HIDROLOGIE I HIDROGEOLOGIE HIDROSFERA I CALITATEA APEI

-suport de curs-

Giuliano TEVI

CUPRINS

Hidrologie C1 - Introducere................................................................................................ 3 Hidrologie C2 Fundamentele chimiei apei .................................................................... 12 Hidrologie C3 - Factorii fiziografici ai bazinului hidrografic i ai reelei hidrografice ... 21 Hidrologie C4 - Elemente de hidrometrie......................................................................... 27 Hidrologie C5 Elementelor morfometrice ale bazinului i ale subbazinelor................. 33 Hidrologie C6 - Procese de scurgere reeaua hidrografic ............................................ 35 Hidrologie C7 - Alimentarea rurilor ............................................................................... 41 Hidrologie C8 - Regimul termic i de nghe al rurilor, limnologie ............................... 47 Hidrologie C9 - Hidrogeologie 1 ...................................................................................... 61 Hidrologie C10 - Hidrogeologie 2 .................................................................................... 68 Hidrologie C11 - Hidrogeologie 3 .................................................................................... 74 Hidrologie C12 - Schematizarea hidrostructurilor............................................................ 81 Hidrologie C13 Contaminarea apelor subterane............................................................ 85 Bibliografie ..................................................................................................................... 104

2

Hidrologie C1 - Introducere

Locul hidrologiei i hidrogeologiei ntre tiinele mediului; Distribuia apei pe glob; Circulaia apei

Locul hidrologiei i hidrogeologiei ntre tiinele mediului

Hidrologia este disciplina care se ocup de studiul proprietilor generale ale

apelor de la suprafaa scoarei terestre, ale micrii i distribuiei apei pe pmnt,

legile generale care dirijeaz procesele din hidrosfer, atmosfer, litosfer i

biosfer, precum i prognoza evoluiei elementelor hidrologice, n vederea folosirii

raionale a acestora n economie.

Subdomenii ale hidrologiei:

Potamologia se ocup cu studiul apelor curgtoare;

Limnologia studiaz geneza, evoluia i proprietile unitilor

lacustre;

Glaciologia studiaz rspndirea zpezilor permanente i a

ghearilor, geneza i micarea lor, tipurile de gheari;

Oceanologie se ocup cu studiul marilor i oceanelor

Hidrometria se ocup cu organizarea posturilor i staiilor

hidrometrice din reeaua de ruri, lacuri, mlatini, ale unui bazin

hidrografic, cu metodele i msurtorile hidrometrice (niveluri,

debite, temperatur, chimism, etc.)

Hidrogeologia este o ramur a geologiei care se ocup cu distribuia i dinamica

apei subterane n sol i n roci permeabile din crusta terestr.

Domenii de aplicare a hidrologiei i hidrogeologiei:

Alimentri cu ap pentru diveri utilizatori (industrie, agricultura, consum

menajer, etc.);

Amenajri piscicole;

Amenajri hidrotehnice;

Navigaie.

3

Apa

Apa n natur:

apa de ploaie - poate prezenta

dizolvate anumite impuriti de tipul:

CO2, NH3 sau chiar H2S, SO2- ca

urmare a contactului prelungit cu aerul;

4

apele subterane au cea mai variat

compoziie dintre toate apele naturale;

Apele din ruri - au o compoziie

variabil. Sunt n general slab

mineralizate. Conin Ca2+ i HCO3- i

mai rar SO42- i Cl-.

Apele mrilor i oceanelor - sunt

puternic mineralizate. Mrile interioare

au concentraii n sruri, fie mai mari

(Marea Mediteran), fie mai mici (Marea Neagr - n special NaCl)

comparativ cu apele oceanelor. Srurile apei de mare conin 89% cloruri, 10% sulfai, 0,2% carbonai.

Rspndirea apei pe glob

Apa ocup 361,3 mil. km2 ceea ce reprezint 70,8 % din suprafaa globului. Din

volumul total de ap, 97,3% i revin apei srate n timp ce din totalul apei dulci

77,30% revin ghearilor, 22,40% apelor subterane i doar 0,36% lacurilor, rurilor,

etc.

Ocean S (mil. km2)% Continent S (mil. km2) % Pacific 178,7 49,5 Europa 10,5 7 Atlantic 91,7 25,4 Asia 44,35 29,8Indian 76,2 21,1 Africa 29,8 20

Arctic 14,7 4,0 de S 42,12 28,2America de N i

Australia 8,93 6 Antarctica 13,3 9 Ocean planetar 361,3 100 Uscat 149 100

5

Circuitul apei Din volumul total al apelor subterane, 8,467 milioane km2 corespund

acviferelor situate pn la adncimea de 200 m (Scrdeanu, 2005). Din datele

UNESCO rezult c numai 0,63% din volumul total de ap al globului este

disponibil pentru om.

Circulaia apei n natur se realizeaz sub influena a doi factori:

evaporare;

gravitaie.

Mare parte din schimbul de ap (80 90%) are loc deasupra oceanului

Circuitul hidrologic este un sistem deschis n care radiaia solar este principala

surs de energie. Trecerea apei dintr-o stare de agregare n alta este asociat cu

schimbarea energiei termine a acesteia.

Circuit local

Circuit universal

6

7

Apa se evapor de la

suprafaa oceanelor (n mod

convenional descrierea

dinamicii circuitului hidrologic

ncepe cu oceanul), vaporii de

ap din atmosfer, n condiii

favorabile, se transform n

precipitaii care ajung pe pmnt

sau se evapor nainte s ating

suprafaa acestuia.

Precipitaiile care ajung la sol

intr pe diferite ci n circuitul

hidrologic:

evaporare la suprafaa

solului i revenirea n

atmosfer;

stocarea pe suprafaa

topografic sub form de

ghea, zpad sau ap lichid

curgere de suprafa difuz sau organizat n reeaua hidrografic;

infiltrare n formaiuni

permeabile.

8

Factor i

drologic global este furnizat n principal de

ial reflectat n atmosfer, fraciunea

exprim n procente

ul cu solul i apele curgtoare de suprafa se

ovocnd nclzirea aerului atmosferic, solului i

sol de la radiaia solar este separat n dou

ag n profunzime i contribuie la modificarea

tiv subire de sol de la suprafaa (maximum

0 m);

ontribuie la modificarea temperaturii aerului cu

n ul atmosferic i cel din zona de aerare a

.

Re

Sursa determin regimul termic al aerului este solul.

Prin di pturile superioare ale aerului se produce

o st ti

variaia

temperaturii aerului care are valori maxime iei este

axim i valori minime (negative) iarna cnd insolaia este minim. Variaia

iurn a intensitii insolaiei determin diferene mari ntre temperaturile aerului

in timpul zilei fa de cele din timpul nopii.

i ce influeneaz c rcuitul a

Energia necesar ciclului hi

radiaiile solare. Radiaia solar este par

reflectat este numit albedou i se

Radiaiile solare la contact

transform n energie caloric pr

apelor de suprafa i subterane.

Regimul termic al solului

Energia caloric recepionat de

componente distincte:

pei n natur

o component care se prop

temperaturii unui strat rela

81

a doua component care c

care vi e n contact (aer

acviferelor)

gimul termic al aerului

de cldur principal care

fuzia energiei calorice din sol spre

ra ficare a temperaturii aerului.

Variabilitatea radiaiei solare care nclzete solul condiioneaz

vara cnd intensitatea insola

m

d

d

9

Tipul suprafeei Albedou [%]

Zpada curat 7590

Nisipul 3543

Argila 1623

Iarba v

eneaz circuitul apei n natur

Regim

Variab

caloric ica maselor de ap determin diferenierea regimul termic al

ape r

Precip

Datorit aselor de aer de la temperaturi mai ridicate la temperaturi mai

aturat i vaporii de ap n exces se transform n

vitezei vntului.

olul influeneaz pe de-o parte procesul de evaporare, prin culoarea i structura

a i pe de alt parte procesele de infiltrare i scurgere de suprafa.

erde 26

Pdure de conifere 1018

Suprafaa apelor 2

Factori ce influ

ul termic al apelor

ilitatea intensitii radiaiei solare, modalitatea de transfer a energiei

e i dinam

lo de suprafa n raport cu cel al apelor subterane.

itaiile atmosferice

circulaiei m

reduse, aerul devine supras

precipitaii. Factorii principali care determin repartiia precipitaiilor sunt: poziia

fa de oceane i mri, direcia vnturilor dominante, relieful, gradul de

mpdurire.

Evaporarea este procesul natural, prin care apa, n contact cu aerul atmosferic,

trece din stare lichid n stare de vapori. Acest proces are loc fie la suprafaa apei,

fie la suprafaa terenului, vegetaiei, etc.

Vntul este un factor ce influeneaz direct procesul de evaporare, intensitatea

acestuia crete direct proporional cu creterea

S

s

10

Relieful creeaz s bite n p rea

prin ontrol z raportul infiltrare / scurgere de suprafa.

i oleaz ie sau cu

, evaporarea este mai sczut. Un rol important l are pierderea

plan are prezin valori caracteristice pentru tipuri de plante i

condiii deo e rocesul de evaporare prin expune

versanilor, iar pant, c ea

Prezena vegeta ei contr evaporarea, n zonele lipsite de vegeta

vegetaie redus

apei de ctre te, c t

chiar pentru specii.

11

Hidrologie C2 Fundamentele chimiei apei Introducerea n chimia acvatic

Fenomenele chimice caracteristice

mediului acvatic implic reacii acid-baz,

e solubilizare, de oxido-reducere i de

complexare. Procesele biologice joac un rol

important n chimia mediului acvatic. Spre

exemplu, algele fotosintetizante pot crete

pH-ul apei prin eliminarea CO2-ului. n

sistemele acvatice naturale este mult mai

greu de descris fenomenul chimic, deoarece

acestea reprezint sisteme deschise cu intrri

i ieiri de energie. i mas variabile i de

asemenea conin faze minerale. Astfel, neputndu-se realiza o descriere exact a

chimiei unor sisteme naturale de ap se folosesc metode simplificate, de multe ori

bazate pe concepte chimice de echilibru. Cu toate c nu sunt exacte sau realiste n

totalitate astfel de modele pot furniza generalizri folositoare i o bun cunoatere

ce aparine naturii proceselor chimice acvatice i pun la dispoziie ghidare pentru

descrierea i msurarea acestor sisteme.

Gazele din ap

Gazele dizolvate O2 pentru peti i CO2 pentru algele fotosintetizante

sunt cruciale pentru bunstarea speciilor vii din ap. Unele gaze din ap pot cauza

de asemenea probleme cum ar fi moartea petilor din cauza bulelor de azot

formate n snge prin expunerea la ap suprasaturat cu azot. Solubilitatea gazelor

din ap este calculat conform Legii lui Henry, conform creia solubilitatea unui

d

12

gaz dintr-un lichid este proporional cu presiunea parial a gazului n contact cu

olvat, multe organisme acvatice nu

acvatic este capacitatea de a se

iunea fotosintetizant a algelor, dar

antitatea de oxigen este pierdut pe

dintre solubilitatea O2-ului care

lvat la echilibru i concentraia

i este limitat de rata

i dizolvat se poate apropia repede de

cient de reaerare a apei. Problema

n ap este important n mod

pecial n cazul oxigenului. Solubilitatea oxigenului n ap scade de la 14.74 mg/L

mg/L la 35 C. La temperaturi mai mari solubilitatea sczut a

xigenului combinat cu rata respiraiei crescute a organismelor acvatice cauzeaz

lichidul.

Oxigenul din ap

Fr un nivel apreciabil al oxigenului diz

pot tri n ap. Oxigenul dizolvat este consum

O caracteristic important a unui sistem

reoxigena. Oxigenul din ap provine din ac

aceasta nu este o metoda eficient, deoarece c

timpul nopii n procesele metabolice.

Este important s se fac diferena

reprezint concentraia O

at prin degradarea materiei organice.

2-ului maxim dizo

oxigenului care nu este n general concentraia la echilibru

la care se dizolv oxigenul. Nivelul oxigenulu

0 dac nu este acioneaz un mecanism efi

devine n mare una de cinetic, n care exist o limit a ratei la care oxigenul este

transferat prin suprafaa de contact dintre ap i aer. Aceast rat depinde de

turbulen, mrimea bulelor de aer, temperatur i ali factori. Degradarea mediat

de microorganisme a numai 7 sau 8 mg de material organic poate consuma

complet oxigenul dintr-un litru de ap iniial saturat cu aer la temperatura de 25

C. Efectul temperaturii asupra solubilitilor gazelor di

s

la 0C la 7.03

o

frecvent condiii n care o cerere mai mare de oxigen nsoit de o solubilitate

sczut a gazului n ap duc la epuizarea drastic a oxigenului.

13

Aciditatea apei i dioxidul de carbon n ap

Fenomenul acid-baz n ap implic cedare i acceptare de ioni de H+.

omport ca acizi n ap elibernd ioni de H+, iar altele se +

ar fi H2PO4 , H2S, proteine i acizi grai.

ice au un puternic

fect de tampon asupra pH-ului apei. Ca o consecin a nivelului sczut de dioxid

e carbon atmosferic, apa lipsit de alcalinitate (capacitatea de a neutraliza H+ n

chilibru cu atmosfera) conine un nivel foarte sczut de dioxid de carbon. Totui,

Multe specii se c

comport ca baze prin acceptare de H , molecula de ap avnd caracter amfoter. O

specie important n chimia apei este ionul bicarbonat HCO3 ce se poate

comporta i ca acid i ca baz. Cu toate c teoretic toate apele au o anumit

alcalinitate, apa acid nu este ntlnit des, cu excepia cazurilor de poluare sever.

Aciditatea rezult n general din prezena acizilor slabi n special CO2, dar

cteodat mai cuprinde i alii cum -

Termenul de acid liber mineral este aplicat acizilor tari ca H2SO4 i HCl n ap.

Caracterul acid al unor ioni metalici hidrai poate contribui la aciditate.

Dioxidul de carbon n ap

Cel mai important acid slab din ap este dioxidul de carbon. Datorit

prezenei sale n aer i a producerii lui din descompunerea microbial a materiei

organice, dioxidul de carbon dizolvat este prezent teoretic n toate apele naturale i

poluate. Ploaia czut chiar i dintr-o atmosfer complet nepoluat este foarte

puin acid datorit prezenei dioxidului de carbon dizolvat. Dioxidul de carbon i

produii si de ionizare, ionul bicarbonat HCO3 i ionul CO32- au o influen

extrem de important asupra chimiei apei. Multe minerale sunt depozitate ca sruri

ale ionului carbonat. Algele din ap utilizeaz dioxid de carbon dizolvat n sinteza

biomasei.

Echilibrul dioxidului de carbon dizolvat cu cel gazos din atmosfer i

echilibrul ionului CO3- ntre soluiile apoase i mineralele carbon

e

d

e

14

formaiile CO32- i HCO3 cresc foarte mult solubilitatea dioxidului de carbon.

oncentraiile mari de dioxid de carbon pot afecta n mod negativ respiraia i

Alcalinitatea este capacitatea apei s accepte ioni pozitivi de H (protoni).

tratarea apei i n chimia i biologia apelor naturale.

pa puternic alcalin are deseori un pH mare i conine n general nivele

alcalinitate mare, capacitatea de a accepta ioni de H+. n timp ce pH-

C

schimbul de gaze cu alte animale acvatice, ns nu ar trebui s depeasc nivele

de 25 mg/L. O mare parte din dioxidul de carbon din ap este un produs al

degradrii materiei organice de ctre bacterii. Chiar algele fotosintetizante l

produc n timpul proceselor metabolice n absena luminii. Concentraia de dioxid

de carbon gazos n atmosfer variaz cu locaia i anotimpul, ea crete cu o parte

la milion (ppm) n volum pe an.

Alcalinitatea

Aceasta este important n

A

superioare ale solidelor dizolvate. Alcalinitatea servete drept tampon pentru pH i

rezervor pentru carbonul neorganic. De asemenea, ea poate fi folosit msur

pentru fertilitatea apei deoarece ajut la determinarea abilitii acesteia de a susine

creterea algelor. n general, speciile bazice responsabile pentru alcalinitatea din

ap sunt ionul hidroxil, ionul bicarbonat i ionul carbonat. Alte specii ce contribuie

n mic msur sunt amoniacul i bazele conjugate ale acizilor fosforic, de siliciu,

boric. La valori ale pH-ului sub 7 [H+] se diminueaz alcalinitatea.

Este important s se fac diferena ntre bazicitatea mare manifestat prin

pH ridicat i

ul este un factor de intensitate, alcalinitatea este un factor de capacitate.

n termeni de inginerie alcalinitatea este frecvent exprimat n uniti de

CaCO3/mg/L bazndu-se pe urmtoarea reacie de neutralizare a acidului:

CaCO3 + 2H+ --- > Ca2+ + CO2 + H2O

15

Exprimarea alcalinitii n termeni de mg/L a CaCO3 poate totui genera confuzie

i notarea preferabil pentru chimiti este echivaleni/L, numrul de moli de H+

neutralizai de alcalinitatea unui litru de soluie.

Substane ce contribuie la alcalinitate la diferite valori ale pH-ului

Apa natural are n mod normal o alcalinitate, numit aici [alk] de 1.00 x

10-3 echivaleni/L. Contribuiile realizate de diferite specii la alcalinitatea depind

e pH. Acest lucru este demonstrat aici prin calcularea contribuiile relative la

lcalinitate a HCO3-, CO32- sau OH- la pH 7.00 i la pH 10.00. Pentru apa la pH 7

zut pentru a aduce o contribuie semnificativ, aadar alcalinitatea

ste datorat H2CO3-ului. La pH mai mare att OH- ct i CO32- sunt prezente n

ncen

portant surs

oteni

poate fi

nsum

d

a

[OH-] e prea sc

e

co traii semnificative comparativ cu HCO3-.

Carbonul anorganic dizolvat i alcalinitatea

Din valorile deduse mai sus, se poate arta faptul c la aceeai valoare a

alcalinitii concentraia carbonului anorganic dizolvat variaz cu pH-ul.

Concentraia mai sczut de carbon anorganic la pH 10 arat c sistemul acvatic

poate dona carbon anorganic dizolvat pentru folosirea n fotosintez, cu o

schimbare a pH, dar nici una a alcalinitii. Aceast diferen n concentraie de

carbon anorganic dizolvat, dependent de pH, reprezint o im

p al de carbon pentru algele din ap, ce fixeaz carbonul prin reacii

complexe. Dac carbonul anorganic dizolvat este folosit pentru sinteza biomasei,

apa devine mai bazic. Cantitatea de carbon anorganic dizolvat ce

co at nainte ca apa s devin prea bazic pentru a permite reproducerea

algelor este proporional cu alcalinitatea.

16

Influena alcalinitii asupra solubilitii dioxidului de carbon

Solubilitatea crescut a dioxidului de carbon din apa cu o alcalinitate

ridicat poate fi ilustrat prin compararea ei n ap pur (alcalinitatea 0).

nii metalici hidratai ca acizi

etalici hidratai, n special cu sarcina 3+, sau mai mare, tind s piard

.

Calciul i alte metale n ap

Ionii de metal din ap, exist sub numeroase forme. Pentru a asigura cea

mai mare stabilitate a nveliurilor exterioare ale electronilor, ionii de metal sunt

unii cu apa sau coordinai cu alte specii. Acestea pot fi molecule de ap sau alte

baze mai tari. Aadar, ionii metalici n soluie apoas sunt prezeni sub form de

cationi metalici hidratai. Ionii metalici n soluie apoas tind s ating o stare de

stabilitate maxim prin reacii ce include reaciile acid-baz.

Io

Ionii m+ioni de H din moleculele de ap legate de ei n soluii apoase i se potrivesc

definiiei acizilor a lui Brnsted conform creia acizii sunt donori de H+ i bazele

sunt acceptori. Aciditatea unui ion metalic crete cu sarcina i scade cu creterea

razei. Ionii metalici trivaleni hidratai, cum ar fi fierul, au n general minus cel

puin un ion de H- la valori neutre ale pH-ului sau chiar mai mici. Pentru ionii

metalici tetravaleni formele complet protonice sunt rare chiar la valori foarte

sczute ale pH-ului. n general, ionii metalici bivaleni nu pierd un ion de H- la

valori ale pH-ului mai mici dect 6 n timp ce ionii monovaleni ca Na+ nu se

comport deloc ca acizi, ei exist n soluie apoas ca ioni simpli hidratai.

Tendina ionilor metalici hidratai de a se comporta asemenea acizilor poate avea

un efect important asupra mediului acvatic

17

Calciul din ap

Dintre cationii gsii n majoritatea sistemelor acvatice continentale, calciul

re n general cea mai mare concentraie. Chimismul calciului, dei destul de

lu dect al ionilor metalici de tranziie gsii n ap.

alciul este un element cheie n multe procese geochimice. Mineralele constituie

2 3

lciu dizolvate n ape

aturale n special n ape subterane. Respiraia microorganismelor, degradarea

ente i sol sunt factori de cretere a nivelului de

O2 i HCO3-.

le liganzilor ce dein proprietatea de

lectron-donor sunt legate. Complexul rezultat poate fi netru, poate avea o sarcin

ozitiv sau negativ. Liganzii se spune c sunt coninui n interiorul sferei de

a

complicat, este totui mai simp

C

sursa primar de ioni de calciu din ap. Printre mineralele primare ce contribuie,

se numr gipsul CaSO4 2 H2O, anhidritul CaSO4, dolomitul CaMg(CO3)2. Apa

ce conine un nivel ridicat de CO dizolv rapid calciul din mineralele sale: CaCO

+ CO2 + H2O Ca2+ + 2 HCO3. Cnd aceast reacie are loc invers i CO2 e eliberat din ap se formeaz depozite de CaCO3. Dioxidul de carbon catigat de

ap prin echilibrare cu atmosfera nu justific nivelele de ca

n

materiei organice n ap, sedim

C

Dioxidul de carbon dizolvat i mineralele carbonatului de calciu

Echilibrul dintre dioxidul de carbon dizolvat i mineralele carbonatului de

calciu este important pentru determinarea mai multor parametri naturali ai chimiei

apei cum ar fi alcalinitatea, pH-ul i concentraia calciului dizolvat.

Legtura i structura complecilor metalici

Aceast seciune discut unele dintre fundamentele ce ajut n nelegerea

reaciei de complexare din ap. Un complex const ntr-un atom central de metal

pentru care sarcinile neutre sau negative a

e

p

18

coordinare a atomului central de metal. Numrul de coordinare al unui atom de

etal sau ion este numrul de liganzi al grupurilor electron-donor care sunt legai

alculul concentraiei speciilor

Stabilitatea ionilor compleci n soluie este exprimat n termeni ai

i liganzi i un

n de metal.

eacia de complexare realizat de liganzi

m

de el. Cele mai comune numere de coordinare sunt 2, 4, 6.

Selectivitatea i specificitatea n chelare

Cu toate c agenii de chelare nu sunt niciodat complet specifici pentru un

ion de metal particular, anumii ageni complicai de chelare de origine biologic

se apropie de specificitate complet pentru anumii ioni ai metalelor. S-a observat

c cianobacteria din speciile Anabaena secret cantiti semnificative de ageni de

chelaie n timpul perioadei de nflorire a algelor.

n concluzie, agentul de chelare are o dubl funcie de promovare a creterii

anumitor cianobacterii n timp ce suprim creterea speciilor competitoare,

permind cianobacteriilor s existe ca specie dominant.

C

constantelor de formare. Acestea pot fi constante de formare (expresii K) ce

reprezint legtura liganzilor individuali cu un ion metallic sau constante globale

de formare (expresii b) ce reprezint legtura dintre doi sau mai mul

io

R

n general agenii de complexare, n special compuii de chelaie sunt

bazele conjugate ale acizilor lui Brnsted. La pH-ul aproape netru ntlnit n apele

naturale, majoritatea liganzilor sunt prezeni sub form de acid conjugat. Pentru a

19

nelege competiia dintre ionul de hidrogen i ionul de metal pentru un ligand,

este folositor s se cunoasc distribuia speciilor de liganzi ca o funcie a pH-ului.

Se ia nconsiderare acidul nitrilotriacetic denumit n general H3T. Sarea

isodic a acestui compus (NTA) este un puternic agent de chelaie. Procesele

NTA-ului. Datorit abilitii NTA-ului

e a solubiliza i a transporta ionii de metale grele acest material este de o

puternic asupra echilibrului

xidor

e oxizi, carbonai i alte

pecii insolubile care mpiedic reaciile chimice n continuare. Cuprul, aluminiul

toprotective. Un agent de chelare, n contact cu

semnea metale, poate duce la disoluia continu a nveliului protector astfel nct

etalu

tr

biologice sunt necesare pentru degradarea

d

importan considerabil pentru mediu.

Procesele de complexare si cele redox

Complexarea poate avea un efect

o eductor prin reaciile de transfer, ca cea pentru oxidarea plumbului.

Pb Pb2+ + 2 e- Multe metale formeaz nveliuri autoprotective d

s

i fierul sunt exemple de metale au

a

m l expus corodeaz repede.

20

Hidrologie C3 - Factorii fiziografici ai bazinului hidrografic i ai reelei hidrografice

, simplu sau complex, n care apele curg

spre o aceeai ieire sau grup de ieire. Este delimitat de o linie de partajare a

Evoluia oricrui bazin hidrografic este rezultatul interaciunii dintre

imu

rs de

ie precipitaiile, iar principala surs de energie o constituie

diai

Bazinul hidrografic reprezint domeniul scurgerii de suprafa, el fiind delimitat

de cumpna apelor de suprafa, care urmrete punctele de cot maxim de pe

harta topografic.

Bazin hidrogeologic - domeniu acvifer

apelor subterane.

reg l fluxului de materie i de energie care ptrunde i circul n limitele lui i

rezistena opus de suprafaa topografic. n condiii normale, principala su

materie o constitu

ra a solar. Aadar, bazinul hidrografic ndeplinete o funcie de transfer,

primind materia concretizat n precipitaii i transformnd-o n materie care se

scurge n albia minor a rului.

21

Bazin hidrografic

Bazin hidrogeologic

Bazin hidrografic

Bazin hidrogeologic

orfometria

rofilul transversal al albiei

albia minor suprafaa udat permanent sau n cea mai mare parte a

anului;

albia major cuprinde albia minor i zonele de lunc, udat la debite

maxime;

adncimilor maxime ale albiei

minore.

rofilul longitudinal al albiei - este o reprezentare n plan vertical a liniei

lvegului i a liniilor suprafeei libere la un anumit nivel. Morfologia talvegului n

Bazin hidrografic

Bazin hidrogeologic

Bazin hidrografic

Bazin hidrogeologic

M reelei hidrografice

P

talvegul linia imaginar corespunztoare

P

ta

22

profil longi muntoase i cu pante din ce

ce mai reduse n zonele deluroase i de cmpie.

Denivelrile din plan vertical ale talvegului produc pante variabile ale

uprafeei libere la debite mici ale rului, pante care se egalizeaz la debite mari.

Densitatea reelei hidrografice, condiioneaz capacitatea rurilor de

ubterane.

exprim raportul dintre suma lungimii rurilor

din o

bazinu

D =

suprafa crie reeaua hidrografic)

Rep z

a reelei redat pe bazine hidrografice de ordinul I;

tudinal este cu pante abrupte n sectoarele

n

s

colectare a apelor din precipitaii i s

Densitatea reelei hidrografice

tr- suprafa oarecare, care n mod frecvent este considerat chiar suprafaa

lui.

L/S (D densitatea reelei, L lungimea tuturor ramificaiilor reelei, S

a care ns

re entri grafice:

densitate

densitatea reelei redat prin metoda ptratelor cu latura de 1 km;

densitatea reelei redat prin metoda izodenselor.

Suprafa liber temporar

Suprafa liber permanent

Albie minor

Albie major

Lunc

Lunc

Talveg

23

Densitatea reelei hidrografice este cu att mai mic cu ct terenurile sunt

mau dure i mai rezistente la eroziune (granite, gnaise etc.), n timp ce pentru

)

ondiioneaz o densitate redus a reelei hidrografice datorit infiltrrii rapide, n

mp ce ter loare mare a densitii

cestei .

terenuri slabe (argile) este suficient un debit redus pentru a se dezvolta o reea de

drenaj cu densitatea mare. Terenurile foarte permeabile (nisipuri, pietriuri

c

ti enurile practic impermeabile determin o va

a a

24

25

26

Suprafaa bazinului hidrografic - reprezint spaiul geografic n cadrul cruia se

desfoar toate procesele i fenomenele care privesc schimbul i transferul de

mas i energie cu mediul nconjurtor. Pentru acelai curs de ap, suprafaa

bazinului hidrografic crete n raport cu creterea lungimii cursului de ap.

Perimetrul bazinului - este considerat ca fiind egal cu proiecia orizontal a

lungimii cumpenei de ape a unui bazin.

Coeficientul de compactitate al bazinului (kc) - indic gradul de

compactitate al suprafeei respective. Acest parametru se ia n considerare, pentru

a se putea stabili gradul de drenare a apelor de suprafa pe anumite suprafee,

lucru ce se realizeaz, inndu-se cont de faptul c pe suprafeele circulare, apa

este drenat mult mai uor. Parametrul kc se calculeaz ca raport ntre perimetrul

real (Pr) i perimetrul cercului echivalent (Pce).

Unde A reprezint suprafaa analizat i P reprezint perimetrul suprafeei

Coeficientul de sinuozitate - este un parametru important pentru evoluia

unui ru sau pru i arat gradul de maturitate a rului n corelaie cu substratul

geologic al albiei. n zona de cmpie, acest coeficient crete brusc, datorit

scderii energiei de relief i a intensificrii proceselor de eroziune lateral, care

accentueaz gradul de sinuozitate a cursurilor de ap.

Coeficientul de sinuozitate este dat de raportul dintre lungimea real (Lr) i

lungimea msurat n linie dreapt (Ld):

Coeficientul de asimetrie - scoate n eviden repartiia suprafeei

bazinului fa de axa de drenaj. n acest caz se impune a cunoate suprafeele existente pe partea stng (Sst) si pe cea dreapt (Sdr) a cursului principal.

2r r

cce

P PkP A= =

rs

d

LkL

=

2( )st drbh

S SaS=

26

Hidrologie C4 - Elemente de hidrometrie

Hidrograful i graficul de durat i frecven a nivelurilor

Nivel cota (absolut sau relativ) a oricrui punct situat pe suprafaa liber a

apei. Nivelul Adncime. Pentru m

i cel de durat

surarea nivelului se utilizeaz: mirele

hidrometrice, limnigrafele, etc.

Hidrograful reprezentarea grafic a variaiei nivelurilor n funcie de timp.

Graficul de frecven a nivelurilor, se realizeaz pe baza datelor

msurate i este util pentru o caracterizare mai corect a evoluiei regimului de

curgere al apelor.

27

Calculul vitezelor folosind metoda flotorilor de suprafa

fi deplasate de ctre curentul de

p. Sunt utilizai pentru determinarea vitezei de suprafaa a curentului de ap, n

mi i

te practic viteza cursului de ap. Aceasta este

iune, pe baza vitezelor msurate, folosind

msurtori de viteze punctuale, n cadrul

unui numr de verticale din seciunea de

curgere.

Dispozitivele utilizate la msurarea

vitezelor sunt: flotorii, prjinile

hidrometrice, tubul hidrometric, morica

hidrometric.

Distribuia vectorilor vitez variaz

pe vertical funcie de adncimea apei,

panta talvegului, etc.

Distribuia vectorilor de vitez pe

vertical se reprezint grafic prin epura

vitezelor sau hodograful vitezelor. Pe

verticala de adncime se fixeaz punctele

unde s-a msurat viteza apei, adic la suprafa (vsup), la 0.2 din adncimea rului

(v0.2h), la 0.6h (v0.6h), la 0.8h (v0.8h), i la fundul albiei (vfund).

Flotorii de suprafa corpuri plutitoare ce pot

a

diferite seciuni. n general metoda flotorilor se utilizeaz pe ruri cu adnci

viteze mici, viteza flotorului es

determinat prin raportarea distanei parcurse de flotor la intervalul de timp. V =

D/T (m/s)

Calculul debitelor ntr-o sec

metoda grafo-analitic

n albiile naturale, viteza medie a ntregii seciuni rezult din mulimea de viteze

punctuale distribuite pe toat suprafaa

seciunii. n mod practic, se recurge la

28

n dreptul fiecrui punct unde s-au fcut msurtori se reprezint valoarea

l poriunilor n care s-a mprit epura (10);

toda deversorilor;

rice prin metoda Chzy

tura dintre debitul de ap care

ei i nivelul apei msurat n acea

vectorilor de vitez. Prin unirea capetelor vectorilor de vitez, se obine curba

vitezelor pe vertical, ce reprezint epura vitezelor.

Viteza medie pe vertical se determin prin mai multe metode: analitic,

grafo-analitic, Chzy. Una dintre formulele utilizate pentru calculul vitezei medii

este media aritmetic ponderat la adncimile msurate, sau media aritmetic:

unde n reprezint numruvi reprezint vitezele corespunztoare celor n poriuni n care s-a mprit epura.

Debitul de ap cantitatea de ap ce curge

timp Q (m3/s sau l/s).

Metode de determinare a debitelor:

me

prin seciunea activ n unitatea de

metoda diluiei; metoda volumetric;

cheia limnimetric; metodele grafo analitice.

Determinarea cheii limnimet

Cheia limnimetric exprim grafic sau analitic leg

se scurge printr-o anumit seciune a albi

seciune.

29

sup 0.2 0.6 0.83 3 210

h h h fundv v v v v+ + + +mV =

i

mV =v

n

n condiii naturale nu exist ntotdeauna o corelaie uniform a debitelor n

funcie de nivelurile apei. Astfel, exist cazuri cnd la acelai debit al apei se pot

observa diferite niveluri i invers.

Acest

elor

msurate se situeaz dispersat pe graficul de corela se

ximaie).

rea cheie a

ur msurare i

ivelurilor. Cheia limnimetric se poate determina prin msurtori

curgerea n care vectorul vitez este constant n lungul

Cu r ea n care vectorul vitez nu este constant n lungul

fiec e

orme, gradientul hidraulic se determin cu relaia:

gradientul hidraulic, R raza hidraulic, C coeficientul lui Chzy

u A i P, suprafaa udat n seciune transversal, respectiv perimetrul suprafeei

date.

fapt se poate produce datorit schimbrii brute a pantei oglinzii apei (de

exemplu, la creterea sau scderea nivelurilor) precum i datorit modificrii albiei

din cauza eroziunii sau colmatrii. n toate aceste cazuri, punctele debit

ie, iar curba va fi posibil s

traseze numai printre puncte (cu apro

Aceast curb, care mai poate fi ntlnit i sub denumi

debitelor, permite determinarea debitului rurilor printr-o sing

anume, aceea a n

directe, n urma crora se determin punctele aferente acestei curbe.

Curgerea uniform

fiecrei linii de curent.

rge e neuniform - curger

r i linii de curent.

n cazul curgerii unif

1 2 1000H HI xL=

n cazul curgerii neuniforme, situaie frecvent ntlnit n albiile

rurilor, debitul se poate determina fie prin msurtori directe ale

seciunii de curgere i ale vitezelor, fie prin utilizarea formulei lui

Chzy pentru calculul vitezei medii de curgere n albia rului:

V C RI= AR P=

I

c

u

30

Debite

ximorum reprezint cel mai mare debit

n, anotimp);

ul a 365 zile;

dus

pn

Raportul d

(1/16 Dun

Debitul de al

i dimensiune a granulelor

iferit ce sunt transportate de apele curgtoare. Aceste materiale sunt rezultatul

iei minore,

caracteristice:

Debitul maxim ma

nregistrat de cursul de ap respectiv;

Debitul extraordinar debitul cel mai mare produs ntr-o perioad

de 30 de ani consecutivi;

Debitul maxim anual debitul cel mai mare nregistrat n cursul

unui an;

Debitul mediu anual media aritmetic a debitelor zilnice din

cursul unui an;

Debitul normal sau debitul modul media aritmetic a debitelor

anuale pe un ir ndelungat de ani;

Debitul mediu se stabilete pentru o anumit perioad de timp

(decad, lu

Debitul minim anual debitul cu valoarea cea mai mic nregistrat

o zi n curs

Debitul minim minimorum reprezint debitul cel mai mic pro

n prezent.

intre debitul maxim i cel minim indic un coeficient de torenialitate

re, 1/130 Someul Mic, 1/933 - Brlad)

uviuni

Aluviuni materiale solide, cu greutate specific

d

aciunii de eroziune exercitate de ap asupra malurilor i patului alb

precum i din procesul de splare a versanilor i a ntregului bazin hidrografic.

31

Procese desfurate de apa curgtoare:

eroziune (implicate procese fizice i chimice);

tra p

acumu

Transportul:

ro g

trre

sus n

suspe

sol i

ns ort;

lare.

sto olire;

; water

pe sie;

nsie;

u e.

32

Hidrol i ale su a

Pa

urba hipsometric reprezint distribuia altitudinii din bazinul hidrografic n

terea succesiv a spa

hip osibilitatea de a estima suprafeele aflate deasupra unor cote

date sau suprafeele aferente bazinului dintr-o regiune muntoas, deluroas sau de

cm ie

Alt bazinului hidrografic este media ponderat a altitudinilor

me ele de nivel cu suprafeele cuprinse ntre acestea

Hi, hhi+1 altitudinile medii dintre curbele de nivel; fi suprafeele cuprinse ntre curbele de nivel

Panta medie a unui bazin hidrografic se determin funcie de cota curbelor

de nivel, lungimea i echidistana acestora. Acest parametru este important pentru aprecierea scurgerii apei pe suprafaa bazinului hidrografic. n cazul unor valori ridicate ale pantelor medii scurgerea apei este rapid i

este favorizat eroziunea i transportul materialelor pe versant.

ogie C5 Elementelor morfometrice ale bazinului bb zinelor

nta medie

C

funcie de cre iului bazinal de la izvor la vrsare. Curba

sometric ofer p

p .

itudinea medie a

dii dinte curb

1

2i i

i

med

i

h hfH

f

++=

if F=Curba

hipsometric

i i if b l=

33

li lungimea median a suprafeei pariale fi dintre dou curbe de nivel; bi

Media ponderat a valorilor pariale Ii cu suprafeele corespunztoare

anta m ografic (Imed); Sli lungimea total a curbelor de

ivel

limea medie a suprafeei respective.

H

Ii panta medie a terenului ntre cele dou curbe de nivel, DH echidistana

dintre dou curbe de nivel

p edie a bazinului hidr

n

ii

Ib

=

ii i

imed i

H lI f

f H

i

I l

= = = F Ffii H lHI = =if fi

il

34

Hidrologie C6 - Procese de scurgere reeaua hidrografic

rea al doilea curs de ap din Europa, dup Volga, bazinul hidrografic, n

ngime total de 2850 km (38% n Romnia) traverseaz 13 ari

ia Naio

irecia Apelor SOME-TISA Direcia Apelor CRIURI Direcia Apelor MURE Direcia Apelor BANAT DireciDirecia Apelor OLT

Direcia Apelor BUZU-MIA

Direcia Apelor SIRET Direcia Apelor PRUT Direcia Apelor DOBROGEA-LITORAL

Dun

lu

Rurile interioare densitate medie a reelei hidrografice 0,5 km/km2, lungime total 118.000 km. Gestionate de Administra nal Apele Romne: D

a Apelor JIU

Direcia Apelor ARGE-VEDEA

IALO

35

Evoluia scurgerii

scurgere difuz scurgere concentrat:

primvara dup topirea zpezilor sau dup ploi toreniale.

lementele com

bazin de recepie este suprafaa de alimentare a torentului, n timpul

ploilor procesul de eroziune regresiv este foarte intens, rezultnd un bogat

material solid;

temporar ogae; ravene; toreni cursuri de ap cu scurgere temporar, se formeaz de

regul

E ponente ale unui organism torenial:

36

canalul de scurgere partea mijlocie a torentului, aici acioneaz

ce determin adncirea canalului;

este rezultatul depunerii materialului transportat,

det derea pantei, are forma unui evantai, uor bombat la

par

For a ole,

ezrilor omeneti, cilor de comunicaie, etc.

Cursul superior - zona de izvor, cuprinde zona cu altitudini ridicate

nt mare 25 200 m/km,

patul albiei este rugos, prezint cascade, praguri, profilul transversal

reaz mai bine albia minor, albia major i versanii.

Procesul de eroziune se desfoar att n linie dreapt ct i

eroziunea linear

conul de dejecie

erminat de sc

tea mijlocie.

m rea torenilor are o aciune negativ asupra terenurilor agric

a

Cursurile de ap permanente:

Pru - curs de ap natural, n mod normal mai mic dect un ru i care se

vars de regul ntr-un ru;

Ru - Curs de ap relativ mare care servete drept canal natural de drenaj

pentru un bazin hidrografic;

Fluviu ap curgtoare de mari dimensiuni i cu debit considerabil, care se

vars n general ntr-o mare sau un ocean i n care se vars la rndul lor

rurile din bazinul respectiv. Fluviile sunt navigabile pe poriuni mari, iar n

zona de vrsare se formeaz n general delte sau estuare.

Componente:

Izvorul o zon mltinoas, limba unui ghear, un lac, un con de dejecie

acvifer freatic;

cursul rului albia minor, se pot delimita 3 sectoare n profil

longitudinal:

(munte sau deal), albia minor are pa

are forma literei V, eroziunea de adncime este puternic.

Cursul mijlociu specific zonelor de deal i podi, valea se lrgete,

se contu

37

orizontal, determinnd apariia malurilor concave i convexe

nceput de meandrare. Rugozitatea este mai puin accentuat, crete

ferior specific zonelor de cmpie sau podi, apele au

lacuri, mri, oceane, sorburi n

calcare, capete oarbe zonele aride.

Deltele

Se formea l

reducerii vit

aportul de materiale transportate n suspensie. Valea are forma literei

V mai deschis.

Cursul in

viteze mici de curgere dar debite mari, albia minor este meandrat.

gura de vrsare n ruri colectoare, n

z a gura de vrsare a rurilor sau a fluviilor n mri i oceane, datorit

ezei i accenturii procesului de decantare i de depunere a

38

aluviunilor. A

fluviatil se ram

Tipuri de delt

delta ne mai multe faze faza de golf, apoi nchiderea

gol u

ostroav

canale de legtur delta Volgi;

delta unghiular se caracterizeaz printr-un singur bra principal care

nainteaz n mare i depune aluviunile sub form de grinduri longitudinale,

cu timpul apar mici brae secundare delta Tibrului;

delta digitat ptrunde adnc n apele lipsite n general de cureni litorali,

braul principal transport un debit bogat de ap i aluviuni ce particip la

formarea deltei. La captul braului principal, datorit intensei depuneri de

aluviuni, se formeaz n evantai braele secundare delta Mississippi

stfel se formeaz grindurile i ostroavelor nisipoase iar organismul

ific n brae secundare.

e:

barat presupu

ful i cu cordoane i grinduri, transformarea n liman marin, formarea

elor i braelor secundare delta Dunrii;

delta rsfirat se formeaz n mrile nchise cu platforme continentale

largi, are numeroase brae secundare i

39

Limanurile

Guri de vrsare lrgite de natur fluviatil sau maritim. Cele fluviatile se

rea cu aluviuni a gurilor de vrsare a unor aflueni secundari

lim u

formea

nisipoa

Est r

Gura d ul

are p

materi

transpo

Tip i

dendritic

penat

paralel

aproxima

perpendic

fluat

unde aflue

unghi de 65 900;

gemene

sistem

labirint

produc prin bara

an rile Ialomiei (Snagov, Cldruani, Fundata). Limanurile maritime se

z la gura de vrsare n mare a unor ruri datorit barrii cu cordoane

se aduse la gura rurilor - Techirghiol.

ua ele

e vrsare a unor fluvii la rmul unor mri sau oceane cu maree. Estuar

as ectul unei pungi sau a unui golf prin care in timpul fluxului apa preia toate

alele rezultate din eroziune i le

rt n larg.

ur de reele hidrografice:

radiar specific masivelor

muntoase;

convergent prezena

centrelor de adunare a apelor;

densitate mare

Amazon, Congo, etc.;

ntlnit rar;

confluena n unghi

tiv drept

ular pe rul principal;

zonele muntoase sau

nii se vars sub un

zona muntoas

hidrografic dublu;

caracteristic zonelor de vrsare sau deltelor

40

Hidrologie C7 - Alimentarea rurilor

Alimentarea rurilor, clasificarea dup sursele de alimentare

Regimul de alimentare al rurilor este influenat de condiiile climatice locale i

regionale. Rurile din zonele calde au un regim de alimentare predominant pluvial,

cele din zonele reci au un regim predominant nival iar cele din zonele temperate

ixt.

e suprafa

a din ploi caracteristic

este exclusiv pluvial. Organismele fluviatile din

e (Congo, Amazon, etc.). n regiunea

imentare este tot pluvial dar este asociat doar sezonului ploios,

pluvial se desfoar tot n anotimpul

in topirea zpezilor este caracteristic

e. n perioada de iarn se acumuleaz o cantitate

are n perioada cald se topete, contribuind la

este zone au un regim de alimentare nival

te la nceputul primverii

re (Mackenzie, Ottawa, Lena, Enisei, Obi,

din topirea ghearilor i zpezilor

provine din ghearii de vale ce iau natere n regiunile

situate n zona temperat, zon n care

e topesc de la un an la altul (n Asia central,

un regim m

n funcie de factorii fizico-geografici i geologici, alimentare rurilor se

face din surse de suprafa (scurgere de suprafa) precum i din surse subterane.

Alimentarea rurilor din surse d

Alimentare zonelor calde i temperate. n zona

ecuatorial alimentarea

aceast regiune au debite bogat

tropical al

iar n zona temperat alimentare

cald.

Alimentarea din apa provenit d

zonei temperat i rec

variabil de zpad, c

alimentare rurilor. Rurile din ac

sau pluvio-nival, dup caz. Debitul rurilor cre

ncepnd de la izvoare spre vrsa

etc.)

Alimentarea din apa provenit

permanente apa

muntoase mai nalte de 3000 m,

gheurile i zpezile nu s

Caucaz, etc.).

41

Alimentarea rurilor din surse subterane

ovenit din acviferele freatice n

poate constitui o

iv constant tot timpul anului.

Alimentarea rurilor cu apa pr

perioadele cu deficit de umiditate apa subteran

important surs de alimentare a reelei hidrografice.

Alimentarea rurilor cu apa provenit din apele subterane de adncime

volumul mare de ap a acestui tip de acvifere determin alimentare cu un

debit relat

Se apreciaz c alimentarea rurilor din surse subterane nu depete n general

30 35 %.

42

Determinarea surselor de alimentare

Metoda de separare a surselor de alimentare redate prin hidrograful

debitelor medii zilnice

prin unirea cu o dreapt a debitelor minime de iarn i de var se

ocentual a scurgerii provenite din alimentarea pluvial

curge sub form de sloiuri, iau natere apele meri de primvar. Dac

obine scurgerea provenit din sursele de alimentare subterane;

pentru lunile de iarn se calculeaz procentul provenit din topirea

zpezilor;

pentru lunile de primvar, var i toamn se stabilete valoare

pr

Date hidrologice referitoare la perioadele caracteristice ale regimului rurilor

din Romnia

perioada de iarn temperaturi medii sub 0 grd C, precipitaii sub form

de zpad, sursa principal o constituie apele subterane, pe ruri se

instaleaz perioada apelor mici de iarn. Uneori, n sud-vestul rii,

datorit unui proces de nclzire timpurie, se pot forma viiturile de iarn;

perioada de primvar creterea temperaturii aerului (cu medii ntre 0

10 grd C.), zpada ncepe s se topeasc, podul de ghea format pe ruri

43

peste topirea zpezilor se suprapun ploi abundente, iau natere viiturile de

ape mici de primvar;

pe a

grd. C ens.

Re

unor pl e se pot produce viituri de var;

pe a

reduce ipitaiilor.

Scurgerea apelor se caracterizeaz prin debite mai bogate - ape mari de

toamn.

1.

prim

2.

ape mari n timpul primverii cu un maxim n luna

primvar. Dac anotimpul rece a fost srac n precipitaii solide, perioada

poate fi caracterizat de

rio da de var este caracterizat de temperaturi medii ntre 18 22

, precipitaiile sunt reduse cantitativ, evapotranspiraia este int

eaua hidrografic este caracterizat de apele mici de var. n urma

oi torenial

rio da de toamn este caracterizat de scderea fluxului termic,

rea evapotranspiraiei i creterea cantitativ a prec

Tipurile de regim ale rurilor din Romnia

Tipul pontic i tipul panonic situate n Dobrogea i n Cmpia de Vest,

scurgerea se caracterizeaz prin debite medii mari la sfritul lunii februarie, apoi

apele mici persist aproape tot cursul anului. Rurile de tip panonic, n unele

veri, pot prezenta viituri cu caracter brutal. La rurile pontice, viiturile se

produc n general n lunile de var (Casimcea, Topolog, Slava, Telia, etc.);

Tipul moldavo valah cuprinde rurile din Cmpia Romn i din Podiul

Moldovei. Sunt caracterizate de

martie. Viiturile se pot forma n orice anotimp (Clmui, Vedea, Teleorman,

Neajlov, Crasna, etc.);

44

ei, este factorul principal care influeneaz procesul de

scurgere a apelor.

Evaporaia - emiterea de vapori la suprafaa liber a apei lichide la o

temperatur inferioar punctului de fierbere

Evaporaia este condiionat de evoluia temperaturilor i de gradul de saturare a

atmosferei cu vapori de ap. Evaporaia de pe suprafaa unui bazin hidrografic este

cantitatea de ap care se evapor de pe suprafaa solului, vegetaiei i unitilor

acvatice.

Scurgerea rurilor

Factori climatici ai scurgerii

Clima, prin elementele

45

Precipita rafic, cantitatea

e evalueaz cu pluviometre. Datorit repartiiei neuniforme a precipitaiilor n

adrul bazinului hidrografic, se apeleaz la exprimarea valorilor medii, maxime i

inime.

actori neclimatici si scurgerii

elieful gradul de fragmentare a reliefului i panta;

onstituia geologic permeabilitate i solubilitatea rocilor;

olurile structura, compoziie, permeabilitate;

egetaia prezena vegetaiei crete ponderea infiltraiei;

actor antropic lucrri agrotehnice, desecri, lucrri de drenaj, instalaii

idrotehnice, etc.

iile cad sub diverse forme pe suprafaa bazinului hidrog

s

c

m

F

R

C

S

V

F

h

46

Hidrologie C8 - Regimul termic i de nghe al rurilor, limnologie

Temperatura apelor curgtoare este dependent de o serie de factori:

variaiile de temperatur ale aerului;

.).

de cm, civa metri)

) se manifest o uoar stratificaie termic. Apare un orizont

uperior gros, caracterizat de o permanent amestecare i omogenizare a

temperaturii i un orizont de ap situat la adncime, unde temperatura este cu cca.

1,5 1 grd. C mai mic.

n profil transversal n general temperatura apei este uniform de la un mal la

celalalt , ns vara, temperatura este uneori mai ridicat n zona malurilor cu 1

pn la 3 grd. C.

relieful;

sursele de alimentare;

poziia geografic;

dinamica apelor (micarea turbulent, etc

Apele cu adncimi relativ reduse (de ordinul zecilor

prezint n general o homotermie, n cazul rurilor i fluviilor cu adncimi foarte

mari (50 100 m

s

47

n profil longitudinal temperatura apelor poate avea variaii

mai

zvoltat

pre m cursurilor de ap ce curg pe direcia

par l

Du r de curgere aproximativ V E evolueaz de la o

tem r e 8,5 grd. C la Ulm, 9,5 grd. C la Lintz, 11 grd. C la

Bu plitudine medie anual de 4,2

lori de 7 11 grd. C).

i diurne.

semnificative ntre zona de izvor i zona de vrsare, aceast variaie este

accentuat n cazul cursurilor de ap a cror direcie de curgere este de

do inant N S i mai redus n cazul

ale elor.

n ea, care are o direcie

pe atur medie anual d

dapesta pn la 12,7 grd. C la Sulina, rezult o am

grd. C ntre cursul superior i cel inferior. Amplitudinea n sezonul cald este mai

pronunat: 16,4 grd. C la Lintz pn la 26 grd. C la Tulcea.

Variaii mari de temperatur, n regim transversal se remarc la rurile care

strbat diverse uniti de relief (n cazul Oltului temperatura medie anual difer

cu 3 pn la 6 grd. C ntre sectorul superior i cel inferior, iar n timpul verii

amplitudinea ajunge la va

Pe rurile din zona temperat i zona rece se remarc variaii termice lunare

Rurile din zonele calde prezint variaii mici de temperatur de la un

sector la altul, precum i de la un sezon climatic la altul.

Regimul de nghe al rurilor

formarea acelor de ghea imprim apei un aspect de vat nmuiat;

ghea la maluri datorit vitezei mai sczute a apei;

sloiuri plutitoare;

nboi (zai) - gheat buretoas n masa apei;

ghea la fund cristale de gheat formate pe blocurile de piatr mai ales

la munte unde temperaturile sczute persist

48

Datorit peraturii i creterii densitii sloiurilor de ghea,

care ncep s . Aceste procese

sunt specifice cursurilor de ap

Date asupra chimismului apei din ruri

ngheul complet al rurilor

scderii continue a tem

se sudeze ntre ele se formeaz podul de ghea

din zonele temperat i rece.

49

Praiele, rurile i fluviile, datorit aciunii de dizolvare exercitate, precum i prin

ebitul so ruri

inerale dizolvate. Gradul de mineralizaie este influenat de sursele de alimentare

urile alimentate din ape subterane au n general o mineralizaie mai ridicat

ect cele cu alimentare pluvio-nival)

lasificarea rurilor din Romnia n funcie de compoziia lor chimic:

clasa apelor bicarbonatate predomin anionul bicarbonat (HCO3-);

clasa apelor clorurate predomin anionul Cl-;

clasa apelor sulfatate anionul sulfat (SO4-) are o pondere mai mare de

50%

ii

i

rlad i afluenii si,

Telia, Slava, Casimcea, etc.);

d lid pe care il tranziteaz, conin n general o anumit cantitate de s

m

(r

d

C

Rurile din clasa de ape bicarbonatate, cu grad de mineralizaie de pn la

200 mg/l ruri rspndite n Carpaii Olteniei (muni vulcanici),

Meridionali i apuseni (cursul superior al Mureului, Trnavelor, Bistriei,

Moldovei, Argeului, Jiului, etc.);

Rurile din clasa de ape bicarbonatate, cu grad de mineralizaie mediu

(200 500 mg/l) sunt rspndite n regiunile calcaroase i argiloase din

Podiul Transilvaniei, Cmpiei de Vest, Cmpiei Romne, Subcarpa

Moldovei (Cursul mijlociu al Siretului, Moldovei, Bistriei, mijlociu

inferior al Dmboviei, Argeului, Vedei, Begi, Someului, etc.);

Rurile din clasa de ape bicarbonatate, cu grad de mineralizaie cuprins

ntre 500 - 1000 mg/l caracteristice pentru regiunile secetoase din sudul

Olteniei, Dobrogea de Nord i Podiul Moldovei (B

50

Rurile din clasa apelor clorurare strbat regiunile cu depozite de sare,

fapt de determin o mineralizaie de 500 1000 mg/l NaCl (Trotuul,

Tazlul, Rmnicu-Srat, Slnic de Prahova, Trnava Mica la Sovata, etc.);

Rurile din clasa apelor sulfatate restrnse ca numr, mineralizaie

i, , etc.)

Lim o

Originea cuvetelor lacustre

acurile din zonele cu clim umed i temperat sunt cele mai numeroase, au un

vol

nival.

legtur

Lacuri t mai puine numeric, sunt lipsite de

curgere, au un volum redus de ap i sunt adesea srate. Regimul de alimentare

este l

catego

Pe sup

din su

nsum

lasificarea lacurilor dup genez:

Lac i

1.

montane au suprafee i adncimi mari

(lacul Titicaca)

ridicat (2000 mg/l), se ntlnesc n Cmpia Moldovei (Jijia, Bahlu

n logie

L

um apreciabil de ap, au un regim de alimentare pluvial, pluvo-nival sau

Sunt dulci, i sunt caracterizate prin scurgere de suprafa, au n general

cu oceanul planetar i formeaz categoria de lacuri cu scurgere.

le din zonele cu clim arid sun

s

p uvial sau pluvio-nival. Nu au legtur cu Oceanul Planetar i formeaz

ria de lacuri fr scurgere.

rafaa Terrei exist cca. 1 milion lacuri, reprezentnd 2,1 mil. km2. (1,4%

prafaa uscatului) ceva mai puin dect suprafaa Mrii Mediterane,

nd un volum de cca. 700 mii km3 ap.

C

ur formate sub aciunea factorilor interni

Lacuri de origine tectonica:

Lacuri sinclinale destul de rare;

Lacuri situate n bazine intra

51

icri epirogenetice au fost izolate de oceanul

origine tectonic 1741 m)

Lacuri situate in cuvete rezultate din scufundarea sau din ridicarea scoarei

terestre ca urmare a micrilor tectonice se pot produce, scufundri, tasri

sau ridicri ale scoarei terestre;

Lacuri relicte, izolate prin m

planetar prin micri epirogenetice Marea Caspic, Lacul Aral, etc.

Lacuri situate n regiuni faliate se ntlnesc fie n falii simple fie n

grabene Baikal (cel mai adnc lac de

52

erior al

Rului Bicaz.

2. Lacuri de origine vulcanic: Lacuri din cratere de explozie ocup mari suprafee Marele Lac Srat

din Nevada;

Lacuri din craterele de scufundare (caldere vulcanice) lacul Crater din

Oregon (SUA);

Lacuri formate prin baraj natural au la origine de prbuirile declanate de

cutremure sau de alunecri de teren - Lacul Rou pe cursul sup

53

Lacuri situate n denivelrile nveliului de lav lacuri din Yellowstone,

vestul Australiei;

Maarele bazine circulare rezultate din explozia produs de gazele

vulcanice i umplute ulterior cu ap meteoric;

Lacuri formate prin baraj vulcanic iau natere prin bararea vilor unor

ruri cu lav Lacul Sf. Ana

Lacuri rez

Factori domin

ghe

vntul;

orga

inunda

Nipru.

rine sunt n

per n

eroziun

cordoa u timpul separate de mare. Iau astfel natere lagunele sau

lacurile marine. Cele mai frecvente sunt pe rmul golfului Mexic, ntre

pen nia:

ultate din aciunea factorilor externi

ani:

apele curgtoare;

apele marine;

arii;

nismele i omul.

Lacurile fluviatile sunt n general dispuse de-a lungul luncilor, se pot

forma prin bararea meandrelor, a braelor secundare, etc. Sunt prezente n luncile

bile ale unor ruri sau fluvii: Dunrea, Ialomia, Buzu, Mure, Volga, Don,

Lacuri rezultate n urma aciunii apei marine rmurile ma

ma en supuse aciunii valurilor, mareelor i curenilor. Din procesele de

e i acumulare marin, micile intrnduri sau golfurile, pot fi barate de

ne litorale i c

insulele Florida i Yucatan. In Rom

Razim;

Sinoe;

Golovia;

Zmeica

54

55

Lacurile rezultate n urma aciunii de dizolvare a apei se formeaz n

cile solubile (ghips, calcar, sare), formndu-se astfel excavaii, goluri sau

epresiuni, care umplute cu ap dau natere lacurilor.

Lacuri de dolin formate n depresiunile cu aspect de plnie, ce iau

natere n rocile calcaroase. Deep Lake Florida;

Lacuri de polii - genez asemntoare lacurilor de dolin, dimensiuni mai

mari (polii seci, polii inundabile i polii lac);

Lacuri pe formaiuni de ghips formate tot prin aciunea de dizolvare, dar

n numr mult mai redus lacul nvrtita, de la Nucoara jud. Arge;

Lacuri pe formaiuni de sare iau n general natere n urma dizolvrii

srii i prbuirii locale a nveliului acoperitor. Un rol important n

procesul de dizolvare l joac apele subterane. n Romnia la Sovata

Lacurile Ursu, Aluni, Negru

Lacuri clastocarstice se formeaz n orizonturile de loess i loessoide,

cuveta rezult din aciunea de tasare a loessului crovuri Movila Miresii,

Colea, Ttarul.

56

ro

d

Lacuri rezultate din aciunea ghearilor Au o larg rspndire n

regiunile afectare de glaciaiunea cuaternar (Nordul Americii de Nord, Europei, o

parte din Siberia Central au fost acoperii de ghea, ca i lanul alpino-carpato-

bal

depres pe suprafaa ghearilor,

lac

de roc iare, lacuri formate n vi

gla

canic, la altitudini de peste 1500 m). Dup retragerea gheii au rmas o serie de

iuni n care s-au format lacuri lacuri formate

uri formate n spatele barajelor de ghea, lacurile formate n micile denivelri

, lacurile formate n cldri sau circuri glac

ciare, lacuri formate n fiorduri, lacuri de piemont, lacuri de baraj morenic.

Bucura Blea

Znoaga

57

Leman, Geneva

Michigan

Lacuri rezultate din

aciunea vntului (eoliene) se

formeaz fie n micile

depresiuni generate de eroziune

(deflaie), fie n locurile joase

dintre dune, care rezultate al

aciunii de acumulare a apei.

Sunt n general rspndite n

regiunile cu umiditate sczut,

dimensiunile lor sunt reduse. au

n general un caracter temporar.

n Africa poart numele de

oturi. Huron

Como

58

cmpii sublacustre formate din

lacurilor glaciare sau de natur tectonic

caracterizat prin forme accidentate.

versal dou regiuni:

general procesele de eroziune i

Elemente de morfologia lacurilor

n regiunea de rm se formeaz:

faleze;

platforme sau prispe lacustre;

cordoane nisipoase;

delte lobateetc.

n regiunile adnci ale lacurilor se formeaz

sedimente fine, uniforme. n cazul

relieful de la adncimi mari este

Orice cuvet lacustra prezint n profil trans

regiunea de rm n care predomin n

cuprinde: malul, rmul i bancurile nisipoase litorale;

Chott El Jerid - Tunisia

59

regiunea de adncime n care predomin procesele de acumulare,

relieful sublacustru este mai uniform i rar afectat de aciunea valurilor.

60

HidrolCompo

Factori naturali ce influeneaz alimentarea i regimul apelor subterane

factori climatici regimul termic, precipitaiile, evapotranspiraia,

umiditatea aerului;

factori hidrologici scurgerea de suprafa, scurgerea total din reeaua

hidrografic;

factori geologici litologia i structura geologic.

Originea apelor subterane

ogie C9 - Hidrogeologie 1 nenta circuitului apei la nivelul schimbului sol-subsol

61

Apa vadoas se formeaz din infiltrarea apelor provenite din ploi i zpezi,

a terestr. Infiltrarea se

roduce prin porii i fisurile capilare ale rocilor, conform legii lui Darcy;

ie de poziia n profilul terenului i umiditatea acestuia

p capilar legat.

ctiv i include apa

lar mobil.

precum i prin condensarea vaporilor aflai la suprafa

p

Apa juvenil sau magmatic provine din condensarea vaporilor rezultai din

degazeificarea magmelor, au temperaturi ridicate i coninut ridicat de sruri;

Apele de zcmnt sunt asociate zcmintelor petroliere, acumularea lor s-a

fcut n perioada proceselor de sedimentare.

Distribuia apelor subterane:

Forme de ap din scoara terestr:

n scoara terestr apa se gsete n diverse stri specifice:

Apa n stare de vapori se gsete n zona vadoas, dinamica ei fiind

controlat de distribuia presiunilor.

Apa legat fizic meninut de forele de atracie molecular (de natur

electrostatic), care se manifest la contactul particulelor cu moleculele de

ap. n funcie de nivelul energetic deosebim apa higroscopic i apa

pelicular, aceasta din urm se poate deplasa ntre particule funcie de

grosimea peliculei de ap din jurul fiecrei particule.

Apa legat chimic ea poate fi ap de cristalizare, caracterizat de

prezena moleculei H2O i ap de constituie, caracterizat de prezena

gruprii (OH)-. Mineralele hidratate cedeaz apa la temperaturi maxime de

300 4000C iar mineralele hidroxilice pierd apa la temperaturi ce pot

ajunge la 13000C, odat cu distrugerea moleculei.

Apa capilar este meninut n pori i fisuri de ctre forele de

capilaritate. n func

deosebim: ap capilar suspendat; ap capilar mobil; ap capilar

discontinu; a

Apa liber este considerat hidrodinamic a

gravitaional i apa capi

62

Apa n stare solid are un caracter sezonier i se formeaz pn la

adncimea de nghe (cca. 0,4 m pentru Bucureti i cca. 1,2 m n zonele

montane din Romnia).

Apa n stare supracritic apare la temperaturi i presiuni ridicate, la

adncimi mari.

Evaporare

Roci

Evaporare i transpiraie

Roc

i im

pe

rme

abile

Zonae

de rare

Scurgere de suprafa

permeabile

Cugere subteran

Roci semipermeabil

Infiltrare

63

Zonarea umiditii pe vertical

Zona de

Zona saturat

Suprafaa piezometric

Zona de evapotranspiraie

a de retenie (vadoas)

Zona capilar

Formaiune impermeabil

Zon

n cazul unui teren poros, permeabil, umiditatea n plan vertical este distribuit

dup ur

el tipic:

Zona de aerare aflat n partea superioar a profilului, ntre suprafaa

grafic i suprafaa acviferului. Ea este mprit n mai multe zone:

Zona de evapotranspiraie corespunztoare practic profilului de

sol. Umiditatea n aceast zon este controlat de pierderea apei prin

evapotranspiraie, aici este prezent o cantita sub

form de vapori.

Zona de reten (zona vadoas)

neglijabil, apa este reinut de ctre forele higroscopice i capilare,

iar surplusul de ap din zona de evapotranspiraie se deplaseaz

descendent sub influena gravitaiei. Grosimea acestei zone este

variabil funcie de poziia nivelului piezometric (de la 0 la sute de

metrii n zonele aride).

Zona capilar este generat de suprafaa piezometric, grosimea

acestei zone este invers proporional cu granulometria (cca. 2,5 cm

pentru pietriuri pn la 700 cm pentru silturi).

mtorul mod

topo

te mare de ap

ie evapotranspiraia este

64

Zona saturat se dezvolt sub suprafaa piezometric i caracterizat de

ului hidrologic o repre

Capacitatea de infiltrare este definit ca viteza maxim cu care apa poate fi

absorbit de sol pe unitatea de suprafa n condiii date. Ac istic

este influenat direct de o serie de factori (Barcelona et. al., 1990):

Umiditatea solului. D r a sa

potenialul capilar este foarte ridicat. n situaia apariiei unor precipitaii, o

miditate al solului.

Pr

degrad

Existe

un me o serie de organisme care triesc n sol, precum i

prin fa

pictur

Temp

reduc

Condu

Prezen ona nesaturat, care determin reducerea

con c

Panta

Aciu

faptul c ntregul volum al porilor este saturat de ap lichid n diverse

stri. La nivel general, limita inferioar a acestei zone este determinat de

apariia temperaturilor i presiunilor critice (12 20 km. n domeniul

continental).

O component imp zint apa infiltrat. ortant a bilan

east caracter

aca solul este uscat, n parte superioa

cantitate mare de ap se va infiltra n sol, cantitate ce va scdea odat cu

creterea gradului de u

Compactarea solului determinat de precipitaii.

Colmatarea porilor din sol cu material fin transportat de fluxul infiltrat.

ezena unor microstructuri n sol determinate de activitatea organismelor,

area sistemului radicular etc., favorizeaz infiltrarea.

na covorului vegetal favorizeaz infiltrarea prin faptul c reprezint

diu de via pentru

ptul c reduce scurgerea de suprafa i eroziunea solului generat de

ile de ploaie.

eratura valorile sczute ale acesteia cresc vscozitatea apei,

ndu-se astfel infiltrarea;

ctivitatea hidraulic vertical a terenului.

a aerului captiv n z

du tivitii hidraulice.

terenului;

nea antropic.

65

Acvifere formate teren cu porozitate i n roci fisurate

66

Acvifere formate teren cu porozitate i n carst

Calitatea apei subterane funcie de tipul acviferului

67

68

Hidrologi

Micarea apei;

Caracteristicile terenurilor permeabile

MICAREA APEI

Caracteristicile zonei nesaturate, alturi de proprietile poluanilor, regimul de

precipitaii i adncimea nivelului hidrostatic, influeneaz n mod direct cantitatea

de poluant ce poate ptrunde n acvifer. Zona nesaturat poate constitui un

adevrat tampon ntre suprafaa solului i apa subteran.

Transportul contaminanilor la nivelul zonei nesaturate este n primul rnd

guvernat de deplasarea apei. n regim staionar, micarea apei n mediul poros este

descris de ecuaia lui Darcy:

tea de

timp (cm3/cm2/zi), K() conductivitatea hidraulic funcie de coninutul

volumetric de ap (cm3cm-3), H sarcina piezometric (cm) iar z distana (cm).

n zona mediu nesaturat, conductivitatea hidraulic descrete rapid odat cu

scderea coninutului de ap, dar ritmul acestei descreteri este determinat de

caracteristicile solului i n special de tensiunea sol-ap. Astfel, cu creterea

tensiunii sol - ap, conductivitatea hidraulic scade exponenial, observndu-se

scderi ale conductivitii cu 10 sau chiar 100 ordine de mrime, pentru mici

reduceri ale coninutului de ap.

Ecuaia lui Darcy satisface doar regimul de curgere staionar, pentru regim

tranzitoriu, aceasta trebuie s fie combinat cu o ecuaie de continuitate:

q reprezentnd volumul de ap ce curge prin unitatea de suprafa, n unita

zHKq = )(

zq

t =

e C10 - Hidrogeologie 2

unde t este timpul. Din combinarea ecuaiilor rezult ecuaia lui Richards:

t important n evaluarea coninutului de ap l constituie

re redus pentru apa infiltrat.

o

poate suferii n timp modificri n

sensul cre

+= 1)( hhK zzt

Un alt elemen

infiltrarea acesteia n sol, ca urmare a precipitaiilor, activitii de irigaii, etc.

Infiltrarea este determinat frecvent cu ajutorul ecuaiei lui Horton:

2/1= Ati

unde i este rata de infiltrare (cm/zi), A este un parametru iar t este timpul.

Solurile cu un coninut iniial ridicat de ap au o conductivitate hidraulic

ridicat i o capacitate de stoca

P rozitatea

Porozitatea este sistemul de goluri din masa unui sediment sau a unei roci. Din

punct de vedere cantitativ porozitatea este reprezentat de raportul dintre golurilor

i volumul total al terenului respectiv:

unde n porozitatea; Vg volumul golurilor; V volumul total.

Porozitatea primar are n general un caracter interstiial i ia natere odat

cu formarea depozitului sau rocii i este dependent de dimensiunea i forma

particulelor constituente. Porozitatea primar

100gV

nV

=

terii sau reducerii, rezultatul fiind porozitatea secundar. Aceasta din

urm este n general cauzat de aciunea de dizolvare a apei, de alterarea

69

mineralelor din roc, de cristalizare sau deshidratare, de fisurarea rocilor din cauza

ecundar ca urmare a proceselor de dizolvare ce se dezvolt pe sistemele de fisuri.

Din punct de vedere al disponibilitii sistemului de pori pentru

deplas

t de golurile care nu comunic ntre

ele ii.

porozitatea de

tenie.

micrilor tectonice.

Depozitele solubile (calcar, sare, ghips, etc.), au o porozitate de tip

s

area apei, deosebim dou componente ale porozitii :

Porozitatea activ este reprezentat de volumul de goluri prin care apa poate

circula liber i poate fi complet drenat gravitaional ;

Porozitatea de retenie este reprezenta

i nu particip la formarea permeabilit

unde n porozitatea total ; na porozitatea activ ; nr

a rn n n

re

= +

70

Perme

i gaze

meabilitate :

unde:

arcy.

di cu granulozitatea, cu cat aceasta

este mai fin, permeabilitatea se reduce.

a

condi

rocii:

unde

ul

unde Vp volumul porilor.

abilitatea

Permeabilitatea este proprietatea unui mediu poros de a permite lichidelor

lor s se deplaseze prin el, sub aciunea combinat a gravitaiei i presiunii.

Cantitativ permeabilitatea se exprim prin coeficientul de per

2

pK C d= C coeficient adimensional determinat de forma particulelor; diametrul

mediu al particulelor, unitatea de msura este D

Permeabilitatea este rect proporional

Umiditate

Umiditatea reprezint cantitatea de ap coninut n sol, ea este dependent de

iile meteorologice n zona de aerare i este maxim n zona saturat. Cel mai

frecvent umiditatea se exprim prin umiditatea volumic i gradul de saturaie.

Umiditatea volumic reprezint raportul dintre volumul apei i volumul total al

Va volumul apei iar V volumul total al rocii.

Gradul de saturaie reprezint raportul dintre volumul de ap din pori i volum

total al porilor:

av

VwV

=

ar

p

VSV

=

71

scozitatea

Vscozitatea este proprietatea fluidelor de a se opune deformaiilor relative

are se manifest ntre straturile adiacente de fluid aflate n micare relativ fr ca

eformaiile s fie nsoite de variaii ale volumului. Vscozitatea lichidelor este

irect proporional cu temperatura, iar cea a gazelor este invers proporional.

ensiunea superficial

Tensiunea superficial este energia pe unitatea de suprafa la interfaa a

ou medii (ex: ap - aer) care d natere capilaritii. Are ca unitate de msur

yne/cm. Acest fenomen este deosebit de important, el guvernnd relaiile solid -

chid la interfaa dintre acestea.

idraulic

egea lui Darcy :

aulic, U viteza de filtrare.

nt hidraulic unitar.

Conductivitatea hidraulic este determinat de:

ea intrinsec a formaiunii geologice (Kp);

proprietile fizice ale apei (, );

gradul de saturaie al formaiunii (wv).

Pentru o formaiune geologic conductivitatea hidraulic K este:

V

c

d

d

T

d

d

li

Conductivitatea h

Conductivitatea hidraulic este o proprietate a unui mediu poros saturat

care determin relaia, numit legea lui Darcy, ntre debitul specific i gradientul

hidraulic care provoac micarea.

L

unde K conductivitatea hidraulic, i gradientul hidr

U K i

De aici rezult semnificaia atribuit n mod curent conductivitii

hidraulice viteza de filtrare la un gradie

=

pKK

=

permeabilitat

72

unde Kp permeabilitatea intrinsec, greutatea volumic a apei i

vscozitatea dinamic a apei.

Domeniul de variaie al conductivitii hidraulice este ntre 10-9 10-6

cm/sec pentru argile i 10-2 1 cm/sec pentru pietri sortat (C.W. Fetter, 1994).

73

Hidrologie C11 - Hidrogeologie 3

Tipuri de acvifere

Acviferul este zona saturat rmaiuni permeabile, prin care poate

vea loc o curgere semnificativ (conductivitatea hidraulic, K>0,1 m/zi) a

;

;

terane.

te de litologia i

imente neconsolidate;

Variabilitatea parametrilor terenurilor permeabile n funcie de acest criteriu

deosebim dou tipuri fundamentale:

omogene i izotrope valoarea parametrilor este aceeai n ntreg spaiul

reprezentat de acvifer i variabilitatea este constant n toate direciile;

neomogene i anizotrope valoarea parametrului este diferit de la un

punct la altul iar variabilitatea se modific cu direcia.

Caracteristicile fizico-chimice ale apei subterane condiioneaz modul de

utilizare al resurselor de ap, deosebim:

cu ap a unei fo

a

curentului de ap.

Clasificarea acviferelor criterii:

condiiile de acumulare ale apelor subterane;

variabilitatea parametrilor terenurilor permeabile

caracteristicile fizico-chimice ale apelor subterane

starea energetic a apei sub

Condiiile de acumulare ale apelor subterane sunt dependen

structura formaiunii acvifere, deosebim astfel:

acvifere formate n sed

acvifere formate n roci sedimentare consolidate;

acvifere formate n roci magmatice sau metamorfice.

74

acvifere termale - temperatura apei > 23 grd C

ermale temperatura este cuprins ntre

23 36 grd C ;

mezotermale temperatura apei este cuprins

grd C ;

subterane au anumite caracteritici chimice

apele terapeutice ; coninutul

Cel mai utilizat criteriu de clasificare este cel al strii energetice a apei subterane,

lasificare ce va fi prezentat n detaliu, se va ine cont i gradul de deschidere

hipot

ntre 36 42 grd C ;

hipertermale temperatura este mai mare de 42

acvifere minerale apele

(mineralizaie total mai mare de 1 g/l pentru

de bioxid de carbon mai mare de 10 g/l).

c

hidrogeologic. Din aceste puncte de vedere deosebim:

acvifere cu nivel liber;

acvifere sub presiune.

75

76 76

Acviferele cu nivel liber

Morfologia nivelului hidrostatic este influenat de morfologia suprafeei

topografice, fiind n general similar cu aceasta dar cu variaii mult mai atenuate.

Deplasarea apei n acvifer se face gravitaional n virtutea unui gradient

hidraulic. Ca i n cazul reelei hidrografice aceast deplasare a curentului

subteran este condiionat de poziia bazei locale de eroziune.

Apa subteran ajunge la suprafa, atunci cnd nivelul hidrostatic intersecteaz n

mod natural suprafaa topografic, situaie n care apar izvoare sau acviferul se

afl n legtur hidraulic cu reeaua hidrografic.

77

de

iuni acoperitoare impermeabile sau cu permeabilitate redus.

funcie de sarcina piezometric acviferele sub presiune pot fi

ascensionale sau arteziene (situaie n care sarcina piezometric este mai mare

dect cota suprafeei topografice).

Acviferele sub presiune

Se formeaz n terenurile permeabile delimitate n partea superioar

forma

n

78

O caracteristic important ce deosebete cele dou tipuri principale de

acvifere (cu nivel liber i sub presiune) este poziia i extinderea zonei de

alimentare a acviferului. n cazul acviferelor cu nivel liber, alimentarea se face

prin infiltraii pe toata suprafaa lor, practic zona de extindere a acviferului

coincide cu zona de alimentare n cazul acviferelor sub presiune, zona de

alimentare nu se extinde pe ntreaga suprafa a acviferului, frecvent alimentarea

se face prin capetele de strat. n multe cazuri, zonele de alimentare ale acviferelor

sub presiune pot fi situate la distane mari fa de zonele eventualelor captri ale

acestor acvifere.

79

zonelor

Aceast comportament al acviferelor impune necesitatea realizrii unor

calcule precise n ceea ce privete parametrii de exploatare precum i delimitarea

de influen a exploatrii, n care regimul natural de curgere este perturbat.

Dinamica poluanilor n mediul geologic (zona vadoas, acvifer) este de cele mai

multe ori influenat direct de modul de exploatare de ctre om a acestei resurse

naturale.

80

Hidrol

ogie C12 - Schematizarea hidrostructurilor

aracteristicilor reprezentative pentru:

spaiul n care are loc scurgerea subteran;

caracteristicile hidrofizice ale terenurilor a cror distribuie spaial

condiioneaz caracteristicile curgerii apei subterane;

condiii hidrodinamice ale curgerii la limitele hidrostructurii i n interiorul

hidr

ale, la o perturbare hidrodinamic sau fizico-chimic.

Schematizarea spaial

Urmrete simplificarea formei suprafeelor care definesc spaial hidrostructura.

Morfologia este schematizat sub form grafic prin seciuni geologice,

bloc diagrame, hari structurale. Datele provin n general din cartarea de suprafa,

foraje geologice i hidrogeologice i prospeciuni geofizice.

Simplificarea complexitii hidrostructurilor n condiiile meninerii

c

acesteia.

Etapele schematizrii:

Schematizarea spaial precizeaz geometria spaiului n care are loc

curgerea apelor subterane;

Schematizarea parametric evaluarea distribuiei spaiale a parametrilor

care descriu caracteristicile hidrofizice ale terenului;

Schematizarea hidrodinamic precizarea frontierelor hidrodinamice ale

sistemului acvifer i a condiiilor hidrodinamice iniiale n interiorul

acestuia.

Reprezentativitatea modelului matematic utilizat pentru evaluarea curgerii

apelor subterane este condiionat de reprezentativitatea modelului conceptual al

ostructurii i asigur similaritatea reaciei modelului cu cea a hidrostructurii

re

81

Alturi de elementele morfologice caracteristice ale hidrostructurii o atenie

deosebit se acord precizrii continuitii hidrodinamice a depozitelor permeabile

(determinri de niveluri piezometrice)

Extinderea cercetrii:

extinderea regional (evaluarea resurselor naturale ale

hidrostructurii) modelul conceptual se extinde pn la

coeficientului dispersiei hidrodinamice, etc.

Rezultatul acestei schematizri este imaginea distribuiei spaiale a parametrilor

studiai (estimare prin kriging, simulare condiionat pe baza legii de distribuie a

parametrului)

Variabilitatea parametrului este tradus prin:

variabilitatea parametrului de la un punct la altul (omogenitate sau

neomogenitate);

variaia valorii pe diverse direcii (izotropie sau anizotropie)

Mediul poate fi omogen i izotrop sau neomogen i anizotrop

Extinderea cercetrii:

limitele fizice ale structurii (zone de aflorare, falii

impermeabile, zone de drenaj);

extinderea local (studii hidrogeologice de interes local)

modelul se extinde n general pn la limita zonei de influen

(estimat prin metode analitice simplificate sau prin

msurtori de nivel)

Schematizarea parametric metodologia este aplicat tuturor parametrilor hidrostructurii, n special:

porozitii active;

conductivitii hidraulice;

coeficientului de difuzivitate hidraulic i nmagazinare;

coeficientului de realimentare;

82

extindere regional presupune n general estomparea

e spre adoptarea unei

ozitate specific legat

etrilor.

Schem

variabilitii parametrilor , se tind

distribuii omogene i izotrope;

extinderea local presupune o rigur

de descrierea distribuiei param

atizarea hidrodinamic

dup Scrdeanu D.,

dup Scrdeanu D., Gheorghe

83

e n interiorul frontierelor.

Condiiile d le modelului

fro ie

fronti

frontie

fronti

fro i

se materializeaz prin precizarea:

condiiilor hidrodinamice pe frontierele modelului;

condiiilor hidrodinamice iniial

hi rodinamice pe frontiere

nt re de tip sarcin piezometric impus (Dirichlet);

er de tip debit impus (Newmann);

r de tip dependent de sarcina piezometric;

er de tip suprafa liber;

nt er de tip suprafa de prelingere.

84

Hidrologie C13 C Principiile contami

CAUZELE I SUR

bterane - orice substan sau materie de natur

zic, chimic, biologic sau radiologic din apa subteran. Contaminanii pot fi

subterane sunt: (1) eliminarea deeurilor, (2) stocarea i transportul materialelor,

(3) activiti miniere, (4) operaiunile agricole i (5) alte activiti

Eliminarea deeurilor

DEEURILE LICHIDE

Fosele septice i haznalele aduc o contribuie la scurgerea apei de canal

filtrat direct n solul care poate introduce concentraii mari de BOD, COD, nitrai,

substane chimice organice i posibil bacterii i virusuri n apele subetrane

(Mallmann i Mack 1961; Miller 1980). De asemenea, clorinarea apelor cu deeuri

ce se scurg i folosirea substanelor chimice organice pentru a cura sistemele

septice care produc poteniali poluani suplimentari (

Quality 1980).

ontaminarea apelor subterane

nrii apelor subterane

SELE CONTAMINRII

Contaminant al apelor su

fi

introdui n apa subteran prin activiti ce decurg natural, cum ar fi alunecrile

naturale de teren i amestecarea cu alte surse de ap subteran avnd diferite tipuri

de chimism. Ele sunt de asemenea, introduse de aciuni umane planificate cum ar

fi eliminarea deeurilor, activiti miniere sau agr