INTRODUCERE Apele subterane,iau natere din precipitaiile care se infiltreaz n pmnt,sau infiltraiile de ap din albia rurilor,fluviilor i lacurilor.Aceast ptrundere a apei subterane prin straturile permeabile va fi oprit de o roc impermeabil care are rolul unui canal (acest sistem de canale putnd fi supraetajat).Nivelul apei freatice se poate observa n fntni acesta fiind un indicator al cantitaii de ap subteran(potenial hidrologic).Frecvent apele subterane se afl sub presiune,ceea ce explic formarea fntnilor arteziene.Apele subterane ies la suprafa sub form de izvoare,a cror ap este filtrat i are o concentraie diferit n minerale.Ajungnd la primul strat de roci impermeabile,apele infiltrate se acumuleaz,formnd primul strat de ape subterane care se numesc ape freatice.n funcie de condiiile locale adncimea stratului de ape freatice de la suprafaa solului oscileaz de la 1-2 metri,pn la civa zeci de metri. Filtrndu-se prin roci apa se cur de microorganisme i particule n suspensie,mbogindu-se cu sruri minerale.Aceste ape,n condiiile rurale pot fi folosite cu ap potabil.Precipitaiile atmosferice infiltrate n pmnt,mpreun cu apele provenite din condensarea vaporilor din sol,constituie apele subterane(infiltrarea reprezint micarea apei,de obicei pe vertical,de la suprafaa solului ctre straturile acvifere.Apa infiltrat,provenit n cea mai mare parte din precipitaii,constituie cel mai important aport n alimentarea straturilor acvifere.Cantitatea de ap infiltrat depinde n cea mai mare parte de coeficientul de permeabilitate,gradul de afnare al terenului,temperatura aerului i solului,vegetaie.Apa subteran se datoreaz ntr-o mic parte condensrii vaporilor,aflai n subsol i n cea mai mare parte precipitaiilor atmosferice infiltrate n pmnt . Apele subterane circul prin roci poroase i permeabile (nisipuri,pietri) ,iar rocile impermeabile (argilele,gresiile compacte) avnd rolul de a separa orizonturile acvifere cu ,care acestea alterneaz.Stratul impermeabil este alctuit din roci granulare,i din roci compacte fisurate.Condiia formrii unui strat acvifer,este legat de existena unui strat impermeabil care s constituiepatulstratului permeabil.Roca impermeabil situat deasupra orizontului acvifer poart denumirea de ,,acoperiul stratului acvifer,, iar roca impermeabil situat sub orizontul acvifer poart denumirea de ,,culcuul orizontului acvifer,,. n aceste situaii circulaia apei se face sub aciunea gravitaiei,umplndu-se treptat stratul permeabil,i se continu cu o circulaie sub presiune(apele care circul sub presiune se numesc,, ape arteziene,, atunci cnd nivelul apei depaete solul la deschiderea stratului acvifer prin foraje i ape ascensionale,cnd nivelul apei nu ajunge la sol) . 5

Apa subteran se mic n straturile permeabile prin golurile capilare sub influena forelor gravitaionale ale capilaritii i a rezistenelor hidrodinamice.Aceast micare care se face cu viteze foarte mici,este numit,,micare prin infiltraie,,. Calculele teoretice sunt fcute n ipoteza c terenul prin care se produce scurgerea este constituit din granule omogene,asemntoare ca form i mrime,astfel n sol putndu-se realiza constana presiunii i uniformitatea alimentrii [1]. Neregularitile ce exist ns n porii i fisurile pmntului,precum i dependena alimentrii stratului acvifer,de fenomenele meteorologice,nu permit o aplicare riguroas a formulelor matematice pentru micarea apei n sol . Pentru proiectarea captrilor de ap subteran,indiferent n ce scop,este necesar s se determine n cadrul studiilor hidrogeologice elementele caracteristice stratului acvifer.Astfel cantiti mari de ap sunt nmagazinate n pmnt,care circul prin subteran,foarte lent i se consider nc o parte component a circuitului apei n natur.Stratul superior al solului reprezint zona nesaturat,unde apa este prezent n cantiti variabile,care se pot schimba n timp ,dar care nu satureaz solul.Acviferele sunt alte termene specifice pentru apele subterane,i reprezint un depozit imens de ap,n viaa de zi cu zi a oamenilor,depinznd de aceste ape subterane. Apa poate strbate distane considerabile sau poate rmne n depozitul de ap subteran pentru perioade lungi de timp,rentorcndu-se n alte corpuri de ap,cum ar fi rurile i oceanele.Identificarea,delimitarea i caracterizarea corpurilor de ape subterane,se face pe baza criteriilor geologice hidrodinamice i a strii corpurilor de ap(calitativ i cantitativ).Delimitarea corpurilor de ap,s-a fcut numai pentru zonele n care exist acvifere semnificative ca importan i cu debite exploatabile mai mari de 10 m3/zi.n restul arealului,chiar dac exist condiii locale de acumulare a apelor,n subteran ,acestea nu se constituie n corpuri de ap,conform prevederilor Directivei cadru 60/2000/E6. Criteriul geologic intervine,nu numai prin vrsta depozitelor purttoare de ap,ci i prin caracteristicile petrografice structurale,sau capacitatea i proprietile lor de a nmagazina apa. Au fost delimitate i caracteristicile corpurilor de ap de tip poros sau carstic,ca fiind ,,resursele ascunse,, care sunt cantitativ mult mai importante dect apele de suprafa i pentru care prevenirea polurii i al monitoringu-lui,sunt mult mai dificile de efectuat,n comparaie cu apele de suprafa,datorit innaccesibilitii lor. Acest caracter, face dificil att localizarea,ct i caracterizarea adecvat a polurii i nelegerea impacturilor polurii ,avnd

6

ca rezultat o lips de contientizare a extinderii riscurilor i presiunii,cu toate c resursele punctiforme de poluare au cauzat cea mai mare parte a polurii,identificate pn n prezent. 1. Apele subterane n directiva cadru a apelor Prile referitoare la apele subterane ale Directivei-cadru a apelor subterane acoper un anumit numr de etape pentru atingerea strii(cantitative i chimice)pn in 2015.Aceast directiv urmrete s obin de la statele membre care au adoptat-o,definirea i caracterizarea corpurilor de ap subteran n cadrul bazinelor hidrografice (caracterizarea bazndu-se pe nelegerea sistemului,n special pe cunoaterea factorilor directori(D), a presiunilor (P),a strii (S), a impactului (I),i a rspunsurilor(R),care constituie coloana vertical a planificrii managementului pe bazine hidrografice). Directiva nitrai are ca scop s reduc i s previn poluarea apelor,cauzat de nitrai din sursele agricole.Legtura cu strategia pentru ape subterane este clar n concentraiile de nitrai; n apele subterane nu trebuie s depeasc valoarea notificat de 50 mg./L . Directiva tratrii apelor uzate urbane,are ca scop protejarea mediului fa de efectele negative ale evacurii de ape uzate urbane i a apelor uzate provenite din anumite sectoare insdustriale. Directiva produselor de protecia a plantelor se refer la autorizarea,punerea pe pia,utilizarea i controlul produselor comerciale de protecie a plantelor i a produselor biocide cum ar fi pesticidele,ierbicidile sau fungicidele.Referitor la apele subterane,autorizaia se acord numai dac produsele nu au efecte nocive asupra sntii umane sau asupra apelor subterane,i dac nu au efecte nedorite asupra mediului. Directiva apelor subterane,fixeaz concentraiile maxime admisibile sub forma unor standarde de calitate pentru apele subterane. Directiva apelor subterane mai stabilete un regim caracterizat prin standarde de calitate a apelor subterane i prin msuri de prevenire sau limitare a introducerii de poluani n apele subterane;criteriile de calitate lund n calcul caracteristicile locale i permit aducerea de viitoare mbuntiri pe baza datelor de monitoring.Msurile de profilactic trebuie s cuprind att sfera de construcie a obiectivelor hidrotehnice,ct i aspectele hidrogeologice(controlul i monitoringul calitii apelor subterane,msuri de protecie ct i amenajarea zonelor de captare a apelor subterane).

7

Cele mai importante msuri cu caracter general,ar fi cele de perfecionare a tehnologiilor de purificare a apelor uzate ,ct i cea de izolare a rezervoarelor de ap reziduale[7]. 2. Sursa apelor subterane Principala surs a apelor subterane sunt precipitaiile generate de vaporii de ap din atmosfer.O mare parte din precipitaii se transform n ap subteran;apa subteran avnd i surse endogene(fore care provin din interiorul pmntului). Precipitaiile,n funcie de procesele la care particip,sunt reinute sub form de umiditate n atmosfer sau n zona de aerare a acviferelor.Umiditatea contribuie la alimentarea acviferelor prin condensare i infiltrare.n condiii hidrogeologice favorabile,formrii acviferelor(formaiuni acoperitoare,nisipoase i argiloase) 1,5% pn la 20% din precipitaii se transform n ap subteran.Pentru valorile extreme ale precipitaiilor din Romnia rezult c : la precipitaiile cu minime de pn la 360 mm./an , infiltrarea este de 72 mm./an ,iar n partea opus la o precipitaie maxim de 1200 mm/an,infiltrarea este de 240 mm./an. Din momentul contactului precipitaiilor cu suprafaa terestr,ncepe o distribuie continu a acestora ntre scurgerea de suprafa,scurgerea hipodermic,refacerea umiditii i scurgerea subteran(refacerea umiditii din zona de aerare).Aceste scurgeri constitue o infiltrare total,adic acea parte din precipitaii care se transform n ap subteran.Alimentarea se face in principal prin ,,infiltrarea,, precipitaiilor n zonele de aflorare ale formaiunilor permeabile sau prin drenajul corpurilor de suprafa.Relaiile dintre apele de suprafa i cele subterane sunt permanente i au o dinamic activ,mai ales pentru acviferele de mic adncime. Efectul relaiei hidrodinamice ntre apele subterane i cele de suprafa se resimt vizibil n varietatea debitelor relaiei hidrologice i calitatea apelor subterane. Rurile alimentate din subteran,au un caracter permanent i o varitate redus a debitului,n timp ce rurile fr alimentare din subteranau o variabilitate mare a debitului i un caracter sezonier.Evaluarea cantitativ a contribuiei acviferelor la alimentarea cursurilor de ap se face cu ajutorul,,hidrografului debitelor scurgerii totale,,.Metodologia de separare a scurgerii subterane se bazeaz pe relaia dintre evoluia nivelului apei din ru i a nivelului apei n acviferul pe care l alimenteaz.Cu ct,cota nivelului,apei n acvifer este mai mare n raport cu, cota nivelului apei n ru,atunci alimentarea rului din acvifer este mai

8

important.Pentru evaluarea contribuiei acviferelor la alimentarea cursurilor de ape se utilizeaz i diferena ntre calitatea apelor de suprafa i calitatea apelor(metoda hidrochimic).Vulnerabilitatea la poluare a apelor de suprafa fiind mai mare n raport cu cea a apelor subterane,n acest caz comunicarea acviferelor cu apele de suprafa este n detrimentul calitii apelor subterane.Efectele cantitative i calitative ale relaiilor hidrodinamice ntre apele de suprafa i cele subterane exprimate prin diveri parametri,care permit o prim evaluare a extinderii.

3. Formarea apelor subteraneFormarea acestor ape este explicat prin diverse teorii generate subterane(exp/ calde ,reci,mineralizate) i de vrsta diferitelor ape subterane. Teoriile privind originea apelor subterane pot fi catalogate n 2 pri: a) teorii ,,exogene,, care consider c apele subterane provenite din precipitaiile de la suprafaa pmntului i b) teoriile endogene(fore care provin din interiorul pmntului) care consider c sursa de ape subterane este condensarea vaporilor de ap rezultai din procesele fizico-chimice de adncime. ntr-o concepie unitar se admite c apele subterane n integralitatea lor au o origine mixt,ponderea celor 2 surse fiind condiionat de caracteristicile hidrostructurii. Distribuia apelor subterane n scoara terestr se face prin 3 tipuri de forme geologice n micare : a) Micarea meteogen a apei subterane este localizat n partea superioar a scoarei terestre(adncimi de 0,5-1km.),iar n condiii favorabile se dezvolt pn la 5 km. b) Micarea litogen a apei subterane se produce n cadrul proceselor diagenez a complexelor sedimentare,la adncimi mai mari de 1-3 km. c) Micarea magmatogen a apei subterane este caracteristic pentru domeniile de mare adncime,acolo unde se formeaz sisteme hidrominerale. n cadrul marilor bazine hidrogeologice,ca rezultat al micrii apei se pot separa,de sus n jos 2 zone hidrodinamice : 1) Zona schimbului activ,este cea care dreneaz reeaua hidrografic i se gsete sub influena factorilor climatici sezonieri.Ea se dezvolt pn la baza local de eroziune,unde apele sunt dulci cu o mineralizaie total sub 1g/L ,iar durata schimbului de ap este de ordinul lunilor i a anilor,ajungndu-se la adncimi mai mari i la sute de ani. de diversitatea condiiilor climatice din zonele de alimentare ale acviferelor,calitatea fizico-chimic a apelor

9

2) Zona schimbului lent de ap este slab influenat de reeaua hidrografic,iar factorii climatici se manifest numai prin ciclurile de variaie de lung durat. Aceast zon se dezvolt sub baza local de eroziune,mineralizaia apelor subterane fiind cuprins ntre 1 i 35 gr./litru(deci apele din aceast zon sunt srate),iar durata schimbului de ap poate ajunge la mii sau chiar la zeci de mii de ani . n lucrarea aceasta miam propus sa realizez un studiu de caz privind circulaia apelor subterane,n zona localitii Furnicari,localitate aflat pe malul stng al rului Bistria . Lucrarea cuprinde 3 capitole.n capitolul 1 a lucrrii am fcut o prezentare a proprietilor apelor subterane ,aciunea apei asupra scoarei terestre i sursele de poluare a apelor subterane.Capitolul 2 cuprinde modul n care sunt poluate apele subterane ,modul de captare a acestora i circulaia apelor n pnza freatic.n ultimul capitol am realizat un studiu de caz privind modul de circulaie a apelor subterane ,n zona localitii Furnicari ,unde au fost fcute foraje n acest scop.

10

CAP 1. APELE SUBTERANE

1.1 Proprietile fizice i organoleptice ale apelor subteraneApele subterane au ca proprieti fizice,temperatura,transparena,conductibilitatea electric i radioactivitatea,iar organoleptice mirosul i gustul. a) Temperatura apelor subterane. nclzirea sau rcirea apelor subterane depinde de temperatura rocilor prin care circul sau staioneaz apele.Apele puin adnci au temperatura sub influena atmosferei i variaz n limite foarte largi,n funcie de latitudinea ,expunerea,configuraia i altitudinea locului,precum i de natura rocilor.n general variaiile de temperatur pot fi diurne(de la zi la noapte)i anuale,resimindu-se pn la anumite adncimi ale suprafeei Pmntului. Astfel,n Europa Central,variaiile de temperatur se fac simite pn la 20-30m adncime,iar n regiunile ecuatoriale pn la 5-6m. Sub zona neutr,pentru adncimi nu prea mari,temperatura crete direct proporional cu adncimea,n medie cu 1C /33m. Temperatura ,,t,, la o adncime ,,H,,(n metri)se determin cu relaia:T=T+(H-h)/g ,unde T-este temperatura medie a aerului n C,h adncimea pturii cu temperatura constant(n metri) ,g-valoarea treptei geometrice ,n metri. Temperatura apelor subterane se msoar cu termometre de maximum speciale. La acest termometru,tubul rezervorului cu mercur prezint o gtuitur care nu permite coborrea mercurului n rezervor atunci cnd termometrul este rsturnat.Coloana de mercur ridicat proporional cu temperatura,rmne izolat,indiferent de temperatura mai sczut ntlnit la extragerea termometrului din pu,i ajut la msurarea temperaturii apei la adncimea voit [2].

1.2. Direcia de curgere a apelor subterane.Necesitatea determinrii direciei de curgere a apelor subterane,n general,a aprut odat cu urmrirea diverselor probleme de geologie,hidrologie i speologie. n acest scop ,de la nceput atenia cercettorilor colorani puternici solubili i stabili fa de proprietile apei. Cercertrile hidrogeologice care au ca scop urmrirea modului de circulaie a apelor subterane pot utiliza mai multe procedee dintre care cele mai uzuale sunt cele ale marcrii cu a fost ndreptat asupra unor

11

trasori(colorani chimici) i cel grafic (geometric).Marcarea cu trasor,const n lansarea unor soluii-trasor n stratul acvifer i din urmrirea lor prin intermediul unor puuri sau izvoare. Soluiile trasor se prepar din substane care trebuie s ndeplineasc urmtoarele condiii : s se dizolve uor n ap ,s nu produc reacii chimice ,s nu fie uor absorbite de calcare,nisipuri sau argile ,s nu fie toxice. Trasorii chimici se utilizeaz n cazurile n care apa straturilor acvifere nu conin sruri minerale electrolite ,astfel putnd fi uor reparate prin msurarea rezistivitii . Ca trasori chimici se pot utiliza clorurile(sodiu,litiu)uor solubile ,dar cu unele incovienente(necesit cantiti mari ).Direcia de curgere a curentului de ap subteran se determin prin lansarea trasorilor n unul sau mai multe puuri sau foraje(fig.).Trasorii radiocativi prezint avantajul de a putea fi utilizai i n cazul rocilor cimentate deoarece izotopii pot fi identificai chiar i n cantiti foarte reduse(10-9 gr.).Marcarea apelor cu aceti trasori trebuie fcut cu pruden i numai n cazul ,cnd celelalte procedee nu dau rezultate.Ca trasori radioactivi se folosesc izotopii brom82 ,cadmiu115 , iod argint110detectarea lor putndu-se cu ajutorul detectorului detectori(iodur de sodiu,iodur de sulf). Spre deosebire de celelalte procedee care impun folosirea mai multor puuri sau foraje,acesta este aplicabil cu bune rezultate ,n cazul unui foraj de observaie.131

, seleniu

75

,

Geyger-Muller, sau cu ali

Fig1.Determinarea direciei de curgere a apelor subterane prin metoda grafic [4]

Spre exemplu,injectnd ntr-un strat acvifer un izotop radioactiv,acesta v-a fi absorbit de particule care alctuiesc stratul acvifer,cu precdere,de ctre cele care se afl n direcia de curgere a apei subterane(fig.1).

12

Msurnd cu ajutorul unui detector numrul de impulsuri de 8 direcii azimulate (situate la 45o una fa de cealalt)la anumite intervale de timp prin reprezentare grafic la scar ,fa de un sistem de axe,rezultnd direcia curgerii[4].

Fig 2 .Reprezentarea grafic a direciei de scurgere a apei subterane,determinat de trasori radioactivi [5] Procedeul determinrii direciei de curgere a apelor subterane folosind izotopi radioactivi este simplu i rapid,cu rezultate precise pn la circa 40 m.adncime. Procedeul geometric (fig.2) const n alegerea de pe un plan cu cote absolute ale nivelului apei subterane, a 3 puncte(sau executarea a 3 foraje),n aa fel amplasate nct prin reprezentarea grafic,s se situeze n vrfurile unui triunghi ct mai apropiat de un triunghi echilateral. Cunoscnd nivelul piezometric(H1 si H 2 )n 2 puuri sau foraje i protecia pe un plan a distanei dintre ele (L),gradientul hidraulic de terminndu-se cu relaia : I = (H1- H2 )/L Utiliznd diferena dintre nivelurile piezometrice H1 i H2 notat cu ,,h,, ,gradientul hidraulic se obine din raportul , i= h/L (i= gradientul hidraulic= tg.).Micarea descendent a apei prin porii i fisurile rocilor nesaturate este denumit exprim prin coeficientul de infiltraie(ki)[5]. Infiltraia este influenat de gravitaie,porozitatea rocilor,temperatur,vscozitate i coninutul de sruri dizolvate ale apei ,valoarea ei fiind dependent de existena sau lipsa legturii hidraulice cu stratele acvifere care-i pot modifica caracterul . ,, infiltraie,, sau ,, percolaie,, i se

13

1.3 Distribuia apelor subterane pe vertical.Repartiia apelor subterane pe vertical este condiionat de: structura geologic a straturilor,structura litologic a rocilor,alternana dintre rocile permeabile i impermeabile (fig3). n urma ptrunderii apei n terenuri se pot deosebi 2 grade de saturaie a rocilor: a) Complet ,cnd porii sunt mbibai cu ap. b) Incomplet, cnd apa mbib numai porii capilari,restul fiind umplui cu aer .n cazul saturaiei incomplete,apa este meninut n roci prin aciunea forelor moleculare mpotriva forei gravitaiei din care cauz aceasta se numete ,,suspendat,,.

Fig 3. Distribuia apei pe vertical [4] 1) Zona de aeraie ,, cuprins,, ntre suprafaa terenului i nivelul stratului freatic este caracteristic prin faptul c numai porii capilari sunt saturai,iar apa n pori este reinut prin forele capilare,datorit crui fapt i s-a atribuit denumirea de ,, ap de suspensie,,.Grosimea zonei de aeraie variaz de la civa centimetri la civa zeci de metri.Dup condiiile n care este repartizat apa n care este repartizat apa n zona de aeraie se pot distinge zona de evaporaie,zona intermediar i alta capilar[fig.3]. a) Subzona de evaporaie este situat n stratul superficial al solului,care datorit contactului direct cu atmosfera,i poate reda acesteia prin evaporaie,apa infiltrat din precipitaii.Adncimea pn la care se produce evaporaia umiditii solului,variaz ntre 1-2 m,n funcie de capilaritatea terenurilor i de prezena sau absena rdcinilor unor plante (ex: salcmul,care poate ptrunde uneori pn la 15-18 metri ). b) Subzona intermediar ocup stratul inferior celui de evaporaie.Aceast zon are o grosime variabil,condiionat de adncimea nivelului freatic. Cu ct acest nivel este mai cobort,cu att subzona intermediar nu satureaz porii rocilor,ci se transmite numai de la o granul de roc la alta,ea nu poate fi folosit de plante i nici nu poate alimenta puuri sau izvoare . 14

d) Subzona capilar,reprezint partea inferioar,a zonei de aeraie ,i este situat deasupra nivelului freatic,adic deasupra zonei de saturaie complet. Subzona capilar se caracterizeaz printr-o umiditate crescnd spre adncime,care culmineaz cu nivelul superior al stratului freatic.Circulaia apei n aceast subzon se face pe principiul capilaritii,condiionat de granulometria rocilor,datorit cruia,peste o anumit adncime,rocile devin practic impermebile. 2) Zona de saturaie este situat sub nivelul freatic i se caracterizeaz prin saturarea porilor de ap.Subzona capilar mpreun cu zona de saturaie d natere ,,zonei de fluctuaie,, care variaz n funcie de temperatura,tensiunea superficial i ascensiunea capilar[4]. Apele subterane pot fi zonificate pe vertical i pe baza proceselor chimice care se desfoar n partea superioar a scoarei ,dau posibilitatea s se ating 2 zone : a) o zon de oxidaie sau alteraie,corespunztoare zonei de aeraie ; b) zona de cimentaie ,situat ntre zona de oxidaie i adncimea limit de ptrundere a apelor subterane(9-12 km.),care corespunde treptei geotermice de 365o,adic punctul critic la care apa se disociaz n elementele ei componente[9].

1.4 Variaia nivelurilor apei subterane.Se tie c apa formeaz straturile subterane,poate avea o suprafa orizontal sau deformat,n funcie de zonalitate i aspectul reliefului.Zona nesaturat,spre exemplu se caracterizeaz printr-o vitez de circulaie foarte variabil,datorit permeabilitii rocilor.Urmrindu-se variaia nivelului apei subterane n aceast zon,prin intermediul unor puuri,observndu-se modificri ale acestuia,n funcie de cantitatea i distribuia precipitaiilor.Oscilaiile nivelurilor n puuri se produce cu o anumit ntrziere fa de ploaia czut,datorit decalrii dintre momentul cnd ploaia cade la suprafaa solului i momentul cnd apa atinge stratul acvifer. n general,acest decalaj se poate urmri ca durat ntre 1-6 luni,fiind condiionat de adncimea nivelului freatic i de permeabilitatea straturilor.n majoritatea cazurilor,valorile creterilor sunt proporionale cu cantitatea precipitaiilor i rareori pot fi influenate prin condensarea vaporilor de ap din atmosfer n straturile superficiale ale scoarei terestre.

15

1.5 Proprietile fizico-chimice i biologice ale apelor subterane.Studiul proprietilor generale,fizico-chimice,se face n scopul stabilirii compoziiei apelor subterane,care sufer modificri condiionate ,att de factorii naturali ct i de cei artificiali.Pentru aprecierea calitativ i cantitativ a acestor schimbri trebuie recoltate probe de ap din aceleai puncte la intervale de timp fixe.Cantitatea i volumul probelor pentru analize trebuie s corespund tipului de analiz,ca i scopul cercetrilor efectuate. Temperatura variaz n funcie de condiiile termodinamice ale regiunii n care are loc circulaia apelor subterane,de la 00 C, n regiunile cu zpezi persistente la 100o C n regiunile vulcanice sau cu gheizeri ntre 5-200 C,n condiiile climatice ale latitudinilor medii. Apele freatice sufer variaii periodice i diurne ns numai pn la o anumit adncime,denumit zon neutr,n cadrul creia temperatura rmne constant i egal cu temperatura medie anual a locului respectiv. Sub zona neutr temperatura crete cu 10 pentru fiecare 33 de metri adncime(treapta geometric normal),uneori temperatura poate crete cu 10 C de la 15-16 metri(treapt geometric anormal),fapt observat n regiunile vulcanice. Transparena este n funcie de cantitatea substanelor minerale dizolvate i de prezena sau lipsa unor substane organice. Ea se exprim prin procente de turbiditate i se consider egal cu 100%,cnd are aceeai valoare cu etalonul care este format din 100 mg.pulberi de cret la litrul de ap.Culoarea depinde de compoziia chimic a substanelor minerale dizolvate i de prezena unor compui organici. n prezena substanelor humice,apa are culoarea glbuie pn la un brun deschis,prezena unor cantiti mari de sruri acide de fier n ap dau o culoare verdeglbuie.Mirosul lipsete n mod obinuit.n cazul apelor stagnate poate fi de hidrogen sau n puuri cptuite cu lemn. Gustul este n funcie de compuii dizolvai i poate fi definit ca fiind : plcut (conine cantiti mici de Ca,Mg,CO2),neplcut(datorit concentraiilor mari de substane dizolvate),dulceag(n prezena unor cantiti mari de substane organice),srat(datorit unei concentraii accentuate de NaCl),amar(n prezena MgSO4),acru[12]. Conductibilitatea electric,este proprietatea apelor subterane de a fi bune conductoare de electricitate . Apa pur nu conduce dect foarte puin curentul electric.Apa obinuit conduce suficient de bine curentul electric datorit coninutului de sruri dizolvate(unitatea de msur

16

a conductibilitii specifice este -1 cm-1.Pentru apa pur conductibilitatea specific este de 410-8 (-1 cm-1) ,iar pentru apa obinuit poate varia de la 3310-5 la valoarea de 1,3-3(-1 cm-1). Radioactivitatea este condiionat de prezena unor emanaii de radiu sau toriu.Majoritatea apelor subterane,au o anumit radioactivitate,care rmne aproape invariabil n de cursul timpului.Radioactivitatea se exprim n Mach(u.m)sau n ,,emane,, care reprezint concentraia de radium la 1 litru de ap.Radioactivitatea apelor subterane se datorete drumului strbtut de acestea prin regiuni vulcanice,unde predomin rocile acide,granitul,coninnd elemente radioactive.Apele subterane potabile care au o cantitate mai mic de 0,5gr/L. de sruri,pot avea o radioactivitate pronunat,ns eficace n ceea ce privete aciunea sterilizatoare[12].

Proprieti chimice.Mijlocul principal pentru aprecierea calitii apelor subterane folosite n industrie i n alimentarea cu ap potabil este determinarea proprietilor chimice,deoarece fiecare strat acvifer are o compoziie chimic proprie: a)Reziduul fix,adic totalitatea srurilor minerale dizolvate sau a substanelor organice coninute.Reziduul fix se determin prin evaporarea apei ,timp de 4 ore,la temperatura de 400 C,i apoi prin calcinarea la rou,valoarea lui exprimndu-se n gr./L . b)Impuritile chimice ale apei sunt determinate de de i : compuii bioxid de azotului(amoniacul,acidul azotic,acidul azotos),coninutul oxigen

carbon.Compuii azotului sunt ntlnii la diferite adncimi,sub forma amintit,fiind de provenien organic sau anorganic.Prezena lor este nevtmtoare n cantiti reduse,adic: acidul azotic pn la 20 mg/L,iar acidul azotos pn la 0,5 mg./L.Coninutul ridicat n oxigen al apei este un indiciu al prezenei substanelor organice n ap.n apele subterane pure,valoarea lui variaz ntre 1 i 4mg./L, putnd crete rareori chiar pn la 10mg/L. Coninutul sporit de cloruri,constituie un indiciu defavorabil pentru consumarea apei n cazul cnd depete 0,02mg./L. Hidrogenul sulfurat este de provenien organic sau anorganic.El poate rezulta prin descompunerea sulfailor sau a substanelor albuminoide care conin sulf,n mediu anaerobe(ape stttoare,ape bogate n nmoluri organice)[4]. Indiferent de provieniena lui,hidrogenul sulfurat nu este admis n ape potabile,deoarece d un gust neplcut i este i otrvitor.Duritatea apei este o caracteristic

17

determinat de coninutul de sruri de calciu i magneziu. Ea se exprim n grade de duritate care variaz n spaiu i timp,n funcie de aciunea de dizolvare a apelor asupra rocilor. Duritatea poate fi :total atunci cnd este condiionat de totalitatea srurilor coninute n soluie,permanent cnd reprezint coninutul de sruri solubile de calciu i magneziu care rmne n ap i dup fierbere, i temporar cnd reprezint diferena dintre duritatea total i duritatea permanent,caracterizat prin cantitatea de bicarbonai de calciu i magneziu care se transform prin fierbere n carbonai insolubili,care fac s dispar aceast duritate. Aciditatea unei ape subterane se datorete prezenei acizilor dizolvai( a acidului carbonic,acizii humici ,acid sulfuric ,sulfuros). Apa cu PH=7 este o ap neutr,cu PH7 este o ap alcalin. Agresivitatea apei este prioritatea acesteia de a ataca diferite construcii,canale,conducte din beton,sau construcii metalice.Puterea de agresivitate a apelor depinde de: coninutul de gaze dizlovate,coninutul de acizi,temperatura apei,ct i de viteza cu care circul apa [4].

Proprietile biologice.Proprietile biologice i bacteriologice ale apelor subterane se determin n scopul de a stabili cantitatea de bacterii patogene sau alte microorganisme comune,care nu sunt nocive.n aceste condiii naturale,sub 1,5m adncime,apele subterane sunt aproape complet lipsite de bacterii patogene.Aprecierea bacteriilor patogene din apele subterane se face att prin analize biologice ct i prin cercetarea surselor ce infecteaz,eventual,regiunea de alimentare a apelor subterane(exp/ depozite de gunoi,grajduri,etc).Cu toate c uneori n urma analizelor biologice,nu este semnalat existena bacteriilor patogene,consumul ridicat de oxigen indic totui posibilitatea existenei lor.De asemenea prezena unor substane ca amoniul,acidul nitric,nitriii,hidrogenul sulfurat,sau resturile unor descompuneri organice [7].

1.6 Aciunea apelor subterane asupra scoarei terestre i urmrile ei.

18

Scoara terestr este supus unor modificri permanente n funcie de interdependena diferiilor factori interni i externi.ntre acestea,aciunea combinat a apei subterane i cea curgtoare joac un rol deosebit de important. Modificrile produse fiind concretizate prin intermediul gravitaiei n procesele de deplasare i de acumulare a materialelor rezultate din evoluia versanilor,cu ntregul complex de fenomene care le condiioneaz i anume : eroziunea laminar de iroire,eroziunea torenial,alunecri de teren,etc. Apa de infiltraie are un rol deosebit de important n generarea proceselor de versant,prin intermediul structurii geologice,al nclinrii straturilor i n special al gravitaiei,care constituie motorul principal al tuturor acestor procese. Bineneles,trebuie s inem seama i de rolul jucat de apa curgtoare care transport mai departe materialul dezagregat,constituind astfel un agent activ al modelrii scoarei terestre [8]. Spre deosebire de procesele generate de apa curgtoare,care acioneaz ndeosebi liniar,cele ale apei subterane sunt dezvoltate mai ales n suprafa i se caracterizeaz prin deplasarea materialelor rezultate din procesele de dezagregare,spre piciorul pantelor.n foarte multe cazuri,apa subteran poate mijloci deplasarea unor pachete,mult mai insemnate de teren,antrennd straturi din roc,care nu au venit niciodat n contact direct cu factorii subterani. Cnd lucreaz singur,gravitaia duce de obicei la prbuiri i surpri avnd ca rezultat conurile surpri,cu ajutorul apei subterane,chiar i n cantiti mai reduse,gravitaia i manifest mult mai intens aciunea sa,dnd natere aciunilor de teren : a) Prbuirile i surprile sunt deplasri naturale de teren n care apa subteran joac un rol secundar,gravitaia putnd aciona chiar i fr aportul acesteia.Pentru regiunile climatului temperat,efectele gravitaiei sunt mai accentuate la plantele care trec de la 10 la 20 C. Ele devin i mai vizibile cnd panta trece extreme,pn la 90 C. n prbuiri, ca atare apa subteran i manifest influena prin procesele sezoniere de nghe-dezghe (n condiiile noastre de clim),respectiv nlesnete dezagregarea i d fru liber aciunii garvitaiei [5]. b) n cazul alunecrilor de teren,rolul apei subterane devine esenial,fiind condiionat de permeabilitatea rocilor,,motorul rmnnd tot gravitaia,n funcie de nclinarea general a straturilor i mai puin de panta reliefului.Spre deosebire de gravitaie,alunecrile antreneaz n deplasrile lor solul,materiale de grohotiuri i chiar pachete mult mai masive de teren. 19 la 45C, putnd ajunge n cazuri

Procesul de alunecare se petrece astfel : Apa de infiltraie ajungnd n zona de separaie dintre stratul permeabil i cel impermeabil,l v-a nmuia pe acesta din urm pe grosimi diferite,transformndu-l ntr-o past care v-a mijloci mult mai uor deplasarea straturilor de deasupra,datorit gravitaiei.Rocile cele mai favorabile alunecrilor de teren sunt sunt argilele. Acestea nmagazineaz cantiti considerabile de ap pn la punctul de saturaie dup care devin impermeabile,se fluidizeaz i capt rolul de glisant. La o alunecare de teren se pot distinge 2 faze: de pregtire i de declanare a fenomenului.Astfel faza de pregtire acioneaz mai lent,dar continu asupra reliefului,n timp ce faza de declanare ,este n general ocazional[5]. Sufoziunea. Dac n procesul alunecrilor de teren apa subteran,joac rolul mijlocitor al fenomenului,motorul antrenrii rmnnd totui gravitaia,unde apa este agentul care acioneaz direct.Apa meteoric,din topirea zpezii sau din ploi,ptrunde n porii sau fisurile rocilor,unde datorit presiunii sale hidorstatice reduce mult frecarea interioar,fcnd roca mai afnat,deci mai puin stabil. Cnd predomin aciunea chimic,fenomenul este cunoscut sub denumirea de sufoziune chimic.Cnd,prin circulaie apa subteran produce o presiune hidrodinamic,atunci ea se comport ca i apa de la suprafaa litosferei.n timpul curgerii ei ,transport suspensie(material fin), determinnd afnarea rocii,i d natere procesului cunoscut sub numele de ,,sufoziune mecanic,,. S-a stabilit c fenomenul de ,,sufoziune ,, este mai frecvent n perioadele cnd nivelul apei variaz brusc,ndeosebi la sufoziunea mecanic,legat nu numai de fora presiunii hidrodinamice ci i de momentul declanrii acesteia,respectiv de ruperea echilibrului relativ al granulelor.Efectul mecanic morfologic al sufoziunii l constituie fenomenele de tasare sau chiar de deplasare a straturilor superficiale de roci. n aceste cazuri,rolul apei subterane este acela de a pregti terenul pentru declanarea proceselor,fr a mai aciona direct n timpul producerii acestora.n cazul alunecrilor de teren,cele de tip distructiv se produc n cea mai mare parte,tocmai datorit sufoziunii [3]. Putem spune,c apa subteran poate fi considerat drept cauz principal a distrugerii structurilor,i de aceea trebuie s se in neaprat seama n amplasarea diverselor construcii.n condiii speciale de aerisire i de circulaie a curenilor de aer,apa subteran poate nghea formnd chiar stalactite de ghea[3].

20

1.7 Surse de poluare a apelor subterane:Sub aciunea mrimii arealului de pe care provine poluarea,pot fi ncadrate n 2 mari categorii : a) surse de poluare difuze sau distribuite,n care agentul poluant se infiltreaz i percoleaz terenul pe spaii largi,de la cteva hectare pn la zeci i chiar sute de hectare ; b) surse de poluare concentrate n care agentul poluant se infiltreaz i percoleaz solul punctual sau de-a lungul unor panglici de teren de mic nlime. Sursele de poluare difuze cuprind : 1) industriale. 2) Apele din irigaii care se infiltreaz i percoleaz terenurile agricole saturate primar sau secundar,precum i terenurile agricole pe care se aplic n condiii iraionale pesticide sau ngrminte. n legtur cu polurile produse, ca urmare a prezenei depozitelor menajere i splarea lor de ctre apa czut din precipitaii,cercetrile ntreprinse n lume arat c de obicei sunt afectate numai apele freatice situate n apropierea suprafeei terenului,existnd un amestec vertical limitat i o mic raz de extincie a polurii.Apa freatic se ncarc cu parte din gazele formate n timpul proceselor de descompunere ce se petrec n gunoaie(n special CO2 i NH3). Cel mai mare pericol l reprezint ns ncrcrile bacteriologice cu microorganisme patogene(bacterii i virui).n cazul depozitelor de reziduuri industriale,procesele fizicochimice de poluare cuprind,mai nti,dizolvarea substanelor solubile,apoi infiltrarea n sol . n cazul polurii subterane ,cu produi provenii din depozitele de reziduuri industriale i de steril,trebuie fcute 2 observaii importante cum ar fi acelea c toxicitatea este foarte mare la unele substane( cum ar fi cianurile ,metalele grele) i c pot trece luni sau chiar ani pn n momentul n care este identificat i sesizat poluarea periodic n care substanele poluante circul i afecteaz mari suprafee de acvifer [3]. Reprezint o mare importan o poluare subteran ,deoarece depoluarea unui acvifer este o operaie,de cele mai multe ori,dac nu imposibil ,deosebit de costisitoare,iar epurarea subteran natural este un proces care poate dura zeci sau chiar sute de ani,din momentul n care fenomenul de poluare a fost sesizat i ntrerupt. Apele din precipitaii care,cad pe suprafaa depozitelor de gunoaie i reziduuri

21

n procesul de infiltrare i percolare a apelor din precipitaii i/sau din irigaii prin sol,pot fi antrenate i acele elemnte care se caracterizeaz printr-o capacitate compuii azotului (n special nitrai) i clorul. Concentraia medie,n aceste substane a apei de percolaie poate atinge 800mg./L pentru azot ,160mg./L pentru CaO i 80mg./L pentru clor. nafara acestor elemente,apa de percolaie mai poate antrena,n concentraii apropiate celor prezente sulfai i sruri de sodiu. De asemenea pesticidele,diferitele forme de fosfor,precum i materia organic sunt antrenate ntr-o proporie mic ctre apa subteran. Cei mai toxici dintre aceti ageni poluani sunt nitraii (NO3 ), ionii de clor (Cl) i sodiu (Na+ ) pe baza crora se apreciaz, n principal potabilitatea apelor subterane. Gradul de pericol, referitor la poluarea apelor freatice i subterane, ca urmare a irigrii terenurilor cu ape uzate, depinde de schema de amenajare i metoda de udare , compoziia i caracteristicile fizice, chimice i bacteriologice ale apei uzate. n general, la irigaiile cu ape uzate, se folosesc apele provenite de la uniti agrozootehnice i din acest motiv poluarea poate avea un pronunat caracter eidemiologic, datorit cantitii de germeni patogeni,pe care o poate duce n acvifer [3]. Totui s-a observat acolo unde irigarea cu ape uzate a fost condus corespunztor,ca pe o adncime cuprins ntre 0,9 i 1,2m solul reine toate microorganismele (pe primul centimetru, circa 90%din totalul bacteriilor). Este imporatnt deci s nu fie depit capacitatea de epurare natural a solului deziderat care v-a trebui reazlizat printr-un control riguros sub aspect cantitativ i calitativ (eventual epurare nainte de administrare) [3]. mare de disociere i de migrare prin convecie.n aceast categorie sunt cuprini n principal civa din

CAP 2. POLUAREA,CIRCULAIA I CAPTAREA APELOR SUBTERANE

22

2.1 Sursele de poluare concentrate includ :a) Pierderile din reelele de transport ale apelor uzate menajere,industriale sau agricole,precum i pierderile din reeaua de transport i nmagazinarea diferitelor lichide cu proprieti poluante . b) Cmpurile de infiltraie i bazinele de stocare a apelor uzate constituie tehnici de separare a reziduurilor solide(nmoluri)de cele lichide,pentru un numr mare de uniti n special din industria alimentar.Acelai procedeu este folosit curent i n staiile de epurare a apelor menajere,apa din nmoluri sub aciunea gravitaiei se infiltreaz i percoleaz solul . Dac nu sunt drenate, aceste ape pot modifica Ph-ul,CBO5 ul i cantitatea de materii,n special oraganice ,din apa freatic i subteran.Bazinele de stocare se utilizeaz mai ales n unitile agroindustriale de cretere a animalelor.De obicei sunt etane fa de mediul exterior.n anumite situaii(n general accidentale)se pot produce pierderii de ap din aceste bazine ctre subteran.Influena asupra apelor freatice i /sau subterane este asemntoare cu cea prezentat anterior. c) Fosele septice (fig.5) sunt rezevoare etane, ngropate cu capaciti de 3-5 m 3, n care se adun reziduurile solide i lichide provenite din gospodrii individuale ( acestea fiind interzise n prezent ) [5].

Fig.4. Intruziunea apei din mri (oceane )n acviferele zonelor litorale [5] La un anumit nivel,partea lichid din fos ptrunde ntr-o reea de conducte de transport i apoi ntr-o reea de distribuie(conducte prevzute cu fante sau orificii) care mprtie apa n teren.Procesul de distribuie a reziduului lichid a fost numit ,, epandaj,,.

23

Capacitatea de debitare a reelei de distribuie i reducerea timpului de infiltraie pot fi mrite prin amplasarea,n jurul reelei ngropate n epandaj,a unui strat nalt de nisip de 40-50 cm.

Fig.5 Vedere n plan a amenajrii de epandaj [6] Prin folosirea acestui sistem igienico-sanitar individual s-a constatat c, dac amplasamentul bazinului i a reelei este bine ales ,iar execuia este corect i ngrijit, posibilitile de poluare a acviferului sunt limitate,pericolele aprnd atunci cnd datorit unor greeli constructive, fosele septice se fisureaz,iar reziduurile nmagazinate sunt descrcate n subsol. Poluarea datorat pierderilor din fosele septice are un caracter bacteriologic i apoi unul chimic,datorit particularitilor de coninut ale efluentului menajer. Puurile de injecie se folosesc, n special pentru rencrcarea acviferelor cu capacitate mare de nmagazinare. Pentru rencrcare se folosete de regul,apa uzat care este injectat ,fie n acviferele improprii consumului, fie n acviferele supuse consumului.n ambele situaii ,se mizeaz pe capaciatatea de epurare a solului. Din cercetrile efectuate n ntreaga lume s-a putut constata ns ,o slab epurare natural,n special ceea ce privete substanele chimice coninute n aceste ape. Pentru a sublinia afirmaia c n subteran procesele de epuarare chimc sunt,cu totul nesimnificative,iar aprecierea c ar exista zone ale scoarei n care depozitarea reziduurilor s-ar putea face fr pericol este fals . Trebuie considerat exemplul unei anumite perioade de timp , cnd n ri dezvoltate industrial au fost folosite puuri de injecie sub presiune, n scopul depozitrii unor produse toxice lichide cum ar leiile reziduale de potasiu. n ceea ce privete poluarea bacteriologic,determinat de injectarea apelor uzate,cercetrile au artat c zona de extincie se limiteaz la o raz de cel mult 30 de m,fa de pu,zon n care se poate miza pe un oarecare produs de epurare biologic natural [6]. Factorii care influeneaz intensitatea procesului de poluare, a apelor subterane: a)Structura litologic i hidrologic a terenelui 24

b)Natura substanelor poluante Aciunile legislative n tabelul de mai jos este prezentat influena apei de injecie asupra apei freatice i evoluia coninutului chimic de diverse substane fa de puul de injecie. Tabel nr.1NR. CRT. CONSTITUENT CHIMIC U.M APA FREATIC INIIAL APA INJECIE APA FREATIC CONTAMINAT DISTANA DE : 30 metri 73,5 metri 163,5 metri 288,0 295,0 405,0 31,0 1,0 0,2 239,0 156,0 22,0 445,0 28,0 1,0 0,5 248,0 164,0 21,0 261,0 430,0 32,0 0,8 0,5 207,0 200,0 9,0

1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8.

cloruri Sulfai magneziu bor Nitrai sodiu calciu poatsiu

mg/L mg/L mg/L mg/L mg/L mg/L mg/L mg/L

12,0 40,0 7,0 0,1 0 35,0 40,0 3,0

272,0 430,0 30,0 1,0 0,2 239,0 156,0 22,0

Lund n considerare aceste observaii,este evident c la injectare,trebuie folosite ape uzate care au fost n prealabil,supuse anumitor trepte de epurare. Sub aspect litologic i hidrologic sunt semnalai 2 factori de mare importan i anume,poziia acviferului n raport cu suprafeele nconjurtoare i permeabilitatea orizonturilor de la suprafaa terenului [fig.4]. n primul caz ,n ceea ce privete poziia acviferului,este evident c,n cazul n care substanele poluante ptrund,de exemplu,n acviferul unei terase,zona de contaminare se extinde mult i rapid,datorit mrimii gradienilor hidraulici. De obicei ns datorit particularitilor de amplasament ale surselor,n majoritatea cazurilor de poluare subteran din lume s-a constatat o vitez i o arie restrns de rspndire a substanelor poluante. Sub raportul permeabilitii, este de necontestat faptul c orizonturile de suprafa dac au textura fin i argiloas, reduc mult valoarea infiltraiilor de substane poluante. Pe de alt parte, acviferele care cuprind n procent mare ,particulele cu textura grosier sau roci fisurate favorizeaz circulaia rapid i pe distane mari a poluanilor. Atunci cnd din punct de vedere textural nu exist alternative ,alegerea amplasamentului cmpului de infiltraie n mod obligatoriu trebuie s in seama de direcia i sensul de circulaie al apei subterane sau

25

caracteristicile hidrogeologice,numai aa v-a fi posibil gsirea soluiilor pentru limitarea polurii i limitarea extinciei zonei poluate [3]. n ceea ce privete natura substanelor poluante sunt semnificative,rezultatele unui studiu efectuat n S.U.A (1979) n 173 de cazuri de poluare.Astfel n tabelul de mai jos se poate observa numrul de cazuri n care apa subteran a fost afectat[Tab2.] . Tab2. Tipuri de poluare semnalate i incidena lor asupra apei subterane Nr. SURSA POLURII CAZURI Numrul de cazuri i procentul Crt. STUDIATE de inciden al polurii asupra apelor subterane 1. APE UZATE INDUSTRIALE 50 31 ( 62%) 2. CMP DE INFILTRAIE 46 7 (15%) 3. PRODUSE PETROLIERE 27 18 (67%) 4. APE MENAJERE 21 15 (71%) 5. CLORURI 16 13 (81%) 6. APE RADIOACTIVE 7 2 (29%) 7. PESTICIDE 4 2 (50%) 8. NGRMINTE 3 3 (100%) 9. APE DE MIN 3 1 (33%) TOTAL 173 91 (53%)

Alunecrile de teren constituie rezultatul interaciunii unui complex de factori naturali dintre care cei mai importani sunt : apa subteran,apa de suprafa,condiiile de stratificaie i caracteristicile mecanice ale rocilor. Afreatice i subterane pot influenate pe diferite ci stabilitatea versanilor prin variaiile de umiditate determinate de nivelurile pnzei freatice,pot provoca schimbri de greutate (n stare submersat sat. = 1,0 t.f/ m3 iar n stare saturat sat. = 1,0 t.f/ m3) .Fora hidrodinamic de antrenare,la o pant a apei subterane de 10 % acioneaz asupra fiecrui m3 de pmnt aflat sub nivelul apei cu o for de aproximativ 100 daN dirijat n paralel cu linia,de cea mai mare pant. Apa subteran n micare poate exercita un efect mecanic ,de eroziune intern sau o aciune de splare chimic a diverselor minerale. Variaiile la nivel ale apei subterane,n zonele de contact ale straturilor ,pot provoca o slbire a rezistenei de forfecare.

26

2.2 Avantajele apelor subterane :n raport cu apele de suprafa ,cele subterane prezint numeroase avantaje :au o extincie mai mare ,comparativ cu rurile;fiind protejate mai bine de o eventual poluare acestea prezint o calitate mai bun. Alimentarea apelor subterane depinde, de 5 mari factori condiionali : hidroclimatici(precipitaii,evaporaie),geomorfologici(relief),geologici(structur), hidrologici ai solului, natura cuverturii vegetale [8].

Fig.6 Relaia dintre nivelul apei freatice i gradul de saturare [10] 1) Apele care alimentez pnzele subterane: a) Apele juvenile ,sunt apele care se manifet prin emisia de vapori ce provine din erupiile vulcanice,gheizere,izvoare termale. Aportul acestora (civa km3 /an),la scara actual este foarte sczut ,deoarece exist numai 2 surse principale de ape juvenile i anume : prin cristalizare i formarea mineralelor direct n crusta terestr (cca.3km3 /an);prin rcirea magmei ce penetreaz local scoara terestr. b) Apele vadoase ,reprezint totalitatea apelor care provin din precipitaii.Se manifest n zona nesaturat a scosrei terestre i se cantoneaz la suprafaa stratelor impermeabile ca urmare a infiltraiei. GEOLOGIA APEI .

27

Materialele care alctuiesc scoara terestr ,la diverse grade de temperatur,n funcie de natura litologic,de nmagazinare i favorizare a scurgerii apei subterane.Srurile solubile existente n litosfer contribuie la definirea compoziiei chimice a apelor[10].

2.3 Apele subterane din bazinele sedimentare:Repartiia vertical i extinderea orizontal a apelor subterane depind,n primul rnd de caracteristicile geologice ale scoarei terestre . Repatiia pe verticl a apelor subterane. O seciune vertical ntr-un pachet de roci sedimentare scoate n eviden o succesiune de roci productoare de ap (formaiuni permeabile ), separate de strate neproductive de ap (formaiuni impermeabile )[10].

Fig.7 Existena apelor arteziene ntr-un sistem cu succesiuni de paturi impermeabile [10] Formaiunile permeabile adpostesc zcminte subterane de ap cunoscute sub denumirea de strate acvifere (pnze de ape subterane);acestea sunt reprezentate de nisipuri,nisipuri argiloase,pietriuri,calcare,gresii,etc.Formaiunile impermeabile,mai ales argilele,dei nmagazineaz i ele cantiti importante de ap,nu pot alimenta puul deoarece separ acviferul.Aceste formaiuni nu sunt perfect etane i rar alctuiesc ecrane complet izolatoare n acvifere.Viteza de scurgere a apei,n cadrul unei asemenea formaiuni este foarte lent( civa mm/an sau cm/secol).

28

2.4 Apele subterane din regiunile montane:Localizarea zcmintelor de ape subterane ascult de aceleai legi ca i cele din bazinele sedimentare .Cu toate c precipitaiile cad ntr-o cantitate foarte mare ,la altitudini ridicate ,apele subterane nu ntrunesc condiii adecvate pentru a forma pnze continue.Obstrucia este determinat de impermeabilitatea rocilor (de obicei roci dure sau vulcanice ),pant mare i scurgere rapid.Apele subterane bogate se gsesc doar n sectoarele depresionare unde pantele sunt reduse,viteza de scurgere a apelor de suprafa este mic i natura solului este predominant nisipoas.

Fig8 . Pnze subterane n structuri faliate [10] n rocile poroase infiltraia este ridicat mai ales n perioada primverii cnd se topete lent stratul de zpad i apa are timp suficient s se infiltreze n sol[fig8] .

2.5 Apele subterane din regiunile de soclun regiunile de soclu apele subterane sunt mult mai rare ,comparativ cu cele existente n bazinele sedimentare. Zcmintele de ap sunt locale, fr extensiune regional, dispuse n 3 tipuri principale de structuri : a)formaiuni de sedimentare compacte (sau dure ), formaiuni superficiale ( strate alterate, aluviuni, etc). Studiul morfologic al acviferelor :

29

Zcmntul de ap subteran,utilizat ca izvor de ap,poart denumirea de acvifer. Un acvifer este o formaiune geologic permeabil care nmagazineaz n golurile sale de ap i care circul prin acestea ,cu o vitez semnificativ i care este susceptibil de a fi extras n cantiti apreciabile prin intermediul mijloacelor de captare (fig.9) [10].

Fig 9.Diferite tipuri de goluri existente n scoar [10]

Un

acvifer

este

compus

,din

roca

rezervor

(sub

forma

unor

schelete

solide),reprezentat de grunii nisipurilor ,piteriurilor,etc .Apa n micare constituie pnza de ap subtern.Prin urmare cei 2 termeni ,acvifer i pnz de ap subteran,nu sunt sinonimi. Stratele acvifere au 3 pri componente : -zona de alimentare,situat la cele mai ridicate cote ,intr n contact cu atmosfera. -zona de acumulare,are o extindere mare,dar circulaia apei este redus. -zona de descrcare,situat la cotele inferioare ale stratului,este marcat de regul de apariia izvoarelor. Srurile solubile aflate n scoara terestr contribuie la definitivarea compoziiei chimice a apei subterane, n acest caz ,gazul constituient putnd fi neglijat. Tipuri hidraulice de acvifere libere i captive [10]. Studiul primului acvifer,care-i face simit prezena n puuri, relev existena unui nivel de ap care poart denumirea de nivel piezometric.Ansamblul nivelurilor piezometrice ale unui acvifer ,msurate n diferite puncte,formeaz o suprafa piezometric ; aceasta constituie limita superioar a acviferului i poate fi asimilat ,n aceeai msur,cu suprafaa liber(locul unde presiunea intern este egal cu presiunea atmosferic)[fig.10]. 30

Fig10.Nivelul piezometric n pnzele captive i circulaia apei h/L-gradientul piezometric , y-grosimea acviferului [10] Acviferele situate la adncimi,sunt de cele mai multe ori, prizonierele formaiunilor impemeabile.Ca urmare a adncimii mari la care se afl,acviferul,roca i apa suport o presiune vertical,dirijat de sus n jos ,egal cu greutatea coloanei de teren . n cazul n care se ptrunde cu un foraj n acvifer,apa acestuia este expulzat ca urmare a decompresiunii i se ridic n foraj pn la echilibrare (acestea sunt acviferele cu pnz captiv ce au un caracter ascendent) [fig11]. n cazul n care nivelul piezometric este situat deasupra suprafeei topografice,apele subterane nesc natural i poart denumirea deape arteziene[10].

Fig.11 Presiunea vertical ntr-un pu (a) i creterea celei liniare ca urmare a adncimii [10]

31

Prezena unui acoperi constituit dintr-o formaiune semipermeabil permite schimburi de ap i de presiune cu acviferul suprapus,implicnd apariia unui tip de acvifer cu pnz semicaptiv;n acest caz cele 2 acvifere suprapuse formeaz un acvifer bistrat.

Fig.12 Schema acviferului cu pnz captiv [13] Acviferul multistrat este alctuit din mai multe formaiuni permeabile cu intercalaii de straturi semipermeabile . Poate exista o difereniere vizibil ntre un strat foarte subire de ap care se scurge n ptura superficial i pnza freatic deja constituit(stratul superior prin care se desfoar scurgerea avnd grosimi de doar civa centimetri) [fig.12]. n cadrul formaiunilor calcaroase (relief carstic ) problema pnzelor subterane se pune n diferit, comparativ cu celelalte formaiuni geologice. Pentru formaiunile carstice sub forma blocurilor de roc se pot distinge 2 zone : una situat la cote altitudinile mari ,nesaturate de ap i alta situat la cote de altitudine joase din care apele graviteaz ctre emergen [10].

32

Fig13. Existena unui curs de ap n formaiuni carstice [10]

Pot exista i zone cu 4 sectoare de ptrundere i circulie a apei : zona fisurilor,zona canalelor,zona colectorului care debueaz n extrior i acviferul freatic de adncime . Suprafeele piezometrice sunt reprezentate de curbe de nivel cunoscute sub denumirea de curbe echipoteniale[fig.13] . n cazul n care rul alimenteaz pnza freatic,curbele echipoteniale au inflexiunea ndreptat spre aval cnd pnza freatic alimenteaz rul,curbele de nivel sunt ndreptate spre amonte [fig14] .

Fig14. Influena faliilor asupra stratelor acvifere [10]

Formele pozitive ale suprafeei piezometrice se datoresc neregularitilor substratului impermeabil sau al unor lentile sedimentare sau permeabile .n aceeai msur pot fi produse modificri ale nivelului freatic i ca urmare a unor accidente tectonice . Coborrea nivelului freatic se poate datora,fie crerii unei suprafee depresionare prin tasare (mai ale n nisip ),fie prin sparea unui canal. n urma apariiei unei suprafee lacustre (ex: baraj) sau a irigaiilor ,nivelul freatic sufer o ridicare. n principiu,climatul este cel care influeneaz,preponderent alimentarea freaticului [fig.15] .

33

Fig15 . Modificarea nivelului freatic dup crearea unui lac [10]

Un caz aparte este este reprezentat de relaia ap dulce- ap srat, mai ales n cadrul insulelor.Masa de ap dulce lund forma unei gigantice lentile cu fee convexe[fig.16]. Practic apa dulce plutete pe cea srat deoarece are o densitate mai mic ,raportul densitii apei dulci cu cea srat fiind de 40 / 1[10]. Fluctuaiile suprafeei piezometrice,naturale sau provocate de aciunea omului,antreneaz n pnzele freatice libere modificri ale volumului acviferului.

Fig.16. Relaia ap dulce ap srat n cadrul peninsulelor i insulelor [10]

Se pot distinge 2 tipuri de cicluri ale fluctuaiei naturale ,care sunt n relaie cu ciclurile anuale i plurianuale ale precipitaiilor . Primul permite definirea anului hidrologic se corespunde timpului care separ 2 minime i nlimea fluctuiei ce delimiteaz o zon de fluctuaie egal cu amplitudinea cuprins ntre nivelurile cele mai joase i mai nalte ; al 2-lea corespunde anului hidrologic mediu i nlimii anuale medii a fluctuaiei . Variaiile nivelului piezometric sunt raportate la zile ,luni i ani . Fluctuaiile pnzei freatice sunt provocate i ca urmare a supraexploatrii apelor subterane,acestea manifestndu-se ,cel mai adesea,printr-o scdere medie continu a nivelurilor piezometrice .Cele mai multe cazuri de acest gen petrecndu-se , n zonele cu potenial industrial dezvoltat ,cu potenial demografic ridicat ,sau n marile metropole.

Stratele acvifere freatice : Sunt acviferele situate deasupra primului strat impemeabil.Nivelul acestor strate urmrete ,cu un anumit grad de atenuare ,suprafaa topografic[10].

34

Fig.17.Efectul pomprii apei freatice i apariia conului de depresiune [10] Ca urmare a structurii complexe ,cu alternana de depozite permeabile i impermeabile,se ntlnesc strate acvifere libere sau captive(curgerea acestui tip de ap fiind radian) . Stratele acvifere freatice din zonele interfluviale sunt cantonate fie n sectoarele de cmpie,fie n cele montane [fig.17]. n cmpie se gsesc la baza depozitelor lessoide.Grosimea acestor depozite poate atinge i valori maxime de 20-40 m (exp: Brgan), apele din aceast zon avnd un grad mare de mineralizare i duritate sporit.n zonele deluroase i de munte se pot acumula cantiti importante de ape freatice ,n depozitele deluviale . Acviferele din roci compacte cu fisuri mici nu formez strate deoarece reelele sunt izolate ;iar acviferele din roci cu fisuri largi sunt rspndite n rocile solubile , ca de exemplu calcarul.Fisurile se lrgesc ca urmare a dizolvrii carbonatului de calciu sau a gipsului.

Stratele acvifere captive .Sunt cantonate ntre 2 strate impermeabile i alimentarea nu corespunde cu arealul pe care-i ocup stratul ,purtnd i denumirea de strate de adncime[fig18].Regimul de variaie nu depinde de regimul de condiii climatice [10].

35

Fig18. Interaciunea apei curgtoare cu stratul freatic .[10] a)alimentarea rului de ctre pnza freatic b)alimentarea pnzei freatice de ctre ru.

n funcie de nivelul piezometric stratele acvifere captive ,pot fi clasificate n : a) strate acvifere captive fr presiune ,ce se formeaz doar n cazul n care nu toat grosimea stratului permeabil a devenit strat acvifer (n acest caz ,stratul permeabil nu este pe deplin saturat de ap ) . b) Strat acvifer captiv sub presiune ,se formeaz n cazul n care ntregul strat permeabil este saturat cu ap.Este cazul stratelor care prezint un oarecare grad de nclinare,n procesul de echilibrare a apelor exercitndu-se o presiune asupra plafonului impermeabil . n cazul n care plafonul impermeabil este strpuns ,apa aflat sub presiune tinde spre suprafa.Se deosebesc urmtoarele tipuri de ap : 1) Apa ascensional ,este cea care se ridic pn sub suprafaa terenului.Ridicarea n foraj este n funcie de presiunea hidrostatic existent.Nivelul piezometric este negativ deoarece el se afl situat sub nivelul topografic [fig.19].

36

Fig19. Pnza captiv cu ap ascensional (nivelul piezometric sub suprafaa topografic [10]

Apa artezian (fig.20) este cea care iese din foraj ,sub preisune, deasupra nivelului topografic.n Romnia se gsesc n Cmpia Romn ,nivelul piezometric fiind pozitiv deoarece se afl situat deasupra solului .

Fig 20. Pnza captiv cu ape arteziene [10]

Nivelul piezometric poate fi determinat cu ajutorul unui manometru .Acesta se instaleaz la gura forajului artezian , nlimea nivelului piezometric se determin ca fiind suma adncimii forajului (h) i a presiunii manometrului (notat cu ,,p),n atmosfere multiplicat cu valoarea de 10,33 (unitatea de msur a unei atmosfere )[10].

37

3.5.1 Tipuri de ape subterane i caracteristicile lor .Apa eliberat din acvifer,sub aciunea gravitaiei,poart denumirea de ap gravitaional.ntr-un eantion al scoarei terestre o parte din ap se v-a scurge gravitaional pn cnd aceasta v-a rmne uscat,purtnd denumirea de eantion uscat .Plasat ntr-o centrifug se v-a mai elibera un anumit volum de ap care este n funcie de fora centrifug,adic depinde de fora de rotaie [tab].

Tab nr3 . Marile tipuri de ap subteran Tipuri de ap subteran Apa disponibil Apa Extracie Mijloace Fore puse n joc Gravitaie .Disecaie Gravitaia.Cldura.

Apa nedisponibil

gravitaional Apa de retenie Centrifuga

Atracia molecular

Apa de retenie : Caracteristicile apei de retenie sunt datorate proprietilor particulare ale structurii moleculare ale apei (fiind cunoscut i sub numele de ,,ap legat,,). Molecula de ap ,de model triunghiular cu ioni de ,,H,, ncrcai pozitiv i de ioni de ,,O ncrcai negativ se comport ca un dipol , dotat cu un moment electric permanent (explicnd astfel forele electromagnetice ). Aceste fore acioneaz ntre moleculele de ap ,pe de o parte ,i ntre acestea i particulele solului ncrcate electric pe cealalt parte.n mediul poros exist in cmp electric natural ce provoac o polarizare a suprafeei particulelor ,acest fapt explicnd proprietile fizice ale apei de retenie: o densitate ridicat ce variaz ntre 1,25-1,70 i o puternic vscozitate ,aproape identic cu cea a glicerinei .Volumul apei de retenie depinde ,n mod esenial de talia particulelor . Apa legat: Determin umiditatea natural a rocilor i poate fi legat chimic sau fizic . Apa legat chimic face parte din compoziia chimic a rocilor ,strns legat de reeaua cristalin a mineralelor sub 3 forme:

38

a) Apa de constituie ,intr n compoziia chimic a mineralelor sub form de io ni de H i OH ,hidrat de calciu.Aceast ap este eliberat la temperaturi ridicate cnd mineralele respective se descompun dnd natere altora[10].

Fig 21 . Categorii de ap fizic legat [10]

a) Apa de cristalizare intr n alctuirea unor reele cristaline,dar este mai slab legat chimic fa de celelalte .Intr n compoziia unor minerale sau roci : gips i sulfat de cupru.Este eliberat la temperaturi ridicate cu schimbarea calitativ a rocilor. b) Apa higroscopic nconjoar granulele rocilor sub forma unei pelicule i se menine la suprafa datorit aciunii reciproce dintre forele moleculare ale apei i granulele solide (fig.21) Apa higroscopic nu transmite presiune hidrostatic ,fapt pentru care poate fi deplasat numai n stare de vapori.Cantitatea de ap higroscopic existent n porii rocilor este n funcie de umiditatea atmosferic ,valoarea ei maxim fiind ntlnit numai n cazul unei saturaii complete de umiditate a aerului atmosferic .De obicei se gsete n proporie de 15-18 % la nisipuri fine i medii i scade la nisipuri grosiere pn 1,2 -0,5 %. Acest tip de ap nu respect legile dinamicii fluidelor ,ea putnd fi ndeprtat din porii rocilor la temperaturi mai mari 104,5C i numai sub form de vapori .Punctul su de nghe se ridic la -78C ,iar cel de fierbere la +100C[6] . c) Apa pelicular stabil legat constituie un al 2-lea nveli care acoper granulele rocilor sub forma unui strat de ap subire .Acest tip de ap se menine la suprafaa granulelor prin aciunea forelor de atracie molecular cu intensitate mijlocie ,existente ntre particulele de roc i moleculele de ap .

39

Nu dizolv srurile ,nu conduc curentul electric ,nuse mic i nu transmite presiune hidrostatic i hidrodinamic,se elimin la temperatura de 105C i ofer o oarecare coeziune argilelor.[10] Apa pelicular (fig.22) poate circula n stare lichid de pe o granula de roc pe alta,fr a fi ns influenat de fora gravitaional ,dar cu condiia s existe o diferen de grosime a peliculei de ap ntre cele 2 granule .

Fig22. Modalitatea de deplasare a apei peliculare [10] Coninutul de ap pelicular din argile poate ajunge la 40-45%,n timp ce la nisipuri coboar de la 3 la 1,5 %.Caracteristicile termice ale apei peliculare labil legate o deosebesc de precedentele c nghea la temperaturi situate sub -1 C i se transform n vapori la temperaturi de 104,5C.Ea singur contribuie la scurgerea apelor subterane n acvifere i implicit spre izvoare i lucrrile de captare . APA LIBER: Apa liber poate exista n cele 3 forme de agregare : lichid,solid i gazoas. Apa liber (gravitaional ) se poate deplasa sub aciunea forelor de gravitaie,adic a diferenelor de presiune.Ea singur contribuie la scurgerea apelor subterane n acvifere i implicit spre izvoare i lucrrile de captare.Apa liber poate exista n cele 3 forme de agregare:lichid, solid i gazoas.n starea de vapori satureaz,n funcie de umiditatea atmosferei,spaiile libere din masa rocilor i n funcie de temperatur poate trece sub form lichid ca urmare a condensrii.

40

n stare lichid se prezint sub 2 forme : a) Apa capilar se menine n porii rocilor datorit tensiunii superficiale i a forelor capilare.Are capacitatea de a urca prin pori pn la nlimi invers proporionale cu diametrul lor( la nisipul fin urc mai mult dect la nivelul grosier).nghea la temperaturi situate