Vislielākais burtu izmērs
Lielāks burtu izmērs
Burtu standarta izmērs
Zinātniskā asistente Eleonora Pērkone. Zinātnieku nakts aktivitātes. Foto: Jānis Ukass
Zinātniskā asistente Eleonora Pērkone. Zinātnieku nakts aktivitātes. Foto: Jānis Ukass
Zinātniskā asistente Eleonora Pērkone. Zinātnieku nakts aktivitātes. Foto: Jānis Ukass Zinātniskais asistents Konrāds Popovs. Eksperimentālais urbums un publicitātes pasākums Rūjienā. Foto: Jānis Ukass Eksperimentālais urbums un publicitātes pasākums Rūjienā. Foto: Jānis Ukass. Pētniece Alise Babre. Lauka darbi. Foto: Jānis Ukass.
PĒTĪJUMS par to, kas ir zem mums
Indra Gleizde, Alma Mater korespondente
15.01.2013

Tikko noslēdzies trīs gadu ilgušais Eiropas Sociālā Fonda projekts „Starpnozaru zinātnieku grupas un modeļu sistēmas izveide pazemes ūdeņu pētījumiem”, kurā iegūti nozīmīgi dati par visu Baltijas artēzisko baseinu jeb mūsu reģiona zemes dzīļu pašreizējo stāvokli, kas palīdzēs gan iedzīvotājiem un uzņēmējiem, kas izmanto pazemes ūdeņus, gan zinātniekiem un vides aizsardzības speciālistiem. Apvienojot ģeologu, ķīmiķu, fiziķu un vides zinātnieku spēkus no divām augstskolām - Latvijas Universitātes (LU) un Latvijas Lauksaimniecības Universitātes (LLU), izveidota uzskatāma modeļu sistēma, lai atvieglotu šo darbu.

Projekta laikā, vienotā sistēmā ir integrēta ievērojama daļa visu pieejamo datu par Baltijas artēziskā baseina ģeoloģisko uzbūvi un pazemes ūdeņiem, to apriti un izcelšanos, un izveidota modeļu sistēma hidroģeoloģisku problēmu risināšanai. Pēc apjoma un sarežģītības tā būtiski pārsniedz jebkādus līdz šim bijušus līdzīgus pētījumus Latvijā. To, ka šīs pētījums bijis nozīmīgs, atzinusi arī Eiropas Savienība, līdzfinansējot projektu, kura kopējais finansējums bija divi miljoni eiro.

Ģeologu un fiziķu kopskats

Projekta laikā izveidota starpdisciplināra zinātnieku grupa, kas spēja iegūt daudz pilnīgākas zināšanas par pazemē esošajiem resursiem, īpaši ūdeni, un ar tiem notiekošajiem procesiem, ko nav iespējams gūt, darbojoties tikai vienas nozares speciālistiem. „Fizikas un matemātikas fakultātes speciālisti noteikti var to, ko mēs nevaram. Piemēram, programmēt un izveidot vienādojumus. Sadarbība ar viņiem bija brīnišķīga. Ģeologam jāspēj iztulkot iegūto ģeoloģisko informāciju fiziķim saprotamā valodā līdz kādām vienotām daļām, un tad fiziķis to var salikt vienādojumā. Tādēļ ģeologam jākļūst nedaudz fiziķim un fiziķim – nedaudz ģeologam, kā rezultātā radījām datorrīkus konkrētas problēmas risināšanai. Tas pats attiecas arī uz LLU zinātniekiem, kas ir speciālisti tieši par seklajiem gruntsūdeņiem,” par sadarbību stāsta LU Ģeogrāfijas un Zemes zinātnes ģeologs Tomas Saks. Pētniecībā iesaistījās gan pieredzējuši, gan jaunie zinātnieki, doktoranti un maģistranti. „Projektā tikai 4 – 5 pētniekiem no 30 cilvēku kolektīva vecums ir virs 35 gadiem. Tādēļ ir arī liels entuziasms darīt kaut ko jaunu,” stāsta projekta zinātniskais vadītājs Uldis Bethers.

Pētījumu rezultāti prezentēti gan vietējās, gan starptautiskajās konferencēs, dažādās publikācijās un izdota grāmata Highlights of groundwater research in the Baltic Artesian Basin.

Baltijas artēziskais baseins ir daudzslāņaina hidroģeoloģiska sistēma līdz pat piecu kilometru biezumā, kas aptver Latvijas, Lietuvas, Igaunijas teritorijas, kā arī daļu no Polijas, Krievijas, Baltkrievijas un lielu Baltijas jūras daļu. Pazemes ūdeņi, kas bija pētījuma galvenais izpētes objekts, ir ļoti svarīgs Latvijas dabas resurss, jo tie ir galvenie dzeramā, kā arī rūpniecībā izmantojamā ūdens avoti Latvijā. Tā kā pētīts viss Baltijas artēziskais baseins, nevis tikai tā daļa, kas atrodas Latvijas teritorijā, tad iegūtas daudz pilnīgākas zināšanas gan par to, kādā stāvoklī šobrīd atrodas pazemes ūdeņi, gan to apriti un vecumu, identificējot klimata mainības un cilvēku darbības ietekmi uz tiem. Rezultātu pēctecību nodrošina Latvijas Universitātē jaunizveidotais Ģeogrāfijas un Zemes Zinātņu Fakultātes Ģeoloģisko procesu izpētes un modelēšanas centrs, kā arī Fizikas un matemātikas fakultātes (FMF) Vides un tehnoloģisko procesu matemātiskās modelēšanas laboratorija.

Jauna aplikācija, lai redzētu zem zemes

Savācām lielu datu apjomu, aptverot visu baseinu,” stāsta Tomas Saks. Pieejamie ģeoloģiskie dati apkopoti, izveidojot lielāko elektronisko ģeoloģisko datu bāzi Latvijā. Savukārt LU FMF speciālisti izstrādāja veidus, kā notika datu organizācija un izveidoja modelēšanas rīkus. „Viens no pētījuma mērķiem bija Baltijas artēziskā baseina datormodeļa izveide, tā ir pazemes ģeometrija – ģeoloģiskie slāņi un ūdens plūsma tajos. Tas, ka Baltijas artēziskā baseina modelis ir izveidots, paver ceļu virknei akadēmisku un komerciālu pielietojumu, no kuriem daži jau ir iesākti šī projekta laikā. Nozīmīga ir arī izstrādātā metodoloģiskā sistēma, kā apstrādāt ļoti heterogēnus datus. Izveidojām tādus modeļu būvēšanas metodes, kas noderēs arī citu pazemes ūdens hidroģeoloģijas modeļu pētniecībā,” tā Uldis Bethers.

Modeļsistēma ietver Baltijas artēziskā baseina ģeoloģisko un hidroģeoloģisko struktūru, veidojot trīsdimensionālu baseina ģeometrisku modeli. „Pirmkārt, tas ir tādas detalizācijas pakāpes modelis, kādi ir tikai nedaudzi pasaulē. Otrkārt, mums ir pieejami jauni dati, mērot un vācot paraugus, esam daudz ko jaunu uzzinājuši par to, kāds ir ūdens sastāvs pazemē, kā tas laikā ir mainījies un kādi ir galvenie darbojošies spēki, kas nosaka ūdens apmaiņu šādā plašā baseinā. Treškārt, LLU partneri izpētījuši gruntsūdeņus – virsējo daļu uzreiz zem augsnes. Tas ir tas pirmais ūdens, ko iegūstam. Viņi izstrādājuši modeli, kas ļauj paredzēt, kā, mainoties klimatam, nākotnē mainīsies gruntsūdeņu līmeņi visā Latvijā,” stāsta T. Saks.

Izveidota arī Android mobilā aplikācija, kas visiem interesentiem, ievadot koordinātes vai izvēloties konkrētu punktu kartē, ļauj Baltijas artēziskā baseina modeļa rezultātus apskatīt un uzzināt, kas konkrētajā punktā atrodas zem zemes. „Zem mums (Latvijā) nogulumi ir aptuveni vienu līdz divus kilometrus biezi. Aplikācijā iespējams apskatīt, kas ir zem kājām, cik tālu no zemes virsmas ir kāds slānis un kāds tur ir ūdens spiediens, proti, cik augstu ūdens paceltos, ja līdz tai vietai izurbtu,” paskaidro Uldis Bethers.

Anormāls spiediens pazemē

Uz izveidotā modeļa bāzes tika attīstīti arī citi pētījumi, apskatot ne tikai mūsdienu stāvokli, kādā atrodas Baltijas artēziskais baseins un kā to ietekmē gan klimata, gan cilvēku darbības izraisītas pārmaiņas, bet pievēršoties arī ūdens vecuma pētījumiem un modelējot pazemes ūdens plūsmu zemledāja apstākļos.

„Projekta galvenajā sadaļā centāmies raksturot pazemes ūdeņu stāvokli pēdējā gadsimta laikā. Mans uzdevums bija noskaidrot nevis mūsdienu stāvokli, bet to, kas noticis zemledāju stāvoklī. Tad pazemes ūdeņu aprite bija citāda, klimats bija citāds. Mūs, interesēja tādas lietas kā ūdens vecums. Ziemeļigaunijā liela daļa no pazemes ūdeņiem ir tieši ledāju kušanas ūdens – to dzer Tallina. Ja iztēlojamies Igauniju, tad trešdaļa no visiem tās pazemes ūdeņiem ir ledāju kušanas ūdeņi nevis nokrišņi vai kas cits, un tas ir ļoti daudz. Mani interesēja, kā šis ūdens tur varēja nonākt? Izveidojām vairākus modeļus, no sākuma teorētiski, kā tas tur varēja notikt, un vēlāk pārbaudījām. Galvenais secinājums bija, ka ar vienu ledus laikmetu ir par maz, vajag daudz vairāk ledus laikmetu, lai rastos tik daudz ūdens,” aizrautīgi skaidro T. Saks. „Otra nozīmīga lieta ir, ka pašos dziļākajos Baltijas artēziskā baseina slāņos gan Latvijā, gan Lietuvā novērots anormāls ūdens spiediens. Tas nozīmē, ka ūdens stabs pārsniedz zemes virsmas līmeni konkrētajā vietā. Kā iespējams šādu ūdens spiedienu iegūt? Mūsu modelēšanas rezultāti ļāva pierādīt, ka šādu spiedienu rašanās ir saistīta ar efektiem, ko radīja apledojums. Ģeoloģiskā laika izpratnē apledojums ir kaut kas salīdzinoši īslaicīgs, tas ātri uzvirzās, noslogojot iežus zem tā, pēc tam ātri nokūst. Konstatējām, ka apledojumu cikliskā maiņa ir galvenais iemesls, kāpēc novērojami anormālie, paaugstinātie spiedieni visdziļākajos slāņos. Konstatējām arī, ka pazemes ūdens režīmam mūsdienu apstākļos atbilst tikai augšējie 300 – 400 metri. Pazemes ūdens dziļākajos slāņos patiesībā atrodas stāvoklī, kas atgūstas no ledus laikmeta, tāpēc spiedieni ir paaugstināti, mūsdienu ūdens aprite tur vēl nav iestājusies.”

Palīdzēs izmantot gruntsūdeni

Iegūtās zināšanas ir interesantas un noderēs, lai veiktu arī daudzus citus pētījumus. Taču pētījumam ir arī ievērojams praktiskā pielietojuma potenciāls. „Šo modeļu sistēmu var izmantot jebkurā situācijā, kur kādam ir nepieciešama informācija par pazemes ūdeņu plūsmām - tajās uzņēmējdarbības jomās, kuras ir atkarīgas no pazemes ūdens vai arī ietekmē pazemes ūdens plūsmas vai kvalitāti. Tipiski piemēri ir ūdens ieguve vai kādu vielu apglabāšana. Tās varētu būt gāzes krātuves vai jebkādas lielas jaunbūves, kas izmaina pazemes ūdens plūsmu, sarežģītas hidrotehniskās būves. Savukārt pētījumiem par gruntsūdens līmeņu režīmu ir nozīme tajās darbības jomās, kas atkarīgas no gruntsūdens līmeņu režīma maiņas – sākot ar dažādiem plūdu riskiem Pierīgā līdz lauksaimnieciskajai praksei,” stāsta Uldis Bethers.

Tā kā padomju laikā gruntsūdens daudzviet ir piesārņots, piemēram, gudronu dīķos pie Olaines, vai nepareizi sūknēts, svarīgi iegūt un nākotnē izmantot precīzu informāciju par pašreizējo situāciju, lai nepieļautu būtiskas kļūdas vides resursu izmantošanā un neatkārtotu iepriekšējās, uzskata T. Saks.

 

Par publikāciju ciklu „Pētījums”

Latvijas Universitāte ir lielākā augstākās izglītības iestāde Latvijā, un tajā ir koncentrēts mūsu valsts vadošais studiju un pētniecības potenciāls dabas, humanitārajās un sociālajās zinātnēs. Turklāt ikviens Universitātes pētnieka atklājums, sasniegums un veikums zinātnes lauciņā virza Alma Mater pretī mērķim – kļūt par starptautiski atzītu Eiropas un pasaules nozīmes zinātnes universitāti. Lai gūtu priekšstatu par to, ko dara un sasnieguši pētnieki Universitātes fakultātēs un institūtos, 2012. gada nogalē uzsākts publikāciju cikls „Pētījums”. Turpmāk katru mēnesi Latvijas Universitātes portālā publicēsim stāstu par kādu no pētījumiem.

Latvijas Universitātes zinātniskais potenciāls dod ieguldījumu Latvijas tautsaimniecībā un sabiedrības ilgtspējīgā attīstībā!