Eesti Looduse fotov�istlus
2006/11



   Eesti Looduse
   viktoriin




   AIANDUS.EE

Eesti Loodus
Artikkel EL 2006/11
Kui maa kaob jalge alt: Sauga maalihe

Teateid maalihete kohta Pärnumaa jõgede kallastel on viimastel aastatel üsna sageli kuulda olnud. Eelmise aasta jõulukuu maalihet Sauga jõe orus on uuritud võrdlemisi põhjalikult – tulemused viitavad lihke keerukale arengule, ühtlasi võib lihkejärgne erosioon jões tingida uusi ulatuslikke lihkeid.

Eelmise aasta 19. detsembri varahommikul kadus osa oru veerust Pärnu lähedal Eametsa külas Sitsi maaüksusel, mis paikneb Sauga jõe vasakul kaldal Nurme silla lähedal. Sündmust kajastati laialdaselt meedias, kuna 140 meetri pikkune ja 82 meetri laiune lihe seadis selgelt ohtu oru pervel paikneva kõrvalhoone ja elumaja.

Sellised ühiskonda või kohalikke elanikke kohutavad loodusnähtused on tihti teadlastele huvi pakkunud. Meenutagem 2005. aasta jaanuaritormi hävitustööd Pärnu linnas ja maakonnas. Selle koledus on elanike mälust juba kadumas, kuid muutused rannavööndis säilivad järgmise samalaadse sündmuseni. Sama moodi on lugu Sauga maalihkega: ühelt poolt on see traagika pererahvale ja seab ohtu nende kodu, kuid samas on tegemist uuringuteks hästi ligipääsetava klassikalise maalihkega, mille täpne toimumisaegki on teada. Sama piirkonna kohta on olemas ehituseelse detailplaneeringu kaardimaterjalid, mille järgi saab taastada esialgse oru veeru morfoloogia, mis omakorda võimaldab rekonstrueerida maalihet ning mõista selle vallandumise põhjusi.


Uuringutes võetakse appi mudelid. Ootamatult või kauges minevikus aset leidnud sündmusi saab geoteadustes enamasti taastada vaid tagajärgede analüüsi kaudu. Maalihete puhul on võimalik lähtuda lihkejärgse nõlva morfoloogiast ja tagantjärele mõõdetud pinnaseomadustest, samuti põhjavee tasemest [2, 3, 4].

Nõlvade stabiilsuse mudelarvutused põhinevad pinnaseparameetrite ja põhjavee taseme järkjärgulisel muutmisel nõlva ristprofiilil kuni olukorrani, kus mõnes piirkonnas teatud sügavusel pinnase sidusus väheneb ja pinnas puruneb. Pinnase purunemise tagajärjel hakkab settekeha liikuma nõlvakalde suunas ja teeb seda tavaliselt mööda kindlat pinda, mida nimetatakse lihkepinnaks. Väga üldistavalt võib öelda, et nõlva püsivusarvutusi korratakse seni, kuni mudelis saadud nõlva morfoloogia ja lihkepinna sügavus vastavad võimalikult täpselt looduses kujunenud olukorrale. Sealt omakorda peaksid selguma tegurid, mis on enim mõjutanud pinnase omadusi ja põhjustanud maalihke [1, 2, 3]. Mudelit on tarvis eeskätt seepärast, et mõista, kuidas ja miks konkreetne sündmus aset leidis. Tulemuste põhjal on võimalik välja töötada lihet ära hoidvad meetmed, kui seda piirkonnas peaks vaja minema. Samuti saab mudeli abil selgitada, millistele nõlvadele ja millisele pinnasele on ohutu ehitada või millistes piirkondades on ehitus ebaratsionaalselt kallis.


Välitööd lihkepiirkonnas. Tartu ülikooli geoloogia instituudi, IPT Projektijuhtimise ja Kobrase ühisjõud mõõdistasid (# 1) ja tegid esimesed puurimised (# 4) Sauga maalihkel juba nädal pärast lihet, hoolimata krõbedast talveilmast. Hiljem, nüüdseks juba peaaegu aasta vältel, on määratud pinnase füüsikalisi omadusi, mõõdetud põhjavee taset ja -survet ning tehtud korduvmõõdistusi, et selgitada muutusi reljeefis, mis viitaksid lihke jätkuvale arengule. Seetõttu tunneme lihkepiirkonna geoloogiat päris hästi [3].

Sauga jõe kallastel on vahetult mulla-, turba- või mereliivade kihi all kuni kümne meetri paksune jääjärvelise tekkega viirsavi. Nii nagu viirsavi, on ka tema all ja karbonaatkivimitest aluspõhja peal olev veega küllastunud savi-liiv moreen (# 5) pärit viimase jääaja lõpust. Just viirsavid ja teised savi- ning aleuriidipinnased on nende väikese nihketugevuse tõttu Eesti oludes eriti lihkeohtlikud. Pinnase nihketugevus oleneb eelkõige osakestevahelisest hõõrde- ja nakkejõust. Pärnumaal tehtud varasemate uuringute näitel [2, 4] võib siinses viirsavis lihkeid ette tulla isegi kõigest 5–7º nõlvuse puhul. Võrdlusena võib liivadest nõlvadel maalihkeid olla alles alates 15–20º nõlvakalde puhul, moreenist nõlvadel on need aga vähetõenäolised.

Uuringud on näidanud, et Sauga maalihke piirkonna savikihi omadused ei ole vertikaalsuunas ühtlased: sügavuse suunas väheneb kihtide niiskus ja nihketugevus ning alaneb voolavuspiir. Detailides on asi keerukam. Nii on savilasundi kõige pindmise kuni meetri paksuse osa veesisaldus (36–66%) keskmise väärtusena tunduvalt väiksem allpool lamavast savist (75–85%). Samuti on nihketugevus saviläbilõike ülemises osas kolmandiku võrra suurem kui sügavamal, vahetult moreeni peal lasuvas savikihis. Sellised olulised erinevused on seotud savikompleksi ülemise kihi korduva külmumise, kuivamise ja porsumisega ning paiknemisega põhjavee tasemest kõrgemal. Et selgitada lihke vallandumise põhjusi ja modelleerida lihet, oli vaja arvestada selle kihi puhul muust savist erinevaid tugevusparameetreid. Savi geotehniliste näitajate vertikaalsuunalise analüüsi alusel jaotati savilasund kolmeks kihiks: nn. kuivamiskoorik, lasundi keskosa õhukesekihiline savi ning vahetult moreeni peal lasuv paksude aleuriidikihtidega savi. Peale nende eristati mudelis omaette ka viirsavilasundi peal paiknev ebaühtlase (kuni 0,7 m) paksusega täitekruusa-, mulla- ja aleuriidikiht.


Kuidas lihet uurida. Maalihete modelleerimiseks vajalikke andmeid ning lihke väliskuju iseloomustavaid näitajaid, nagu pikkus, laius ja lihkeastangu kõrgus, samuti nõlva kõrgus ja kallakus, on suhteliselt lihtne määrata (# 1). Siinjuures on oluline teada ka lihkepinna tegelikku kuju ja lasumissügavust nõlvas. Homogeensetes ehk kihilisuseta setetes on sellist pinda puuraugus peaaegu võimatu kindlaks teha. Lihtsam on lihkepinda määrata viirsavides, mis jääjärvedes sesoonselt varieeruva settimise tõttu on kihilise ehitusega (# 4): suvel liustiku intensiivse sulamise ajal kujunenud liiva- või aleuriidikihid vahelduvad talvel settinud savikihtidega. Viirsavi kihte iseloomustavad läbilõikes muutuv paksus, värvus ja sette terasuurus. Seetõttu saab nimetatud kihte ka üksteisest eemal paiknevate puuraukude vahel hõlpsasti kõrvutada. Veelgi enam, tavatingimustes settinud kihid lasuvad üldjuhul rõhtsalt ja nende lasumuses olevaid settimisjärgseid rikkeid saab kergesti jälgida. Seetõttu annab viirsavi lihkepinna kaardistusel väga häid võimalusi, seda lahendust on edukalt rakendatud ka 2002. aasta Audru maalihke puhul [4].

Praktikas määratakse lihkekeha alumist pinda ehk lihkepinda meetri kaupa maapinnale toodud puursüdamike abil (# 4): need kirjeldatakse ja mõõdistatakse laboris, misjärel asetatakse üksikud läbilõiked kõrvuti ja leitakse korreleeruvad tasemed. Nii on võimalik leida viirsavi väljasurumise ning ümberpaiknemise kohti lihkekeha sees või all. Selle meetodi abil õnnestus Audru maalihke puhul tõestada, et savilasundi alumisest osast ehk lihke alt suruti välja olulisel hulgal setet.

Sauga maalihke vallandumistingimuste rekonstrueerimisel kasutati piirtasakaalu meetodite hulka kuuluvat Spenceri mudelit [6]. Neis meetodites hinnatakse nõlva stabiilsust varuteguriga, mis teisisõnu väljendab pinnast nõlvalt alla lükkavate ning nõlval kinnihoidvate jõudude suhet. Maalihe võib toimuda, kui nimetatud suhe ehk varuteguri väärtus langeb alla ühe – lükkavad jõud on suuremad kui kinnihoidvad.


Sauga maalihkel oli mitu etappi. Sauga maalihke modelleerimisel lähtuti 1990. aasta mõõdistuse järgi rekonstrueeritud nõlvaprofiilist ehk olukorrast, nagu nõlv oli enne lihet (# 6). Et arvestada jõe veetaset ja selle muutusi lihke toimumise ajal ning vahetult enne, toetuti kohalike elanike ütlustele ning välitöödel tehtud tähelepanekutele. Põhjavee tasemena kasutati pärast lihet paigaldatud seiretorudest saadud andmeid, mis on mõõdetud tänavu 4. aprillil. Nõlva mudelis tuli arvesse võtta ka inimese lisatud täitepinnase (kuni 0,5–0,6 m) massi, selleks lisati nõlva ülaosale raskust 10 kN/m2. Nõlva vahetus läheduses paikneva kahe hoone puhul eeldati, et nende keldrisüvenditest eemaldatud pinnase ja hoonete raskus on ligikaudu võrdne.

Kirjeldatud lähteandmetele toetuvad arvutused näitasid Sauga maalihke komplekssust ning mitmeetapilist arengut. Kõige esimene lihe (# 1) oli ligikaudu kõrvalhoonega kohakuti jääval jõesängi kaldal umbes kolme meetri laiusena (# 6). Esimene lihkeetapp tegi ebastabiilseks sellest kõrgemale jääva nõlva ning vallandus teine lihe, mis viis kaasa umbes nelja meetri laiuse nõlvaosa. Seejärel arenes maalihe nõlvast üles ja jõest eemale ning kolmandas etapis libises juba umbes kuue meetri laiune maariba. Seda tüüpi lihkeprotsessi tuntakse regresseeruva, taganeva lihkena, mis on iseloomulik nõrkadele savipinnastele. Nädal pärast sündmust fikseeritud lihkejärgne nõlv kujunes tõenäoliselt kuueetapilise maalihke tagajärjel (# 6), kusjuures alles viimasel etapil tekkis kuni 4,5 meetri kõrgune lihkeastang, mille servale jäi kinnistul paiknev kõrvalhoone (# 2 ja 4). Arvutused näitavad, et sellega saavutas nõlv stabiilsuse, tõsi küll, vaid varuteguriga 1,2. Järelikult on nõlval püsivuse mõttes üsna piiripealne olukord, sest looduslike pinnaste heterogeensuse tõttu ei soovitata geotehnikas projekteerida nõlvu varuteguriga alla 1,3–1,4.

Loomulikult tehti uuringu käigus arvutusi ka lihkejärgse nõlvaga, et selgitada tingimusi, mis võiksid selle stabiilsust muuta. Selgus, et väga olulised on just savi ülemise osa ehk nn. kuivamiskooriku tugevusnäitajad ning põhjavee taseme kõrgus. Näiteks, kui põhjavee tase kerkib 0,9 meetri sügavuseni maapinnast, siis väheneks oluliselt nõlva stabiilsuse varutegur ja nõlv puruneks – järgneks uus maalihe. Paraku haarab see siis kaasa kuni 2,5 meetri laiuse osa pervest ja ühes sellega ka kõrvalhoone.


Tõenäolised põhjused. Kasutatud mudelarvutuste lõpptulemus vastab üllatavalt täpselt looduses tekkinud olukorrale, mistõttu võib uskuda rekonstrueeritud sündmuste kulgu. Mis aga vallandas kõige esimese lihke? Mis oli selle päästik ja kas me oskame seda edaspidi vältida nii selles konkreetses lõigus kui ka analoogse geoloogilise ehitusega jõelõikudel? Kas maalihked on inimtegevusest olenematud loodusprotsessid või saab neid vältida? Kas lihkeohtlikku piirkonda teadmatusest elama asudes tuleb leppida paratamatusega või on võimalik vähendada selle tõenäosust? See probleemidering on huvipakkuv teadlastele ja uurijatele, kuid veelgi olulisem planeerijate, projekteerijate, ehitajate ja elanike jaoks. Lihtsat vastust neile küsimustele pole. Iseäranis keeruline ja kompleksne on nn. päästikmehhanism. Võime loetleda üksjagu põhjusi, mis võisid mõjutada pinnase tugevusnäitajaid lihkunud nõlval, kuid ühte määravat tegurit tagantjärele nimetada ei saa. Siinjuures võib arutleda mõne kõige tõenäolisema põhjuse üle.

Kindlasti on oma osa jõe veetaseme muutustel ja erosioonil. Kiire veetaseme langus jões on sageli põhjus, mis vallandab lihke. Nimelt on jõe vesi vastukaaluks nõlva pinnase raskusele. Kui jõe veetase alaneb, kaob ka tasakaal ning vastukaalu kaotanud pinnas võib libiseda. Sauga maalihke kohal on jõe keskmine veetase vaid 0,3 meetrit üle merepinna. Ühtlaselt madalate temperatuuride puhul, mis olid 2005. aasta detsembris, sai Sauga jõe veetaset mõjutada peamiselt erosioonibaasiks oleva Pärnu jõe alamjooksu veetase, mida omakorda mõjutab Pärnu lahe veetase. Eesti meteoroloogia ja hüdroloogia instituudi andmeil püsis merevee tase nädalapäevad enne lihet keskmisena 10–15 cm üle nulltaseme, kaks päeva enne lihet see pisut alanes ning lihke-eelsetel päevadel kerkis taas kuni 15 cm. Ka selle perioodi maksimaalne veetase (30 cm) Pärnu lahes ei mõjutanud Sauga jõe veetaset lihke piirkonnas. Veetaseme andmed Oore vaatluspostist Pärnu jõel (Sindi paisust ülesvoolu jääval lõigul, kus merevee tase jõe veetaset otseselt ei mõjuta) kinnitavad, et alates 2005. aasta 9. detsembrist hakkas veetase jões tõusma. Maksimaalne oli see 17. detsembril: selles ajavahemikus oli tõus 0,8 meetrit. Alates 17. detsembrist kuni lihkeni 19. detsembril oli veetase taas alanenud 22 cm võrra. Isegi kui Sauga jõe veetase muutus samamoodi kui Pärnu jõe oma, on see otsese lihke vallandumise põhjusena vähetõenäoline.

Jõe erosiooni osatähtsus Sauga lihkes pole samuti tagantjärele võimalik otseselt mõõta, kuid mõndagi võib järeldada kaardi ja aerofoto põhjal. Nimelt lihkus maa Sauga jõe põrkeveerul ehk kohas, kus veealuse kalda erosioon on tugevaim. Peale selle suubub maalihke vastas Sauga jõkke magistraalkraav, mis suurvee ajal suunab vee erosiooni veelgi rohkem sellele, nüüdseks lihkunud nõlvale. Ei saa aga väita, et enne lihet erosioon äkitselt suurenes, sest veetase Pärnu jões ja Sauga jõe suudmes hoopis tõusis (välja arvatud kaks viimast päeva) ning erosioon pigem aeglustus. Küll aga võis juba varasem pikaajaline kulutus muuta nõlva jalami alumise, jõesängis oleva osa niivõrd järsuks, et kõigi käsitletavate tegurite koosmõju tõttu vallandus esimene väikesemõõduline lihe.

Erosioonile ja veetaseme muutustele lisandub veel üks huvitav, kuid hoiatav nähtus. Nimelt võime IPT Projektijuhtimise pikaajaliste ehitusgeoloogiliste uuringute põhjal väita, et Pärnu piirkonna kõige alumiste viirsavikihtide tugevusnäitajad on vähenenud, võrreldes 10–15 aasta taguste andmetega. Kõige tõenäolisemalt võib see olla seotud põhjavee surve tõusuga, mida näiteks Pärnu linnas iseloomustab põhjavee taseme tõus: alates 1994. aastast keskmiselt 5,5 meetrit ja maksimaalselt 12 meetrit [4, 5]. Peaaegu vettpidava (filtratsioon 6 x 10-10 m/s) viirsavi all suurenev põhjavee surve võib oluliselt kaasa aidata lihetele savis. Ka modelleerimise järgi on alumise viirsavikihi tugevusel ning survelise põhjavee tasemel suur osatähtsus maalihke tekkes. Põhjavee survega seotud probleemistik võib olla väga oluline Pärnu piirkonna lihkeohtlikkuse hindamisel ja nõuab kahtlemata edasisi detailseid uuringuid.

Praegusajaks võime järeldada, et Sauga maalihe vallandus mitme teguri koosmõjul, millest olulisemad on nõlvaalune erosioon ja põhjavee surve tagajärjel vähenenud savikihi tugevus.


Mis saab edasi? Jõe erosiooni, põhjaveetaseme tõusu või pinnase nõrgenemise tõttu võib praegune väga väikese varuteguriga nõlv uuesti liikuma hakata. Kahtlemata on jõe erosioon tugevaim lume sulamisele järgneva suurvee ajal.

Nõlvalt libiseva settekeha surve tagajärjel tekkis jõe sängi nn. survekühm ehk saareke (# 7), mis peaaegu sulges jõe sängi ning paisutas ülesvoolu jääva jõeosa. See muutis tunduvalt lihkepiirkonna lähedases jõelõigus voolurežiimi ja erosiooni. Veetaseme erinevus tekkinud paisust alla- ja ülesvoolu oli pärast lihet umbes paar meetrit. Juba esialgu oli selge, et kui mitte varem, siis suurvee ajal murrab vesi kujunenud paisust läbi ja kiire voolu tõttu suureneb erosioon oluliselt just aset leidnud lihke ees. Seetõttu oli ka uurijate soovitus juba enne suurvee algust suunata jõe vool süvendamise teel survekühmu taha ehk lihke vastaskaldale (# 7), et säilitada tasakaal lihkepoolsel kaldal. Kuna niimoodi ei toimitud, siis praeguseks on jõesäng taas süvenenud (# 7 B–C) ja nihkunud kohati kuni kuus meetrit lihke poole. Vahetult sängi kaldal on vana, 2005. aasta lihkekeha sisse tekkinud praod ja uus väikesemõõduline lihe (# 8, 9). Erosiooni jätkudes pole välistatud selle lihke edasiareng sama moodi kui eespool kirjeldatud stsenaariumis.

Sauga lihke piirkonnas tõusis pärast lihet vabapinnalise põhjavee tase, sest nõlva kuivendanud drenaaži äravoolud purunesid või ummistusid. Need ohtlikud ummistused eemaldati kiirelt pärast seda, kui kõrvalhoone keldrisse oli tulnud vesi. Üks võimalus nõlva lihkeohtlikkust vähendada ongi drenaaži korrashoid: see aitab alandada veetaset nõlva moodustavates savides. Viimase tähtsust just Sauga lihke piirkonnas rõhutab asjaolu, et vaid mõnesaja meetri kaugusel jõest algab kuni nelja meetri paksuse turbakihiga raba. See on ühtlasi looduslik veekäsn: toidab põhjavett pidevalt ja hoiab selle taseme kõrge isegi kuival ajal.

Veetaseme tõus nõlvas, kas halveneva äravoolu või sademeterohkuse tõttu, suurendab selle ülemise osa kaalu. See võib põhjustada uue maalihke. Samasugune võib olla tagajärg ka siis, kui inimene nõlvale raskust lisab, näiteks ehitab sellele midagi. Modelleerimise põhjal piisab vaid, kui viirsavi kõige ülemise osa ehk nn. kuivamiskooriku tugevus väheneb kolmandiku võrra. On teada, et pingeolukorras väheneb savipinnase tugevus juhul, kui nihkepinged ulatuvad 70%-ni purunemiseks vajalikust. Tõenäoliselt on Sauga maalihke piirkond juba sellises olukorras ning ilma nõlva kindlustamata võib mingi aja pärast taas lihet oodata. Seepärast on kindlasti vaja vähendada jõe erosiooni mõju lihkepoolsel kaldal ja kindlustada nõlva, et päästa lihkeastangu serval paiknev hoone.




1. Hang, Tiit; Rosentau, Alar jt. 2003. Maalihked – looduslikud või inimtegevuse tagajärg? Eesti Loodus 54 (2/3): 34–38.

2. Kalm, Volli; Hang, Tiit jt. 2002. Maalihked Pärnu maakonnas. Aruanne Pärnu maavalitsuses, TÜ geoloogia instituut, Tartu.

3. Kalm, Volli; Hang, Tiit jt. 2006. Sauga maalihke geoloogiline uuring kindlustustööde lähteandmete saamiseks. Aruanne Sauga vallavalitsuses, TÜ geoloogia instituut, Tartu.

4. Kohv, Marko 2005. Geological setting and mechanism of Audru landslide. Magistritöö, TÜ geoloogia instituut.

5. Talviste, Peeter 2004. Pärnu survelise veehorisondi veetaseme monitooring aastatel 1993–2004. Monitooringu andmed ja vaatlusread. IPT Projektijuhtimine OÜ, töö 04-04-0365.

6. Coduto, Donald P. 1998. Geotechnical engineering: principles and practices. Upper Saddle River, New Jersey.



Marko Kohv, Peeter Talviste, Volli Kalm, Tiit Hang
28/11/2012
26/11/2012
05/10/2012
09/07/2012
26/06/2012
26/06/2012
22/05/2012