemendikulu tõttu
•võib mõraneda aluspinna mehhaanilisel vajumisel samuti ka aluspinnase temperatuuripingete tõttu

Gravitatsioonpaisu stabiilsust mõjutavad aktiiv- ja reaktiivjõud .
• Üldjuhul mõjutavad paisu stabiilsust 3 aktiivjõudu ja 2 reaktiivjõudu. Joonis 3.43. Viimaste omavaheliste kombinatsioonist tingituna võib esineda paisu 3 stabiilsuse kaotuse juhtu:
1. pais võib nihkuda alumise bjeffi poole - Wh
2. pais lükatakse üles - Wf
3. pais lükatakse ümber alumise bjeffi – kui Wh ja Wf kombinatsioon
•Aktiivjõududeks on
1.Horisontaalsete rõhujõudude resultant Wh ja mõjub alati AB poole
2.Ülalt alla suunatud vertikaaljõudude resultant Wv alati suunaga ülalt alla
3.Paisule alt üles mõjuvate jõudude resultant Wf . Koosneb filtratsiooni vasturõhust ja Archimedese jõust
•Paisu reaktiivjõud on paisu taldmikul mõjuvad
1. hõõrdejõud (T)
2.nakkejõud (S).

Voolamise tüübid ja nende vooluparameetrid. Sängi kalde mõju voolutüübile
Rõhuta voolamise tüübid ja nende voolu tingimused
Üldiselt voolamist lahtistes sängides iseloomustab 3 tüüpi:
• käre
• rahulik
• kriitiline
• Voolutüüpi saab määrata dimensioonitu kriteeriumiga nn Froude’i arv. Viimane väljendab füüsikaliselt kineetilise ja potentsiaalse energia suhet.
• Kärestikulistes tingimustes on ülekaalus alati kineetiline energia ehk Fr ˃ 1. Käredal voolamisel h on alati väiksem hkr sügavus (käreda voolu voolutingimus: hhkr
• Sõltuvalt hüppe tüübist on erinev tema asukoht.
a) Kui ilmneb, ahassügavuse kaassügavus ja alumise bjefi sügavus on võrdsed (kehtib seos hc= h’ ja AB rahuliku voolu täide t = h’)’ võib öelda, et hüpe tekib vahetult ahasristlõike (AHR) järel ja sellist hüpet nim vahetuks hüppeks ehk hüpe ehitise jalamil.
b) Kui kehtib seos, et t ˂ h’’ (ahassügavuse teine kaassügavus), siis hüpet kohe ahasristlõike taga ei teki ja tekib pidevalt suureneva sügavusega vool. Selle voolulõigu vabavoolupinda nim paisjooneks ja mingil voolulõigul voolutäide saab võrdseks ahasristlõike esimese sügavusega h = h’ ja t = h’’. Vool ei saa enne hüpata, kui liigne energia on ära kulutatud. Sellist hüpet nim eemaldunud hüppeks. Järelikult kui on täidetud tingimus t˂h’’ tekib alati eemaldunud hüpe (hüppe tekkimise tingimus). Praktiliste lahenduste puhul ei ole selle hüppe tekkimine soovitatav, sest AB põhjakindlustused lähevad väga pikaks ja kalliks.
c) Kui ahassügavuse kaassügavus on väiksem alumise bjefi sügavusest t ˃ hc’’. Siis voolab vesi hüppele peale ja uputab selle, tekib kaetud hüpe. St et paisust allavoolava veejoa kineetiline energia on sedavõrd väike, et ei suuda ära tõrjuda AB vett. Ehitised projekteeritakse just sellist olukorda taotledes, sest siis on tugevat kindlustamist nõudev säng kõige lühem.
d) Kui sügavus alumises bjefis on ahassügavuse kaassügavusest palju suurem (h´´

Lae alla, et näha rohkem ▪ ▪ ▪

Hüdroloogia ja vesiehitised kordamisküsimused #1

Hüdroloogia ja vesiehitised kordamisküsimused #2

Hüdroloogia ja vesiehitised kordamisküsimused #3

Hüdroloogia ja vesiehitised kordamisküsimused #4

Hüdroloogia ja vesiehitised kordamisküsimused #5

Hüdroloogia ja vesiehitised kordamisküsimused #6

Hüdroloogia ja vesiehitised kordamisküsimused #7

Hüdroloogia ja vesiehitised kordamisküsimused #8

Hüdroloogia ja vesiehitised kordamisküsimused #9

Hüdroloogia ja vesiehitised kordamisküsimused #10

Hüdroloogia ja vesiehitised kordamisküsimused #11

Hüdroloogia ja vesiehitised kordamisküsimused #12

Hüdroloogia ja vesiehitised kordamisküsimused #13

Hüdroloogia ja vesiehitised kordamisküsimused #14

Hüdroloogia ja vesiehitised kordamisküsimused #15

Hüdroloogia ja vesiehitised kordamisküsimused #16

Hüdroloogia ja vesiehitised kordamisküsimused #17

Hüdroloogia ja vesiehitised kordamisküsimused #18

Hüdroloogia ja vesiehitised kordamisküsimused #19

Hüdroloogia ja vesiehitised kordamisküsimused #20

Hüdroloogia ja vesiehitised kordamisküsimused #21

Hüdroloogia ja vesiehitised kordamisküsimused #22

Hüdroloogia ja vesiehitised kordamisküsimused #23

Hüdroloogia ja vesiehitised kordamisküsimused #24

Hüdroloogia ja vesiehitised kordamisküsimused #25

Hüdroloogia ja vesiehitised kordamisküsimused #26

Hüdroloogia ja vesiehitised kordamisküsimused #27

Hüdroloogia ja vesiehitised kordamisküsimused #28

Hüdroloogia ja vesiehitised kordamisküsimused #29

Hüdroloogia ja vesiehitised kordamisküsimused #30

Hüdroloogia ja vesiehitised kordamisküsimused #31

Hüdroloogia ja vesiehitised kordamisküsimused #32

50 punkti Autor soovib selle materjali allalaadimise eest saada 50 punkti.

~ 32 lehte Lehekülgede arv dokumendis

2017-05-13 Kuupäev, millal dokument üles laeti

51 laadimist Kokku alla laetud

0 arvamust Teiste kasutajate poolt lisatud kommentaarid

feel Õppematerjali autor

Hüdroloogia ja vesiehitiste kordamisküsimused

TTÜ Hüdroloogia vesiehitised Hüdroloogia ja vesiehitised kordamisküsimused vooluhulk aurumine hüdrograaf valgala hüdroloogia veevaru

Sarnased õppematerjalid

doc

Hüdroloogia materjalid

HÜRDOLOOGIA Sublimatsioon- tahkest olekust gaasilisse või gaasilisest tahkesse üleminek. Evaporatsioon- aurumine. Kondenseerumine- gaasilisest olekust vedelasse üleminek. Veel on kolm olekut, mille muutudes vabaneb või neelduv energiat. VEERINGE SOOJUS- JA KIIRGUSENERGIA BILANSI SKEEM -1- VEEBILANSI ESITUSVIISID · Teksti kujul: Aastas langeb sademeid 650 mm, aurub 400mm ja voolab ära 250mm · Veebilansi võrrand: P=E+Q P-sademed E-aurumine Q- jõgede äravool · Graafiline esitlusviis; näiteks tulpdiagramm · Plokk-skeem · Pilt-skeem · Kaart · Kombineeritud kujul VEE JAOTUS MAAL GLOBAALNE VEEVARU MAAKERAL Maailmameri 97,2% Mandrijää ja jääliustikud 2,15% Põhjavesi 0,62% (sh aktiivse veevahetuse tsoonis 0,29%) M

Hüdroloogia

docx

Rakendushüdroloogia / hüdromeetria eksamiteemad ja vastused

EKSAMITEEMAD JA VASTUSED 2017 Üldine hüdroloogia 1. Hüdroloogia jagunemine 1) Ookeani- ja mereteadus (okeanoloogia) 2) Sisevete (mandrivete) hüdroloogia Jõehüdroloogia Järveteadus (limnoloogia) Sooteadus Liustikuteadus Hüdrometeoroloogia Geohüdroloogia Hüdrogeoloogia Krüoloogia Geokrüoloogia 2. Sademed, sajuintensiivsus, aurumine, interseptsioon, äravool jt mõisted. Sademed pilvedest vihma, lörtsi, lume või rahena langev vesi. Sademehulka avaldatakse rõhtpinnale moodustuva sademevee kihi paksusena (mm) eeldusel, et vesi ei valgu ära, ei imbu maasse ega aurustu.

Rakendushüdroloogia ja hüdromeetria

doc

Hüdroloogia eksam

maavesi igasug maapõues (sh mullas) olev v, puurida puurauk, tõuseb vesi selles on Eesti jõgedes tavaliselt kevadel lume sulamise veeaur ja jää maismaavesi kogu maapinnal survetasemeni. Kui see on nii kõrge, et vesi ise ajal ja sügisel, kui ohtralt sajab. Kevadised on seisev või voolav v ning kogu põhjav maismaa maapinnale voolab, nim survepõhjavett arteesia kõige suuremad, nende suurus oleneb peamiselt pool lähtejoont, millest mõõdetakse territo- veeks, allikat arteesia allikaks ning kaevu lumeveevarust. Mõju avaldavad ka teised tegurid: riaalvete ulatust mullavesi mullas olev vaba ja arteesia kaevuks. Põhjavee toiteala on seal, kus lume sulamiskiirus, pinnase külmumise ulatus seotud v ja veeaur märgala liigniiske, vesine vettkandv kivimid maapinnale ulatuvad ning kus ning valgla iseloom (pinnamood, metsasus, ala (soo, tulvapiirk, veekogu kaldavöönd) pinna

Hüdroloogia

doc

Vesiehitis

·veeliiklusega seotud ehitised: lüüsid, muulid, kaid jms; ·kalamajandusehitised: kalatiigid, kalapääsud jms. Vesiehitiste liigitus ·Asukoha järgi: jõe-, järve- või mereehitised ·Otstarbe järgi: maaparandus- või veemajandusehitistega (Maaparandusehitised kanalid, kraavid, truubid, düükrid jms; veemajanduslikud, mis rajatakse vee kogumiseks, võtmiseks, edasijuhtimiseks, kasutamiseks või mõõtmiseks) ·Ajalise kestvuse järgi: vesiehitised alatisteks ja ajutisteks. Alatisi jagatakse põhi- ja abiehitisteks. Põhiehitisteks loetakse neid, mille purunemine võib põhjustada kogu veesüsteemi või hüdrosõlme avarii. Need on paisud, tammid (nt Hollandis ja New-Orleansis), regulaatorid, ülevoolud ja veelaskmed. Abiehitised on sellised, mille purunemine suurt ohtu ei tekita, vaid raskendab põhiehitiste käitust (nt remondivarjad, veemõõterennid ja -ülevoolud). Veehoidlad

Vesiehitised

docx

Hüdrosfäär

sademetest Mussoonkliimaga jõed suurem äravool suvel Mäestikujõed Suurvesi alati suvel (liustiku sulamine) Vahemerelise kliimaga jõed talvel veerohkemad (parasvöötme õhumassid) Troopilise kliimaga jõed üsna veevaesed Parasvöötme jõed suurvesi kevadel ja sügisel HÜDROSFÄÄR Hüdrosfääri uurimisega on teadustest kõige tihedamini seotud hüdroloogia, mis kuulub inimühiskonna varasel perioodil kujunenud teaduste hulka. Hüdroloogia jaotub merehüdroloogiaks ja sisevete hüdroloogiaks. Esimese uurimisobjektiks on maailmameri, teine uurib siseveekogusid ja neis toimuvaid protsesse. Vee hea liikuvuse tõttu on hüdrosfäär teiste sfääridega läbi põimunud: atmosfääris leidub veeauru, litosfääris ja mullas leidub põhjavett ning organismide koostises on samuti palju vett. Samal ajal moodustavad veekogud ja

Hüdrosfäär

pdf

Hüdroloogia arvestus

Mis on hüdraulika? Hüdraulika on hüdromehaanika rakendusharu, mis käsitleb vedeliku tasakaalu ja liikumise seaduspärasusi. Mis on hüdrogeoloogia? Hüdrogeoloogia uurib maakoores e. litosfääris esinevat vett, ehk on põhjavee uurimisega tegelev teadusharu. Mis on filtratsioon? Filtratsioon ehk imbumine on vee aeglane liikumine pinnases või läbi ja ümber vesiehitiste. Vesi võib imbuda näiteks läbi poorse muldtammi. Filtratsiooni kiirust iseloomustab filtratsioonimoodul. Mis on filtratsioonitegur? Filtratsioonimoodul on pinnase veeläbilaskvust iseloomustav suurus. Filtratsioonimoodul sõltub lõimisest ehk pinnast moodustavate osakeste suurusest. Näiteks liivade filtratsioonimoodul on kümneid või sadu kordi suurem kui peenematest saviosakestest moodustunud savipinnasel. Sügavuse suurenedes filtratsioonimooduli väärtus väheneb. Mis on vooluhulk? Vooluhulk on vooluveekogu ristlõiget ajaühiku jooksul läbiva vee kogus. Tavaliselt, kui ei ole märgitud teisiti

Hüdroloogia

docx

Hüdrosfäär

Veeringe Maal, tema lülid: sademed, aurumine, jõgede äravool, infiltratsioon, veebilanss. Aurumine sõltub pinnase omadustest, taimestikust, õhu ja maapinna niiskusest ja temperatuurist ning tuule kiirusest. Jõgede äravoolualad jaotuvad: 1)perifeersed äravoolualad, kust jõgede vesi jõuab maailmamerre 2) sise-äravoolualad, kust jõgede vesi jõuab mandrisisestesse nõgudesse ning ühendus maailmamerega puudub. Vesi jaotub maal: Soolane 97,2% Mage 2,8% MAGE VESI · Pinnavesi 77,8% · Põhjavesi 22,0% · Mullavesi 0,2% PINNAVESI · LIUSTIKUD 99,36 % · JÄRVED JA JÕED 0,61% · ATMOSFÄÄR 0,03% · Veebilanss - kõigi vee juurde- ja äravoolu liikide ning vee akumulatsiooni mahuline iseloomustus mingi maa-ala (näiteks, vesikonna, soo, mandri) kohta mingis ajavahemikus (ööpäevas, aastas). · Veebilanss annab ettekujunduse maa-ala või muu veevarudest. · Mandrite veebilansi iseloomustab põhiline seaduspärasus

Geograafia

docx

Pinnased ja muld

I Teema Pinnased ja muld 1)Pinnase jaotuse alused, pinnase liigitus sõelanalüüsi andmete järgi. Pinnaste liigitus *Kaljupinnas (lubjakivi, dolomiit, mergel), poolkaljupinnas (liivakivi) *Jämepurdpinnas (kruus, killustik) *Peenpurdpinnas (Liivpinnas) *Savipinnas *Eripinnas (muda, turvas, järvelubi jne) *Tehispinnas (täide, prügi) Jämepurdpinnased on nõrkade osakeste vaheliste seostega ja sisaldavad üle 50% jämepurdu (kive) Liivpinnas on osakeste vaheliste sidemeteta, jämepurru sisaldus alla 50%, plastsuseta pude pinnas. Liigitatakse peenosise <0,06 mm järgi kruus, liiv, möll. Savipinnas - pinnasele on iseloomulik osakeste vaheliste sidemete olemasolu, jämepurru sisaldus alla 50%, plastsete omadustega. Liigitus toimub plastsusarvu või saueosakeste järgi: saviliiv (kerge, raske), liivsavi (kerge, keskmine, raske), savi (kerge, raske) Eripinnased on eelmistesse rühmadesse mittekuuluvad looduslikud pinnased. Eestis näiteks turvas, allikalubi, järvelubi. Osakeste läbim?

Geograafia

Rohkem sarnaseid