Post on 16-Oct-2015
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