Kursuse/teemade ülevaade

  • Üldine

    Ahenda kõik Laienda kõik

    Kursuse lühikokkuvõte

    Hüdrogeoloogia mõiste. Veeringe looduses. Vee olekuvormid, äravool ja infiltreerumine pinnasesse. Hüdraulilised parameetrid ja kivimite hüdrogeoloogilised omadused (filtratsioonimoodul, veemahutavus; poorsus, kivimite veejuhtivus). Veekihid ja veepidemed. Vabapinnaline ja surveline (kihtidevaheline) põhjavesi. Põhjavee liikumine (põhjavee potentsiaal, põhjaveetase, Darcy seadus ja selle rakendused). Põhjavee keemiline koostis. Erinevat päritolu põhjavete segunemine. Ainete liikumine põhjavees (advektsioon, hüdrodünaamiline dispersioon). Põhjavees toimuvad peamised keemilised reaktsioonid (anorgaanilised ja orgaanilised reaktsioonid aeratsiooni- ja küllastusvöös). Põhjavee saastumine. Joogivee kvaliteedinõuded. Mineraalvesi. Eesti ala ja selle lähiümbruse hüdrostratigraafia. Eesti põhjavete päritolu ja hüdrokeemiline areng. Eesti põhjavee varud ja kasutamine piirkonniti. Hüdrogeoloogilised uurimismeetod (geofüüsikalised ja geokeemilised meetodid). Välitööd hüdrogeoloogias (põhjavee tasemete mõõtmine, katsepumpamised; põhjavee väliparameetrid – pH, elektrijuhtuvus, temperatuur, lahutunud hapniku sisaldus ja leeliselisus – ning nende mõõtmine; hüdrokeemiliste proovide kogumine). Kogutud hüdrogeoloogiliste andmete kvaliteedi hindamine ja interpreteerimine. 

    Veevarustus intensiivse koormusega aladel, veehaarded, seisund ja probleemid. Kaevandamise ja muu inimtegevuse mõju põhjaveele. Põhjavesi ja karst. Eesti põhjaveekihtide kaitstus, reostuse probleemid, selle vältimine ja seire. Kaevude ja puuraukude kaitse. Põhjavee varude hindamine. Kaevandamise mõju põhjaveele ja selle kasutamise võimalustele. 

  • Veeringe looduses ja põhjavesi

    •Sissejuhatus ja kursuse korralduse tutvustus
    •Põhjavesi globaalses veeringes
    •Hüdrogeoloogia mõiste ja uurimisvaldkonnad
    •Põhjavee infiltreerumine
    •Põhjavee bilanss

  • Põhjavesi ja ümbriskivim

    •Põhjavee liikumine kivimites: poorsus vs lõhelisus
    •Poorsus. Erinevate sette- ja kivimitüüpide võrdlus
    •Aeratsiooni- ja küllastusvöö
    •Veeand (specific yield) ja seotud vesi (specific retention). Erinevate sette- ja kivimitüüpide võrdlus
    •Põhjaveekihid ja veepidemed
    •Surveline ja vabapinnaline (surveta) põhjavesi

  • Põhjavee liikumine. Darcy seadus

    •Põhjavee tase ja põhjavee potentsiaal
    •Põhjavee toiteala ja väljavooluala (veekogud, allikad)
    •Põhjavee liikumise (filtratsiooni) põhiseadus: Darcy seadus
    •Darcy seaduse hüdrogeoloogiline tähendus:
    • hüdrauliline gradient ja põhjavee voolujooned;
    • Võrdetegur – filtratsioonimoodul. Erinevate sette- ja kivimitüüpide võrdlus
    •Filtratsioonikiirus ja põhjavee tegelik liikumiskiirus
    •Homogeenne ja heterogeenne; isotroopne ja anisotroopne veekiht
    •Põhjavee hüdrauliline vanus


  • Veejuhtivus ja veemahutavus. Darcy seaduse rakendused

    •Veejuhtivuse mõiste ning seos filtratsioonimooduliga
    •Veemahutavus (storativity) ja kokkusurutavus (compressibility)
    •Proovipumpamised: põhjaveekihi veejuhtivuse ja veemahutavuse määramine
    •Põhjavee liikumisvõrrandi diferentsiaalkuju: Darcy seadus + pidevuse seadus (law of continuity)
    •Hüdrodünaamilised mudelid
    •Põhjavee liikumine aeratsioonivöös

  • Põhjavee keemiline koostis

    •Vee keemilised omadused
    •Põhjavee keemiline koostis (põhikomponendid ja põhjavee keemilise tüübi määramine)
    •Kontsentratsiooniühikud ja teisendamine
    •Põhjavee keemilise koostise kvaliteedi hindamine: laengutasakaal
    •Massitoimeseadus (law of mass-action)
    •Põhjavee keemilist koostist mõjutavad tegurid:
    1.Segunemine. Segunevad põhjaveetüübid (infiltreeruv vesi, põhjaveekihis olev põhjavesi, mineraalvesi, merevesi).

  • Transpordiprotsessid põhjavees

    •Põhjavee keemilist koostist mõjutavad tegurid:

    2. Transpordiprotsessid:

    ØAdvektsioon (liikumine Darcy seaduse järgi)
    ØHüdrodünaamiline dispersioon:
    • mehhaaniline dispersioon (ehk segunemine);
    • difusioon (liikumine mööda kontsentratsioonigradienti).
    •Lahustunud ainete transporti (solute transport) kirjeldav võrrand

  • Keemilised reaktsioonid põhjavees

    • Keemilised reaktsioonid põhjavees (üldine teooria):
    -Tasakaalulised vs kineetilised reaktsioonid;
    -Alus-happe tasakaal põhjavees (karbonaadid, silikaadid, hüdrolüüs);
    -Mineraalide lahustumine ja settimine;
    -Redoksreaktsioonid;
    Redokspotsentsiaal (pe ja Eh)
    Eh-pH diagrammid
    -Adsorptsiooni protsessid ja katioonvahetus.

  • Põhjavee keemiline areng

    •Põhjavee keemilise koostise muutus voolusuunas
    •Reaktsioonid aeratsioonivöös:
    -Gaaside lahustumine: CO2 ja Henry seadus;
    -Reaktsioonid nõrga happe ja aluste vahel, leeliselisus (alkalinity);
    -Sulfiidsete mineraalide oksüdeerumine
    •Reaktsioonid küllastusvöös:
    -Mineraalide lahustumine ja settimine;
    -Redoksreaktsioonid.

  • Põhjavee keemiline areng II/ Eesti hüdrostratigraafia I

    •Reaktsioonid küllastuvöös - katioonvahetus;
    •Keemilise analüüsi tulemuste põhjal vee keemilise arengu hindamine.

    ***

    •Hüdrostratigraafiline terminoloogia (veekiht, veepide, veekompleks, arteesiabassein);
    •Balti Arteesiabassein
    •Eesti alal levivate põhjaveekomplekside üldiseloomustus (Kambriumi-Vendi, Ordoviitsiumi-Kambriumi, Siluri-Ordoviitsiumi, Alam-Kesk-Devoni, Kesk-Ülem-Devoni, Kvaternaari põhjaveekompleksid)
    •Põhjaveekogumite mõiste
    •Põhjavee päritolu Eesti alal levivates põhjaveekompleksides:
    ØTänapäeva sademetest toituvad põhjaveekihid;
    ØPaleopõhjavesi Eesti aluspõhjas;
    ØMineraalvesi.
    •Põhjavee keemiline koostis Eesti alal levivates põhjaveekompleksides ja seda mõjutavad tegurid.

  • Eesti hüdrostratigraafia II

    • Siluri-Ordoviitsiumi põhjaveekompleks;
    • Ordoviitsiumi-Kambriumi põhjaveekompleks;
    • Kambriumi-Vendi põhjaveekompleks

  • Uurimismeetodid hüdrogeoloogias

    •Hüdrogeoloogilised uuringud ja nende planeerimine;
    •Põhjavee liikumise kirjeldamiseks vajalike andmete kogumiseks kasutatavad meetodid;
    •Põhjavee keemilise koostise määramiseks kasutatavad meetodid;
    •Andmete interpreteerimine ja kvaliteedi kontroll: laengutasakaal, uurimistulemuste graafiline esitamine, modelleerimine (MODFLOW, PHREEQC);
    •Juhised välitöö praktikumiks 20.11.2017.

  • Välipraktikum

    • Staatilise veetaseme mõõtmine;
    • Uuringukaevu pumpamine;
    • Proovide kogumine vee keemilise koostise määramiseks;
    • Proovide kogumine vee isotoopkoostise määramiseks;
    • Proovide kogumine vee gaasilise koostise kirjeldamiseks.

  • Põhjavesi ja karst

    •Põhjavee mõju karsti kujunemisele
    •Põhjavee liikumine karstisüsteemides
    •Karstialade põhjavee keemiline koostis ja selle kujunemise eripärad
    •Eesti tähtsamad karstialad ja nende hüdrogeoloogia
    •Juhtumiuuring: Tuhala-Nabala karstiala

  • Põhjavesi ja kaevandused

    •Põhjavee mõju kaevandustegevusele
    •Kaevandusalade kuivendamine ja selle mõju ümbritsevale põhjaveekihile
    •Kaevandustegevuse mõju põhjavee keemilisele koostisele (nn. „acid mine drainage“)
    •Juhtumiuuring: kaevandamistegevusega seotud hüdrogeoloogilised probleemid Maardu fosforiidikaevanduses ja karjäärides

  • Põhjavee reostus ja põhjavee kvaliteedi hindamine

    •Põhjavee kvaliteedi hindamine (joogivee kvaliteedinõuded, tervisekaitsenõuded mineraalveele)
    •Olulisemad põhjavete reostusallikad ja nendega seotud protsessid:
    -Nitraadid ja pestitsiidid;
    -Põhjavee nn. „looduslik reostus“: nt. fluoriid ja raud
    -Mikrobioloogiline reostus
    •Põhjavee loodusliku kaitstuse tegurid Eestis


  • Põhjavee puhastamine, kasutamine ja seire

    •Põhjavee puhastamine. Veepuhastusfiltrid ja veepuhastusjaamad
    •Põhjaveekogujad. Puurkaevude rajamine (nt. kaevude tüübid, konstruktsioon, filtri paigutus)
    •Sanitaarkaitseala
    •Põhjavee tarbimine veevarustuses:
    -veehaarded;
    -põhjavee kasutamine Eestis
    •Põhjavee seisundi hindamine (põhjaveeseire)
    •Hüdrogeoloogiline kaardistamine