Lucrari-practice-hidrologie.pdf

9

Capitolul I: Modaliti privind elaborarea studiilor hidrogeologice, hidrologice i a cercetrilor de teren

Cercetrile hidrogeologice i hidrologice au ca scop principal stabilirea principalelor resurse de ap potabil subteran (din stratele acvifere i de adncime) i de suprafa care pot intra n circuitul economic, n vederea alimentrii cu ap a populaiei (fie din mediul urban, fie din cel rural), a zonelor industriale, a utilizrii acestora n agricultur (la irigaii, piscicultur, creterea animalelor) sau n alte scopuri.

n vederea obinerii unor date ct mai concludente asupra repartiiei spaiale a surselor de ap dintr-o anumit regiune, activitatea de cercetare trebuie orientat ntr-o prim etap pe studierea informaiilor bibliografice existente, pe organizarea cercetrilor de teren (n etapa a doua), urmat de activitatea de prelucrare a datelor i a informaiilor obinute din activitatea de teren i de analiz i sintetizare a acestora.

Pentru efectuarea cercetrilor n etapa de teren, sunt necesare o serie de materiale:

- hri topografice i geologice ale zonei studiate, la scri ct mai mari (1:5000, 1:10000 sau 1:25000);

- aerofotograme sau imagini satelitare;

- mijloace de msurare a lungimilor, adncimii nivelului hidrostatic, grosimii stratului de ap dintr-un pu sau foraj (rulete, sfoar gradat, fluier hidrogeologic);

- mijloace de msurare a calitii apei (instrumente de determinare a pH-ului, oxigenului dizolvat, salinitii, coninutului total de sruri dizolvate);

- instrumente de orientare pe teren i de determinare a altitudinii absolute a surselor de ap (busol, altimetru);

- recipiente pentru colectarea probelor de ap. Hrile topografice constituie principalul mijloc de la care se pornete n

cercetarea hidrogeologic i hidrologic. Pe baza hrilor topografice se poate forma o imagine general, ct mai real, asupra distribuiei n spaiu a resurselor de ap subteran i de suprafa.

O prim activitate care trebuie efectuat, n etapa cercetrilor de teren, pe baza hrilor topografice, o constituie cartarea topografic (poziionarea pe harta topografic) a surselor de ap (izvoare, puuri, foraje). Cartarea topografic a surselor de ap subterane i de suprafa ofer o imagine de ansamblu asupra modului de dezvoltare a stratelor acvifere, a direciei de curgere a apei n subteran i la suprafa, n raport cu nclinarea reliefului, a modului de utilizare a acestor resurse, att la nivel local, ct i la nivel regional.

Totodat, cu ajutorul hrilor topografice, se pot carta i diferitele deschideri naturale aprute n urma prbuirilor, surprilor, alunecrilor de teren, dar i formele de relief generate de activitatea antropic care pot conduce la schimbri de direcie a curgerii apei subterane i de suprafa, la modificri ale grosimii stratelor freatice

9

(exploatri n carier i n mine, depozite de halde de steril, depozite de deeuri menajere, anuri adnci etc.).

Pe hrile topografice i n carnetul de observaii se consemneaz, n etapa de teren, cotele altitudinale ale surselor de ap, adncimile nivelului hidrostatic n puuri i foraje, se determin prezena unor artere hidrografice, lacurilor, mlatinilor, lucrrilor de irigaii, direcia i viteza de curgere a apei subterane i de suprafa, se preleveaz probe de roci pentru identificarea proprietilor fizico-chimice ale acestora, se fac diferite msurtori morfometrice ale albiiilor cursurilor de ap, se determin valoarea debitelor izvoarelor i rurilor, se msoar temperatura apei, att din sursele subterane, ct i din cele de suprafa, se colecteaz probe de ap pentru determinarea ulterioar a calitii acesteia i se analizeaz modalitile de utilizare a resurselor de ap de ctre posibilii consumatori.

Dup cercetarea de teren se poate trece la o a treia etap (de laborator), care const n: prelucrarea datelor i informaiilor obinute n etapa de teren sau de la punctele de observaie special amenajate (posturi hidrometrice, staii hidrometrice, posturi hidrogeologice etc.), determinarea cu ajutorul analizei de laborator, pe baza

probelor de roci prelevate n faza de teren, a principalelor proprieti fizico-chimice ale substratului geologic (sub raportul alctuirii granulometrice, porozitii, permeabilitii, alctuirii chimice i solubilitii etc.), studierea i analizarea structurii geologice pe baza hrilor geologice i a coloanelor stratigrafice (pentru realizarea profilului hidrogeologic), determinarea pe baza msurtorilor de teren a grosimii depozitelor permeabile (pietriuri, nisipuri i argile) i a stratului acvifer, determinarea prin analize fizico-chimice a proprietilor chimice ale probelor de ap colectate din diferite surse, a calitii i strii de saprobitate a acestor surse de ap etc.

Pe baza datelor obinute n etapa de laborator, prin analiz i sintetizare, se realizeaz diferite materiale grafice (hri, diagrame, grafice etc.) i se elaboreaz studiile hidrogeologice i hidrologice.

9

Capitolul II: Hidrogeologie aplicaii practice

I.1. Cartarea surselor de ap subteran

Cercetrile de teren, alturi de analiza detaliat a hrilor topografice, se constituie ntr-o etap important n studierea repartiiei spaiale a surselor de ap subteran. n cadrul acestor cercetri o importan deosebit o reprezint cartarea i nscrierea punctelor hidrogeologice (foraje, puuri) pe hrile topografice.

Punctele hidrogeologice se nscriu pe hart, printr-un ptrat n cazul puurilor sau un triunghi n cazul forajelor, poziionarea lor fcndu-se fa de un reper vizibil (obiective social-economice, hidrotehnice, artere hidrografice i de circulaie, ci ferate sau rutiere etc.).

Numerotarea punctelor hidrogeologice se face ntr-un bazin hidrografic

ncepnd cu cele situate n partea dreapt a bazinului, dinspre zonele joase spre cele nalte, apoi cu cele situate n bazinul superior, i n final, cu cele situate n partea stng a bazinului. Dup poziionarea punctelor hidrogeologice, n partea stng a acestora se trece numrul, iar n partea dreapt se noteaz adncimea nivelului hidrostatic i cota altimetric sub form de raport, fa de nivelul 0al Mrii Negre (Fig 1.1).

Fig.1.1. Reprezentarea punctelor hidrogeologice (puuri sau fntni) a. pu simplu; b. pu cu cumpn; c. nscrierea pe hart a puurilor: P2 - numrul puului, 109 cota altimetric a nivelului piezometric; 2 adncimea nivelului piezometric.

Pentru un studiu hidrogeologic complet punctele hidrogeologice trebuie sa aib o rspndire ct mai uniform n zona studiat. n general se recomand o densitate minim de un punct hidrogeologic la 5 km2. n zonele de contact dintre diferitele subuniti de relief (la contactul dintre munte i deal sau podi, dintre subcarpai i

Ionu Minea Gheorghe Romanescu

12

cmpie, dintre suprafaa interfluvial i valea unui ru) se recomand o mai mare densitate a acestor puncte hidrogeologice.

Dup cartarea surselor de ap subteran, pe hrile topografice, se nscriu i o serie de obiective importante: social-economice, hidrotehnice, artere hidrografice i de circulaie, ci ferate etc., care vor constitui puncte de reper pe teren.

I.2. Cartarea izvoarelor

Locul de apariie a apei subterane la suprafaa terenului (la zi), poart denumirea de izvor (sau emergen). Apariia izvoarelor este determinat fie de aciunea de eroziune i interceptare a stratelor acvifere, fie de producerea accidentelor tectonice (falieri, rupturi, fisuri).

Dac pnza freatic este deschis artificial prin foraje, punctul hidrogeologic astfel format este considerat ca fiind un pu (sau o fntn).

Pentru a putea clasifica izvoarele se folosesc o serie de termeni, n funcie de stratele acvifere sau formaiunile litologice din care provin (emergen, resurgen i exurgen)

Emergenele sunt apariiile apei subterane la suprafaa terenului. Ele provin din stratele acvifere freatice i de adncime baza unui versant, la baza unui abrupt, ori i fac apariia ca urmare a unor accidente tectonice.

n zonele unde structura litologic este format din depozite calcaroase, pentru izvoare se folosesc doi termeni:

- resurgen, reapariia la zi, la o cot altitudinal mai cobort, a cursurilor de ap (praie, ruri), care la un moment dat, dispar, n interiorul calcarelor, printr-un sorb sau ponor, i parcurg un traseu cu caracter descendent;

- exurgen, reprezint apariia la marginea zonelor calcaroase a unor ape subterane de origine vadoas, infiltrate n masa calcaroas prin fisuri i pori. n Romnia acest tip de izvoare se numesc izbucuri (de ex: Izbucul Bujor de pe valea Pogii, afluent al Arieului sau Izbucul Clugri-Vacu), i care pot avea caracter permanent sau intermitent.

Izvoarele se nscriu pe hrile topografice printr-un semn convenional caracteristic (Tab.1.1.), orientndu-se poziionarea lor fa de un reper vizibil (obiective social-economice, hidrotehnice, artere hidrografice i de circulaie, ci ferate sau rutiere etc.).

Scopul lucrrilor practice efectuate pe teren sau n laborator este de a determina, prin cartare, poziia geografic a unui izvor, tipul izvorului dup caracterul hidrodinamic i structura geologic, dup temperatur, debit i caracterul scurgerii, i dup calitatea apei care poate impune modul de folosin a izvorului ca surs de alimentare cu ap a populaie sau n alte scopuri.

Hidrologia mediilor continentale. Aplicaii practice

13

n literatura hidrologic de specialitate se regsesc mai multe clasificri ale izvoarelor n funcie de mai muli parametri, ns, pentru studiul hidrogeologic al unei regiuni, izvoarele sunt analizate dup:

A. caracterul hidrodinamic i structura geologic unde izvoarele pot fi clasificate n:

izvoare ascendente, atunci cnd apariia la suprafaa terenului se face sub presiune datorit poziionrii apei n subteran ntre dou strate de roci impermeabile. n cadrul acestor izvoare sunt incluse: izvoarele arteziene, vocluziene, izvoarele ascendente

de falie, de strat etc.

izvoare descendente formate prin apariia la suprafaa terenului a apei din pnzele freatice datorit unor accidente morfologice sau prin eroziune. Acest tip de izvoare sunt cele mai rspndite i apar la baza versanilor, teraselor fluviale, conurilor proluvio-coluviale, la baza patului de alunecare etc. Aceste izvoare, n funcie de nclinarea stratelor, pot fi clasificate n: izvoare de strat (monoclinale, sinclinale,

anticlinale etc.), izvoare descendente de vale, de teras, de grohoti, din roci compacte etc.

B. temperatur. n funcie de acest criteriu izvoarele se clasific n:

izvoare reci, cu temperatura egal sau apropiat ca valoare cu temperatura medie anual a regiunii n care apar;

izvoare calde, au tot timpul anului temperatura apei mai mare dect temperatura medie a lunii celei mai calde, n locul respectiv. Aceste izvoare provin din

apele vadoase care ptrund prin fisuri i pe msur ce se infiltreaz n subteran se nclzesc conform treptei geotermice, 3C la 100 de m adncime (izvoare geotermale), sau apar n zonele cu intens activitate vulcanic (izvoare magmatogene).

La rndul lor, izvoarele calde, n funcie de temperatura pe care o au, se clasific n:

- izvoare hipotermale, care au temperaturi cuprinse ntre +20 i +35C; - izvoare izotermale, care au temperatura foarte apropiat de cea a corpului

omenesc, +36 - +37C;

- izvoare mezotermale care au temperatura apei cuprins ntre +38 i +42C (sau dup unii autori +45C);

- izvoare hipotermale cu temperaturi mai mari de 45C.

C. debit. Izvoarele pot fi clasificate dup acest parametru n opt grade de mrime:

izvoare de gradul I - Q> 10m3/s;

izvoare de gradul II Q=1-10 m3/s;

izvoare de gradul III Q=0,1-1m3/s;

izvoare de gradul IV Q=10-100l/s;

izvoare de gradul V Q=1-10l/s;

izvoare de gradul VI Q=0,1-1l/s;


14

izvoare de gradul VII Q=10-100cm3/s;

izvoare de gradul VIII - Q


15

D. gradul de variabilitate a debitului, exprimat prin indicele de variabilitate

calculat dup relaia:

R= min

max

Q

Q >1, (Schoeller, 1962) (1.1)

n funcie de acest indice se disting:

izvoare constante R= 1-2;

izvoare puin variabile R= 2-10;

izvoare variabile R = 10-50;

izvoare foarte variabile R> 50. E. caracterul scurgerii. n funcie de acest caracter izvoarele se clasific n:

izvoare permanente;

izvoare semipermanente (nu au scurgere n perioadele deficitare pluviometric);

izvoare temporare (intermitente): izbucuri, gheizere. F. modul de utilizare a apei. Dup acest indicator izvoarele se clasific n:

izvoare ordinare, cu ap dulce, avnd sub 1g/l sruri i cu temperatura apei de sub 20C;

izvoare minerale cnd au peste 1g/l sruri, CO2 sau prezint emanaii radioactive;

izvoare termale, care au temperatura peste 20C.

I.3. Monitorizarea elementelor hidrogeologice dintr-un bazin hidrografic

Pentru cunoaterea regimului apelor subterane pe teritoriul Romniei s-a organizat, ncepnd din anul 1961, o reea de posturi hidrogeologice i foraje de observaie constituite n sisteme de observare, de mare complexitate. n aceste puncte fixe se fac observaii i msurtori sistematice, att n ceea ce privete regimul apelor subterane, la nivelul unor bazine hidrografice, ct i n ceea ce privete legtura dintre scurgerea apei subterane i cea de suprafa. Totodat, aceste posturi hidrogeologice ofer posibilitatea colectrii unui vast material tiinific necesar ntocmirii proiectelor i schemelor de folosire a resurselor de ap subteran.

Reeaua de posturi hidrogeologice cuprinde peste 6000 de puuri i foraje de observaie care se mpart n: posturi hidrogeologice de ordinul I, amplasate n luncile rurilor, care urmresc legtura ntre scurgerea apei subterane i scurgerea apei din ruri, constituite din aliniamente de foraje situate transversal sau oblic pe reeaua hidrografic, dup cum este direcia de scurgere a apelor subterane, i posturi hidrogeologice de ordinul II, amplasate n zonele interfluviale, constituite din foraje izolate, care stabilesc

schimbarea caracteristicilor apelor subterane.


16

Msurtorile i observaiile din reeaua de posturi hidrogeologice pentru apele freatice i de adncime se fac conform programelor specifice adoptate, i constau din:

- determinarea nivelului hidrostatic pe un anumit interval de timp (trei zile de

regul); - determinarea direciei i vitezei de scurgere a apei subterane; - efectuarea de pompri experimentale periodic, o dat pe an sau la un interval

de doi ani, n vederea stabilirii parametrilor stratului acvifer: nivel dinamic (ND), debit

(Q), coeficient de permeabilitate (K), transmisivitate (T) i coeficient de nmagazinare (S);

- msurarea temperaturii apei (decadal, lunar i anotimpual); - recoltarea de probe de ap (1 sau 2 litri de ap) pentru determinarea

proprietilor fizico-chimice i organoleptice ale apelor subterane (grad de transparen, culoare, gust, miros, conductivitate electric i radioactivitate), lunar sau anotimpual

Datele obinute din aceste msurtori se nscriu ntr-un carnet de observaii hidrogeologice dup care sunt centralizate, analizate, validate i publicate n Anuare hidrogeologice.

I.4. Msurtori realizate la sursele de ap subteran

Pentru fiecare surs de ap (pu, foraj, izvor) trebuie efectuate o serie de msurtori privind: cota altimetric, adncimea nivelului hidrostatic (piezometric), debitul de ap, temperatur, transparen, culoare, gust, miros, conductibilitate electric, aciditate, duritate, radioactivitate.

Cota altimetric se stabilete cu ajutorul altimetrului sau prin metoda interpolrii ntre curbele de nivel, pe hrile topografice, ntre care se afl situat sursa de ap.

Adncimea nivelului hidrostatic se determin n cazul existenei unui pu sau foraj, i const n calcularea diferenei dintre adncimea pnzei de ap i altitudinea absolut a sursei de ap (Fig.1.2.)

Determinarea nivelului hidrostatic se face cu ajutorul unei rulete gradate sau cu

ajutorul unui fir gradat din 10 n 10 cm, la captul cruia se afl o greutate. Cu ajutorul acestui fir se determin cu uurin adncimea la care se afl nivelul hidrostatic, n raport cu suprafaa topografic a terenului. Dac puul are i un ghizd (tubul exterior al fntnii) nlimea acestuia se scade din lungimea citit pe firul gradat. Datele nregistrate se nscriu n carnetul de observaii. n acelai mod se determin i grosimea stratului de ap din fntn, de la suprafaa nivelului hidrostatic i pn la talpa (fundul) puului sau al forajului.

n cazul existenei, pe teren a unuia sau mai multor izvoare este necesar s se determine debitul de ap al acestora.


17

Debitul de ap al unui izvor se msoar cu ajutorul unui vas al crui volum este cunoscut i cu ajutorul unui cronometru. Debitul (Q) unui izvor se calculeaz ca fiind raportul dintre volumul vasului colector (V) i durata de umplere, exprimat n secunde (t), conform formulei:

Q=t

V (l/s) (1.2)

Totodat, asupra surselor de ap (puuri, foraje, izvoare) este necesar s se efectueze i alte msurtori privind unele proprieti fizice i chimice ale acestora: temperatur, transparen, culoare, gust, miros, conductibilitate electric, aciditate, duritate, radioactivitate, compoziie chimic etc. Msurtorile asupra proprietilor fizico-chimice ale apelor din puuri i izvoare se fac cu ajutorul aparatelor sau cu instrumente speciale de tipul termometrelor, firului de platin, hrtiei de turnesol, recipientelor pentru colectat apa.

Temperatura apei se msoar cu ajutorul unui termometru ordinar (cu gradaii ntre 10 i +50C). Pentru ca citirile s se fac ct mai exact se scoate apa din pu cu ajutorul unui recipient care se scufund pn la talpa puului. Dup ce recipientul este scos din pu se ine la umbr 5-7 minute, dup care se efectueaz msurtori asupra temperaturii apei. Msurtorile efectuate asupra temperaturii apei se fac pentru diferite adncimi ale puului. Variaiile de temperatur se resimt pn la o anumit adncime i sunt influenate de condiiile locale de relief i de variaiile termice lunare, sezoniere i anotimpuale ale aerului.

Transparena reprezint o proprietate fizic important a apelor subterane. Cele mai multe strate acvifere au ap transparent, ns exist i cazuri cnd apele subterane se afl cantonate n strate de roci argiloase i preiau de aici substane argiloase care reduc puternic transparena. De asemenea, dup momente pluviale excepionale (ploi toreniale de lung durat), apele subterane se pot ncrca cu o anumit cantitate de suspensii, chiar cu materii organice, n felul acesta apa devenind tulbure i netransparent.

Pentru a msura transparena apei se utilizeaz un fir de platin cu diametrul de 1 mm, care se scufund n ap. n cazul n care acest fir nu se observ cu ochiul liber pn la 1,2 m, se consider c apele nu sunt transparente.

Un alt instrument folosit pentru evaluarea transparenei este discul Secchi. Acesta se scufund n ap, i n funcie de adncimea de la care nu se mai distinge se determin valoarea transparenei.

Culoarea apei se determin cu ajutorul scrii colorimetrice Forel-Uhle, scar alctuit dintr-un numr de 22 de eprubete umplute cu ap de culori i nuane diferite. n general apele subterane sunt incolore, doar atunci cnd stratul de ap are o grosime de cel puin 5 cm, aceste ape au o culoare uor albstruie. n funcie de substanele chimice cu care vin n contact i cantitatea de materie solid pe care o au n suspensie, capt


18

culori diferite. Oxizii de fier imprim apei o culoare roiatic, srurile de calciu i magneziu imprim o culoare albstruie, substanele humice dau apei o culoare glbuie pn la brun, srurile acide ale fierului dau o culoare verzui-glbuie etc.

Fig.1.2. Reprezentarea cartografic i profilul unui pu (Piot, Zaharia, 1995)

Culoarea apei se determin prin colectarea de probe, de la fiecare surs de ap n parte (pu sau foraj), n eprubete care apoi sunt comparate cu eprubetele de pe scara colorimetric Forel-Uhle.

Gustul este o proprietate fizic a apei care se determin prin colectarea de probe de la fiecare surs de ap n parte. n general gustul apelor subterane este frecvent plcut (conine cantiti mici de Ca2+, Mg2+, CO2). n funcie de compuii dizolvai, gustul apelor subterane poate fi definit ca: dulceag (atunci cnd sunt ncrcate cu substane organice i cantitatea de sruri este redus), srat (datorit unor concentraii mari de NaCl), amar (cnd n coninutul lor exist o cantitate mare de sulfai de magneziu, MgSO4), acru (dat de prezena alaunilor), slciu (datorit lipsei srurilor).

Mirosul apei poate fi provocat de prezena unor substane organice intrate n putrefacie (n acest caz mirosul apei este cel asemntor cu mirosul unui ou clocit), sau de prezena unor substane azotoase, cnd apa are un miros specific de balt sau de ap sttut. n general apele subterane sunt inodore, lipsite de miros. Determinarea acestei proprieti fizice se face pe baz de probe colectate n recipiente, de la fiecare surs de ap, nclzite la 50C i turnate n butelii, pn la jumtate. Pentru a se determina mirosul, buteliile se agit n prealabil cteva momente pn cnd mirosul se simte.

Conductibilitatea electric a apei este definit ca fiind capacitatea apelor de a conduce curentul electric. Aceast proprietate fizic este direct proporional cu coninutul de sruri dizolvate (NaCl, MgCl2 etc.) i va fi cu att mai mare cu ct concentraia srurilor este mai ridicat. Unitatea de apreciere este conductana electric


19

specific i se determin n laborator, pe baza probelor de ap colectate de la fiecare surs de ap.

Aciditatea sau concentraia ionilor de hidrogen (pH) este o proprietate chimic care se poate determina direct pe teren cu ajutorul hrtiei de turnesol, sau cu ajutorul

aparatelor portabile sau n laborator. Apele subterane se pot situa n domeniul acid

(pH7), n funcie de prezena acizilor dizolvai (acidul carbonic, acizii humici, acizii sulfurici i sulfuroi, clorhidric sau boric etc.). n general apele subterane cu o mineralizare de peste cteva grame la litru se situeaz n domeniul alcalin (pH>7).

Duritatea apelor subterane este o proprietate chimic determinat de coninutul srurilor de calciu i magneziu la care uneori se mai asociaz i ionii de Fe i Al. Se exprim n grade de duritate (germane, franceze, engleze) care variaz n timp i spaiu n funcie de aciunea de dizolvare a apelor asupra rocilor. n Romnia se accept gradele germane i se calculeaz cunoscnd c 1 miliechivalent de duritate corespunde cu 20,04 mg/l Ca

2+ sau 12,16 mg/l Mg

2+, deci 2,8 grade germane. Un grad de duritate

conform STAS 1342-50 este reprezentat prin 10 mg CaO sau 7,142 mg MgO sau 24,3

CaCO3 la un litru de ap. Duritatea poate fi:

- total, cnd este dat de totalitatea srurilor de Ca i Mg (cloruri, bicarbonai, sulfai, nitrai). Duritatea total rezult din nsumarea duritii temporare cu duritatea permanent.

- permanent, reprezentnd coninutul de sruri solubile de calciu i magneziu (sulfai, cloruri, nitrai etc.), care rmn n ap dup fierbere, dup ce carbonaii precipit

- temporar, care este dat de cantitatea de carbonai i bicarbonai care pot fi eliminai prin fierbere, depunndu-se pe pereii vaselor, devenind insolubili.

Dup gradul de duritate apele subterane pot fi clasificate n patru categorii: - foarte moi (0-3dh F, 0-2 dhG);

- moi (3-15 dhF, 2-8 dhG);

- dure (15-30 dhF, 8-17dhG);

- foarte dure (peste 30 dh F, >17dhG).

Radioactivitatea natural a apelor subterane este o proprietate fizic foarte important, mai ales atunci cnd aceste ape sunt utilizate sub form de ape minerale. Radioactivitatea natural a apelor subterane este n funcie de structurile litologice pe care le strbat, apele subterane mbogindu-se cu izotopi radioactivi care provin de la radiaia rocilor eruptive (vulcanice) acide, granite, porfire, i care n compoziia lor chimic, au o cantitate mare de uraniu, toriu sau radiu.

Izotopii radioactivi prezeni n apele subterane se formeaz prin dezintegrarea radiului (Ra) care d natere radonului (Rn). Concentraia izotopilor radioactivi din apele subterane se msoar frecvent prin uniti picocurie (pCi) unde 1pCi=3,7*1010


20

dezintegrri pe secund. n prezent se folosete tot mai frecvent o alt unitate de msur, rutherford, notat cu 1rd=106 dezintegrri pe secund. Alte uniti de msur folosite sunt: mache (uM) i eman(e).

Unitatea mache este concentraia de radon la un litru de ap, care emite o radiaie de 0,001 uniti electrostatice i este egal cu 3,6 emane.

Apele radioactive sunt considerate acele ape care au valoarea concentraiei de radon mai mare de 3,5uM (unitatea mache), sau cnd au 0,001274 milipicocurie

(Gtescu, 1998). Pentru a se stabili prezena radioactivitii n apele subterane se fac msurtori

cu aparatul Geiger-Muller care nregistreaz prezena izotopilor radioactivi. Proprietile biologice i bacteriologice ale apelor subterane se determin cu

scopul de a stabili cantitatea de bacterii patogene sau alte microorganisme comune, care

nu sunt nocive. n condiii naturale normale, sub 1,5 m 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 zona de alimentare a acestor ape (latrine, depozite de gunoi, grajduri). Analiza biologic poate semnala existena unor populaii de microorganisme, componena i cantitatea acesteia, dac exist un proces de impurificare i care este intensitatea acestuia. Cu toate c uneori, n urma analizelor biologice, nu este semnalat existena bacteriilor patogene, consumul ridicat de oxigen indic posibilitatea existenei lor. De asemenea, prezena unor substane precum amoniacul, acidul nitric, nitriii, hidrogenul sulfurat indic prezena sau resturile unor descompuneri organice.

Analiza bacteriologic pune n eviden existena n ap a unor bacterii care pot fi: saprofite (fac parte din microflora comun din ap i nu produc mbolnviri ale organismului uman), patogene (provoac boli hidrice: febra tifoid, holera, dizenteria), coliforme (care indic contaminarea cu ape care provin din sisteme de canalizare ale aezrilor umane).

Pentru a exemplifica mai bine aceste msurtori care se realizeaz la sursele de ap din subteran a fost ales un bazin hidrografic - bazinul hidrografic Tinoasa-Ciurea -situat n zona de contact a Cmpiei Moldovei cu Podiul Brladului, la sud de oraul Iai. n cadrul acestui bazin s-au identificat mai nti punctele hidrogeologice (puuri, izvoare, foraje) (Fig.1.3.), dup care s-a determinat, pentru fiecare punct hidrogeologic, parametrii morfometrici privind: altitudinea absolut a punctului, nlimea nivelului hidrostatic raportat la nivelul 0 al Mrii Negre, adncimea nivelului hidrostatic raportat la suprafaa topografic, precum i grosimea stratului de ap din puuri i foraje (Tab.1.2.).

Pentru fiecare surs de ap s-au determinat prin msurtori directe, pe teren sau prin analize de laborator, o serie de proprieti fizico-chimice i organoleptice ale apei privind: temperatura apei, transparena, salinitatea, coninutul total de sruri, pH-ul,


21

oxigenul dizolvat, culoare, gust, miros, calitatea apei precum i modul de utilizare a acesteia (Tab.1.3.).

Fig.1.3. Poziionarea punctelor hidrogeologice n cadrul bazinului hidrografic Tinoasa-Ciurea


22

Tipul

punctului

hidrogeologic

Altitudinea absolut a

punctului

hidrogeologic, fa de nivelul Mrii Negre (m)

nlimea

nivelului

hidrostatic

(m)

Adncimea

nivelului

hidrostatic (m)

Grosimea

stratului de

ap (m)

Puuri (P) i foraje (F)

P1 95 94 1 1,2

P2 111 109 2 1,3

P3 138 136 2 1,1

P4 136 134 2 1,2

P5 197 193 4 1,1

P6 182 180 2 0,9

P7 273 268 5 1,5

P8 265 261 4 1,3

P9 233 230 3 0,9

P10 214 211 3 0,8

P11 163 161 2 1,2

P12 129 127 2 1,0

P13 173 170 3 1,2

P14 118 116 2 1,1

P15 127 124 3 1,3

P16 89 88 1 1,0

P17 80 79 1 0,9

F1 92 91 1 1,0

F2 112 111 1 1,4

F3 128 126 2 1,2

F4 312 307 5 1,1

F5 319 314 5 1,5

F6 140 138 2 0,9

F7 129 127 2 1,0

F8 117 116 1 1,2

F9 110 109 1 1,3

F10 90 89 1 1,2

Izvoare (Q)

Q1 235 - - -

Q2 313 - - -

Q3 335 - - -

Q4 267 - - -

Q5 361 - - -

Q6 329 - - -

Tab.1.2. Parametrii hidrogeologici caracteristici puurilor, forajelor i izvoarelor din bazinul hidrografic Tinoasa-Ciurea


23


24

Pentru efectuarea msurtorilor morfometrice la fiecare punct hidrogeologic n parte precum i pentru colectarea probelor de ap n vederea stabilirii principalelor proprieti fizico-chimice se recomand s se alctuiasc mai multe echipe care s lucreze n acelai timp pe baza unui plan prestabilit.

n vederea analizei regimului nivelului hidrostatic se culeg informaii de la localnici privind fenomenul de secare a apei din puuri i izvoare, fenomen care nu poate fi observat n timpul campaniilor de teren, dar i informaii privind modul de utilizare a apei din aceste surse.

I.5. Prelucrarea, analiza i interpretarea datelor hidrogeologice

Prelucrarea, analiza i interpretarea datelor hidrogeologice se bazeaz pe informaiile obinute asupra variaiei nivelului hidrostatic la puurile i forajele executate n structurile litologice cu pnze acvifere freatice i de adncime, din cadrul posturilor hidrogeologice, sau executate de ctre localnici. La aceste date obinute prin msurtori sistematice se adaug i cele provenite din msurtorile efectuate n etapa de teren.

Msurtorile sistematice asupra nivelurilor apelor freatice prezint un interes deosebit pentru cercetarea stratelor acvifere n vederea punerii acestora n exploatare,

precum i n dirijarea exploatrii lor n timp. Principalele probleme care pot fi rezolvate pe baza acestor msurtori sunt: studierea regimului natural al apelor freatice, determinarea bilanului apelor freatice, stabilirea prognozelor de niveluri, determinarea rezervelor de ape freatice.

n cadrul acestui subcapitol propunem efectuarea de ctre studeni a 5 teme: harta cu hidroizohipse, harta cu izofreate, profilul hidrogeologic, hidrograful zilnic,

lunar, anual i multianual al nivelului hidrostatic i analiza caracteristicilor hidrogeochimice ale apelor subterane

Tema 1: Harta hidroizohipselor

n cadrul acestei teme subiecii trebuie s traseze pe harta topografic a bazinului hidrografic Tinoasa-Ciurea, hidroizohipsele caracteristice.

Hidroizohipsele sunt liniile imaginare care unesc toate punctele unde suprafaa pnzei libere a apei are aceiai nlime n raport cu un plan de referin (planul de referin pentru aceast hart este considerat nivelul 0 al Mrii Negre).

Determinarea punctelor cu nlimea nivelului hidrostatic prin care se dorete trasarea hidroizohipselor se face prin intermediul metodei de interpolare grafic.

Aplicarea aceastei metode implic realizarea unei construcii grafice ajuttoare, respectiv a unei abace de interpolare grafic a nlimii nivelului hidrostatic (Fig.1.4.a.), pe care sunt trasate prin linii orizontale, echidistante, nlimile nivelului freatic. Valorile nscrise pe liniile orizontale ale abacei sunt n funcie de clasele de valori


25

determinate pentru nlimea nivelului hidrostatic la puurile i forajele din bazinul hidrografic Tinoasa-Ciurea.

Echidistana dintre hidroizohipse trebuie s fie aleas n funcie de scara hrii i de densitatea punctelor hidrogeologice din zona unde se dorete realizarea unei astfel de hri. Pentru bazinul hidrografic Tinoasa-Ciurea, unde densitatea punctelor hidrogeologice este destul de mare, ns diferena de altitudine dintre punctele extreme ale bazinului este de peste 300m, se pot trasa hidroizohipse din 20 n 20m.

Fig.1.4.a. Abac pentru interpolarea grafic a nlimii nivelului hidrostatic. Pe ea se fixeaz banda de hrtie cu cota puurilor P14 i P15 i se interpoleaz punctul de 120 m

Fig.1.4.b. Fragment din harta topografic a bazinului Tinoasa-Ciurea n cadrul cruia s-a msurat distana dintre puurile P14 i P15, cu ajutorul abacei fiind interpolat

nlimea nivelului hidrostatic de 120 m

Msurtorile de interpolare grafic ntre valorile nlimii nivelului hidrostatic i valorile de pe abac se realizeaz cu ajutorul unei benzi de hrtie. n acest scop se alege un fragment din harta bazinului hidrografic Tinoasa-Ciurea.

Cu banda de hrtie se msoar i se fixeaz distana dintre dou puuri sau foraje, de exemplu P14 i P15. Banda de hrtie se transpune pe abac (Fig.1.4.b.) fixnd


26

poziia celor dou puuri, cu valoarea nlimii nivelului hidrostatic, la intersecia liniilor orizontale cu aceeai valoare de pe abac. Dup efectuarea acestei operaii, se nscrie cu exactitate pe banda de hrtie poziia punctelor vizate i care intersecteaz cotele nivelului hidrostatic de pe abac. Valorile nlimii nivelului hidrostatic nscrise pe banda de hrtie se transpun pe harta topografic pe aliniamentul puurilor P14 i P15.

Fig.1.5. Bazinul hidrografic Tinoasa-Ciurea harta cu hidroizohipse

Hidrologia mediilor continentale. Aplicatii practice

27

Efectund astfel de interpolri grafice ntre harta topografic i abac, pentru punctele n care nu sunt msurate, ntre diferite puuri se obin un numr suficient de puncte cu aceleai valori ale nlimii nivelului hidrostatic. Prin unirea punctelor cu aceeai nlime se obin hidroizohipsele bazinului hidrografic Tinoasa-Ciurea (Fig.1.5.).

Analiza i interpretarea hrii cu hidroizohipse se realizeaz pe baza distribuiei spaiale a punctelor hidrogeologice i a nlimii nivelului hidrostatic calculat pentru fiecare pu sau foraj, sau obinut prin interpolare grafic ntre diferitele puuri sau foraje, a tipului de alimentare cu ap a pnzelor freatice, repartiiei hidroizohipselor pe harta realizat, direciei de curgere a apei etc.

Pentru bazinul hidrografic Tinoasa-Ciurea zona de alimentare cu ap a stratului acvifer corespunde pe ntreaga suprafa cu zona de dezvoltare a bazinului, caracteristic a stratelor freatice libere. Sursa principal de ap a stratelor acvifere din acest bazin este reprezentat de apa provenit din precipitaiile atmosferice (lichide i solide) i apa provenit, ntr-o anumit msur, prin infiltrare, din reeaua hidrografic care dreneaz bazinul. Puurile i forajele prezint o distribuie relativ uniform, nlimile cotelor nivelului hidrostatic scad treptat de la partea superioar spre partea inferioar a bazinului, din zona interfluvial spre axa rului colector principal. Cea mai mare valoare a nlimii nivelului hidrostatic este de 330m i se gsete n partea sudic a bazinului, la contactul cu zona mai nalt a Podiului Brladului, iar cea mai mic valoare se ntlnete spre zona de confluen cu rul Nicolina, n partea nordic a bazinului.

Repartiia spaial a hidroizohipselor n bazinul hidrografic Tinoasa-Ciurea urmrete, n cea mai mare msur, repartiia curbelor de nivel, fiind aproximativ paralele cu acestea, cu meniunea c distana dintre ele este mai mare n zona de confluen cu rul Nicolina i din ce n ce mai mic spre partea superioar a bazinului. Distanele cele mai mari sunt ntre hidroizohipsele de 110 i 130m. Distanele mici ntre hidroizohipse, mai ales n bazinul superior, arat c gradientul hidraulic are o pant foarte mare, i prin urmare viteza de curgere a apei prezint valori relativ mari.

Determinarea direciei de curgere a apei subterane Prin intermediul hrilor cu hidroizohipse i pe baza datelor referitoare la

nlimea nivelului hidrostatic din diferite puuri i foraje, la nivelul unui bazin hidrografic, se poate determina viteza i direcia de curgere a apei subterane.

Viteza de curgere a apei n subteran se determin prin intermediul gradientului hidraulic.

Gradientul hidraulic sau panta (i) ntre dou puuri se calculeaz conform formulei:

i=L

HH 21 (m/km sau ) (1.3)


28

unde: H1 cota nlimii nivelului hidrostatic a puului 7; H2 cota nlimii nivelului hidrostatic a puului 6; L - distana, n m, dintre cele dou puuri.

Gradientul hidraulic sau panta dintre cele dou puuri are valoarea de 0,146 rezultat din raportul diferenei de nlime a nivelului hidrostatic a celor dou puuri (88m) i distana real la nivelul suprafeei topografice dintre cele dou puuri (600m).

Pentru determinarea direciei de curgere a apei subterane se folosesc mai multe metode, cea mai uzitat fiind aceea a marcrii apelor cu diferii colorani sau sruri. Primul care a folosit acest procedeu a fost P. Kandler (1864) n zona Triest, urmat apoi

de A. Knopp (1877) care a folosit fluoresceina n studierea circulaiei apelor subterane din zonele carstice. n prezent cele mai utilizate metode pentru determinarea direciei de curgere a apei subterane sunt:

a) metoda marcrii cu colorani organici (fluorescein, fuxin, uranin, fenolftalein), care nu sunt toxici pentru om, plante i animale. Cea mai utilizat substan este fluoresceina, care n ape alcaline devine verzuie i se poate detecta vizual chiar la o diluie de 1:40000000, iar la o diluie mai mare se poate folosi colorimetrul sau fluoroscopul;

b) metoda trasorilor chimici care utilizeaz diferite sruri cum sunt clorura de sodiu (NaCl), de litiu, calciu, amoniu, dar care sunt uor solubile i necesit cantiti mari de substan, fiind absorbite de rocile din substrat.

n ambele cazuri trasorii se introduc ntr-unul sau mai multe foraje sau puuri i se urmrete cnd apar n forajele nemarcate, punndu-se astfel n eviden direcia i totodat viteza de deplasare a curentului de ap n subteran.

c) metoda ionilor trasori sub form de sruri care nu se gsesc n mod natural n substrat, cum ar fi: sulfatul de cupru (CuSO45H2O), sulfatul de zinc (ZnSO47H2O) sau

sulfatul de nichel (NiSO4H2O);

d) metoda trasorilor radioactivi folosete izotopi de brom 82, cadmiu 15, iod 131, seleniu 75, argint 110. Aceast metod are avantajul c se pot face identificri chiar n cantiti foarte mici de ordinul a 10-9g/l a izotopilor folosii, iar detectarea se realizeaz cu aparatul Geyger-Muller.

e) metoda trasorilor chimici electrolii se folosete pentru determinarea direciei de curgere a apelor subterane atunci cnd n teren se gsesc dou foraje armate cu coloane metalice. Folosindu-se o baterie, un ampermetru, o rezisten, doi conductori electrici i un cronometru se poate determina direcia, durata i viteza de curgere a apei n subteran.

f) metoda grafic presupune existena sau alegerea a trei foraje sau puuri relativ apropiate ntre ele, amplasate astfel nct s alctuiasc vrfurile unui triunghi echilateral. La aplicarea acestei metode se pot ntlni trei situaii:


29

1. dac nivelul hidrostatic n toate cele trei foraje sau puuri se gsete la aceeai nlime sau cot, nivelul orizontului freatic este aproape orizontal i nu se poate preciza o posibil direcie de deplasare (Fig.1.6.a.);

2. dac n dou dintre foraje sau puuri, avem aceiai cot sau nlime a nivelului hidrostatic, iar n cel de al treilea, nivelul este mai ridicat, din forajul cu

nlimea cea mai mare a nivelului se duce o perpendicular pe dreapta ce unete forajele cu aceiai nlime a nivelului hidrostatic, aceast perpendicular semnificnd direcia de curgerea a apei subterane. Dac nivelul din cel de al treilea foraj este mai cobort dect n celelalte dou foraje, atunci de pe dreapta ce unete cele dou foraje cu aceiai nlime a nivelului hidrostatic se coboar n unghi drept spre forajul cu nlimea nivelului hidrostatic mai cobort i aceasta va fi direcia de curgere a apei subterane (Fig. 1.6.b.);

3. dac toate cele trei foraje sau puuri au nlimi diferite ale nivelului hidrostatic, se unete cu ajutorul unei drepte, nlimea cea mai mare cu cea mai mic, i prin interpolare se caut punctul care are valoarea nlimii celui de al treilea foraj. Printr-o linie se unete acest punct cu cel de al treilea foraj i pe aceast linie se coboar o perpendicular pornind de la forajul cu nlimea cea mai ridicat i aceasta va fi direcia de curgere a apelor subterane (Fig. 1.6.c.).

Fig.1.6. Determinarea direciei de curgere a apelor subterane, prin metoda grafic

g) metoda utilizrii hrilor cu hidroizohipse const n determinarea direciei de curgere a apelor subterane care depinde de sensul de nclinare a stratului acvifer, de

panta hidraulic a regiunii, de poziia zonei de maxim alimentare. Direcia de curgere a apei n subteran se obine prin trasarea unor linii perpendiculare pe hidroizohipsele existente pe harta hidrogeologic a unui bazin hidrografic, iar sensul de curgere este dat de direcia perpendicularelor de la valorile cele mai ridicate, spre valorile cele mai coborte.


30

Tema 2: Harta hidroizofreatelor

n cadrul acestei teme subiecii vor trasa pe harta topografic a bazinului hidrografic Tinoasa-Ciurea, hidroizofreatele caracteristice.

Hidroizofreatele sunt liniile care unesc punctele cu aceeai adncime a nivelului hidrostatic, raportat la suprafaa topografic. Pentru trasarea hidroizofreatelor se trece n dreptul fiecrui pu sau foraj, adncimea, n metri, a nivelului hidrostatic.

n bazinul hidrografic Tinoasa-Ciurea puurile i forajele au adncimi ale nivelului hidrostatic cuprinse ntre 1 i 5m, cele mai mici valori fiind caracteristice puurilor i forajelor din lunc i din apropierea cursurilor de ap principale, iar cele mai mari sunt caracteristice prii superioare a bazinului.

Metoda de trasare a hidroizofreatelor este asemntoare cu cea descris la conturarea hidroizohipselor. Echidistana dintre hidroizofreate se alege n funcie de scara hrii i de densitatea punctelor hidrogeologice din zona unde se dorete realizarea unei astfel de hri. Pentru elaborarea hrii cu hidroizofreate trebuie realizat o construcie grafic ajuttoare, de tipul unei abace, cu ajutorul creia se vor interpola adncimile nivelului hidrostatic (Fig.1.7.a.). Pe abac sunt trasate prin linii orizontale, echidistante, adncimile nivelului hidrostatic. Valorile nscrise pe liniile orizontale ale

abacei sunt n funcie de clasele de valori determinate pentru adncimea nivelului hidrostatic la puurile i forajele din bazinul hidrografic Tinoasa-Ciurea, ntre 1 i 5m.

Cu ajutorul unei benzi de hrtie se vor efectua msurtorile de interpolare grafic ntre valorile adncimii nivelului hidrostatic de pe harta bazinului hidrografic Tinoasa-Ciurea i valorile de pe abac.

Fig.1.7.a. Abac pentru interpolarea grafic a adncimilor nivelului hidrostatic. Pe ea se fixeaz banda de hrtie cu poziia puurilor P3 i P7 i se interpoleaz punctele de 3 i 4m

Cu banda de hrtie se msoar i se fixeaz distana dintre dou puuri sau foraje, de exemplu P3 i P7, nscriindu-se i valorile adncimii nivelului hidrostatic pentru cele dou puuri. Banda de hrtie se transpune pe abac (Fig.1.7.b.) fixnd poziia


31

celor dou puuri, cu valoarea adncimii nivelului hidrostatic, la intersecia liniilor orizontale cu aceeai valoare de pe abac.

Dup efectuarea acestei operaii, se nscrie cu exactitate pe banda de hrtie, poziia punctelor care ne intereseaz i care intersecteaz valorile adncimii nivelului hidrostatic de pe abac. Valorile adncimii nivelului hidrostatic se nscriu pe banda de hrtie i se transpun pe harta topografic pe aliniamentul puurilor P3 i P7.

Efectund astfel de interpolri grafice repetate, ntre harta topografic i abac, pentru punctele n care nu sunt msurate, ntre diferite puuri, adncimea nivelului hidrostatic, se obin un numr suficient de puncte cu aceleai valori ale adncimii nivelului hidrostatic. Prin unirea punctelor cu aceeai adncime a nivelului hidrostatic se obin hidroizofreatele din bazinul hidrografic Tinoasa-Ciurea (Fig.1.8.).

Fig.1.7.b. Fragment din harta topografic a bazinului Tinoasa-Ciurea, n cadrul cruia s-a msurat distana dintre puurile P3 i P7, cu ajutorul abacei fiind interpolate

adncimile nivelului hidrostatic de 3 i 4m.

Analiza i interpretarea hrilor cu hidroizofreate se realizeaz pe baza distribuiei spaiale a punctelor hidrogeologice i a adncimii nivelului hidrostatic msurate pentru fiecare pu sau foraj, sau obinute prin interpolare grafic ntre diferitele puuri sau foraje, precum i pe baza repartiiei hidroizofreatelor pe harta realizat. Hidroizofreatele cu valori ridicate ocup cea mai mare parte din bazinul superior Tinoasa-Ciurea, mai ales ctre cumpenele de ape. Spre valea rului principal, valorile hidroizofreatelor sunt din ce n ce mai mici (chiar ajung la 1 m sau mai puin, n zona de confluen cu rul Nicolina), datorit stratului freatic care este din ce n ce mai aproape de suprafa. Ca i n cazul hidroizohipselor, i desfurarea spaial a hidroizofreatelor este aproximativ asemntoare cu cea a curbelor de nivel de pe harta topografic.

Configuraia spaial a hidroizofreatelor poate suferi unele modificri n timpul unui an datorit unor evenimente hidrologice care au ca efect variaii mari ale nivelului hidrostatic.

9

Fig.1.8. Bazinul hidrografic Tinoasa-Ciurea harta cu hidroizofreate

Astfel, n perioadele n care se nregistreaz cantiti reduse de precipitaii (n special de la sfritul verii i din timpul iernii, cnd precipitaiile atmosferice sunt stocate la nivelul suprafeei terestre sub form de zpad sau ghea), nivelul hidrostatic scade iar distribuia spaial a hidroizofreatelor sufer modificri importante, adncimea la care se afl pnza freatic scznd considerabil.


33

n perioadele cu precipitaii atmosferice abundente, nivelul hidrostatic crete, adncimea la care se afl pnza freatic crete de asemenea, uneori ajungnd pn la suprafaa topografic producnd nmltiniri.

Tema 3: Profilul hidrogeologic

Profilul hidrogeologic pentru o anumit seciune transversal din cadrul bazinului hidrografic al prului Tinoasa Ciurea se poate ntocmi pe baza coloanelor

stratigrafice de la forajele i puurile existente n acest bazin (P6, F3, F6, F7, P12, P13), pe baza hrilor geologice la diferite scri (1:25000, 1:100000 sau 1:200000), existente pentru zona respectiv, precum i pe baza informaiilor provenite din sursele bibliografice.

Analiza profilului hidrogeologic ofer posibilitatea determinrii configuraiei nivelului hidrostatic din timpul msurtorilor efectuate n etapa de teren sau din msurtorile efectuate n perioadele de observaie efectuate la posturile hidrogeologice, n diferite momente de timp ale unui an hidrologic.

Profilul hidrogeologic se realizeaz pe baza unui sistem de coordonate rectangulare, unde pe abscis se noteaz la scara hrii folosite (1:25000, n cazul bazinului hidrografic Tinoasa-Ciurea) distanele dintre poziia pe harta topografic a forajelor i puurilor utilizate n realizarea profilului. Forajele i puurile sunt utilizate ca un sistem de puncte de reper n analiza structurii litologice a bazinului hidrografic unde

se dorete realizarea profilul hidrogeologic. Alura profilului rezult din unirea cu o linie continu a valorilor cotelor altitudinale absolute a puurilor i forajelor

Pe ordonat se vor nscrie conform scrii alese (n cazul de fa 1cm pe profil=5m adncime pe teren), structura litologic a stratelor strpunse de forajele hidrogeologice, grosimea stratelor de roci permeabile i impermeabile, precum i adncimea la care se situeaz nivelul hidrostatic.

Din punct de vedere litologic coloana stratigrafic a forajelor i puurilor din bazinul hidrografic Tinoasa-Ciurea cuprinde de la suprafa spre adncime: un profil de sol cu grosimi de 0,5-1m, dup care urmeaz un orizont de nisipuri i pietriuri cu grosimi de 4-5m, sub care apar depozitele de argil sarmaian ce pot atinge grosimi de peste 200m (Tab.1.4.) Stratul acvifer dezvoltat n depozitele sedimentare permeabile

situate peste stratul de argil compact are grosimi cuprinse ntre 2 i 3 metri. n cadrul profilului hidrogeologic obinut (Fig.1.9.) se delimiteaz diferitele

strate litologice permeabile i impermeabile prin unirea punctelor care indic grosimea acestor strate. Astfel, se delimiteaz pe profilul hidrogeologic stratul de sol, stratele permeabile de nisip i pietri i stratul compact de argil. Totodat, se traseaz printr-o linie curb continu i nivelul hidrostatic, pe baza valorilor obinute prin msurtori determinndu-se astfel poziia acestuia i direcia de curgere a apelor subterane.

Suprafaa stratului acvifer dat de nivelul hidrostatic (NH) are o nclinare general dinspre versanii vii spre albia rului colector principal pe care o intersecteaz,


34

astfel nct stratul acvifer are legtur cu prul Tinoasa-Ciurea, mai ales la nivelul luncii. Aici exist o legtur strns ntre variaiile lunare i anuale ale nivelului hidrostatic i cele ale nivelului apei din ru, condiionat ns i de variaiile climatice (Gtescu, 1998). n momentele de maxim pluviometric, atunci cnd rul nregistreaz un nivel maxim, ele alimenteaz stratul freatic. n momentele deficitare pluviometric din timpul anului (secetele din timpul verii, ngheuri prelungite din timpul iernii) stratele freatice alimenteaz rul.

Tipul

punctului

hidrogeologic

Structura litologic Adncimea nivelului

hidrostatic (m) Sol (m) Nisip i pietri (m) Argil (m)

P6 0,7 4 >4,7 2

F3 0,8 4,2 >5,0 2

F6 0,7 4,6 >5,3 2

F7 0,7 4,2 >4,9 2

P12 0,6 4,8 >5,4 2

P13 0,6 4,5 >5,1 3

Tab.1.4. Structura litologic a forajelor i puurilor din bazinul hidrografic Tinoasa

Stratul acvifer din bazinul hidrografic Tinoasa-Ciurea se caracterizeaz printr-o curgere continu a apei de la forajele situate la altitudinile cele mai mari att din dreapta ct i din stnga, spre albia rului Tinoasa-Ciurea. Micarea apei, sub form turbulent, se produce sub impulsul dat de gradientul hidraulic n cadrul porilor rocilor permeabile

(n cazul de fa nisip i pietri) dinspre forajele i puurile aflate n zonele mai nalte ale bazinului spre cele mai joase.

Analiza profilelor hidrogelogice realizate n diferite regiuni geografice, cu

structur litologic omogen sau neomogen, cu nivelul hidrostatic aflat la diferite adncimi, permite identificarea situaiilor cnd morfologia nivelului hidrostatic prezint aspecte de concavitate sau convexitate datorit influenei morfologiei depozitelor permeabile i impermeabile i altor factori hidrologici (Piot, Zaharia, 1995).

n general, morfologia nivelului hidrostatic al stratelor acvifere reproduce ntr-o

form atenuat morfologia suprafeei topografice a terenului. Totui, se ntlnesc cazuri n care suprafaa stratului freatic este modificat din cauze naturale sau artificiale: modificri n morfologia patului, variaii granulometrice n acvifer, fisuri n patul impermeabil, denivelri tectonice n structura acviferului, drenaj natural, descrcri prin


35

canale de drenaj, nlri prin sisteme de irigaii, exploatri industriale pentru alimentri cu ap, prezena barajelor de retenie pe vile rurilor

Fig.1.9. Profil hidrogeologic al bazinului hidrografic Tinoasa-Ciurea

Tema 4: Hidrograful zilnic, lunar i anual al nivelului hidrostatic

Pentru realizarea hidrografului zilnic, lunar i anual a nivelului hidrostatic s-a luat ca exemplu variaia nivelului de la forajul F6, situat n lunca prului Tinoasa-Ciurea, n anul 1976.

Analiznd datele nscrise n Tabelul 1.5. i a hidrografului cu variaiile zilnice, lunare i multianuale ale nivelului hidrostatic (Fig.1.10.), n corelaie i cu evoluia cantitilor medii lunare ale precipitaiilor atmosferice, se pot stabili o serie de caracteristici ale evoluiei nivelului hidrostatic de la acest foraj.

Analiza valorilor zilnice lunare ale adncimii nivelui hidrostatic, comparate cu

valoarea medie anual, scot n eviden c nivelul hidrostatic are adncimi mai mai mari n primele 3 luni ale anului. n urmtoarele 3 luni (aprilie, mai i iunie) adncimile nivelului hidrostatic sunt mai mici fa de nivelul mediu anual.


36

ZIUA I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII

1 232 198 223 180

2 229 164 218 194

3 222 178 203 203

4 231 195 220 184

5 229 169 219 192

6 223 174 205 200

7 230 189 221 187

8 230 172 217 189

9 224 169 207 196

10 226 192 217 191

11 230 176 216 193

12 225 156 205 195

13 220 196 213 196

14 230 178 219 190

15 225 155 207 193

16 206 201 210 194

17 231 184 221 187

18 226 152 209 197

19 201 199 209 198

20 232 189 225 182

21 227 147 211 198

22 196 200 206 195

23 234 193 222 180

24 227 150 213 196

25 190 203 208 197

26 234 198 224 180

27 229 154 216 195

28 186 201 205 200

29 234 201 226 181

30 229 159 217 192

31 181 201 205 202

Max. 229 234 232 178 201 203 217 226 223 203 194 202

Ziua 27,31 23,29 1 3 29 25 30 29 1 3 2 31

Min. 222 229 181 147 164 189 203 216 205 192 180 180

Ziua 3 2,5 31 21 2 7 3 11 28,31 30 23,26 1

Media 225 231 209 159 182 198 209 220 212 196 186 193

MEDIA ANUAL = 202cm

Tab.1.5. Variaiile zilnice ale nivelului hidrostatic, la forajul F6, din cadrul Postului hidrogeologic Ciurea, bazinul rului Tinoasa-Ciurea

n a doua jumatate a anului se observ aceeai ciclicitate, cu primele 3 luni (iulie, august i septembrie) avnd valori ale nivelului hidrostatic mai mari dect


37

media anual, iar ultimele 3 luni (octombrie, noiembrie i decembrie), cu valori mai mici, ns fr a depi valorile din lunile aprilie-iunie.

Variaia nivelului hidrostatic la acest foraj se afl n strns corelaie cu variaia condiiilor climatice i n special cu variaia n timp a precipitaiilor atmosferice.

La forajul F6, din cadrul Postului hidrogeologic Ciurea, unde s-au analizat

variaiile zilnice i lunare ale nivelului hidrostatic, pnza freatic a prezentat un nivel hidrostatic mediu anual dezvoltat la 202cm adncime.

n perioada ianuarie-martie alimentarea pnzelor de ap freatice din bazinul hidrografic Tinoasa-Ciurea este foarte redus, datorit temperaturilor sczute ale aerului i stocrii precipitaiilor atmosferice sub form de strat de zpad i ghea. n aceast perioad se nregistreaz i cea mai mare adncime a nivelului hidrostatic (nivel hidrostatic minim anual), care, de obicei, pentru zona bazinului hidrografic Tinoasa-

Ciurea se nregistreaz spre sfritul lunii februarie. La forajul F6 nivelul hidrostatic minim anual, pentru anul 1976, are valoarea de 234cm i s-a nregistrat n perioada 23-29 februarie.

n perioada aprilie-iunie alimentarea pnzelor de ap este foarte bogat sub efectul topirii stratului de zpad datorit creterii temperaturii aerului cumulat i cu cderea unor cantiti nsemnate de precipitaii. n aceast perioad se nregistreaz cea mai mic adncime a nivelului hidrostatic (nivel hidrostatic maxim anual), care pentru anul 1976 s-a produs n ziua de 21 aprilie i a avut valoarea de 147cm.

A doua jumtate a anului debuteaz cu o perioad n care valorile zilnice ale nivelului hidrostatic sunt mai mari dect valoarea medie anual datorit slabei alimentri a pnzei freatice cu ap provenit din precipitaii.

n ultimele 3 luni ale anului valorile adncimii nivelului hidrostatic se menin deasupra nivelului mediu anual, sub impulsul unor cantiti de precipitaii mai abundente cantitativ dect n perioada iulie-septembrie, i sub efectul reducerii valorilor evapotranspiraiei datorit scderii temperaturii aerului, ceea ce influeneaz n mod pozitiv nivelul hidrostatic, grosimea stratului acvifer crescnd mult fa de perioada precedent.

Amplitudinea de variaie a nivelului hidrostatic zilnic n decursul anului 1976 la forajul F6 din cadrul Postului hidrogeologic Ciurea, calculat ca diferen dintre nivelul hidrostatic maxim anual i nivelul hidrostatic minim anual este de 87 cm.

Forma hidrografului scurgerii subterane sau repartiia scurgerii n timp a hidrografului nivelurilor hidrostatice medii zilnice pe un ntreg an, reflect influena ntregului complex de factori dintr-o regiune plecnd de la influena factorilor constani (structura litologic a stratelor acvifere), pn la influena factorilor variabili n timp reprezentai de factorii hidroclimatici (variaia precipitaiilor, a temperaturii aerului, evapotranspiraiei, variaia scurgerii de suprafa etc) i de activitatea omului.

Factorii menionai, cu toat variaia lor mare n anumii ani, determin tipul general de repartiie a scurgerii subterane sau forma hidrografului n timp, form care


38

este redat prin graficele de nivel zilnice, care constituie cea mai simpl i cea mai important form de analiz a regimului de niveluri. De aceea, n scopul stabilirii tipurilor de regim se va porni de la construirea i analiza graficelor de variaie a nivelului mediu zilnic (Fig.1.10.) i a nivelului mediu, minim i maxim lunar (Fig.1.11.)

n situaia cnd forajele sunt amplasate n luncile rurilor i sunt influenate de regimul acestora, aa cum este i forajul analizat n cadrul acestei teme se pot separa faze asemntoare cu cele ntlnite la scurgerea de suprafa.

n general, pe hidrograful nivelurilor hidrostatice fazele corespunztoare poziiilor coborte reprezint pierderile prin strat i corespund curbei de depresiune a hidrografului. Fazele corespunztoare nivelurilor ridicate sunt caracterizate prin diferite forme de valuri care, la rndul lor, depind de urmtorii factori:

cantitatea rezervelor de zpad dintr-o unitate hidrogeologic, adic grosimea stratului de zpad i densitatea lui;

intensitatea topirii zpezii;

saturarea cu ap a zonei de aeraie;

gradul de ngheare a solului n zon naintea topirii zpezilor;

cantitatea i intensitatea cderii precipitaiilor.

Fig.1.10. Variaiile zilnice ale nivelului hidrostatic la forajul F6, din cadrul Postului hidrogeologic Ciurea, bazinul rului Tinoasa-Ciurea

Pentru elaborarea unui studiu hidrogeologic n vederea caracterizrii generale a variaiilor zilnice, lunare i anuale ale nivelui hidrostatic se urmresc:


39

NH mediu zilnic valoarea medie a nivelului hidrostatic nregistrat ntr-o zi;

NH mediu lunar valoarea medie a tuturor nivelurilor zilnice nregistrate ntr-o lun oarecare dintr-un an;

NH maxim lunar valoarea celui mai mare nivel zilnic nregistrat ntr-o lun oarecare;

NH minim lunar valoarea celui mai mic nivel minim nregistrat ntr-o lun oarecare din an;

NP mediu anual media tuturor valorilor zilnice efectuate n decursul unui an;

NP maxim anual - valoarea celui mai mare nivel zilnic nregistrat n decursul unui an;

NP minim anual valoarea celui mai mic nivel zilnic nregistrat n timpul unui an;

h mediu anual amplitudinea medie de variaie a nivelurilor zilnice dintr-un an oarecare (NP mediu maxim anual - NP mediu minim anual);

NP mediu multianual valoarea medie pe mai muli ani a nivelului hidrostatic mediu anual.

Fig.1.11. Variaiile medii, maxime i minime lunare ale nivelului hidrostatic la forajul F6 din cadrul Postului hidrogeologic Ciurea

Toate valorile referitoare la niveluri vor fi exprimate n cm sau n m, adic n cote relative fa de suprafaa terenului.


40

Analiza hidrografului nivelurilor hidrostatice zilnice de la posturile

hidrogeologice se va referi la: delimitarea n timp a perioadelor de apariie i dispariie a diferitelor faze ale scurgerii care se realizeaz n funcie de nivelul mediu anual i la determinarea duratei de meninere a diferitelor faze ale scurgerii.

Aceast analiz prezint importan practic mai ales n gospodrirea apelor subterane i sub aspect hidroameliorativ.

Tema 5: Analiza caracteristicilor hidrogeochimice a apelor subterane

Studierea compoziiei chimice a apelor subterane, att n timp, ct i n spaiu, n vederea cunoaterii regimului acestora, reprezint una dintre problemele de baz ale reelei de staii hidrogeologice.

Principalele aspecte care sunt urmrite n studiul caracteristicilor hidrogeochimice pentru apele subterane sunt:

- evaluarea calitii apelor subterane n vederea utilizrii lor n alimentarea cu ap a populaiei, agricultur (irigaii i creterea animalelor) i industrie;

- determinarea influenei pe care o are compoziia chimic a apelor subterane asupra unor parametri fizico-chimici ai solurilor;

- stabilirea legilor de modificare a calitii apelor subterane n timp i spaiu; - realizarea unor prognoze de modificare a compoziiei apelor subterane sub

influena condiiilor climatice, litologice i antropice (n special n urma aciunilor de poluare).

Principalii parametri care caracterizeaz analiza hidrogeochimic a apelor subterane se refer la:

- gradul de mineralizare, dat de prezena anionilor ( 3HCO -ionul hidrocarbonat, 2

4SO -ionul sulfat, Cl --ionul de clor), i cationilor (Ca2+, Mg2+, Na++K+);

- concentraia ionilor de hidrogen (pH-ul) - reziduul fix;

- gradul de duritate, total sau temporar, - prezena substanelor organice. Tabelul 1.6. prezint valorile parametrilor hidrogeochimici principali analizai

n cadrul etapei de teren din anul 2000, la cele 10 foraje din bazinul hidrografic Tinoasa-

Ciurea.

Pentru a putea fi utilizate n reprezentri grafice, rezultatele analizelor chimice ale probelor de ap trebuie transformate sub form de miliechivaleni. Numrul de miliechivaleni se obine prin mprirea cantitii ionului analizat, n mg/l, la greutatea molecular a substanei.


41

Pentru fiecare analiz suma anionilor este egal cu suma cationilor deoarece

aceast sum este luat 100%, rezult c: ka =50%. n general se poate considera

c ka = 100%, i n acest situaie se calculeaz coninutul fiecrui anion i cation n procente echivalente dup formulele:

X=a

a*100 (%) ; X=

k

k*100 (%) (1.4)

unde: X - cationul sau anionul pentru care se determin procentul de miliechivaleni din totalul coninutului de anioni sau cationi;

a anionul pentru care se determin coninutul din totalul anionilor, n me/l; k cationul pentru care se determin coninutul din totalul cationilor, n me/l; a - coninutul de anioni, n me/l;

k - coninutul de cationi, n me/l.

Nr.

crt.

Nr.

foraj

pH Duritate (G)

Rezid.

fix

(mg/l)

Subst.

org.

(mg/l)

Cationi (mg/l) Anioni (mg/l)

Total C Na+K Mg Ca Cl SO4 HCO3

1 F1 7,4 16,8 - 640 3,6 112 37 39 39 77 249

2 F2 8,0 17,4 8,9 1810 9,1 187 9 85 85 85 285

3 F3 7,2 20,5 - 600 4,0 65 28 96 96 102 312

4 F4 7,5 22,3 - 710 4,5 86 48 40 40 65 235

5 F5 8,0 14,5 - 350 26,0 46 32 80 80 128 213

6 F6 7,9 31,6 - 970 8,2 102 59 27 27 81 266

7 F7 7,6 13,4 5,8 1010 10,4 113 16 96 96 108 193

8 F8 7,8 12,9 4,8 940 4,6 58 56 43 43 115 225

9 F9 7,2 22,5 - 270 7,5 32 40 92 92 95 272

10 F10 7,5 19,6 - 185 12,9 52 36 80 80 125 246

Tab.1.6. Caracteristicile hidrochimice ale probelor de ap prelevate din forajele bazinului hidrografic Tinoasa-Ciurea

Menionm c probele de ap au fost prelevate n data de 19 iulie 2000 Tabelul 1.7 prezint rezultatele analizelor chimice n miliechivaleni i procente

echivalente.

Pentru a putea compara compoziia chimic a probelor de ap prelevate din cele 10 foraje s-a ales ca mod de reprezentare grafic diagramele de tip Stiff i diagramele triunghiulare (sau ternare).


42

Nr.

fora

j

CATIONI (me/l i %me) ANIONI (me/l i %me) ka

Na++K

+ Mg

2+ Ca

2+ Cl

- SO4

2- HCO3

-

me/l %me me/l %me me/l %me me/l %me me/l %me me/l %me me/l

F1 1,8 13,1 3,0 22,4 1,95 14,2 1,1 8,1 1,6 11,7 4,1 30,2 13,70 F2 3,0 17,7 0,7 4,4 4,25 25,0 2,4 14,3 1,7 10,4 4,7 27,9 16,96 F3 1,0 5,7 2,3 12,7 4,8 26,3 2,7 15,0 2,1 11,6 5,2 28,4 18,24 F4 1,3 10,0 4 28,9 2 14,4 1,1 8,2 1,3 9,8 3,9 28,3 13,80 F5 0,7 4,6 2,6 16,7 4 25,1 2,2 14,3 2,6 16,7 3,5 22,3 15,91 F6 1,6 11,1 4,9 33,2 1,35 9,1 0,7 5,2 1,6 11,3 4,4 29,9 14,80 F7 1,8 11,2 1,3 8,2 4,8 29,6 2,7 16,9 2,2 13,9 3,2 19,8 16,16 F8 0,9 6,1 4,6 30,8 2,15 14,2 1,2 8,1 2,3 15,8 3,7 24,7 15,12 F9 0,5 2,9 3,3 18,9 4,6 26,1 2,6 14,2 1,9 11,2 4,5 25,7 17,59 F10 0,8 4,9 3 17,8 4 23,7 2,2 13,5 2,6 15,4 4,1 24,3 16,82

Tab.1.7. Procentul n miliechivaleni a principalilor cationi i anioni identificai n probele de ap din forajele bazinului hidrografic Tinoasa-Ciurea

Diagramele Stiff se compun din trei drepte paralele echidistante, intersectate de

o a patra, considerat origine (Fig.1.12.). Pe segmentele de la stnga dreptei de origine se reprezint cationii, iar pe cele de la dreapta originii se reprezint anionii.

Deasupra graficului se figureaz scara n miliechivaleni sau procente-echivaleni care are valoarea, n cazul de fa de 1cm=10%me. Acest tip de reprezentare grafic permite evideniere compoziiei chimice a unei succesiuni de orizonturi de ape subterane sau de probe prelevate din acelai bazin hidrografic.

Din analiza acestor diagrame se observ c la nivelul cationilor exist o mare variaie a compoziiei chimice, fa de anioni, variaie determinat, n special, de influena structurii geologice asupra chimismului apelor subterane.

Diagramele ternare (Piper) sunt realizate din dou triunghiuri echilaterale: unul pentru anioni, altul pentru cationi. Laturile triunghiurilor sunt divizate n 50 sau 100 de

pri (procent-echivalent). Fiecare triunghi este mprit n raport cu valoarea concentraiei anionilor i cationilor n grupe hidrochimice (Fig.1.13.). n funcie de concentraia anionilor i cationilor, forajele sunt distribuite n aceste tipuri de grafice (Fig.1.14.).

n funcie de poziia fiecrui foraj n cadrul diagramelor, din punct de vedere hidrochimic, n cadrul bazinului hidrografic Tinoasa-Ciurea, se deosebesc:

- majoritatea forajelor, din punct de vedere al compoziiei anionilor se nscriu n tipul hidrochimic sulfato-carbonato-cloruric sau sulfato-cloruric F1, F6, F8;

- un singur foraj se nscrie n tipul hidrochimic sulfatic F4;


43

- din punct de vedere al compoziiei cationilor, forajele din acest bazin hidrografic se nscriu n tipurile hidrochimice: magnezo-natric (F3, F5, F9, F10),

magnezo-calcic (F2, F7) sau natro-magnezo-calcic (F6, F1).

Fig.1.12. Diagrama Stiff pentru forajele din bazinul hidrografic Tinoasa-Ciurea


44

Fig.1.13. Diagrame ternare pentru principalii anioni i cationi

Fig.1.14. Poziionarea forajelor din cadrul bazinului Tinoasa-Ciurea n cadrul diagramelor ternare

9

Capitolul III: Potamologia aplicaii practice

III.1. Bazinul i reeaua hidrografic elemente morfometrice

Rul, form a scurgerii superficiale organizate, permanent sau temporar, care i pstreaz traseul pe ntreaga lungime, reprezint elementul de baz n studiul apelor curgtoare.

Bazinul hidrografic este arealul de pe cuprinsul cruia, un ru, sau o arter hidrografic principal, i adun apele. Bazinul hidrografic poate fi individualizat i caracterizat printr-o serie de parametri morfohidrometrici bine precizai.

Studiul unui bazin hidrografic, mpreun cu ntreaga sa reea hidrografic (ruri, lacuri, bli, mlatini), se realizeaz cu ajutorul hrilor topografice, iar dup stabilirea elementelor caracteristice (izvoare, mlatini, gheari, pduri, praie, toreni, grinduri, ostroave, alunecri de teren etc), acestea se confrunt cu situaia existent pe teren.

Cunoaterea elementelor morfometrice i hidrologice ale bazinelor hidrografice i ale reelelor de ruri aferente, reprezint o importan deosebit pentru analiza regimului hidrologic al unui ru, prognozarea evoluiei regimului acestuia, evaluarea modalitilor de utilizare a resurselor de ap n vederea utilizrii acestora n economia local sau regional, sau pentru identificarea posibilitilor de prevenire sau atenuare a viiturilor i inundaiilor.

Pentru o mai bun nelegere a metodelor i a mijloacelor de analiz a elementelor morfometrice ale bazinelor i reelelor hidrografice s-a luat ca exemplu bazinul hidrografic al rului Nicolina, situat n partea sudic a Cmpiei Moldovei, la contactul acesteia cu zona de podi, mai nalt cu 250-300m, aparinnd Podiului Brladului.

Analiza elementelor morfometrice ale bazinului hidrografic i reelei de ruri a plecat de la studierea hrilor topografice la scara 1:25000, ediia 1985, proiecie topografic cilindric transversal Gauss-Kruger. Hrile topografice au fost prelucrate prin intermediul calculatorului i cu ajutorul programelor speciale care implic utilizarea Sistemelor Informaionale Geografice (SIG), obinndu-se modelul numeric al bazinului, pe baza cruia s-au determinat elementele morfometrice ale bazinului i reelei hidrografice pentru rul Nicolina. Hrile topografice ale acestui bazin au fost corelate cu o serie de aerofotograme realizate, ntre anii 1970-1980 i cu cercetari de teren, obinndu-se astfel o imagine ct mai real, la zi, asupra bazinului hidrografic analizat.

Bazinul hidrografic al rului Nicolina (Fig.2.1.), delimitat pe baza hrilor topografice, are o suprafa de peste 237 km2, i o lungime, ntre punctele extreme ale bazinului de 22,2 km. Altitudinea maxim se gsete n partea sudic (403,4m), pentru ca altitudinea minim s se regseasc n zona de confluen a Nicolinei


46

Fig.2.1.Caracteristicile morfometrice ale bazinului hidrografic Nicolina

cu rul Bahlui (38m). Principalii aflueni sunt concentrai pe partea stng a bazinului: P.Sec, P.Valea Adnc, P.Ezreni (cu afluentul acestuia P.Cornetu), P.Valea Locei (cu


47

afluenii acestuia: P.Ciurbeti i P.Frumoasa), P.Tinoasa-Ciurea, P.Valea Carelor, P.Valea iganului i P.Bolohani. Pe partea dreapt a bazinului se dezvolt un singur afluent mai important: P.Ciurea.

Principalele elemente morfometrice ale rurilor din bazinul hidrografic Nicolina

sunt redate n Tabelul.2.1.

Nr.

crt.

Cursul de ap Lungimea (km)

Suprafaa (km

2)

Suprafaa partea dreapt

(km2)

Suprafaa partea stng

(km2)

1 Nicolina 24,3 237,19 30,15 205,66

A.Malul drept

1 P.Ciurea 3,6 4,09 2,70 1,39

B.Malul stng

1 P.Sec 2,5 2,03 1,18 0,85

2 P.Valea Adnc 5,42 4,8 1,98 2,82

3 P. Ezreni 7,4 40,64 8,56 32,08

4 P.Valea Locei 12,7 116,91 40,68 76,23

5 P.Valea Carelor 3,1 2,04 0,69 1,35

6 P.Tinoasa-Ciurea 5,7 10,15 3,87 6,28

7 P.Valea iganului 4,4 4,58 2,72 1,86

8 P.Bolohani 2,8 2,79 1,49 1,30

Tab.2.1. Elementele morfometrice ale rului Nicolina i afluenii acestuia

Plecnd de la harta bazinului hidrografic al rului Nicolina i de la principalele elemente morfometrice ale acestui bazin, se propune efectuarea unor teme specifice

legate de elementele morfometrice ale bazinelor i reelelor hidrografice.

III.1.1. Elementele morfometrice ale bazinelor hidrografice

Tema 6: Trasarea cumpenei de ape

Suprafaa unui bazin hidrografic este delimitat, fa de bazinele hidrografice nvecinate, printr-o linie de separaie, denumit cumpn de ape.

Cumpna de ape este linia care separ bazinele hidrografice vecine, unind punctele cu cele mai ridicate altitudini dintre ele, i de la care panta i direcia de scurgere a apei, la suprafa, se dirijeaz n direcii opuse. n plan, cumpna de ape reprezint perimetrul bazinului hidrografic, element morfohidrometric foarte important utilizat n determinarea coeficientului de form sau pantei unui bazin hidrografic.


48

Trasarea cumpenei de ape se realizeaz cu ajutorul hrilor topografice la diferite scri (1: 25000, 1:50000, 1:100000, 1:200000 etc., n funcie de gradul de precizie la care se dorete s se ajung), la care se adaug i observaiile efectuate n etapa de teren i informaiile provenite din studiul aerofogramelor.

Trasarea cumpenei de ape urmrete configuraia curbelor de nivel, distribuia reelei hidrografice i punctele cu cea mai mare altitudine. Ea nu constituie o dificultate n regiunile cu energie mare de relief, spre deosebire de regiunile de cmpie unde este

mai greu de identificat datorit reliefului plan. Delimitarea bazinului hidrografic Nicolina (Fig.2.2.) s-a realizat cu ajutorul

hrii topografice, ncepnd de la gura de vrsare a rului, aflat la o altitudine de 38m. Din acest punct se ncepe trasarea cumpenei de ape, cu o linie ntrerupt, ngroat i sinuoas, care n mersul su intersecteaz punctele cu cea mai mare altitudine i taie perpendicular curbele de nivel. Astfel, cumpna de ape trece prin cotele cele mai nalte, mai nti de pe partea stng (n direcia de curgere a rului): D.Galata, D.Drjeni, D.Chihluiu, D.Voineti, D.Custurii, sub forma unei linii sinuoase, delimitnd bazinul hidrografic analizat de bazinele hidrografice nvecinate, pn ce atinge punctul cu cota cea mai nalt din ntreg bazinul hidrografic, 403,4m. Trasarea cumpenei de ape pentru partea dreapt ncepe de la punctul cu cota cea mai nalt, trecnd de asemenea prin punctele cele mai nalte, de pe partea dreapt a bazinului: D.Rusului, D.Vama Veche, D.Ciurea, D.La Cetuie, pn se ajunge la gura de vrsare.

Cumpna de ape de suprafa delimiteaz arealul de pe care o arter hidrografic principal i adun apele prin scurgere superficial, poziia sa fiind influenat de o serie de factori cum ar fi: nivelul de baz al rului principal, tectonica regiunii, litologia bazinului, condiiile climatice etc. n afara aceasteia, un bazin hidrografic mai are i o cumpn de ape subteran, care nu ntotdeauna coincide cu cea superficial.

Pe baza aceleiai metode se traseaz cumpenele de ap ale afluenilor secundari, cu linii ntrerupte, subiri, ce urmresc inflexiunile negative ale curbelor de nivel, n sensul scurgerii apei acestor aflueni.

n cazul n care harta topografic nu are curbe de nivel, ci numai hauri sau tente, cumpna de ape se va trasa urmrind haurile i tentele cele mai nchise, ntruct indic nlimile cele mai mari. n zonele mltinoase trasarea cumpenei de ape se va face innd cont de cotele care se gsesc n apropierea acelor zone i de configuraia vilor principale i secundare.

Cumpna de ape este un element dinamic, care, n decursul evoluiei geografice a unui bazin hidrografic se poate modifica datorit eroziunii regresive i captrilor ntre bazine hidrografice nvecinate.


49

Fig.2.2. Cumpna principal i secundar de ap pentru Bazinul hidrografic Nicolina


50

Tema 7: Perimetrul bazinului hidrografic, panta medie a perimetrului,

nlimea medie i coeficientul de sinuozitate a cumpenei de ape

Perimetrul bazinului hidrografic (P) reprezint lungimea proieciei n plan a cumpenei de ape (se msoar n km). Pentru a determina lungimea perimetrului unui bazin hidrografic, se pot utiliza: compasul distanier, curbimetrul sau metoda benzii de hrtie.

Msurarea lungimii perimetrului cu ajutorul compasului distanier cu deschidere constant (2-3 mm) se face suprapunnd compasul peste linia ce semnific cumpna de ape. Acest compas se rotete, sprijinindu-l cnd pe un vrf, cnd pe un altul, pn se parcurge ntreaga distan. Lungimea perimetrului rezult din nsumarea numrului deschiderilor i nmulirea acestora cu valoarea deschiderii compasului. Valoarea lungimii perimetrului obinut astfel este n mm, valoare pe care o transformm conform scrii hrii pe care s-a lucrat, pentru a avea lungimea de pe teren (n km) a distanei respective.

Curbimetrul este un instrument de pe care se poate citi direct lungimea n

kilometri a perimetrului. Pentru a putea fi utilizat, curbimetrul este prevzut cu o codi i roti, iar citirea diferitelor lungimi msurate se realizeaz pe un cadran. Msurarea lungimii perimetrului unui bazin hidrografic se face aeznd rotia curbimetrului ntr-un punct de pe cumpna de ape, i se parcurge ntreaga lungime a cumpenei respective pn se revine n acelai punct. Deplasarea se face astfel nct acul s se roteasc conform micrii acelor de ceas. Micarea rotiei se transmite unui ac ce se rotete pe cadranul curbimetrului, indicnd valoarea de pe teren, n km, a distanei parcurse pe hart.

Metoda benzii de hrtie d rezultate aproximative de determinare a distanelor pe hrile topografice. Aceast metod const n suprapunerea unei benzi de hrtie alb, cu marginile drepte, peste distana de msurat. Cu ajutorul acestei benzi de hrtie se urmresc sinuozitile cumpenei de ape i se noteaz, att pe hart, ct i pe banda de hrtie, cu creionul, orice schimbare de direcie. Astfel, se transpune pe banda de hrtie, linia sinuoas a cumpenei de ape sub forma unei linii drepte pe care o msurm cu ajutorul unei rigle i o transformm conform scrii hrii cu care s-a lucrat.

n cazul bazinului hidrografic al rului Nicolina s-a msurat perimetrul bazinului utiliznd toate cele trei metode. innd cont c msurarea cu ajutorul compasului distanier, dac se ia distana dintre acele compasului de 2 sau 3mm, d erori destul de mici, verificate i prin msurarea cu ajutorul curbimetrului (diferena dintre cle dou msurtori este de 0,5km), se apreciaz c valoarea perimetrului acestui bazin hidrografic este de 68,8km (Tab.2.2.).

Se poate determina i o pant medie a perimetrului (Ip), lund n calcul raportul dintre dublul diferenei de nivel pentru valoarea cotei celui mai nalt punct i

gura de vrsare ( H ) i lungimea n km a cumpenei apelor (P).


51

Ip=P

H2 () (2.1)

Pentru bazinul hidrografic al Nicolinei, panta medie a perimetrului are valoarea

de 10,62, iar pentru bazinele secundare oscileaz ntre 9,77 (P.Ezreni) i 45,66 (P.Valea iganului).

nlimea medie a cumpenei de ape (Hc) se determin ca fiind media aritmetic a nsumrii celor mai mari nlimi(hv) i a neurilor(hs).

Hc=2

sv hh (m) (2.2.)

Se mai poate determina i o nlime medie a cumpenei de ape de pe malul drept al rului sau nlimea medie a cumpenei de ape de pe malul stng, utiliznd aceiai formul de calcul.

Pe baza hrii bazinului hidrografic Nicolina i a cotelor altimetrice se poate

calcula nlimea cumpenei de ape de pe malul drept ( H Cdr) i a cumpenei de ape de pe

malul stng ( H Cst). Prin nsumarea lor se poate determina nalimea medie a ntregii cumpene de ape (HCmed):

H Cdr=6

1381,1737,1913,3533009,399=

6

1556=259,3 m

H Cst=11

6,1854,1562,1522,1515,2427,3615,3453,3679,2544,4031,378

=11

8,2998= 272,6 m

HCmed=17

CstCdr HH =17

8,29981556=267,9 m (2.3)

Coeficientul de sinuozitate a cumpenei de ape (KS) se determin ca fiind raportul dintre perimetrul cumpenei de ap (P) i lungimea circumferinei cercului (Lc), exprimat n km, a crui suprafa este egal cu cea a bazinului hidrografic:

Ks= CL

P (2.4)


52

Valorile acestui coeficient variaz ntre 1,16 pentru bazinul P. Ezreni i 1,63 pentru bazinul P.Valea iganului

Nr.

crt.

Cursul de ap Lungimea cumpenei de

ape P (km)

Panta medie a

perimetrului

(%)

Coeficientul de

sinuozitate a

cumpenei de ape (Ks)

1 Nicolina 68,8 10,62 1,26

A. Malul drept

1 P.Ciurea 9,0 10,41 1,25

B.Malul stng

1 P.Sec 7,5 38,0 1,48

2 P.Valea Adnc 12,3 21,3 1,58

3 P. Ezreni 26,2 9,77 1,16

4 P.Valea Locei 49,9 13,44 1,30

5 P.Valea Carelor 7,4 16,75 1,46

6 P.Tinoasa-Ciurea 15,3 38,17 1,36

7 P.Valea iganului 12,4 45,66 1,63

8 P.Bolohani 9,1 21,56 1,54

Tab.2.2. Perimetrul, panta medie a perimetrului i coeficientul de sinuozitate a cumpenei de ape, pentru bazinele hidrografice aferente bazinului Nicolina

Tema 8: Metode de msurare a suprafeei bazinului hidrografic

Suprafaa unui bazin hidrografic (Sb) reprezint arealul de pe care o arter hidrografic i adun apele (se exprim n km2 sau n ha). Acest areal este delimitat de cumpna de ape i are o importan deosebit deoarece mrimea suprafeei bazinului se reflect direct n producerea fenomenelor hidrologice i n evoluia lor.

Determinarea suprafeei unui bazin hidrografic se poate face prin mai multe metode: metode grafice, mecanice, electronice sau analitice

Metodele grafice sunt: metoda figurilor geometrice i metoda ptratelor module. Metoda figurilor geometrice const n descompunerea n figuri geometrice

simple a suprafeei unui bazin hidrografic, pentru ca, mai apoi, s se determine suma suprafeelor acestor figuri. Suprafaa bazinului se poate descompune n figuri geometrice simple de tipul: triunghiurilor, ptratelor, dreptunghiurilor, trapezelor etc., a cror formule de calcul a suprafeei sunt bine cunoscute (Fig.2.3.).

Metoda ptratelor module (paletei sau metoda caroiajului) const n acoperirea suprafeei bazinului hidrografic cu o reea de ptrate cu latura constant de 0,5 sau 1 cm. Se numeroteaz ptratele ntregi i se nsumeaz, dup care se determin i fraciile de


53

ptrat ce apar la marginile suprafeei bazinului i se adaug la suma ptratelor ntregi. Suprafaa astfel obinut este exprimat n cm2, care se transform innd cont de scara hrii, n km2. Pentru bazinul hidrografic Nicolina s-au delimitat 219 de ptrate ntregi, fiecare avnd suprafaa de 1cm2, la scara hrii de 1:25000 (Fig.2.4.)

La numrul ptratelor ntregi se adaug i fraciile de ptrat ce apar la marginile bazinului, n numr de 18, i se obine suprafaa ntregului bazin de 237,19km2. La fel se procedeaz i n cazul bazinelor secundare.

Metoda mecanic utilizeaz, ca principal mijloc de msurare a suprafeei unui bazin hidrografic, planimetrul. Planimetrele pot fi de mai multe tipuri: polare, cu disc

sau digitale. Aceast metod poate fi utilizat pentru verificarea celorlalte metode, ct i pentru a determina suprafeele bazinelor hidrografice ce prezint contururi foarte sinuoase.

Metodele electronice se folosesc tot mai frecvent datorit uurinei de msurare a suprafeei bazinelor, n cazul n care se dispune de hardul i de softul corespunztor. Dup ce se realizeaz modelul numeric al bazinului hidrografic Nicolina, cu ajutorul calculatorului se determin foarte uor, att suprafaa bazinului hidrografic principal, ct i suprafaa bazinelor hidrografice secundare i a celor interbazinale.

Metodele analitice utilizeaz coordonatele rectangulare ale punctelor extreme ale bazinului hidrografic, i pe baza unor formule matematice specifice care fac apel i la formule trigonometrice se determin suprafaa unui bazin hidorgrafic. Metoda implic o precizie foarte mare n determinarea coordonatelor punctelor extreme i se aplic destul de rar.

Tema 9: Graficul circular cu repartiia suprafeelor bazinale i interbazinale

Graficul circular cu repartiia suprafeelor bazinale i interbazinale (Fig.2.5.) are rolul de a arta cum sunt dispuse suprafeele unui bazin hidrografic i suprafeele interbazinale n raport cu cei doi versani ai bazinului.

Pentru ntocmirea acestui grafic este necesar determinarea suprafeelor bazinale i interbazinale, de pe ambii versani ai unui bazin hidrografic, care vor fi nscrise ntr-un tabel (Tab.2.3.).

Pentru fiecare dintre aceste suprafee se va determina: - valoarea lor procentual, conform relaiei:

f%=b

s

S

f 100* (2.5)


54

Fig.2.3. Bazinul hidrografic Nicolina:

metoda determinrii suprafeelor cu ajutorul figurilor geometrice


55

Fig.2.4. Bazinul hidrografic Nicolina:

metoda determinrii suprafeelor cu ajutorul ptratelor module


56

Fig.2.5. Suprafee bazinale i interbazinale n bazinul hidrografic Nicolina


57

Nr.

crt.

Cursul de ap Suprafaa Sb(km

2)

(%) ()

1 Nicolina 237,19 100 360

A.Malul drept

1 Suprafaa interbazinal 1 6,08 2,57 9,25

2 P.Ciurea 4,09 1,72 6,20

3 Suprafaa interbazinal 2 4,25 1,79 6,45

4

Lucrari-practice-hidrologie.pdf

Documents

Transcript of Lucrari-practice-hidrologie.pdf