Hüdroloogia eksam (9)

maavesi – igasug maapõues (sh mullas) olev v, veeaur ja jää maismaavesi – kogu maapinnal seisev või voolav v ning kogu põhjav maismaa pool lähtejoont, millest mõõdetakse territo-riaalvete ulatust mullavesi – mullas olev vaba ja seotud v ja veeaur märgala – liigniiske , vesine ala (soo, tulvapiirk, veekogu kaldavöönd) pinnav – maismaav (v.a. põhjav, siirdeveed ja rannikuv) pinnaveekogu – eraldiseisev ja oluline pinnaveekogum, (järv, veehoidla , oja, jõgi või kanal, oja-, jõe- või kanaliosa, siirdev või rannikuveeosa) põhjav – kogu allpool maapinda küllastumusvööndis olev v, mis on otseses kokkupuutes mulla või mulla aluskihiga põhjaveekiht – üks või mitu maa-alust kivimikihti või muud geoloogilist kihti, mis on piisavalt poorsed ja läbilaskvad, et põhjav saaks seal märkimisväärsel hulgal voolata või millest saaks olulises koguses põhjavett võtta põhjaveekogum – põhjaveekihis või -kihtides selgesti eristatav veemass põhjavee kasusvaru – põhjaveekogumi pikaajaline aastakeskmine toitevee hulk miinus ökol kvaliteedi jaoks vajalik pikaajaline keskmine vooluh põhjaveekogumiga seotud pinnaveekogudes selleks, et nende ökol seisund oluliselt ei halveneks ning et oluliselt ei kahjustataks põhjaveekogumiga seotud maismaa ökosüsteeme rannikuv – pinnav maismaa pool joont, mille iga punkt on ühe meremiili kaugusel merepoolse lähtejoont, millest mõõdetakse territoriaalvete ulatust, lähimast punktist, ning mis võib vajaduse korral ulatuda siirdevete välispiirini soo – ala või ökosüsteem, kus suur osa taimede orgaan ainet jääb lagunemata ja ladestub turbana siirdeveed – jõesuulähedased pinnaveekogud, mille v on mere läheduse tõttu osalt soolane, kuid mida mageveevool tunduvalt mõjutab valgla – maa-ala, mille kogu pindmine äravooluvesi voolab läbi ojade, jõgede ja mõnikord ka järvede ühe jõesuudme või delta kaudu merre vesikond – valglate majandamise põhiüksuseks määratud, üht või mitut naabervalglat koos põhjav ja rannikuvetega hõlmav maismaa- ja mereala. veekogu – maapinnanõos või maa sees olev veekogum veelahe – kõrvuti paiknevate valglate vaheline piirjoon veemaj – veevarude kavakohane arendamine, jaotamine ja kasutamine veevarud ( veeressursid ) – mingi piirkonna pinna- ja põhjav koguhulk, mida on võimal kasut veetase (veeseis) – veekogu või -juhtme vabapinna kõrgus valitud rõhtpinna või merepinna suhtes vesiehitis – jõe-, järve-, mere- või põhjav kasutamist võimald või vee purustavat toimet tõkestav rajatis. Veeringe & veebilanss : Vee olemasolu ja liikumist Maa peal, sees ja kohal kirjeldab veeringe. (suur & väikene)!! Veebilanss on mingi maa-ala, veekogu, taime, biogeotsönoosi, tehnoloogiap-rotsessi vms kõigi juurde- ja äravooluliikide ning vee akumulatsiooni mahtu isel näitaja. Veeringes osaleva vee keskmine hulk ei muutu. Seetõttu peab valitsema tasakaal aurumise, sademete ja äravoolu vahel. Sellel tasakaalul põhineb maakera veebilanss: Eo + ET + Em = So + Sm, mandrite veebilanss: ET + Em = Sm – Q, Valgla veebilanss: ET + Ev = Sv – Q ± ΔV, Veebilansiliikmeid avaldatakse veekihi paksusena (mm) või mahuühikutes (km3). Äravool & seda mõj teg: Äravooluks nim seda osa sademeveest, mis mööda maapinda (pindmine äravool) ja läbi pinnase ( maasisene äravool) veekogudesse voolab. Äravoolu saab väljendada vooluhulgana Q, äravoolumahuna W, äravoolu-kihina h või äravoolumoodulina q. Äravoolu saab prognooside sademete hulga ning nende langemise intensiivsuse ja kestuse alusel ning kevadsuurvett ennustada lumeveevaru ja maa külmumisastme põhjal. Äravoolu mõjut meteoroloogilised (sademed ja aurumine) ning geograafilised tegurid (valgla suurus, lang, pinnamood , mullastik ja geoloogiline ehitus, taimkate ning järved ja veehoidlad), inimtegevus ning kliima muutumine. Põhjavesi, olemus, levimine, toiteala: Osa sademetega langevast vihma- ja lumeveest imbub maasse. See vesi satub algul õhustus- e aeratsioonivööndisse, kus ta täidab vaid osa pinnasepooridest ning pinnas on veega küllastumata. Õhustusvööndi all on küllastumusvöönd, milles pinnasepoorid on vett täis. Veega küllastunud maapõueosa nim põhjaveekihiks ning selles leiduvat vett põhjaveeks. Maakoores vahelduvad vettkandvad kihid vettpidavatega, mida nim veepidemeiks. Põhjavesi võib olla õhurõhu all (surveta põhjavesi) või piiravate veepidemete vahele surutud survepõhjavesi. Kui survepõhjavee kihti puurida puurauk, tõuseb vesi selles survetasemeni. Kui see on nii kõrge, et vesi ise maapinnale voolab, nim survepõhjavett arteesia veeks , allikat arteesia allikaks ning kaevu arteesia kaevuks. Põhjavee toiteala on seal, kus vettkandv kivimid maapinnale ulatuvad ning kus sademevesi põhjaveekihti pääseb. Põhjavee loodusliku väljavoolu koht maapinnal või veekogu põhjas on allikas. Allikad on kohtades, kus põhjaveekiht lõikub maapinnaga. Maapinnale väljumise iseloomu järgi jagunevad allikad tõusuallikaiks (neist pääseb survepõhjavesi vettpidava pinnasekihi alt välja), langeallikaiks (surveta põhjavee väljavoolukohad) Hüdrograaf võrk, jõe valgla: Mingil maa-alal paikn jõed, ojad, järved, tehisveekogud (kraavid, kanalid, veehoidlad) ja sood mood hüdrog võrgu. Jõgi saab alguse jõelähtest (allikast, järvest soost, liustikust) ning suubub teise jõkke (peajõkke), järve, merre või ookeani. Teise jõkke suubuv jõgi on lisajõgi. Jõgi jaguneb ülem-, kesk- ja alamjooksuks. Ülemjooksul on voolukiirus suur ning vool uhub ja viib kaasa pinnast ja muud materjali (sängierosioon). Keskjooksul voolukiirus väheneb, osa kaasatoodud materjalist setib, kuid uhtainete kaasakandmise võime säilib. Jõeorg laieneb kaldauuristuste ja loogete moodustumise tõttu. Jõe alamjooksul voolukiirus aeglustub niivõrd, et kaasatoodud uhtained langevad põhja. Setete kuhjumise tõttu mõni jõgi hargneb mitmeks harujõeks, mis võivad, aga ei pruugi allpool taas peajõega ühineda. Mingil maa-alal paiknevate vooluveekogude kogupik-kuse ΣL suhe maa-ala pindalasse A on jõevõrgu tihedus: D = ΣL/A km/km2. Jõe valgla on ala, millelt jõgi saab oma vee. Ta jaguneb maapealseks ja maa-aluseks valglaks, mis ei ühti, sest maa peal valglat piiravad veelahkmed ei lange maa-alustega kokku. Et viimaseid on raske kindlaks teha, mõeldakse valglast rääkides just maapealset toiteala. Valgla tähtsaim näitaja on selle suurus (valgla pindala A ), mis määratakse kaardilt . Valgla suuruse A km2) Jõeorg ja jõesäng: Jõgi voolab jõeorus, mille osad on orupõhi, mis jaguneb jõe põhisängiks ja lammiks, ning orunõlvad. Alt piirab nõlva jalam ning ülalt oruserv. Nõlv võib olla astmeline, nõlva-astanguid nim terrassideks. Jõesäng on süvend orupõhjas, mida mööda voolab vesi. Enamiku aastas voolab jõgi põhisängis, suurvee ajal ka lammi pidi (suurveesängis). Jõesäng lookleb, seda põhj sängi pidev uhtmine ja uhtainete settimine . Loogetest kujunevad ajapikku jõesilmused e meandrid. Kui jõgi silmuse kaelast läbi murrab, kujuneb sellest seisva veega soot. Äravool, peam näitajad: Äravool isel veerohkust ning seda võib avaldada vooluhulgana Q, mahuna W, veekihina h või äravoolumoodulina q. Äravoolumaht W on mingi ajavahem T jooksul valglast jõkke, järve, merre või mingist jõe ristlõikest läbi voolanud vee hulk (m3 või km3) Äravoolukiht h on mingi ajavahemiku jooksul valglast jõkke, järve, merre vm voolanud vee hulk pindalaühiku kohta (nt mm/a) h=W/A*10³ Äravoolumoodul q on ajaühikus pinnaühikult ära voolanud vee hulk q=Q/A l/(sּkm2) Hüdrol arvutuste vajadus ja eesmärk: Mitmesug üles lahendamiseks (vesieh, kuivendus- ja niisutussüsteemid, vee saamine kalakasvatuseks jms) on vaja osata arvutada äravoolu iseloomulikke suurusi: äravoolunormi, max- ja minvooluhulki või vooluhulka ühel või teisel kuul või aastaajal. Suuri vooluhulki on vaja määrata peamiselt vesiehitiste projekteerimiseks, väikesi veevõtu kavandamisel vooluveekogudest. Kui sageli võiks ühe või teise tõenäosusega vooluhulk esineda, määratakse vaatlusandmete statistilise töötlusega või, kui mõõtmisandmeid on vähe, korrelatsiooniarvutusega (vooluhulk arvutatakse äravoolutingimuste poolest sarnase jõe andmete põhjal) või empiiriliste valemite abil. Kalakasvatuses pakuvad huvi max- ja min.äravool. Maxvooluhulka on vaja teada paisude veelaskmete arvutamiseks ning minvooluhulga järgi saab otsustada, kui palju võib jõest (ojast) vett võtta ning kui palju peab sinna loodusliku ökosüsteemi jaoks alles jätma. Äravoolunorm. Max- ja min.vooluhulgad: Äravoolunorm on pika aja keskmine äravool – aasta keskmiste vooluhulkade Qi aritmeetiline keskmine: ,kus N on vaatlu -saastate arv. Äravoolunormi võib avaldada kas vooluhulgana või äravoolumahuna, äravoolu-kihina või äravoolumoodulina. Maxvooluhulgad on Eesti jõgedes tavaliselt kevadel lume sulamise ajal ja sügisel, kui ohtralt sajab. Kevadised on kõige suuremad, 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% aastaära- voolust . Mida suurem valgla, seda kestvam suurv . Sügissuurvee vooluhulgad on kevadistest tavaliselt väiksemad, mõnel aastal vastupidi. Ka suvel võivad valingvihmad põhj lühiaegseid tippvooluhulki. Minvooluhulgad esin 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. Suvine madalvesi algab tavaliselt juunis, läänerannikul ja saartel juba mais, Emajõel aga Võrtsjärve tasandava toime tõttu alles juulis-augustis, ning kestab sept-oktoobrikuuni. Madalvee võivad katkestada suvised sademed. Talvine madalvesi algab detsembri lõpus ning võib kesta märtsikuuni, seda võivad katkestada suladest põhj tulvad. Kogutud vaatlusandmete kasut hüdrol arvutustes: Maxvooluhulki on vaja teada, kui projekteeritakse vesiehitisi. Veelaskmed mõõtmestatakse arvutusliku maxvooluhulga läbilaskmiseks. Arvutusvooluhulk oleneb ehitise klassist ning määratakse maksimumvooluhulkade tõenäosuskõveralt. Minvooluhulkasid on vaja teada, kui proj veevarustust, sh kalakasvatuses selgitamaks, kui palju vett on võimalik madalvee ajal saada ning kui palju peab jõkke jääma (sanitaarvooluhulk). Lühik vaatlusrea pikend: 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 korrel.tegur R ja kui R ≥ 0,8, on seos kahe jõe vooluhulkade vahel hea ning lühikese vaatlusreaga jõe äravoolunormi saab arvutada pika rea äravoolunormi järgi. Tõenäosuskõverad, koostamise põhimõtted: Tõenäosuskõvera koostamiseks peab olemas olema maxvooluhulkade pikk vaatlusrida, Eesti oludes vähemalt 30–40 aastat. Rea liikmed järjestatakse kahanevasse ritta ning arvutatakse iga rea liikme empiiriline tõenäosus. Seejärel kantakse kõik rea vooluhulgad ning neile vastavad empiirilised tõenäosused tõenäosuspaberile. Siis arvutat teoreetilise tõenäosuskõvera koordinaadid (selleks on olemas abitabelid). Teoreetilise tõenäosuskõvera koostamiseks on vaja teada kolme suurust: rea keskväärtust Q, variatsioonitegurit Cv ja asümmeetriategurit Cs. Variatsioonitegur Cv iseloomustab rea liikmete hajuvust keskväärtuse suhtes. Asümmeetriategur võetakse Cs = 2 Cv. Teoreetilise tõenäosuskõvera ordinaatide leidmiseks kasutatakse abitabelit, milles on antud kõvera ordinaadid. Need ordinaadid kantakse tõenäosuspaberile ning ühendatakse kõveraks. Kui teoreetiline kõver läbib empiirilisi punkte hästi, võib sellega rahule jääda. Kui aga teoreetiline kõver (eriti selle otsad ) jääb empiirilistest punktidest eemale, on vaja muuta asümmeetriategurit. Kui kõvera otsad on empiirilistest punktidest ülalpool, tuleb Cs väärtust vähendada ning vastupidi. Kui rahuldav tõenäosuskõver käes, võib sellelt võtta vajaliku tõenäosusega vooluhulga . Vooluhulkade leidmine, kui vaatlusandmed puuduvad: maxvooluhulgad: Kui vaatlusandmeid on vähe ja ka rida ei õnnestu pikendada, tuleb arvutuslikud maksimumvooluhulgad arvutada empiirilistest valemitest. Eestis võib selleks kasutada K.  Hommiku valemeid. Kevadsuurvee aegne maksimum-vooluhulga-moodul, kui A EMHI poole.