Eesti Looduse fotov�istlus
2010/9



   Eesti Looduse
   viktoriin




   AIANDUS.EE

Eesti Loodus
Artikkel EL 2010/9
Nõiakaev karjääri mõju alla?

Nabala lubjakivimaardla külje all asuv Tuhala Nõiakaev, mis suurvee ajal toimib huviväärse purskkaevuna, on viimasel ajal olnud laialdase tähelepanu all kui vastandlike huvide kokkupõrkekoht. Kardetakse, et kaevandamine võtab nõiakaevult vee. Teemaga tegelevad eksperdid ja riigiametnikud on väitnud vastu, et säärane oht on põhimõtteliselt välistatud. Näitan, et oht on siiski reaalne.

Tänavu 26. mail kajastas Vikerraadio saade „Reporteritund” [2] eelmisel päeval osaühingu Paekivitoodete Tehas korraldusel peetud Nabalale pühendatud ümarlauda. Eksperdid Madis Metsur (AS Maves), Rein Perens (Eesti geoloogiakeskus) ja emeriitprofessor Enno Reinsalu (TTÜ) ning riigi esindaja Olavi Tammemäe (keskkonnaministeeriumi asekantsleri kt.) väljendasid saates seisukohta, et Nabala maardlasse kavandatud lubjakivikarjäärid ei saa põhimõtteliselt avaldada vähimatki mõju Tuhala Nõiakaevu veetoitele. Vaatlen seda kategoorilist väidet põgusalt hüdraulika ja hüdrogeoloogia seaduspärasuste valguses.

Mõju Nõiakaevule on põhimõtteliselt võimalik. Nabalasse plaanitud karjääridest kavatsetakse pumbata vesi välja, alandades seal põhjavee taset 20 meetri võrra. Ekspertide arvates ei saavat see Nõiakaevu põhimõtteliselt („5. klassi tasemel mõistetavalt”) mõjutada seetõttu, et Nõiakaev asub põhjaveevoolus Nabalast ülevalpool: oma toiteala Leva ja Mahtra soo ning karjääride vahepeal, üldiselt lõunast põhja poole suunduvas põhjaveevoolus (# 1). Väitest võib välja lugeda, et veetaseme muutus põhjaveevoolu mingis lõikes justkui ei saa mõjutada veetaset sellest lõikest ülesvoolu.
Seda väidet ei saa pidada tõeseks, kuivõrd hüdraulika kui vaadeldavat valdkonda käsitlev teadusharu näeb ette otse vastupidist. Hüdraulika järgi mõjutab veetaseme alandamine mingis voolulõikes ka veetaset sellest lõikest teatud kauguseni ülesvoolu ning kujuneb välja nn. langjoon. Seda kirjeldab matemaatiliselt nii vabasängi kui ka põhjavee hüdraulika. Nii et antud juhul ei saa mõju põhimõttelisest võimatusest juttugi olla, vaid küsimus taandub langjoone (karjääri puhul alanduslehtri) prognoosimisele.

Tammiku alanduslehtri prognoos. Nõiakaev asub Nabala maardlasse kavandatud Tammiku karjäärist 2,8 km kagu pool. Kui karjääris alandada veetaset 20 meetri võrra, siis kujuneb karjääri ümber põhjaveepinna alanduslehter, mille kuju ja mõõtmed olenevad mitmest hüdrogeoloogilisest tunnusest, sh. põhjavee üldisest liikumissuunast [1, 5]. Alanduslehtri mõõtmete määramiseks on mitu meetodit. Antud juhul, arvestades väljapumpamise suhteliselt pikka kestust (kümned aastad) ja vajadust vältida eksitust, tuleb ilmselt eelistada konservatiivset meetodit, s.t. sellist, mis eksimise korral hindab lehtrit tegelikust pigem suuremaks kui väiksemaks. Seetõttu kasutame hüdrogeoloogias laialt tuntud mõõdukalt konservatiivset Kerkise valemit [4]:

RdÖ lg Rd – lg r0 – 0,217 = 0,66 Ö (k/w) S0(2H – S0) – 0,5r02
kus Rd on karjääri keskkohast mõõdetud stabiliseerunud alanduslehtri raadius meetrites, r0 – ringiks taandatud karjääri raadius meetrites, k – filtratsioonimoodul meetrites ööpäeva kohta, w – infiltratsioonimoodul meetrites ööpäeva kohta, S0 – veetaseme alandus karjääris meetrites, H – vettkandva kihi tüsedus meetrites (# 2).
Võtkem teadaoleva ning ettevaatlike kaalutluste alusel järgmised algandmed: r0 = 505 m, k = 60 m ööpäevas (määratud Nabala maardla Nõmmküla uuringualal, mis on ilmselt vähem karstunud kui Nõiakaevu ümbrus), w = 0,00074 m ööpäevas (Eesti keskmine), S0 = 20 m, H = 20 m. Nii saame alanduslehtri raadiuseks (Rd) 4400 meetrit.
Mõned meetodid (nt. Sichardti ja Kussakini valemid) annavad küll väiksema tulemuse kui Kerkise valem, kuid käivad suhteliselt lühiajalise pumpamise kohta või on muidu sobimatud, et vaadeldava mõju kohta järeldusi teha. Samas on ka meetodeid, mis näitavad veelgi suuremat alanduslehtri raadiust kui Kerkise valem [1, 4].
Võttes arvesse põhjavee üldist liikumissuunda selles piirkonnas – lõunast põhja poole –, ei kujune tegelik alanduslehter mitte korrapäraseks ringiks, vaid lõuna üldsuunas väljavenitatuks ja ulatub seega ka kagu poole karjääriservast kaugemale kui 4400 – 505 = 3900 meetrit, haarates niisiis 2,8 km kaugusel paikneva Nõiakaevu kindlalt karjääri mõjusfääri. Karjääri toimel võib keskmine põhjaveetase Nõiakaevu juures alaneda üle meetri võrra. Seetõttu võiks väljavool Nõiakaevust väheneda või sootuks lõppeda.
Valemis kasutatud arvväärtused ei pretendeeri küll erilisele täpsusele, kuid annavad koostoimes tegelikkusest pigem väiksema kui suurema tulemuse. Näiteks võib karstunud lubjakivi filtratsioonimoodul Nõiakaevu suunal tegelikult olla mitu suurusjärku suurem kui siin oletatud 60 m/d. Säärasel juhul oleks ka alanduslehter vastavalt laiem.
Seega, lisaks algul selgitatud mõju põhimõttelisele võimalikkusele osutab siinne arvutus ka sellele, et mõju on tõenäoline. Kui keegi sooviks sellele vastu väita, tuleks tal tühistada arvutuse aluseks olnud üldtuntud hüdraulika ja hüdrogeoloogia seaduspärasused ning meetodid. See pole kuigi tõenäoline. Siin saadud tulemust ei saa korrigeerida laiemat ümbrust kirjeldava, suhteliselt nappide lähteandmete alusel koostatud üldistatud hüdrogeoloogilise mudeli [3] kohaselt, nii nagu suuremõõtkavalist kaarti ei saa korrigeerida sellest väiksema mõõtkavaga kaardi järgi.
Kokkuvõttes tuleb nentida, et pelgalt usuks nimetatud arvamus Nõiakaevu ohustatusest on sisuliselt põhjendatud.

1. Hölting, Bernward 1980. Hüdrogeologie. Stuttgart.
2. Nabala arutelu. Reporteritund. Vikerraadio, 26.05.2010: vikerraadio.err.ee/helid?main_id=1362191
3. Perens, Rein 2008. Kuidas paekarjäärid mõjutaksid Nabala piirkonna põhjavee seisundit. – Keskkonnatehnika 7.
4. Максимов В. М. и др. 1967. Справочное руководство гидрогеолога. Ленинград.
5. Плотников Н. И. 1989. Техногенные изменения гидрогеологических условий. Москва.


Enn Soovik (1933) on hüdrotehnikainsener ja tehnikakandidaat.

Vaata hulka teavet Nabala kohta ka keskkonnaministeeriumi veebilehelt: http://www.envir.ee/1073706
ning autori artiklit ajakirjas Keskkonnatehnika 5/10.


Mõisteid

Hüdraulika: vedelike liikumise ja tasakaalu seaduspärasusi uuriv rakendusteadus. Vabasängi hüdraulika uurib vooluveekogusid, põhjavee hüdraulika põhjavett, s.t. maapinna all asuvaid veekogusid.
Hüdrogeoloogia: teadusharu, mis uurib põhjavee päritolu, koostist, omadusi, liikumist ning vastasmõju keskkonnaga.
Filtratsioonimoodul: kivimite veeläbilaskvust iseloomustav suurus, mõõdetakse meetrites ööpäeva kohta (m/d).
Infiltratsioonimoodul: siin: sademevee maasse imbumise kiirust iseloomustav suurus, mõõdetakse meetrites ööpäeva kohta (m/d).
Vettkandev kiht: siin: uuritava süvendi (karjääri) veega toitmisel osalev pinnasekiht.

-------------------------------

Kommenteerib Enno Reinsalu (Tallinna tehnikaülikooli emeriitprofessor, 2006. aasta Eesti Mäemees):

Enn Soovik, vaieldamatu spetsialist põhjavee ülemise, nn. pinnasevee kihi toimimise alal, rakendab hüdraulika seaduspärasusi Nabala-Tuhala veekogumi jaoks mõnevõrra lihtsustatult. Nabala-Tuhala alal paiknevad maapõue kivimid ja setted mitme kihina, mille veejuhtivus on väga erisugune. Nn. ühekihiline mudel ei ole seetõttu piisavalt täpne. Sellistes arvutustes tuleks silmas pidada, et 10–15 meetrist sügavamal on maapõuel hoopis teised hüdrogeoloogilised omadused kui maalähedases pinnases.
Torkab silma ka teine, sedalaadi arvutustes väga sage lihtsustus. Nimelt on jäetud kõrvale asjaolu, et lõhed, praod ja karstirikked on maapõues üsna kindla suunaga. Suuremad maapõuerikked, eriti karst on kirde–edela-suunalised, kuid selgesti on jälgitav ka nendega ristuv loode–kagu-suunaline lõhede süsteem. Seetõttu on nii Kerkise kui ka teised samalaadsed valemid siin ebatäpsed.
Põhjavee taseme tegelik alanduskõver ei tule tõenäoliselt nii sujuv ja nii tugevasti langev kui joonisel 2. Märksa täpsemad on Eesti geoloogiakeskuse spetsialistide ruumilise modelleerimise ja vaatlusandmete abil saadud alanduslehtrid ja -kõverad (vt. artiklis viide [3] – toim.), mis näitavad väiksemat alanduslehtrit.
Enn Soovik mainib mõjurina ka Nabala-Tuhala alal nagu kõikjal Põhja- ja Lääne-Eestis leiduvat karsti. Karst kui nähtus on üldteada, vähem teatakse ja sageli ka eiratakse asjaolu, et enamjagu karstirikkeid (s.t. põhjavee tekitatud tühikuid maapõuekivimis – toim.) on täitunud savi ja savikate setetega. Seega suur osa karstiriketest mitte ei juhi vett, vaid on looduslikud tõkked vee liikumise teel. Karstirikkeid saab leida maapõue geoloogilisel uuringul: sügavamaid elektrilise profileerimise abil, maapinnalähedasemaid georadariga. Seepärast on kõnealuse ala kavandatav lisauuring väga tänuväärt. Kuid peab teadma, et kui karst pindmise uuringuga leitakse, ei tähenda see, et on leitud allmaajõgi või tühemik: tegu võib olla hoopis veetõkkega.
Teadaolevalt leidub karstitühemikke Põhja-Eestis jadadena: nagu ketid. Sellised karstivööndid on valdavalt kirde–edela-, mitte põhja–lõuna-suunalised. Kaevanduste veeprobleeme põhjalikult uurinutele on teada, et samas suunas on välja veninud ka kaevandite (karjäärid, tiigid, allmaaakevandused) alanduslehtrid ja eelkõige just sellel suunal liigub põhjavesi. Seega pole käsitletaval alal põhjust oletada alanduslehtri pikenemist Nõiakaevu suunas, mis asub Tammiku karjäärist kagus.
Kaevandamise mõju Nõiakaevule ei saa põhimõtteliselt eitada ja seda polegi tehtud. Kuid kaevu keema panev suurveetulv on ilmselt mitu suurusjärku võimsam kui võimalik äravool karjääride poole.


Rein Perens (Eesti geoloogiakeskuse hüdrogeoloogia osakonna juhataja):

Enn Sooviku meetodi ja hinnangutega ei ole kuidagi võimalik nõustuda. Et täpselt hinnata karjääride mõjuraadiust, eelistatakse tänapäeval Kerkise valemile hüdrodünaamilise modelleerimise meetodit, mis arvestab kivimite filtratsiooniomaduste pindalalist muutumist.
Teine asjaolu: autor on võtnud lubjakivide filtratsioonimooduli suuruseks 60 m/d. See on erandlikult suur näitaja. Siluri-Ordoviitsiumi veekompleksi karbonaatsete kivimite keskmine filtratsioonimoodul on 8,1 m/d (vt. Perens, Rein R.; Vallner, Leo 1997. Water-Bearing formation. Geology and mineral resources of Estonia). Nabala kaevanduste piirkond ei ole karstiala, pigem soostunud moreentasandik. Seda kinnitab kasvõi põgus pilk topokaardile, kus võib näha tihedalt liigvee ärajuhtimiseks kaevatud kuivenduskraave, samal ajal kui karstialal kogub maa sademevee endasse, nii et see pindmiselt vooluveekogudesse vähemalt ajuti ei voola (vt. nt. „Eesti põhjavee kasutamine ja kaitse”, lk. 76: www.maves.ee/Projektid/2004/PV_raamat.pdf). Suure veejuhtivusega Tuhala karstiala jääb kavandatavatest kaevandustest kilomeetreid kagu poole, Kurevere karstiala aga põhja poole. Seega on tõenäoline, et kaevanduste ala keskmine filtratsioonimoodul on mitu korda väiksem artikli autori kasutatud suurusest. Nõnda on ka karjääride tõenäoline mõjuraadius tunduvalt väiksem Enn Sooviku hinnatust.


Olavi Tammemäe (energia- ja geotehnika doktor; keskkonnamõjude hindamisega seotud alates aastast 1991):

Ekspertide senine vastus tundelisele loosungile „Päästke Tuhala Nõiakaev!” on olnud, et kaev ei ole ohus ning kaevandamisega kaasnevaid keskkonnamõjusid on nüüdistehnoloogia abil võimalik kontrollida. Ei tasu unustada ka tõsiasja, et Tuhala maastikukaitseala piiranguvööndis asuv Nõiakaev on riikliku kaitse all. Seetõttu on kogu Nabala teema keskkonnaministeeriumi eriti terava tähelepanu all.
Inimene pole seni suutnud looduslikke protsesse kuigi täpselt modelleerida, mistõttu suhtun ka Enn Sooviku arvutustesse paraja ettevaatlikkusega. Juba tudengitele räägitakse, et mis tahes karukaval mudel ei suuda kunagi asendada katset vahetus looduses. Keskkonnaekspertide ettepanek rajada taotletaval Nõmmküla mäeeraldisel katsekarjäär uppus kaevandamise vastaste jõulisse vilekoori.
Koostöös piirkonna valdade väljapakutud ekspertidega kavandab keskkonnaministeerium praegu Nabala maardlale veel väliuuringuid, täpsustamaks sealsete karstialade levikut ning põhjavee liikumist, et muu hulgas saada selgust „salajõgedes” asjus ning kas ja millises mahus on Nabala maardla lubjakivi ikkagi kaevandatav – eeldusel, et kaasnevad olulised keskkonnamõjud on korralikult hinnatud ja leevendusmeetmed praktiliselt teostatavad.
Nabala uuringuid kommenteerides ütles üks kohalik rahvalaulik: „Te võite mulle rääkida mida iganes – mina ei usu seda niikuinii!” Siit ka küsimus, millele mina paraku jään vastuse võlgu: kuivõrd on teadmisega võimalik väärata usku? Kahjuks on kaevandamise vastaste argumendid senini olnud „uskumise ja mitteuskumise” tasemel.


Indrek Tamm (Tammiku karjääri keskkonnamõjusid hindava AS-i Maves esindaja):

Jääme oma aastatepikkusel uuringul põhineva seisukoha juurde: Nõiakaevu keemine oleneb eelkõige sademete ja lumesulavee pealevoolu hulgast Tuhala jõkke. Kavandatavad karjäärid ei muuda selle jõe suurveeperioodi äravoolu mõõdetaval määral ja seega pole ohtu, et need muudaksid Nõiakaevu „keemise” sagedust. Enn Sooviku kasutatud valemi põhjal tehtud analüüs meile mingit uut informatsiooni ei anna, küll annaks väärt teavet tulevikuks Tuhala jõe vooluhulga pikaajaline seire.
Enn Sooviku arvutustes leiduvad järgmised vaieldavused:
1. Filtratsioonimooduli väärtus (60 m/d) ei pruugi olla adekvaatne: see on mõõdetud Nõmmküla
uurimisalal, mis asub Tammiku alast üsna kaugel ning sealgi vaid lubjakivide ülemises, umbes 10 meetri paksuses kihis. Enn Sooviku arvutus annab kogu 20-meetrise kaevandatava kihi veejuhtivuseks 20 x 60 = 1200 m2/d. Tegelikult on Tammiku alal lubjakivide veejuhtivuseks kaevandatavas kihis ühel näitemõõtmisel saadud vaid 72 m2/d (Harjumaa Nabala lubjakivimaardla Tammiku uuringuruumi geoloogiline uuring. Eesti Geoloogiakeskus, 2007).
2. Tehtud arvutuskäik eeldab, et kaevis läbib kogu veekihti (veekihi tüsedus H ja veetaseme alandus S on võetud võrdseks). See ei vasta looduslikule olukorrale, sest veekihi tüsedus pole täpselt teada. Säärases olukorras oletatakse üldjuhul, et veekiht on 1,3–1,5 korda tüsedam kui kaevise sügavus.
3. Infiltratsioonimooduli väärtuseks on võetud lihtsalt Eesti keskmise sademete hulga ja aurumise vahe (0,00074 m/d x 365 päeva teeb infiltratsioonimooduliks 270,1 mm aastas). Nii pole õige, sest kogu sademevee ülejääk ei imbu maasse, vaid osa voolab ära pinnaveena, ojades ja kuivenduskraavides. Kõnealuses piirkonnas tuleks infiltratsioonimooduli väärtuseks võtta alla 200 mm aastas.
4. Kõnealuse piirkonna põhjaveeveepind on tegelikult kaldu. Arvutusskeem aga ei arvesta looduslikku põhjavee liikumist ega pinnaveejuhtmete olemasolu.
5. Ka Kerkise valem iseenesest ei sobi, et arvutada kaevanduste mõju Tuhala Nõiakaevule. Seda tõendab lihtne näide: isegi juhul, kui Tammiku kaevanduse raadius oleks vaid meeter, annab Kerkise valem alanduslehtri raadiuseks ometi tervelt 2130 m. Tegelikult aga vee alandamine meetrise raadiusega augus (sisuliselt salvkaevus) ilmselt ei põhjusta nii laia alanduslehtrit: näiteks põlevkivi kaevandamisel pole teada, et ðurfid alandaksid põhjavee taset sedaviisi lausa kilomeetrite ulatuses.
Ent isegi kui oletada, et Kerkise valem sobib, saime hüdrogeoloogiliselt põhjendatud parameetreid kasutades selle valemiga alanduslehtri raadiuseks kõigest 2200 meetrit.
Enn Sooviku arvamus, et tema arutlus, mis põhineb ühel valemil, annab sisulisemaid tulemusi kui teadaolevate andmete põhjal professionaalide koostatud hüdrogeoloogiline mudel, ei ole põhjendatud.


Autor:

Ekspertide lisaselgitused on ootuspärased ega muuda vähimalgi määral minu tehtud põhijäreldust: kavandatud paekarjäärid võivad nii põhimõtteliselt kui ka praktiliselt Nõiakaevu mõjutada. Diskussiooni järgmises ringis ma osaleda ei soovi, sinna oleks soovitatav kaasata uusi ja erapooletuid eksperte. Arvan, et peale allkirjade kogumise ja Urmas Sisaski helindi väärib Nõiakaevu probleem ka erapooletut professionaalset käsitlust.




Enn Soovik
28/11/2012
26/11/2012
05/10/2012
09/07/2012
26/06/2012
26/06/2012
22/05/2012