Mis on põhjavesi?
Lihtne ning selge vastus on, et põhjavesi on kogu vesi, mis on maapinnast allpool. Teatud sügavusest alates on kõik maapõuekihid täidetud veega ning seda piiri nimetatakse põhjaveetasemeks. Kõige lihtsamini on see piir nähtav põhjavee tasemena meie talude salvkaevudes.
Miks ikkagi mõne koha peale saab kaevu rajada ja teisele kohale mitte?
Erinevad pinnased juhivad põhjavett erinevalt. Et sellest aru saada, on hea ette kujutada kahte teerada peale vihma. Üks neist kulgeb meie Lõuna-Eestile tüüpilisel savikal pinnasel ning teine kulgeb liivaluidete vahel. Kas olete märganud vahet või kas suudate ette kujutada, millised on need teerajad peale tugevat paduvihma? Esimesel juhul olete üsna tõenäoliselt põlvini mudas, sest vesi ei saa pinnasesse voolata ja te kõnnite mööda poriloike. Teisel juhul kõnnite mööda niisket liiva. Te küll saate aru, et liiv on märg, kuid kogu liigne vesi on maapinda imendunud. Siit tulenevalt võib järeldada, et üldisemas plaanis on olemas kahte sorti pinnaseid – ühed, kus vesi liigub hästi ning teised kus vesi liigub halvasti. Oluline on samuti meelde jätta, et antud näite puhul on vesi mõlemas pinnases olemas.
Järgnevalt püüdke ette kujutada, aga võite ka kodus järgi proovida, kaht suurt klaasist akvaariumi millest ühe te täidate peaaegu servani liivaga ning teise saviga. Kui te hakkate akvaariumi lisama vett, siis liiva puhul imendub see kiirelt, kuid savi puhul jääb vesi savikihi peale pidama. Täitke liivakiht peaaegu täielikult veega jätke vaid sentimeetri jagu ülemist osa kuivaks – akvaariumis on läbi klaasi selgelt näha kuhu maani on liiv veega täidetud. Looduses nimetaksime seda piiri põhjaveetasemeks. Kogu selle protseduuri ajal on tõenäoliselt ka saviga täidetud akvaariumis vesi imendunud savisse. Valage peale uus ports vett ning korrake samuti tegevust seni kuni terve savi on täidetud veega. Savi puhul võib kogu protsess võtta aega nädala jagu, seega varuge kannatust. Kui mõlemad pinnased akvaariumides on veega täidetud, siis kaevake kõigepaelt liiva sisse auk, mis ulatuks veega täitumise piirist alla poole ning näete, et kui hakkate kaevama vee piirilt siis valgub vesi kohe auku ning augu tegemine muutub üsna raskeks. Et augu sein püsiks, võite kasutada abimaterjale. Augu seina püsimist kindlustades on seda võimalik rajada üsna sügavale, kuid auk täitub ikkagi veega kuni üldise veetasemeni liivas. Sama asja olete kohanud järve ääres kui lapsepõlves veepiirile liivalossi ehitasite – selle kõrvale kaevasite augu, mis kogu aeg vette täis valgus, isegi siis kui seda püüdlikult minema tassisite.
Järgnevalt püüdke auk kaevata savipinnasesse ning avastate, et saate seda teha üsna hõlpsalt. Võite kaevata sügava augu valmis ilma et see kokku vajuks või vett täis läheks. Kuna aga auk pika peale ikkagi vajub kokku, siis kindlustage ka selle seinad abimaterjaliga. Kui ootate natuke aega, nii nädala jagu, siis koguneb ka savipinnasesse tehtud auku lõpuks vesi ning tõuseb sama kõrgele kui üldine veetase savis.
Aukudest vette välja tõstes taastub liiva puhul veetase kiirelt kuid savi puhul saate augu kuivaks ja peate jälle nädala ootama. Liiva puhul saate tõsta kiirelt suurel hulgal vett välja ning samas näete, et üldine veetase ümbritsevas liivas hakkab alanema. Kui te jätkate vee välja võtmist, siis varsti on üldine veetase nii madalal kui teie augu põhi ning see muutub kuivaks.
Kogu eelnevat protsessi kasutades saab selgitada ka kuidas rajatakse madalaid salvkaeve. Loodusel tavaliselt ei ole nii selgepiiriliselt liiva ning savikihtidega tegemist vaid on tegemist liiva ja savi segudega ning seetõttu osad pinnased juhivad (loovutavad kaevu) paremini vett kui teised. Vastavalt kastutakse ka termineid veelade ning veepide. Kaevu rajamisel on seega oluline avada see pinnasekiht, mis vett hästi juhib.
Kuidas ikkagi tekib põhjavesi?
Järgneva lõigu illustreerimiseks vaata ka animatsiooni:
Põhjavee teke ja liikumine pinnases
Kui sademete vesi satub maapinda, siis algselt liigub see veelademes maa raskusjõu toimel maapinnas sügavamale kuni tuleb vastu veepide. Vesi tungib edasi ka veepidemesse, kuid saab seal liikuda hästi aeglaselt ning seetõttu ning seetõttu hakkab veepideme kohale kuhjuma põhjavesi, mis hakkab mööda veeladet laiali voolama kõrgemalt madalamale. Nii on kõik maapinnakihid järk-järgult täitunud ning nüüd toimub vaid põhjavete uuenemine kõrgemal alal oleval toitealal. Kuna maapinnas liigub vesi aeglaselt siis ei jõua maapinnakihid enne uute vihmade saabumist kuivaks joosta ning nii saabub teatud hetkel tasakaal juurde tekkiva ja ära voolava vee vahel ning maapinna poorid on teatud sügavuseni täidetud põhjaveega.
Joonis 1. Poorse ja lõhelise keskkonna erinevus põhjavee juhtimisel.
Mis on vahet põhjavee liikumisel liivakivides ning lubjakivides?
Kogu eelnev jutt käib poorsete kivimite ja setete kohta. Poorsete kivimite puhul põhjavesi liigub kivimi või sette osakeset vahelises tühimikus. Algse näite põhjal akvaariumis oleval liival ja savil täidetigi terade vaheline ruum veega. Poorse keskkonna suurendatud pilt on märgitud tähega A joonisel 1. Lõheliste kivimid on reeglina kaljukivid, millesse on geoloogiliste protsesside käigus tekkinud erineva suunaga ning ulatusega lõhed. Kogu kivim on ikkagi küllastunud, e täidetud veega, kuid põhjavesi saab hästi liikuda vaid mööda lõhesid (Vaata joonis 1 B ja Joonis 2). Eesti puhul on lõhelisteks kivimiteks paekivimi kihid, mida võite Põhja-Eestis näha sagedasti. Eriti just kevadeti on näha, kuidas paekivimite seintest imbub lõhedest põhjavett välja või siis on lõhede juures suured jääpurikad. Kui poorsete kivimite puhul saab üsna kindlusega ennustada vee osakeste liikumise suunda, sest pooriruum jätkub ühtlaselt igas suunas, siis lõheliste kivimite puhul on vee liikumise suunal oluline mõju just lõhede suund, suuris ning jätkuvus. Püüdke ette kujutada veeosakese liikumist diagonaalis üle jooniste. Joonisel 1, kui veeosake hakkab liikuma A tähe juurest diagonaalis üle pildi, siis on seal mõningaid võimalusi, kuid see on üsna etteaimatav. Püüdke aga juhtida veeosakest Joonisel 1 B tähe juurest diagonaalis üle pildi, siis on seal vaid paar võimalust ning mõnel juhul ei jõua vesi üldse pildi teise nurka. Ka joonisel 2 on toodud põhjavee liikumise nooled ning on mitu võimalust jõuda punktist A punkti B. Teatud juhtudel võib vesi aga voolata hoopis punkti C.
Joonis 2. Põhjavesi saab lõhelistes kivimites liikuda vaid mööda lõhesüsteeme
Mis on maa-alused jõed?
Maa-aluseid jõgesid esineb peamiselt vaid lõhelistes kivimites. Kui suurte kivimplokkide vahele on tekkinud suured lõhesüsteemid, mille ulatus on kilomeetrites, siis hakkab nendes lõhedes ka põhjavesi eelistatult liikuma. Lisaks liigub põhjavesi ka plokkide sisestes lõhedes nagu oli juttu varem. Juhul kui põhjavesi liigub näiteks peakivides, siis võib see hakata neid lahustama ning sellega muutuvad lõhed avaramaks ning kogu protsessi nimetatakse kivimite karstiks. Edasi protsess ainult süveneb - mida suurem on lõhe, seda rohkem seal vette saab voolata ning seda rohkem see kivimit lahustab jne. Kogu protsess saab tekkida vaid siis kui meil opn olemas lahustuvaid kivimeid, lõhesid nende sees ning ringlevat lahustavat põhjavett. Siit tulenevalt on pika aja vältel välja arenenud nn karstisüsteemid. Maa –all lõhedes voolavat põhjavett aga nimetatakse maa-aluseks jõeks.