8/3/2019 Cercetarea Experimentala Si Modelarea Poluarii Solului Si a Apelor Subterane Cu Compusi Ai Azotului

1/7

CERCETAREA EXPERIMENTALA SI MODELAREA MATEMATICA A

POLUARII SOLULUI SI A APELOR SUBTERANE CU COMPUSI AI AZOTULUI

STADIUL ACTUAL AL CUNOASTERII IN DOMENIU PE PLAN NATIONAL

SI INTERNATIONA

Pentru multe tari apa subterana este principala sursa de apa potabila. Deexemplu in Europa, Danemarca si Austria folosesc 98% din apa potabila dinapele subterane; Italia 93%, Germania si Belgia 70%, Olanda 65%. Pe de altaparte, apa din sol este principala sursa pentru cresterea plantelor. Apa din ploaie(infiltrata) care nu este preluata de radacini sau nu se evapora, percoleaza adancin sol si contribuie la imbogatirea apelor subterane.

Apele subterane si apele de suprafata trebuie considerate drept componenteinseparabile ale unui sistem interactiv. Orice management al apei trebuie saincluda consideratii legate de calitatea apei. Asigurarea calitatii apelor subteranereprezinta un obiectiv in amenajarea prezenta si viitoare a folosirii resurselor deapa. Exista doua probleme fundamentale legate de protectia solului si a apelorsubterane. Primul aspect este legat de problemele cantitative privind posibilitatileactuale si viitoare de folosire a apelor subterane. Exploatarea excesiva a apelorsubterane, evaporatia excesiva datorata schimbarilor climatice sau a unor actiunidistructive antropice pot duce la scaderea nivelului panzei freatice. Al doileaaspect este ordin calitativ si se refera la limitarea posibilitatilor de folosire aapelor subterane datorita poluarii acestora.

Intre zona saturata (apele subterane) si zona nesaturata (sol) exista untransfer continuu de apa si de substante chimice. Acest transfer poate provocapoluarea apei subterane pentru perioade lungi de timp. Procesul de inaintare aunui poluant in sol, spre panza freatica, este un proces lent, de lunga durata,influentat de:precipitatii, evaporatie, evapotranspiratie, natura solului, pantaterenului, vegetatia de pe versant, existenta unor ape de suprafata rauri saulacuri, panta stratului impermeabil de la culcusul apelor subterane, existenta unorcaptari importante din panza freatica. Odata ajuns in sol, poluantul va fi purtat deapa spre panza freatica si de aici spre puturile de alimentare sau spre raurile cucare apele subterane vin in contact. Apele de suprafata constituie frontiere ale

apelor subterane astfel incat poluarea raurilor va influenta pe cea a apelorsubterane si reciproc.Prognoza calitatii solului si a apelor subterane presupune realizarea unor

modele matematice privind curgerea si dispersia poluantilor. Aceste modeleconstau in integrarea ecuatiilor ce descriu curgerea si a ecuatiei ce descrie

8/3/2019 Cercetarea Experimentala Si Modelarea Poluarii Solului Si a Apelor Subterane Cu Compusi Ai Azotului

2/7

inaintarea frontului poluant in mediul poros. Parametrii care intervin in acesteecuatii trebuie apreciati pe baza unor masuratori efectuate in situ (calibrareamodelului). Rezultatele modelarii pot fi utilizate in practica doar in conditiile incare modelul a fost calibrat si validat.

Daca analizam stadiul actual al cunoasterii in domeniu, pe plan international,

putem spune ca exista rezultate importante in acest domeniu, un numarimpresionant de lucrari (modele matematice si experimente), de modele deprognoza a curgerii in apele subterane si chiar modele de poluare. Din pacateachizitionarea unor astfel de programe de calcul este foarte costisitoare.Folosirea unor astfel de programe presupune cunoasterea profunda a marimilorde intrare, a fenomenului si a domeniului de utilizare.

Amintim programele de calcul pentru studiul apelor subterane:- MODFLOW (Mc Donald si Harbaugh, 1988) este cel mai utilizat program deape subterane. Modelul integreaza ecuatia de difuzivitate (care descrie curgereaintr-un acvifer) prin metoda diferentelor finite. El poate fi aplicat atat pentruacvifere sub presiune cat si pentru cele cu suprafata libera, in regim permanent

si nepermanent. Visual MODFLOW3D, Visual Groundwater3D - MT3D(Zheng, 1990), MOC3D (Konokov Atal. , 1996) simuleaza si transportul depoluant in zona nesaturata.- HPP GMS un program in element finit pentru aceleasi probleme in solsaturat.- Aqua Chem (Aqueous Geochemistry Analysis ploting and Modeling) permiteanaliza chimica a datelor experimentale.- Aqvifer Test permite determinarea parametrilor hidrogeologici ai acviferelor,pe baza datelor obtinute prin pompari experimentale.

Pentru modelarea curgerii in zona solului (nesaturat) amintim programul WHIUnSat Suite care combina programele VLEACH, PESTAN, VS2DT, HELP intr-un mediu grafic specific, in vederea simularii curgerii unidimensionale si atransportului de poluanti in zona nesaturata.

Ecuatiile generale de curgere intr-un mediu poros nesaturat. Ecuatia luiRichards

Daca se inlocuieste viteza Darcy pentru mediu poros nesaturat,

)()( = gradHKq in ecuatia de continuitate se obtine ecuatia generala care

guverneaza curgerea unui fluid intr-un mediu poros nesaturat

[ ])()( =

gradHKdivt

.

Daca se considerat

hhc

t

h

ht

=

=

)( ,ecuatia curgerii in mediu poros nesaturat

devine

[ ]gradHKdivt

hhc )()( =

.

Sub aceasta forma, ecuatia care guverneaza variatia presiunii in porii mediuluiporos nesaturat poarta numele de ecuatia lui Richards

Sarcina hidraulica in pori, la cota z se poate scrie sub

8/3/2019 Cercetarea Experimentala Si Modelarea Poluarii Solului Si a Apelor Subterane Cu Compusi Ai Azotului

3/7

forma: unde h() este presiunea apei din porizhH = )()(g

p

g

ph at