1

UNIVERSITATEA ,,DUNAREA DE JOS GALAI FACULTATEA DE TIINA I INGINERIA ALIMENTELOR

SPECIALIZAREA: PESCUIT, ACVACULTUR I INDUSTRIALIZAREA PETELUI

HIDROLOGIE SI OCEANOGRAFIE Note de curs

2009

Hidrologie

2

1. NOIUNI INTRODUCTIVE

Hidrologia este tiina care studiaz originea, distribuia i caracteristicile apelor

terestre, ea avnd ca obiect general studiul ciclului apei n natur.

Apa reprezint unul din elementele naturale indispensabile existenei lumii vii. Ea

are un rol fundamental n desfurarea proceselor naturale (fizico-chimice, biologice,

climatice, n modelarea reliefului) i a activitilor social-economice, constituind un mijloc

important de comunicaie i de aprare, o materie prim pentru industrie, o surs

apreciat pentru energie, pentru irigarea culturilor, alimentarea populaiei. Este un

adevr de necontestat faptul c pe Pmnt fr ap nu poate exista via.

Etimologic, cuvntul hidrologie deriv din limba greac: hydros = ap i logos =

tiin. Obiectul hidrologiei l constituie studiul diferitelor uniti acvatice (apele

curgtoare, lacurile, mlatinile, depozitele de zpad i ghea) cu fenomenele i

procesele dinamice, fizice i chimice specifice acestor uniti, precum i cu modul de

folosin a apelor pentru diferitele necesiti social-economice. Cu alte cuvinte hidrologia

este tiina apelor sau tiina care studiaz hidrosfera (nveli complex aflat n strns

interaciune cu celelalte: geosfera, atmosfera, litosfera i biosfera) nelegnd tiina care

studiaz aspectele calitative i cantitative ale circuitului apei n natur

Conform dicionarului enciclopedic (The Encyclopaedic Dictionary. Physical

Geography, edited by Andrew Goudie) hidrologia este tiina care studiaz apa sub

diferitele ei forme i existena acestora n natur. Principalele sale preocupri sunt

circulaia i distribuia apei ca o consecin a bilanului apei1 i ciclului hidrologic2.

innd cont de complexitatea structural i funcional a obiectului su de

cercetare, hidrologia poate fi definit mai pe larg ca tiina care studiaz toate tipurile de

uniti acvatice3, din punct de vedere al formrii, circulaiei i distribuiei lor, al

proprietilor fizice i chimice care le caracterizeaz, al proceselor i legilor generale care

acioneaz n hidrosfer, precum i al modalitilor de valorificare a resurselor de ap (I.

Piota).

ntruct are drept obiect de studiu un element al mediului natural, hidrologia este

ncadrat n categoria tiinelor fizico-geografice (permite abordri calitative, utiliznd

metode descriptive, explicative, conceptuale) sau naturale. n acelai timp, prin

metodologiile de investigare, analiz i prelucrare a informaiilor, precum i prin

1 bilan al apei raportul dintre intrrile i ieirile unui sistem acvatic 2 ciclul hidrologic succesiunea fazelor prin care trece apa n sistemul atmosfer - pmnt 3 uniti acvatice ntindere de ap delimitat precis, fie natural prin linia coastei, fie prin construcii hidrotehnice

Hidrologie

3

tehnologiile utilizate n acest scop, hidrologia este o tiin inginereasc (permite

abordri cantitative oferind posibilitatea soluionrii numeroaselor aspecte de ordin

practic valorificarea resurselor de ap, protecia lor, reducerea i eliminarea riscurilor

hidrologice etc.).

Datorit obiectului de cercetare foarte vast i diversificat, hidrologia ca tiin a

fost divizat n dou mari domenii: hidrologia uscatului sau hidrologia continental

i hidrologia mrilor i oceanelor. Aceast structurare a fost impus de diferenele

importante dintre caracteristicile, procesele i fenomenele specifice celor dou medii.

Hidrologia continental, care formeaz obiectul nostru de studiu pe parcursul

acestui semestru, cuprinde mai multe subramuri:

1. hidrogeologia se ocup cu cercetarea apelor subterane, n scopul cunoaterii

modalitilor de formare a straturilor acvifere, izvoarelor, a caracteristicilor lor, a

circulaiei apelor subterane, proprietilor hidrogeologice ale rocilor;

2. potamologia (potamos = ru) se ocup cu studiul hidrologic al apelor curgtoare

continentale;

3. limnologia (limnos = lac) studiaz geneza, evoluia i proprietile unitilor acvatice

stttoare, naturale i/sau artificiale;

4. telmatologia are ca obiect de cercetare studiul hidrologic al mlatinilor;

5. glaciologia studiaz rspndirea zpezilor permanente i a ghearilor, geneza i

micarea lor, tipurile de gheari etc.

6. hidrologia interfluviilor se refer la studiul hidrologic al bazinelor hidrografice,

aspect ce a cptat o importan crescut n ultimul timp.

Ca o ramur aparte hidrologiei poate fi considerat gospodrirea apelor4 , care

nglobeaz un ansamblu de aciuni menite s conduc, n principal, la: cunoaterea

caracteristicilor cantitative i calitative ale unitilor acvatice; conservarea, dezvoltarea i

protecia fondului acvatic; prevenirea i combaterea efectelor distructive ale apelor.

Hidrologia mrilor i oceanelor sau oceanologia, s-a desprins ca o disciplin de

sine-stttoare studiind procesele hidrologice ale apelor oceanului planetar, problemel de

evoluie ale zonelor de litoral sub influena mediului marin precum i ale interaciunii

dintre ocean i atmosfer i consecinele acesteia.

Direcii principale de studiu

1. hidrografia se ocup cu descrierea apelor continentale, (situaie geografic,

caracteristici morfologice, morfometrice, regimul nivelurilor sau al debitelor);

2. hidrometria se ocup cu metodica observaiilor i msurtorilor n toate categoriile

de ape, organizarea posturilor i staiilor hidrometrice din reeaua de ruri, lacuri,

4 gospodrirea apelor activitate care are ca obiect valorificarea resurselor de ap, aprarea mpotriva efectelor duntoare ale apelor i protecia acestora, n conformitate cu cerinele populaiei i tuturor ramurilor economice.

Hidrologie

4

mlatini ale unui teritoriu, cu metodele i procedeele de msurare i prelucrare a

elementelor hidrologice (niveluri, debite lichide i solide, temperatura, chimismul

apelor etc.);

3. Cu ajutorul datelor furnizate de hidrografie i hidrometrie, hidrologia poate deveni

aplicat, capitol care se refer la calcule, sinteze i prognoze hidrologice ca finalitate

practic.

Pentru cei mai muli dintre noi, apa este un corp incolor, inodor i insipid. Aceast

definiie, nsuit nc din copilrie, las o impresie de banalitate. Ca urmare a

caracteristicilor sale, apa este o substan extraordinar. Dac Terra este un organism,

apa joac rolul sngelui.

n condiiile societii actuale, apa joac un rol de prim importan n economia i

bugetul oricrei ri. Ca urmare a locului ocupat pentru societatea actual, aceast

substan trebuie foarte bine manageriat.

Hidrologia, n cadrul tiinelor geografice, ocup un rol foarte important, fiind

considerat tiin fundamental. n acest context trebuie acordat o atenie deosebit

fenomenelor hidrologice cu implicaii majore asupra mediului nconjurtor. Apa, ca agent

cu mobilitate ridicat, trebuie studiat cub toate formele sale de agregare.

In cursul de fa importana cea mai mare este acordat apelor curgtoare (ruri) i

stttoare (lacuri), deoarece acestea contribuie cu cele mai mari cantiti n circuitul

economiei generale. Un loc foarte important l ocup i studiul gurilor de vrsare (estuare i

delte). O problem foarte important se refer i la subiectul legat de poluarea apelor, mai

ales a celor utilizate n alimentarea populaiei.

Metode de cercetare n hidrologie

n cercetarea hidrologic sunt utilizate diferite metode, multe dintre ele fiind

folosite i de alte tiine ale naturii. Dintre cele specifice hidrologiei se remarc: metoda

staionar, metoda expediionar i metoda experimental.

Metoda staionar (la posturile hidrometrice) const n observaii i

msurtori dup un anumit program, la posturile hidrometrice, asupra variaiilor de nivel,

a debitelor de ap, a debitelor de aluviuni, asupra temperaturii, transparenei, culorii

apei, a reziduului fix5, datele obinute pe baza unor observaii regulate, pe intervale mari

de timp, servesc, la realizarea de sinteze i generalizri ale unor parametrii de ordin

hidrologic i permit desprinderesa unor legiti n manifestarea diferitelor fenomene i

procese hidrologice. n ara noastr, primul post hidrometric a fost nfiinat n anul 1838

la Orova, fiind urmat de a

Metoda expediionar este folosit pentru regiunile greu accesibile, unde nu se

pot instala posturi hidrometrice fixe pentru executarea unor msurtori i observaii

5 rezidiuu fix totalitatea srurilor dizolvate n ap, exprimat n mg/l

Hidrologie

5

regulate (zilnice, lunare sau sezoniere). Observaiile expediionare se desfoar pe baza

unui plan itinerant n care se are n vedere att executarea de msurtori pentru

obinerea unor date cantitative de ordin hidrologic, ct i efectuarea de observaii

comparative cu scop aplicativ. Prin observaii expediionare avem posibilitatea s

efectum o analiz asupra principalilor parametri hidrologici (debite, viteza apelor, indici

morfometrici, temperatur, salinitate) i totodat s realizm o sintez asupra

eventualelor prognoze hidrologice.

Metoda experimental ne permite s redm un fenomen oarecare din natur, la

o anumit scar, n condiii de laborator n ideea de a se putea analiza sau simula modul

n care acioneaz diferitele procese naturale (de exemplu, de eroziune i acumulare)

asupra unei uniti acvatice, obinndu-se concluzii i soluii ntr-un timp mult mai scurt.

Fr ndoial, metoda de baz este metoda staionar care prin irul lung de

observaii i msurtori, efectuate n acelai punct, poate conduce la date i concluzii

mult mai apropiate de adevr.

Hidrologie

6

2. CIRCUITUL I BILANUL APEI N NATUR

Distributia apei la nivelul globului

Rezerva mondiala de apa este de 1.386 milioane km3 de apa, peste 96% fiind apa

srat. Mai departe, din totalul de apa dulce, peste 68% este blocata in gheata si gheari,

iar 30% din apa dulce sunt prezente in subteran (fig.1, tab.1). Sursele de apa dulce de

suprafaa, cum ar fi rurile si lacurile, nsumeaz doar 93.100 km3, care reprezint

aproximativ 1/150 dintr-un procent din totalul de apa. Apa dulce este relativ rar pe

suprafaa Pmntului. Doar 3% din cantitatea totala de apa de pe Pmnt este apa

dulce, iar apa dulce din lacuri si mlatini nsumeaz doar 0,29% din cantitatea totala de

apa dulce a globului. 20% din cantitatea de apa dulce se afla intr-un singur lac, Lacul

Baikal din Asia. Alte 20 de procente se afla in Marile Lacuri (Huron, Michigan, Superior).

In ruri regsim doar 0,006% din resursele de apa dulce existente. Se poate constata ca

viata pe Pmnt rezista cu ceea ce putem spune ca este doar "o pictur n gleata" cu

rezervele totale de apa ale Pmntului. Totui, rurile si lacurile reprezint sursele

principale pentru apa folosita zilnic de oameni (fig.1, tab.1).

Apa este cea mai important resurs a Terrei. n societatea actual este

considerat o resurs fundamental deoarece st la baza tuturor activitilor umane.

n unele domenii ale hidrosferei ea nu se gsete n stare pur. Conine numeroase

substane solubile ceea ce-i confer calitatea de mediu hrnitor pentru diverse

organisme, ele nsele reprezentnd o alt surs natural (fig. 2). n soluie sau suspensie

se gsesc, de asemenea, i o serie de substane minerale.

Utilizarea apei de ctre om este foarte variat deoarece proprietile pe care le

deine aceasta sunt i ele diverse. Prezena apei este o condiie indispensabil apariiei i

Fig. 1. O estimare a distributiei apei pe glob. Sursa: Institutul Naional de

Hidrologie si Gospodrire a Apelor/U.S. Geological Survey, http://ga.water.usgs.gov/edu/watercycleromanian.html

Hidrologie

7

dezvoltrii vieii. Apa este elementul de prim importan n dezvoltarea industriei,

agriculturii i transportului.

Tabel 1. Distribuia apei pe glob (estimare).

Sursa: Water resources. In Encyclopedia of Climate and Weather, 1996, editata de S. H.

Schneider, Oxford University Press, New York, vol. 2, pp.817-823

Sursa de apa Volumul apei in

km3 Procentul din totalul

de apa dulce Procentul din totalul de apa

Oceane, mari si golfuri 1,338,000,000 - 96.5

Calote glaciare, Ghetari si zapada permanenta

24,064,000 68.7 1.74

Apa subterana 23,400,000 - 1.7

Dulce 10,530,000 30.1 0.76

Sarata 12,870,000 - 0.94

Umiditatea din sol 16,500 0.05 0.001

Gheata permanenta si nepermanenta din sol

300,000 0.86 0.022

Lacuri 176,400 - 0.013

cu apa duce 91,000 0.26 0.007

cu apa sarata 85,400 - 0.006

Atmosfera 12,900 0.04 0.001

Apa din mlastini 11,470 0.03 0.0008

Rauri 2,120 0.006 0.0002

Apa biologica 1,120 0.003 0.0001

Total 1,386,000,000 - 100

Cu toate c apele oceanice sunt cele care dein ntietatea ca volum i

suprafa, cele mai importante, din punct de vedere economic, sunt cele

continentale. Apele dulci sunt folosite pentru satisfacerea trebuinelor fiziologice, n

industrie i agricultur. Sunt i ape continentale srate, cantonate, mai ales, n

lacuri, sau cele care ies sub forma unor izvoare; acestea sunt folosite ori pentru

Om 65% Hering 67% Crustacee 79% Meduz 95/.

Fig. 2. Concentraia de ap pentru diferite organisme (Thurman, 1988)

Hidrologie

8

transport, pentru extragerea srurilor sau n tratarea unor boli. Apa dulce, existent

pe continente, nu este uniform repartizat.

Rspndirea apei i uscatului pe Terra nu este uniform, mai ales n ceea ce

privete repartiia acestora n cele dou emisfere. Apa, dac ar fi uniform repartizat

pe suprafaa Terrei, ar deine o grosime de 2 853 m. Volumul su ar ncpea ntr-un

cub cu latura de 1 133 km (fig.3). Cea mai mare parte a uscatului se gsete n

emisfera nordic, unde apele acesteia ocup 53%, iar suprafaa uscatului 47%

(Vanney, 1991); n emisfera sudic apa ocup 89%, n timp ce uscatul deine doar

11% (Fig.4).

Din volumul total, cele mai mari proporii sunt deinute de apele subterane i

calotele glaciare. Apa cantonat n ghearii montani i calotele glaciare nsumeaz

un volum de 24.000.000 km3 (tab.1). Cea mai mare proporie o deine Antarctida cu

21.000.000 km3, dup care urmeaz Groenlanda i mai apoi, la mare distan,

ghearii montani. Importana lor se leag de volumul apreciabil de ap rezultat n

perioada de topire deoarece constituie sursa de alimentare a unor ruri. Exist

preocupri n direcia gsirii unor metode eficace pentru utilizarea icebergurilor.

Fig. 4. Repartiia continentelor i oceanelor (Vanney, 1998)

Fig. 3. Echivalenele bogiei de ape ale Terrei:

a-grosimea unui strat uniform de ap pe suprafaa planetei; b-un rezervor de form cubic (Diaconu, 1988)

Hidrologie

9

Apa provenit din topirea lor ar putea reprezenta o surs pentru alimentarea

casnic, dar i pentru irigaii n zonele secetoase din apropierea litoralului.

Tabel 2. Bugetul mediu anual al apelor continentale

(Lvovici, 1979 citat de Hornberger et al., 1998)

Continent Suprafaa k 2

Precipitaii

Scurgere

Evapotranspirai

Coeficient de Africa 30,3*106 690 140 550 0,20

Asia 45* IO6 720 290 430 0,40

Australia 8,7*106 740 230 510 0,31

Europa 9,8*106 730 320 410 0,44

America de Nord 20,7*106 670 290 380 0,43

America de Sud 17,8*106 1650 590 1060 0,36

Apele curgtoare reprezint una din prile cele mai reduse ale apelor dulci.

Cu toate acestea, omul le folosete din cele mai vechi timpuri. n fiecare an Oceanul

Planetar primete cea. 1.200 km3 de ap provenit din ruri. Participarea reelei

hidrografice difer de la un continent la altul, n funcie de o serie de factori.

Existena unor organisme fluviale bine dezvoltate n cadrul Asiei (9 din cele 16 fluvii

cu un debit anual de peste 10.000 m3/s) situeaz acest continent pe primul loc (30,7%),

dup care urmeaz America de Sud (25,3%), America de Nord (17,6%), Africa (9,7%),

Europa (6,8%), Australia i Oceania (5%) i Antarctida (4,9%). Dup disponibilul de ap

dulce pe locuitor, situaia este cu totul alta: Australia i Oceania, care se situeaz pe ultimul

loc (ntre continentele locuite) la volumul de ap scurs, de data aceasta ocup primul loc cu

peste 106.727 m3/loc/an; urmeaz n ordine: America de Sud (50.256 m3/loc/an), America

de Nord (22.222 m3/loc/an), Africa (10.020 m3/loc/an), Asia (5.743 m3/loc/an) i pe ultimul

loc Europa (5.302 m3/loc/an). Media mondial pe locuitor este de 10.804 m3/loc/an.

Cu toate acestea, chiar n

cadrul continentelor, apar

diferenieri foarte mari, sau chiar

n cadrul aceleiai ri

(Australia, America de Sud,

Africa, America de Nord etc.). n

acest sens se pot cita deerturile

Sahara i Kalahari din Africa,

deserturile centrale din Australia,

deertul Atacam i Podiul

Patagoniei din America de Sud,

Podiul Mexicului i Podiul

Marelui Bazin din America de Nord care sunt departe de indicele mediu continental al

disponibilului de ap.

Fig. 5. Resursele de ap ale Terrei raportate la numrul de

locuitori (Ressources mondiales, 1992)

Hidrologie

10

Continentul Europa are cel mai mare disponibil de ap dulce pe locuitor n sectorul

vestic al Peninsulei Scandinave, unde valoarea acestui indice este de peste 12 ori mai mare

dect media continental. Media mai este depit doar de Europa Nordic i Estic, n

regiunea muntoas nalt a lanului alpino-carpato-balcanic i n unele sectoare ale Europei

Occidentale. Valori apropiate de media continental se gsesc n unele sectoare ale Europei

Vestice, peninsulele Iberic i Italic. Valorile cele mai mici (de dou-trei ori mai sczute)

sunt specifice Europei Centrale; acest din urm caz nu se explic prin lipsa resurselor de

ap, ci prin concentrarea masiv de locuitori, unde densitile depesc adesea

valoarea de 200-300 loc/km2. Pe ri, Norvegia are cel mai mare disponibil de ap

dulce pe locuitor, n timp .ce Ungaria se situeaz pe ultimul loc.

Resursele de ap ale rurilor din Romnia sunt estimate la 37.000.000.000 m3/

an, ceea ce nseamn c valoarea indicelui de disponibilitate pe locuitor este de

cca. 1.650 m3. Realitatea demonstreaz c procentul crete de 5 ori deoarece pe

teritoriul Romniei trece i Dunrea, care are un debit mediu anual la intrarea n ar

de 5.300 m3/s (170.000.000.000 m3 /an). Necesarul de ap n Romnia a crescut de

la un total de 1,4 km3 n 1950 la 43 km3 n 2000 (tab.3). n aceeai perioad,

furnizarea apei potabile a fost de 113 mil. m3/an n 1950 i de 2,5 mld. m3/an n

1987.

Tabel 3. Dinamica necesarului de ap din Romnia (Zvoianu, 1993)

Anul Total km3 Din ape Din Dunre Din ruri

1950 1,4 0,15 0,25 1,0

1955 1,0 0,21 0,29 1,5

1960 2,6 0,36 0,34 1,9

1965 4,7 0,50 1,70 2,5

1970 9,1 1,00 4,60 3,5

1975 14,4 1,20 6,20 7,0

1980 20,0 2,10 9,10 8,8

1985 22,0 2,40 10,50 9,1

1990 36,0 L 3,20 18,80 14,0

2000 43,0 4,50 19,50 19,0

Se apreciaz c Romania are o suprafata de 237.391 Km2 si o populatie de cca.

21.794.793 locuitori si se afla in proportie de 97,4% in bazinul Dunarii, ceea ce

reprezinta 29% din suprafata acestuia. Principalele unitati de relief de pe teritoriul

Romaniei sunt armonios echilibrate: 31% reprezinta muntii, 36 % dealurile si podisurile

si 33 % campiile. Climatul este temperat continental, temperatura medie variaza intre

Hidrologie

11

+11C pe litoral si -4C in Muntii Carpati iar precipitatiile medii anuale variaza intre 400

mm/an in Dobrogea si 1400 mm/an pe culmile inalte ale muntilor Carpati.

Romnia dispune de o retea hidrografica cu o lungime de 78.905 km. Resursele

de apa din rurile interioare sunt de 40 miliarde m3, ceea ce reprezinta 20% din

resursele de apa ale fluviului Dunarea.

Romnia are o resursa specifica din rurile interioare de 1.840 m3/loc.an si, din

acest punct de vedere, ocupa locul 13 in Europa.

Pe teritoriul tarii noastre se afla cursurile superioare si mijlocii ale unui numar

important de ruri care traverseaza frontiera de stat, iar rurile Tisa, Prut si Dunare

formeaza o parte a frontierei Romniei.

Resursele de ap ale Romniei sunt constituite din apele de suprafa ruri,

lacuri, fluviul Dunrea i ape subterane. La nivelul anului 2005, aceste resurse de ap

(poteniale i tehnic utililizabile) prezentau urmtoarea distribuie:

Sursa de ap Indicator de caracterizare

Total mii.mc.

A. Ruri interioare

Resursa teoretic 40.000.000

Resursa existent potrivit gradului de amenajare a bazinelor hidrografice 13.805.691

Cerina de ap a folosinelor, potrivit capacitilor de captare aflate n funciune

3.721.291

B. Dunre (direct)

Resursa teoretic (n seciunea de intrare n ar) 85.000.000

Resursa utilizabil n regim actual de amenajare ** 20.000.000

Cerina de ap a folosinelor potrivit capacitilor de captare aflate n funciune*

3.189.694

C. Subteran

Resursa teoretic, din care: 9.600.000

- ape freatice 4.700.000

- ape de adncime 4.900.000

Resursa utilizabil 6.592.310

Cerina de ap a folosinelor potrivit capacitilor de captare n funciune 833.051

TOTAL RESURSE

Resursa teoretic 134.600.000

Resursa existent potrivit gradului de amenajare a bazinelor hidrografice 40.398.001

Gospodarirea apelor in Romnia are o lunga traditie, gospodarirea pe bazine

hidrografice realizandu-se din anul 1959.

Hidrologie

12

Fluviul Dunarea, al carui parcurs pe teritoriul Romniei este de 37,7% din

lungimea sa, este colectorul si emisarul catre Marea Neagra a tuturor evacuarilor din

tarile riverane din amonte, afectnd calitatea apelor Deltei Dunarii, dar si zona costiera a

Marii Negre

* * *

Circuitul apei nu are un punct fix, clar de plecare, dar putem sa ncepem cu

oceanele. Soarele, care este "motorul" circuitului apei, nclzete apa din oceane, care se

evapora ajungnd in aer sub forma de vapori. Cureni de aer ascendeni transporta

vaporii in atmosfera, unde temperaturile mai sczute determina condensarea vaporilor

sub forma de nori. Curenii de aer deplaseaz norii pe tot globul, particule de nor se

ciocnesc, cresc in dimensiuni si cad sub forma de precipitaii. O parte a precipitaiilor

cade sub forma de zpad si se poate acumula in calote glaciare si gheari. Zpada aflat

in zone cu o clima mai blnd se topete cnd vine primvara, iar apa rezultata se scurge

pe suprafaa solului, ca scurgere nival. Cea mai mare parte a precipitaiilor cade napoi

in oceane sau pe sol, unde, datorita gravitaiei se scurge in continuare pe suprafaa

solului ca scurgere de suprafaa. O parte din aceasta scurgere de suprafaa intra in albia

rurilor, curentul de apa deplasndu-se ctre oceane. Scurgerea de suprafaa si

exfiltraiile din apa subterana, se acumuleaz ca apa in lacuri si ruri. Totui nu toata apa

provenita din scurgere ajunge in ruri. O mare parte a acesteia se infiltreaz in sol. O

parte din aceasta apa rmne in apropierea suprafeei solului si se poate infiltra napoi in

corpurile de apa de suprafaa (si in ocean) sub forma de scurgere de apa subterana

(descrcare acvifer). O parte din apa subterana gsete fisuri in suprafaa pmntului i

iese la suprafa sub forma de izvoare cu apa dulce. Apa din acviferul freatic (apa

subterana de adncime mic) este asimilata de rdcinile plantelor si se ntoarce napoi

in atmosfera prin evapotranspiraia de pe suprafaa frunzelor. O alta parte a apei

infiltrate in pmnt ajunge la adncimi mai mari si remprospteaz acviferele de

adncime (zona subterana saturata), care nmagazineaz cantiti imense de apa dulce

pe perioade ndelungate. Totui, n timp, aceasta apa se deplaseaz, o parte urmnd s

reintre in ocean, unde circuitul apei "se termina". i "rencepe".

Institutul de Cadastru Geologic din Statele Unite (U.S. Geological Survey - USGS)

a identificat 15 componente ale circuitului apei:

1. Apa inmagazinata in oceane 2. Evaporare 3. Apa din atmosfera 4. Condensare 5. Precipitaii 6. Apa inmagazinata in gheata si zapada 7. Scurgerea de apa provenita din topirea zapezii in rauri 8. Scurgerea de suprafata 9. Scurgerea apei prin albia raurilor 10. Apa inmagazinata in rauri si lacuri (apa dulce) 11. Infiltraie

Hidrologie

13

12. Descrcare acvifer (scurgerea de ap subteran) 13. Izvoare 14. Transpiraie 15. Apa nmagazinat n acvifer

n fiecare moment Soarele nclzete o parte a continentelor i oceanelor

datorit energiei calorice pe care o trimite pe Pmnt. Variaiile termice sunt provocate

de micarea de revoluie, micarea de rotaie i sfericitatea Terrei. Soarele provoac

astfel o transformare nencetat a apei lichide i solide n vapori. Procesele sunt

nsoite de un anumit consum energetic. Acetia din urm, transportai de vnt,

circul nestnjenii n atmosfer. Atunci cnd o mas de aer umed se rcete, vaporii

pe care-i conine se condenseaz i formeaz norii. Picturile de ap de dimensiuni

microscopice, care alctuiesc formaiunile noroase, se agreg n picturi din ce n ce

mai mari pn cad pe pmnt sub form de ploaie. n timpul iernii, n apropierea polilor

sau la altitudini ridicate, formaiunile noroase sunt alctuite din cristale de ghea

care cad sub form de zpad. Stabilitatea climatic este n funcie de factorii

generali i locali: uscat-ap, covor vegetal, vnturi, albedo etc. Ploaia i zpada se

transform apoi n cursuri de ap sau pot alimenta, prin intermediul infiltraiilor,

pnzele subterane. Apele pot stagna un timp n lacurile sau rezervoarele create de

om, dar mai devreme sau mai trziu, ele ajung tot n mare. Acestea sunt, pe scurt,

marile etape ale ciclului apei n natur.

Fig. 6. Circuitul apei n natur

Sursa (Institutul Naional de Hidrologie si Gospodrire a Apelor/U.S. Geological Survey, http://ga.water.usgs.gov/edu/watercycleromanian.html)

Hidrologie

14

Problema de baz n cadrul bilanului hidrologic este partajarea apei care cade

sub form de precipitaii, pe de o parte, apoi evacuarea i scurgerea, pe de alt parte.

Prima ecuaie general a bilanului hidrologic aparine lui Perrault (1674):

P = E + Q,

unde:

P = ploaie;

E = evaporare i transpiraie;

Q = scurgere.

Dac aceast ecuaie este valabil la scar global, nu poate fi real pe un ecart

de timp scurt. Exist o stare latent ntre momentul cderii ploii pe sol i cel al

reapariiei n ciclul hidrologic sub forma evaporrii sau scurgerii. Formula

operaional a bilanului hidrologic trebuie s in cont de variaiile sezoniere. n

acest caz ecuaia practic valabil n orice spaiu devine:

P = E + Q + R,

unde:

R = variaia rezervelor n ap. Rezervele n ap conin, pe de o parte, apa

prezent n partea superioar a solului, care asigur alimentarea cu ap a vegetaiei

("rezerva hidric", Ru), i pe de alt parte rezerva hidrologic (Rh), care asigur

scurgerea (Cosandey, Robinson, 2000).

ntruct volumul total de ap de pe uscat, suprafee oceanice i atmosfer este

constant, doar distribuia sa spaial la momente diferite este variabil, procesul

circulaiei apei se consider ca un sistem nchis, motiv pentru care se mai numete i

ciclu hidrologic (erban et al, 1989).

Fig. 7. Ciclul global anual al apei (Vladimirescu, 1978)

Hidrologie

15

Modul de circulaie a apei n ciclul global, ct i procentele afectate diferitelor

spaii, se efectueaz n felul urmtor (fig.7):

1. Evaporri din cadrul hidrosferei Eo = 84%;

2. Precipitaii n spaiul hidrosferei Po = 77%;

3. Evaporri din spaiul litosferei, zona umed Elu = 10%;

4. Precipitaii n spaiul litosferei, zona umed Plu = 17%;

5. Evaporri din spaiul litosferei, zona arid E2u = 6%;

6. Precipitaii n spaiul litosferei, zona arid P2u = 6%;

7. Vapori transportai de curenii de aer din hidrosfer n litosfer 9%;

8. Vapori transportai din zona umed n zona arid 2%;

9. Vapori transportai din zona arid n hidrosfer 2%.

Prin circulaia ei n natur, apa efectueaz un sistem de circuite, din care dou

locale mai importante: local oceanic (sau oceanic) i local continental (sau hidrologic).

Fig.8. Diferitele faze ale bilanului apei n decursul anului hidrologic:

a-sfritul verii; b-nceputul iernii; c, d - reconstituirea rezervei hidrologice (Rh)

(Cosandey, Robinson, 2000)

Hidrologie

16

Prin evaporare, apa de pe suprafaa oceanelor se va ridica n atmosfer unde,

prin condensare, va precipita i sub influena gravitaiei, cea mai mare parte a ei, se

va rentoarce n oceane: acesta este circuitul local oceanic (fig. 9). De pe suprafaa

Oceanului Planetar se evapor anual cca.447.900 km3 (448.000) de ap din care

411.600 km3 se rentorc n ocean, n timp ce 36.300 km3 (37.000) sunt transportai de

curenii de aer deasupra continentelor.

Fenomenul descris se repet i deasupra suprafeelor de uscat, cu deosebirea

c aici procesul evaporaiei este complicat de neomogenitatea suprafeelor

continentale precum i de modul diferit de nclzire i de rcire a uscatului fa de

ocean. Fenomenul se repet la scar continental determinnd apariia circuitului local

continental (fig. 9) De pe suprafaa continentelor se ridic anual 63.000 km3 (72.000)

ap, n timp ce cantitatea de precipitaii czut pe aceeai suprafa este mult mai

mare, i anume de 99.300 km3 (109.000); diferena de 36.300 km3 provine din

vaporii transportai de curenii de aer de deasupra oceanelor.

Dup ce ajunge la suprafaa uscatului, apa provenit din precipitaii (99.300.

km3, adic 63.000 km3 evaporare de pe continente + 36.300 km3 ap adus de pe

oceane) urmeaz ci diferite: o parte (35.000 km3) se scurge n Oceanul Planetar,

constituind astfel procesul scurgerii de suprafa sau scurgerea superficial (S); o alt

parte se infiltreaz n scoara terestr (1.300 km3) unde ntlnete un strat

impermeabil nclinat, curge prin porii rocilor n direcia nclinrii suratelor, constituind

acumularea i scurgerea subteran care, uneori ajunge pn la oceane i mri; o alt

parte se evapor (Eu= 63.000 km3). Astfel, prin intermediul scurgerii de suprafa i a

celei subterane, apele se ntorc din nou n ocean: acesta este circuitul universal sau

Fig. 9. Schema circuitelor locale: Zo = apa evaporat de pe

suprafaa oceanelor; Zc=apa evaporat de pe suprafaa continentelor; Xo = precipitaiile czute pe suprafaa

oceanelor; Xc=precip1taiile czute pe suprafaa uscatului (Buta, 1983)

Hidrologie

17

Fig.10. Diagrama moleculei

apei n stare lichid

mare al apei. El este mult mai complex dect cele locale, cuprinzndu-le i pe

acestea.

Proprietile generale ale apei

Apa sau oxidul de hidrogen (H2O) se afl rspndit n natur sub cele trei

forme de agregare: vapori, solid, lichid.

Molecula apei i structura ei. Compoziia procentual a apei: 88,89% oxigen i 11,11% hidrogen. Reacia de formare a apei din cele dou elemente se petrece cu

o mare degajare de cldur (reacie exoterm):

H2 + 1/2 O2 = H2O +68,4 Kcal.

Masa molecular a apei este egal cu suma maselor atomice ale

componentelor. Dac masa atomic a hidrogenului este 1, iar a oxigenului 16, rezult

c masa molecular a apei este 18. Molecula apei are o form angular; unghiul

format din dreptele care unesc atomii de hidrogen cu atomul de oxigen, este de

104,5;n stare natural apa nu este o substan pur ci o soluie care conine un

amestec de substane solide i gazoase pe care le dizolv n contact cu rocile i aerul.

Proprietile organoleptice. Aprecierea acestor proprieti se face cu ajutorul simurilor: gustul i mirosul.

Gustul apei.n stare natural apa este lipsit de gust;

datorit amestecului pe care-1 conine, apa are totui

gust care poate fi definit prin:

plcut - cnd conine cantiti reduse de Ca, Mg, CO2;

neplcut - concentraii mari de substane dizolvate; dulceag - cantiti mari de substane organice; srat - concentraii mari de NaCl; amar - prezena MgSO (sarea amar);

acru - prezena alaunilor (sruri de potasiu); slciu - srcirea n sruri minerale; gust nedefinit. Mirosul apei n stare natural apa nu are miros. Acesta se determin numai

pentru apa nefiart i se apreciaz cu:

lipsete; sttut; de putrefacie. Mirosul se poate datora substanelor n descompunere sau microorganismelor vii (alge,

protozoare etc.) sau prezenei unor substane chimice provenite din apa uzat sau

industrial (fenoli, crezoli etc).

Proprietile fizice ale apei n stare lichid

Hidrologie

18

Temperatura. Este un factor influenat de mediul nconjurtor i se modific

odat cu temperatura aerului. Aceasta variaz de la 0C n regiunile cu temperaturi

coborte tot timpul anului, pn la valori ridicate n zonele vulcanice sau cu alimentare

din ape termale. Moleculele de ap pot fi dispuse diferit n funcie de temperatur (fig.11).

Temperatura variaz i n funcie de latitudine (mai

ridicat la ecuator i mai cobort la poli), altitudine

(media de coborre este de 6,4C la 1.000 m, adic

0,6C la 100 m), cu expoziia bazinelor hidrografice,

valabil mai ales pentru apele superficiale (mai mari

pe versanii sudici, adic pe "faa muntelui", dect

pe cei nordici, adic pe "dosul muntelui"), cu

adncimea (chiar i apele subterane sunt supuse

unor variaii diurne i periodice pn la o anumit

adncime, de unde aceasta rmne constant i egal

cu temperatura medie anual a locului respectiv; zona

n cauz se numete neutr. Sub aceast zon temperatura crete cu 1C pentru fiecare 33 m

adncime - treapt geotermic normal, sau cu 1C pentru adncimi mai mari de 33 m -

treapt geotermic anormal).

Totodat, regimul termic al apelor este condiionat de categoria i specificul lor:

curgtoare, stttoare etc. Apele curgtoare sunt mai reci dect cele curgtoare.

Apele Oceanului Planetar nmagazineaz lent mari cantiti de cldur, pe care le

degaj treptat, fr o scdere drastic a temperaturii. Extremele de la suprafaa

oceanului oscileaz ntre -2C n apele polare i 34-40C n Marea Roie i Golful

Arabo-Persic.

n adncime, temperaturile coboar de la suprafa pn la cca.500m unde

se nregistreaz 5C; de la aceast valoare temperatura se pstreaz cam la aceeai

limit pn la cele mai mari adncimi.

Culoarea. Apa este incolor doar n strat subire; cnd el depete 6 cm

grosime are un aspect albstrui. Existena culorii se datoreaz unor substane

dizolvate (compui ai manganului, oxizi fenici, acizi humici etc).

Pentru exprimarea culorii apei se folosesc urmtoarele calificative:

incolor; slab glbuie; glbuie; cafenie; albastr; lptoas.

Fig.11. Dispoziia moleculelor

de ap n funcie de

temperatur

Hidrologie

19

Prezena srurilor acide de fier dau o culoare verde-glbuie, a clorurilor o culoare

albstruie, a substanelor humice o culoare glbuie pn la cafenie etc.

Stabilirea culorii se face prin

comparaie cu o scar colorimetric

etalon alctuit din clorur de

platin i cobalt ntr-o anumit

proporie.

Transparena. Aceasta

reprezint grosimea stratului de ap

exprimat n centimetri, prin care se

poate distinge, n anumite condiii de

iluminare, conturul unui obiect.

Valoarea transparenei se

determin prin scufundarea n ap a

unui disc special (discul Secchi) i

msurarea adncimii de la care acesta

nu se mai poate distinge.

Transparena este n funcie direct cu turbiditatea. Radiaiile solare, potrivit lungimii

de und, ptrund n ap la adncimi diferite (fig.12).

Turbiditatea. Reprezint concentraia suspensiei de silice (SiO2) fin dispersat n ap;

se exprim n miligrame pe litru (mg/l). Aprecierea turbiditii se face comparativ cu soluia

etalon, n scara silicei (1 mg silice fin dispersat la 1 litru ap distilat reprezint 1 grad

turbiditate). Turbiditatea este n funcie de cantitatea substanelor minerale dizolvate i de

prezena sau lipsa substanelor organice.

Conductibilitalea electric. Reprezint proprietatea apei de a conduce electricitate;

apa pur este foarte slab conductoare de electricitate; apa natural, cu un anumit coninut

de sruri dizolvate, este bun

conductoare de electricitate.

Conductibilitatea electric se

determin, de obicei, prin

msurarea rezistivitii. Unitatea de

msur a conductivitii specifice

este (-1 x cm -1). Pentru apa

obinuit conductibilitatea specific

poate varia de la 33*10-5 la 1,3 -

3(-1xcm-1), iar pentru apa pur de

4*10 -8 (.-1 x cm -1).

Densitatea. Reprezint raportul

Fig.12. Ptrunderea radiaiilor solare n ap

Fig.13. Variaia densitii apei n funcie de temperatur

Hidrologie

20

dintre mas i volum, la presiunea de 1 atm. i temperatura de 4C i este egal cu unitatea (1

g/cm3; 1 kg/l).

Densitatea apei lichide crete de la 0C la 4C, cnd atinge valoarea maxim, dup care

coboar.

Tabel 4. Densitatea apei pure la diferite temperaturi

Temperatura C Starea Densitatea kg/m-3 -2 Solid 917,2 0 Solid 917,0 0 Lichid 999,8 4 Lichid 1000,0 10 Lichid 999,7 25 Lichid 997,1

Vscozitatea. Reprezint

rezistena la curgere datorat frecrii

interioare. Mai este denumit i

vscozitate dinamic (); aceasta

variaz odat cu temperatura avnd la

20C o valoare egal cu 1 centipoise,

care la rndu-i reprezint a suta parte

dintr-un poise (dup numele lui

Poiseuille).

Proprietile fizice ale apei n stare solid

Denumirea generic a apei n stare solid este aceea de ghea. Ea cristalizeaz n

sistemul hexagonal i prezint urmtoarele caracteristici:

punct de topire: 0C la presiunea de 760 mm Hg.; masa specific; 0,917 g/cm3;

cldura latent de topire a gheii i ngheare a apei:

79,55 kcal/kg;

cldura specific sub presiune constant: 0,5 kcal/kg/grad;

rezistena la rupere prin compresiune: 35 kg/cm2;

rezistena la rupere prin ncovoiere: 20 kg/cm2;

rezistena la forfecare: 10 kg/cm2;

Apa n stare solid poate cpta

diferite forme: chiciur, brum,

zpad, ghea.

Fig. 14. Variaia vscozitii n funcie de temperatur

Fig.15. Variaia presiunii vaporilor de ap n funcie de

temperatur

Hidrologie

21

Apa n stare de vapori

Apa se transform n vapori la temperatura de 100C i presiunea de 760 mm Hg.;

procesul are loc cu absorbie de cldur egal cu 539 kcal/kg ap. Volumul vaporilor

rezultat esle de 1.651 ori mai mare dect cel corespunztor masei lichide. Presiunea

vaporilor de ap crete cu temperatura. n stare de vapori apa reduce transparena aerului i

procesul evaporaiei. Gheaa, apa i vaporii pot coexista n echilibru doar la presiunea de

4,6 mm Hg i temperatura de =0,007C.

Proprietile chimice

Utilizarea apei pe scar industrial i consum casnic este n funcie de proprietile sale

chimice.

Reziduu fix. Reprezint totalitatea substanelor solide, minerale i organice, existente n ap.

Acesta se obine prin nclzirea apei la temperatura de 104,5C n momentul cnd se

realizeaz evaporarea complet (se exprim n mg/l).

Duritatea apei Reprezint coninutul de sruri de magneziu i calciu existent n

soluie. Aceste sruri pot fi carbonai, sulfai, cloruri. Se exprim n grade de duritate

germane, franceze, engleze.

Duritatea apei variaz n timp i spaiu n funcie de aciunea de dizolvare a rocilor

de ctre ape.

Un grad de duritate reprezint 10 mg CaO sau 1,42 mg MgO la 1 1 de ap, adic 1 grad

german.

1 grad german = 17,9 grade franceze = 1,25 grade engleze.

Caracterizarea apelor dup gradul de duritate:

foarte moi 0 - 4; moi 4 - 8; semidure 8- 12; destul de dure 12- 18; dure 18-30; foarte dure >30.

Apa potabil nu trebuie s depeasc 12. n acelai timp duritatea apei poate fi:

total (suma srurilor coninute n soluie); permanent (coninutul de sruri solubile de calciu i magneziu - sulfai, cloruri

etc. care nu dispar prin fierbere);

temporar (reprezint diferena dintre duritatea total i cea permanent care este determinat de coninutul de carbonai, care prin fierbere pierd dioxidul de

carbon i precipit sub form de carbonai insolubili, fcnd s dispar aceast

duritate).

Hidrologie

22

Aciditatea. Reprezint capacitatea unor substane aflate n compoziia apei, de a lega o

cantitate echivalent de baz tare. Ea este condiionat de prezena n ap a anionilor care

sunt echilibrai cu ioni de hidrogen, cu cationii bazelor slabe, ndeosebi ai metalelor grele.

Aciditatea se exprim prin expresia pH, care reprezint inversul concentraiei ionilor de

hidrogen. Aciditatea sau alcalinitatea apei, considerat n funcie de valoarea pH-ului, se

prezint astfel:

pH7 ap alcalin.

Valoarea pH-ului se determin cu ajutorul unor substane cunoscute sub denumirea de

indicatori de pH a cror culoare se schimb n funcie de concentraia ionilor de hidrogen.

Agresivitatea. Reprezint proprietatea unor ape de a ataca chimic i n mod permanent

materialele prin care circul sau cu care vin n contact.

Puterea agresivitii depinde de coninutul de sruri dizolvate, de coninutul de acizi,

temperatur, vitez de circulaie etc. Agresivitatea apei potabile este condiionat numai de

prezena gazelor dizolvate (O2 i CO2).

Proprietile biologice i bacteriologice. Pentru determinarea calitii apelor, din punct de

vedere igienic, se efectueaz numeroase analize bacteriologice i biologice ce au ca scop

determinarea substanelor organice coninute de masa acvatic.

Analiza biologic poate semnala existena unui proces de impurificare, precum i

intensitatea acestuia prin stabilirea componenei calitative i cantitative a populaiei din apa

studiat.

Analiza bacteriologic pune n eviden ncrcarea apei cu bacterii; acest lucru se afl n

strns legtur cu impurificarea ei.

Grupele de bacterii identificate n apele superficiale:

saprofite (fac parte din microflora normal a apei i nu produc mbolnviri ale organismului uman);

patogene (provoac boli hidrice: febra tifoid, holera, dizenteria); coliforme (indic contaminarea cu ape uzate de canalizare, particule de sol etc).

Compoziia apei marine

Fa de apa dulce, cea marin este diferit. n orice studiu hidrologic trebuie s se

in seama, i s se cunoasc, diferena dintre cele dou lichide. Se cunoate faptul c apa

mrii este srat. De fapt, ea constituie o soluie complex unde se amestec un foarte mare

numr de ioni. De regul, compoziia sa rmne aceeai n toate oceanele; analizele de

mare finee demonstreaz i o oarecare variaie local a acesteia.

Hidrologie

23

Tabel 9. Elementele de mare importan existente n apa mrii

Cantitatea total de sruri, pe

care o conine apa mrii, poart

denumirea de salinitate; ea se

exprim n % sau n medie,

apa marin deine un procent de

96,5% ap pur i 3,5% sruri

(35 g sruri la 1 litru ap).

Specialitii prefer exprimarea

salinitii n , de unde i

media de 35 .

Elemente Concentraia mg/litru Masa total n oceane,

tone

Clor 18980 29,3 miliarde Sodiu 10540 16,3 miliarde

Magneziu 1350 2,1 miliarde Sulf 885 1,4 miliarde

Calciu 400 0,6 miliarde Potasiu 380 0,6 miliarde Brom 65 0,1 miliarde

Carbon 28 0,04 miliarde Strontiu 8 12 milioane

Azot 0,5 780000 Fosfor 0,07 110000

Iod 0,06 93000 Zinc 0,01 16000 Fier 0,01 16000

Aluminiu 0,01 16000 Cupru 0,003 5000 Uraniu 0,003 5000 Nichel 0,002 3000

Magneziu 0,002 3000 Argint 0,0003 500 Aur 0,000004 6

Hidrologie

24

3. NOTIUNI DE HIDROGEOLOGIE (APE SUBTERANE)

In cadrul ciclului hidrologic, o parte din precipitaii ptrunde in sol prin procesul de

infiltraie. De asemenea, o parte din vaporii de ap existeni in atmosfera situata in

imediata vecintate a solului condenseaz si ajung in sol. Aceasta apa ptruns in sol

prin infiltraie sau condensare se mic prin fisuri sau golurile rocilor, urmnd, in virtutea

ineriei linia de cea mai mare panta iar in momentul in care, aceste ape, ntlnesc in

drumul lor straturi impermeabile formeaz straturi acvifere.

Hidrogeologia este tiina care se ocup cu studiul apelor subterane; ea studiaz

originea apei, modul de alimentare, rocile cu rol acvifer existente n scoara terestr,

structurile geologice, tipul de zcmnt, condiiile de stocare, modalitile de scurgere ale

apei prin acestea, rspndire, proprietile fizico-chimice ale ntregului complex, gradul de

poluare etc. n acelai timp, ea se preocup de conservarea i exploatarea apei subterane.

Studiile hidrogeologice vizeaz managementul teritorial, estimarea corect a resurselor

de ape subterane (potabile, minerale, geotermale), optimizarea exploatrii acestora,

combaterea efectelor negative asupra exploatrilor miniere, a construciilor etc.

(Zamfirescu, 1997).

Apele subterane au reprezentat tot timpul o importan vital. Primele fntni pentru

ap potabil au fost spate n Egipt i China antic.

Apele subterane reprezint ape de origine endogena si exogena care exista in

litosfera, se deplaseaz prin golurile sau fisurile existente intre particulele de roci avnd

proprieti fizico-chimice diferite de apele de suprafa.

Din punct de vedere hidrologic, prezint importanta cunosterea nivelului apelor

subterane, variatia acestora, adancimea panzei de apa, directiile de scurgere, viteza si

debitul apelor subterane, precum si unele proprietati fizice si chimice ale acestora.

Studiul apelor subterane se realizeaza prin :

prospectiuni hidrogeologice (puturi sau foraje) ; prin analiza planurilor reprezentand pozitia in sol a apelor subterane prin

izofreate6 sau hidroizohipse7.

In functie de originea lor, apele existente in litosfera sunt:

ape de origine vadoasa (de infiltratie), provin din infiltratia precipitatiilor atmosferice sau din condensarea vaporilor de apa din atmosfera; reprezinta

principala sursa pentru rezerva de apa subterana; 6 Izofreate-izolinii ce unesc punctele de egala adancime ale panzei de apa subterana formata deasupra primului strat de impermeabil de teren. 7 Hidroizohipse-izolinii exprimand cotele absolute ale suprafetelor apelor subterane .

Hidrologie

25

ape magmatice (juvenile), formate prin condensarea subterana a vaporilor de apa proveniti din degazeificarea magmelor ; este cazul apelor minerale, cu un continut

mare de saruri ;

ape vetrice (fosile sau de zacamant) care se prezinta sub forma unor straturi acvifere aflate sub presiune si care sunt legate de zonele de formare ale

petrolului .

ape de origine cosmica, reprezinta apa din moleculele mineralelor din meteoriti. Factorii care influenteaza infiltratia apei in litosfera: factori meteorologici (cantitatea,

durata si intensitatea precipitatiilor), factori morfologici (panta terenului, forma

reliefului), factori geologici (natura terenurilor, structura si textura lor), factori biologici

(vegetatia, fauna, impactul antropic).

a. Proprietatile hidrologice ale terenurilor

Litosfera este formata din roci care prezinta o serie de pori, fisuri sau alte goluri prin

care circula apa provenita din infiltratie. Rocile se comporta diferit fata de apa datorita

unor proprietati hidraulice : permeabilitate, porozitate, capacitate de absorbtie.

1. Permeabilitatea reprezinta proprietatea pe care o au rocile de a permite apei sa

circule prin porii acestora (sau viteza cu care apa strabate roca).

Permeabilitatea unei roci este in functie de modul in care sunt dispuse granulele din

componenta rocilor, de marimea golurilor din roci (marimea porilor).

Clasificarea rocilor in functie de permeabilitate se intalnesc 3 categorii de roci :

Roci permeabile in care apa circula liber datorita fortei gravitationale (cazul nisipului si a pietrisului) ;

Roci semipermeabile in care circulatia apei este partial ingreunata de natura si consistenta rocii (cazul unor roci de sedimentare);

Roci impermeabile in care circulatia este extrem de redusa, aproape inexistenta (cazul rocilor cristaline fara fisuri) .

2. Porozitatea8 rocilor exprima raportul care exista intre volumul golurilor dintre

particulele solide ale unei roci si volumul total al rocii respective.

Clasificarea rocilor in functie de porozitate 2 tipuri de roci :

Roci poroase care prezinta in masa lor goluri: pietrisurile, bolovanisurile, argilele, marnele;

Roci compacte in care patrunderea apei nu se poate face decat in cazul in care aceste roci apar fisuri, mai ales spre paturile superficiale unde apare, de

regula, un proces de alteratie: roci sedimentare, sisturi cristaline, roci

eruptive.

8 Metodele pentru determinarea porozitatii rocilorlaborator

Hidrologie

26

3. Capacitatea de absorbtie a rocilor reprezinta proprietatea ce o au unele roci de a

primi si retine o anumita cantitate de apa . Cantitatea de apa retinuta depinde de

structura si compozitia granulometrica a rocilor precum si de gradul lor de tasare .

b. Forme si stari ale apei din litosfera

Apa care a patruns in porii rocilor poate exista in forme si stari diferite si anume :

Apa in stare de vapori se gaseste in aerul existent in porii rocilor unde prin racire si condensare trece in stare lichida sau prin incalzire poate trece din nou in stare de

vapori (se inregistreaza ziua o circulatie a vaporilor de apa din teren spre atmosfera

si, invers, noaptea, vaporii de apa condenseaza transformandu-se in picaturi ;

Apa higroscopica (fig.1) in jurul unor granule de roci apa este retinuta pe suprafata acestora sub forma de pelicula continua. Capacitatea rocilor de a retine pe suprafata

lor sau a porilor o pelicula de apa higroscopica poarta denumirea de higroscopicitate .

Cantitatea de apa higroscopica din porii rocilor este proportionala cu umiditatea

atmosferica (maxima la saturatie completa a umiditatii aerului atmosferic). Apa

higroscopica nu poate fi indepartata din porii rocii decat atunci cand se ating

temperaturi egale cu +105 oC. Apa

higroscopica fierbe la 100 oC si ingheata la

-78 oC. Cantitatea de apa higroscopica

retinuta de o roca depinde de marimea

suprafetei particulelor componente cat si

de natura rocilor. Spre exemplu, la

aceleasi volume de argila si nisip, argila

retine o cantitate mai mare de apa

higroscopica deoarece suprafata

particulelor componente este mai mare

decat la nisip.

Apa peliculara (fig. 2) se prezinta sub forma unui alt invelis pelicular continuu

care se mentine la suprafata granulelor

datorita fortei de atractie moleculara

reciproca dintre granulele de roca si

moleculele de apa. Apa peliculara fierbe

la +100 oC si ingheata la -1 oC. Att apa

peliculara ct si cea higroscopica nu

prezinta importatnta economica.

Apa capilara apa care umple porii capilari si care poate transmite presiunea hidrostatica. Daca intre 2 puncte din masa de roca apare diferenta de presiune, apa

capilara se pune in miscare ridicandu-se prin capilaritate cu ata mai sus cu cat porii

Fig. 1 Pelicula de apa higroscopica

Fig.2 - Apa higroscopica si peliculara

Hidrologie

27

sunt mai mici. Un pamant ce contine apa capilara apare ca umezit. Apa capilara fierbe

la 100 oC si ingheata la-1 oC.

Apa gravitationala se gaseste in porii si spatiile mai mari din pamant pe care le umple si se gaseste sub influenta fortei gravitationale, deplasandu-se in directia pantei

terenului. Se comporta ca orice apa libera, fierbe la 100 oC si ingheata la 0 oC in

conditii de presiune hidrostatica, transmite presiunea hidrostatica. Aspectul este de

pamant imbibat cu apa ; apa gravitationala formeaza depozite sau panze de apa

subterana.

Apa in stare solida reprezinta apa gravitationala care ingheata la 0 oC trecand in stare solida, ceea ce duce la crestere in volum si, implicit, la marirea golurilor din

pamant.

c. Circulatia apelor subterane

Apa gravitationala aflata in pamant circula prin roci. Dupa modul in care aceasta apa

circula, rocile se clasifica :

Roci acvifere, in care circulatia apei se face in voie : nisipurile, grohotisurile, pietrisuri, gresii ;

Roci acvilude, in care circulatia apei se face mai greu datorita porilor mici : argilele si marnele ;

Roci acvifuge, cu o porozitate redusa, in care apa nu poate circula decat in masura in care apar fisuri la nivelul lor : roci eruptive, metamorfice si sedimentare cimentate.

In rocile granulare omogene (nisipul), cu particule de forme regulate si dimensiuni

egale, apele subterane circula formand un curent subteran cu miscare lamelara. In rocile

neomogene cu elemente constitutive neregulate si dimensiuni diferite, miscarea apelor

subterane este o miscare turbulenta. In mod liber, in straturile acvifere circulatia apelor

se face sub influenta presiunii hidrostatice, din punctele cele mai inalte spre cele mai

joase urmand linia de cea mai mare panta .

Din punct de vedere hidrologic intereseaza : directia de curgere, viteza de deplasare

si debitul apelor subterane.

Directia de curgere a apelor subterane se poate determina utilizand unele metode practice (metoda indicatorilor si metoda grafica).

Viteza de curgere a apelor subterane se poate determina pe baza de calcul cunoscand gradientul hidraulic si coeficientul de filtratie :

Gradientul hidraulic (i), reprezinta caderea de presiune pe unitatea de lungime si are

valoarea raportului dintre diferenta de nivel a apei in 2 puturi (P1 si P2) si distanta dintre

ele (fig. 3) ;

Hidrologie

28

Fig. 3 - Determinarea gradientului hidraulic

HHH = 21 . Deci lHi =

Coeficientul de filtratie (K), se determina fie

pe baze experimentale, fie prin calcul din

legea lui Darcy ( cantitatea de apa ce se

deplaseaza prin sectiunea transversala a

unui strat de teren este direct

proportionala cu suprafata, cu presiunea si

invers proportionala cu distanta parcursa

si depinde de o constanta care este legata

de proprietatile terenului cat si de gradul

de vascozitate al apei) si care se exprima prin relatia :

lhKAQ =

in care Q reprezinta debitul exprimat in m3/s ; A sectiunea stratului exprimat in m2;

K- coeficientul de filtratie.

Din aceasta ultima relatie se obtine:

lhK

AQ =

stiind ca AQ

exprima valoarea vitezei iar lh

reprezinta gradientul hidraulic, vom obtine:

iKv = Valoarea coeficientului de filtartie a fost determinat pe baze experimentale (L.K.

Davidov) sau cu ajutorul unei formule ( Hasen) :

( ) hmtdcK c 2430,070,02 += in care c un coeficient care tine seama de gradul de porozitate al solului ; dc

reprezinta diametrul granulelor solului ; t timpul .

Tinand cont si de latimea stratului acvifer ( )2mHLA = , debitul curentului subteran va fi : ( )hmAiKQ 24/3=

d. Repartitia apelor de infiltratie pe verticala

Repartitia apelor infiltrate in sol pe verticala unei sectiuni de teren (fig.4,5) se face

diferentiat in functie de natura si distributia rocilor componente, de structura geologica a

straturilor, de pozitia rocilor impermeabile si de alternanta rocilor permeabile .

Hidrologie

29

Se intalneste, de regula la partea

superioara o zona de saturatie

incompleta, cantitatea de apa

crescand pe masura ce creste

adancimea, ajungandu-se in

apropierea stratului de teren

impermeabil la o saturatie completa

datorita acumularii de apa .

a) Zona de aeratie cu

urmatoarele 3 subzone:

- Subzona de evaporare, situata in stratul superficial in care are loc schimbul de

vapori de apa intre sol si atmosfera. Adancimea acestei subzone incepe de la

cativa cm pana la 1-2 m ;

- Subzona intermediara, cu adancimi variabile unde apa de infiltratie patrunde in

porii rocilor dar nu-i satureaza ( apa nu poate fi folosita de plante) ;

- Subzona capilara, in care apa de infiltratie este intr-o cantitate mai mare.

b) Zona de saturatie, este zona situata deasupra stratului impermeabil in care porii

rocilor sunt saturati de apa de infiltratie care se inmagazineaza in timp.

Fig.5. Repartiia vertical a apelor subterane: 1- formaiune permeabil; 2-

formaiune semipermeabil; 3- formaiune impermeabil.

Intre cele doua zone de saturatie diferita exista o suprafata de separatie care poarte

denumirea de nivel freatic, apa din zona de saturatie fiind cunoscuta sub denumirea de

Fig 4 - Distributia apei pe verticala

Hidrologie

30

apa freatica. Partea superioara a apelor freatice sau a unui strat acvifer se numeste nivel

hidrostatic.

Apele de tip freatic sunt apele subterane care au legaturi permanente cu suprafata

solului si se clasifica in:

a) ape suprafreatice, existente in straturile superioare ale terenului, prezenta lor

fiind conditionata de fenomenele meteorologice ;

b) ape freatice, reprezentate de straturile continuie si permanente de apa situate

deasupra straturilor impermeabile ;

c) ape fara presiune, ape de provenienta freatica captata intre straturi de teren

impermeabil sub forma unor panze continui, fara presiune, fara caracter

ascensional.

Staturile acvifere libere, adica apele freatice reprezinta primul strat al apelor

subterane cu importanta in hidrologie deoarece reprezinta legatura apelor subterane cu

cele de suprafata.

f. Straturi acvifere captive

Aceste ape subterane sunt captive

intre 2 straturi de teren impermeabil,

dezvolta presiune in straturile superioare si

de aceea in cazul unui foraj au caracter

ascensional sau artezian (fig.6) . In

conditiile in care stratul de apa se afla

prins intre doua orizonturi impermeabile,

iar alimentarea cu ape superficile se face

doar pe o suprafata redusa, stratul se

considera captiv . Deoarece intre zona de alimentare si zona de drenare exista diferenta

de nivel apa existenta in strat este sub presiune . Evident, in cazul unui foraj, stratul

acvifer se ridica spre nivelul hidrostatic. Nivelul pna la care se ridica apa straturilor

acvifere captive, in foraje, datorita presiunii hidrostatice, poarta denumirea de nivel

piezometric.

g. Legatura dintre apele subterane si suprafata terenului

Legatura cu suprafata terenului o au in mod obisnuit apele subterane de tip

freatic, care pot alimenta raurile si lacurile atat prin intermediul apelor suprafreatice,

freatice cat si prin cele fara presiune dintre straturile impermeabile . Apele de adancime

pot participa, mai rar, si artezian la alimentarea cu apa a raurilor si lacurilor .

Legatura hidraulica dintre apa raurilor si apa freatica poate fi observata urmarind

graficele de variatie a nivelurilor apelor freatice in paralel cu variatia apelor din rauri.

Fig. 6. Strat acvifer captiv cu caracter

ascensional (a) sau artizanal (b).

Hidrologie

31

In lipsa legaturii hidraulice intre apele raurilor si cele freatice, raporturile dintre straturile

acvifere si rauri pot fi de mai multe feluri :

a) stratul acvifer este la un nivel superior si alimenteaza raul ;

b) stratul acvifer este la aceelasi nivel cu raul si alimentarea se face reciproc ;

c) stratul acvifer se gaseste la un nivel inferior nivelului din rau si alimentarea se

face din rau;

d) in zona meandrelor raului, uneori raul primeste apa din stratul freatic pe de o

parte iar pe de alta o cedeaza stratului freatic aflat pe malul opus .

O forma de legatura intre apele freatice si suprafata terenului o reprezinta izvoarele

care sunt iesiri concentrate de apa subterana, intalnite in mod deosebit in zone de munte

si de deal. Legaturile dintre apele subterane si zona uscatului se fac intr-un mod deosebit

in zonele de carst, modificand fisurile si grotele calcarelor, formand adevarate rauri

subterane (bazinele Crisurilor, Ariesului, Bega, Motrului, Dambovita, Ialomita)

Hidrologie

32

4. NOTIUNI DE HIDROGRAFIE Bazinul hidrografic

Hidrografia este o direcie principal a hidrologiei care se ocup cu prezentarea

general a unitilor hidrologice, ncadrarea lor geografic, analiza caracteristicilor

morfologice i morfometrice precum i a altor caracteristici definitorii. Unitile

hidrologice continentale se pot grupa n urmtoarele: bazinul hidrografic, lacurile, ape

curgtoare.

In cele mai dese cazuri problemele practice hidrologice se refer la suprafee de

teren corespunztoare bazinului hidrografic al tuturor categoriilor de uniti hidrologice

Caracteristicile topografice, geologice, pedologice, gradul de acoperire cu vegetaie i

natura acesteia joac un rol important n activitatea sa hidrologic.

Caracteristicile topografice

Se consider bazin hidrografic o suprafa de teren de pe care apa de ploaie

care se scurge pe suprafaa sa se concentreaz i trece printr-un punct al albiei sale.

Conceptul de bazin hidrografic este legat nu numai de albie ci i de un punct sau o

seciune a acesteia. Bazinele hidrografice, uniti de baz n hidrologie, prezint un

caracter de stabilitate n timp. Cu toate acestea, pe cale natural sau artificial prin

intervenia omului, se pot nregistra modificri ale lor.

Cnd solul este total impermeabil, bazinul hidrografic corespunde complet cu

aspectul topografic al bazinului. Limita bazinului este reprezentat de linia de cumpn a

apelor, o linie situat la altitudinea maxim care divide precipitaiile czute i care, n

consecin, se scurg de o parte i de alta a liniei de cumpn. Aceast linie trece prin

punctele de cea mai mare nlime situate ntre dou bazine nvecinate (culmi de muni,

dealuri etc.) cobornd spre zona de vrsare unde se nchide. n regiunile nalte ale

reliefului cumpna apelor se poate identifica cu uurin spre deosebire de regiunile

joase unde nu poate fi stabilit practic n teren dect prin nivelment. In cazul n care solul

este permeabil, n afara liniei

de cumpn a apelor

superficiale mai exist i o linie

de cumpn a apelor subterane

ntre un bazin i cel alturat

(fig. 1).

Fig. 1. Bazinul hidrografic

Hidrologie

33

In general, diferena dintre bazinul hidrografic i cel topografic influeneaz

comportamentul hidrologic n cazul bazinelor hidrografice mici i mai puin la cele mari

unde diferenele dintre suprafaa de alimentare superficial i cea subteran se

compenseaz iar erorile sunt nesesizabile.

Caracteristicile geologice i pedologice

Natura geologic a rocilor care constituie un bazin hidrografic are o influen

hotrtoare asupra comportamentului su hidrologic. De asemenea structura i textura

solului influeneaz scurgerea, infiltraia sau evaporaia.

Gradul de acoperire cu vegetaie i natura vegetaiei existente joac un rol

important: un bazin hidrografic fr vegetaie la suprafa sa cunoate o puternic reea

torenial, prezint un grad mare de degradare, un transfer mare de aluviuni, n timp ce

un bazin acoperit cu vegetaie reine un timp mai mare apa provenit din precipitaii,

faciliteaz infiltraia iar scurgerea se face mai lent.

Caracteristici morfometrice

Studiul unui bazin hidrografic presupune cunoaterea caracteristicilor sale

morfometrice. Pentru definirea poziiei sale sunt necesare coordonatele geografice ( i

) care ncadreaz bazinul, zona geografic unde este amplasat precum i altitudinea la

care este situat.

A. Suprafaa bazinului hidrografic (BH) este reprezentat de suprafaa de

teren cuprins n interiorul liniei de cumpn a apelor. Aria bazinului se poate determina

prin mai multe metode, n funcie de gradul de precizie cerut, mijloacele tehnice de care

dispunem etc. Se folosesc:

metode grafice: metoda caroiajelor, metoda compensrilor, metoda figurilor geometrice corespunztoare;

metode mecanice: planimetrare Elementele morfologice importante ale unui bazin hidrografic (BH) sunt lungimea

i limea.

Lungimea bazinului reprezint distana de la vrsare pn la punctul cel mai

ndeprtat situat n zona de izvoare (se exprim n km, vezi distana AB n fig. 2). Dac

bazinul este curbat sau de o form neregulat, lungimea poate fi o curb sau o linie

frnt i trebuie amplasat astfel nct s mpart suprafaa bazinului n dou pri

aproximativ egale.

Limea bazinului este reprezentat de perpendiculara pe lungimea bazinului care

unete celelalte dou maluri opuse. Limea cu dimensiunea cea mai mare exprim

valoarea maxim a limii. Limea medie se poate calcula ca raport dintre suprafaa

Hidrologie

34

bazinului hidrografic i lungimea sa, cu ajutorul formulei )()( 2

kmLkmAbmediu = . Limea medie

a unui BH servete la prognoza viiturilor i a amplitudinii lor: cu ct limea medie este

mai mic cu att forma bazinului este mai alungit i timpul de concentrare a viiturilor

este mai mare.

Pentru studiul unui BH, o importan deosebit o are modul n care se compune

suprafaa sa. In fig. 2 se prezint un bazin hidrografic, cu vi i cursuri de ape, sub-

bazinele componente, modul de realizare a graficului de dezvoltare a suprafeei sale de la

izvor pn la vrsare, precum i graficul circular de compunere a suprafeelor. ncepnd

de la izvorul rului, notat cu A, rul primete mai muli aflueni pe partea dreapt a

cursului, ale cror sub-bazine au fost notate cu 2' i 4', iar pe cei din stnga cu sub-

bazinele 1' i 3'. In afara afluenilor, cursul principal al rului are suprafee proprii ale

bazinului de recepie notate, n stnga cursului cu 1,3,5 i n dreapta cu 2,4,6.

Se planimetreaz fiecare sub-bazin precum i suprafeele proprii i se verific

dac nsumarea lor d valoarea suprafeei totale a BH.

Cu aceste valori de suprafee pariale i total se poate construi un grafic al

creterii suprafeei bazinului hidrografic al rului principal. Pe grafic se traseaz o dreapt

AB care exprim lungimea BH, precum i o dreapt orizontal perpendicular pe prima,

pe care se vor nscrie suprafeele pariale. Ambele drepte se traseaz respectnd

anumite scri alese convenabil i anume pe verticala AB lungimea bazinului hidrografic

iar pe orizontal suprafeele pariale distribuite n stnga i dreapta cursului principal. Pe

ordonat (AB) se plaseaz valorile care stabilesc deprtrile fa de gura de vrsare a

rului, punctul B, a diferitelor puncte de pe rul principal, printre care i afluenii. Pe

abscis, ncepnd cu punctul B, se acumuleaz, la scar, treptat toate suprafeele

interbazinale, plasndu-le n ordine pe cele situate n stnga i n dreapta cursului

principal. n acest mod, pe abscis, rezult suprafaa total a bazinului hidrografic

exprimat la scar.

Corespunztor unui punct C situat pe bazin la o deprtare Lc de gura de vrsare a

rului, cu ajutorul graficului se poate determina rapid suprafaa bazinului n amonte sau

aval total sau suprafeele situate la stnga i la dreapta.

Hidrologie

35

Fig. 2 Graficul circular si graficul de dezvoltare al unui bazin hidrografic.

Planimetrnd cu precizie suprafeele interbazinale i calculnd procentele acestor

suprafee n raport cu suprafaa total se poate realiza i un grafic circular al bazinului

(fig. 2) Dimensiunile BH au un rol deosebit n producerea i evoluia proceselor

hidrologice:

pentru BH mici, scurgerea i concentrarea apelor se face concomitent cu precipitaiile, efectul topirii zpezilor i al precipitaiilor torenial se resimte imediat cu grave

consecine

pentru BH mari, situaia este mult mai lent, astfel de bazine regulariznd scurgerea; zonele de la suprafaa Pmntului foarte srace n scurgere superficial se numesc

regiuni endoreice, cu o reea hidrografic slab dezvoltat, cu predominana scurgerii

subterane. Ex: podiul Anatoliei, zone cu clim arid (lacuri srate i sraturile);

teritoriile slab brzdate de ape curgtoare, cu reea hidrografic slab dezvoltat se numesc semiendoreice.

B. Forma bazinului are un rol deosebit de important din punct de vedere

hidrologic, deoarece influeneaz producerea i evoluia fenomenelor hidrologice. Forma

bazinelor hidrografice este imprimat de poziia i orientarea limitei bazinelor. De forma

bazinului depinde att lungimea traseului apelor curgtoare, din amonte spre aval, ct i

posibilitatea de dezvoltare i aportul de ap al afluenilor. Exist o strns legtur ntre

cantitatea de precipitaii, evaporaie, debitele de ap i altitudinea bazinului analizat.

n fig 3 sunt prezentate 2 bazine hidrografice cu suprafee egale dar cu forme

diferite.

Hidrologie

36

Fig. 3 Bazine hidrografice de forme diferite i suprafee egale

Timpul de concentrare a apelor rezultate din aceeai cantitate de precipitaii

czute concomitent pe cele dou bazine va fi diferit. n bazinul a timpul de concentrare a

apelor n punctul A, este mai mic dect timpul de concentrare a apelor din precipitaii

scurse pe bazinul b, n punctul B. n acest caz i comportamentul celor dou bazine

urmrit cu ajutorul izocronelor9, n cazul unor ploi toreniale sau viituri, este diferit.Pentru

exprimarea formei bazinului hidrografic se folosesc mai muli indicatori:

coeficientul de compacitate (kc), denumit i coeficientul lui Gravelius, exprim relaia ce exist ntre perimetrul BH i lungimea cercului de suprafa egal cu suprafaa

bazinului (Acerc = ABH).

cerc

BHc L

Pk = dar 2ccerc RA = , cerc

cA

R = , iar cc RL = 2 Deci

AAAL cerccercc === 2222

cerc

BHc A

Pk = 21

dar ,282,02

1 = deci cercBH

c APk = 282,0

gradul de alungire Ki a bazinului, care se exprim astfel:

Lb

k mediui = dac raportul este subunitar atunci BH are o form alungit i cu ct valoarea se apropie de unitate atunci forma se apropie de un cerc.

coeficientul de dezvoltare a bazinului, exprim un raport ntre suprafaa sa i suprafaa ptratului care are latura egal cu lungimea bazinului:

2LAkd =

9 Izocronele - izolinii care unesc puncte de pe un bazin n care scurgerea lichid ajunge n aceeai unitate de timp

Hidrologie

37

Cu ct valoarea acestui coeficient este mai mare cu att BH are forma mai puin alungit

i se vor nregistra amplitudini mari ale viiturilor.

coeficientul sau indicele de asimetrie (a), care se stabilete n funcie de suprafeele situate la stnga sau la dreapta vii sau rului principal i se exprim cu ajutorul

relaiei:

AAA

AAAA

a drstgdrstg

drstg )(2

2

=+=

Tipurile de bazine

Bazinele hidrografice, cu toat marea lor varietate, au fost grupate n 5 tipuri (Buta,

1983):

Tipul I, include bazinele hidrografice dezvoltate mai mult n cursul mijlociu: Criul Negru, Trotu, Someul etc.

Tipul II, unde bazinele hidrografice se dezvolt n cursul superior: Jiu, Ialomia, Buzu etc.

Tipul III, unde bazinele hidrografice se dezvolt n cursul inferior: Arge, Someul Mic etc.

Tipul IV, este caracteristic bazinelor hidrografice dezvoltate uniform: Arie, Vedea, Criil Alb, Bega etc.

Tipul V, este tipic pentru bazinele care se ngusteaz n cursul mijlociu: Olt, Trnava Mare etc.

Clasificarea de fa este destinat a avea scopuri practice deoarece, n funcie de

dezvoltarea bazinelor, se pot desprinde cteva caracteristici ce privesc geneza i

dezvoltarea viiturilor:

- bazinele dezvoltate uniform, pe toat lungimea lor, nu genereaz viituri brute ci

numai creteri progresive i atenuri treptate;

- bazinele dezvoltate n cursul inferior favorizeaz scurgerea brusc deoarece

apele din precipitaii se vor aduna rapid la ieirea din bazin;

- bazinele dezvoltate mult n cursul superior vor genera viituri a cror amploare va

scdea cu ct se apropie de cursul inferior.

C. Relieful bazinului hidrografic reprezint un alt aspect fundamental al

comportamentului hidrologic al unui BH. Relieful unui BH este foarte bine i sugestiv

reprezentat pe hri prevzute cu curbe de nivel de pe care extragem o serie de date

sintetice pe care le prezentm apoi, sub o form mai simpl, prin curba hipsometric i

graficul de repartizare a suprafeelor pe trepte de altitudine.

Hidrologie

38

Pentru stabilirea acestor informaii sintetice s presupunem c un bazin

hidrografic cu o suprafa total de 2500 km 2 prezint variaii ale altitudinilor ntre 600-

1800 m. Alegem o treapt de altitudine, exemplu 200 (in funcie de ecartul de variaie a

altitudinilor) i planimetrm suprafeele pariale pe fiecare treapt de nivel, obinnd

urmtoarele rezultate:

a1 (600-800 m) = 70 km2, reprezentnd 2,8 % din suprafaa total;

a2 (800-1000 m) = 847,5 km2, reprezentnd 33,9 % din suprafaa total;

a3 (1000-1200 m) = 1115 km2, reprezentnd 44,6 % din suprafaa total;

a4 (1200-1400 m) = 355 km2, reprezentnd 14,2 % din suprafaa total;

a5 (1400-1500 m) = 67,5 km2, reprezentnd 2,7 % din suprafaa total;

a6 (1600-1800 m) = 45 km2, reprezentnd 1,8 % din suprafaa total;

Curba hipsometric i curba de frecven a altitudinilor se poate prezenta nscriind

ntr-un sistem de axe de coordonate valorile altitudinilor pe ordonat, suprafaa BH pe

abscisa inferioar i procentele pe abscisa superioar (fig. 4).

Fig. 4 Curba hipsometric i curba de frecven a altitudinilor bazinului hidrografic

n studiul morfometric al bazinelor hidrografice se folosete noiunea de rectangul

echivalent care presupune c acelai bazin se comport din punct de vedere hidrologic n

mod analog cu un rectangul care ar avea aceeai suprafa i perimetru (acelai

coeficient al lui Gravelius, aceeai distribuie a altitudinilor, aceeai curb hipsometric).

- pornind de la curba hipsometric se poate calcula altitudinea medie a bazinului

hidrografic, aceast valoare ncadrnd BH ntr-o anumit zon de relief. Altitudinea medie

se poate calcula fcnd semisuma altitudinilor extreme:

2minmax HHHmediu

+=

Hidrologie

39

Pentru un bazin hidrografic cu o distribuie a nlimilor mult mai neregulat, altitudinea

medie se calculeaz separat pentru trepte de suprafa (ca n exemplul anterior al curbei

hipsometrice), astfel:

A

hhahhahhahhaH

nnn

mediu2

....222

1323

212

101

+++++++=

n care: a1, a2, a3, ...a reprezint suprafeele pariale ntre curbele de nivel, ho, h1,

h2,h3 ..hn -altitudinile curbelor de nivel respective, A - suprafaa ntregului BH.

- panta medie a bazinului hidrografic este o alt caracteristic morfometric important

legat de desfurarea scurgerii.

Pentru relieful de cmpie caracterizat de uniformitate a nlimilor atunci panta medie se

calculeaz:

)/( 2minmax kmmAHHimediu

= Pentru zone cu relief diferit, calculul pantei medii pornete de la hri cu curbe de nivel,

alegndu-se o anumit treapt de altitudine H, msurnd lungimile curbelor de nivel

(Io.,l1.. .ln) pentru fiecare treapt de altitudine i innd cont i de suprafaa bazinului -

A.

A

llllllhi

nn

mediu

)...2

( 13210

++++++= coeficientul de acoperire a bazinului hidrografic cu lacuri, bli i mlatini (ka),

exprimat sub forma unui raport ntre suprafaa lacurilor i blilor i suprafaa total

(n procente):

100),,(

(%) = A

mlastinibaltilacuriaka

n Romnia, Planurile de Management ale bazinelor hidrografice din Romania

reprezinta principalul instrument de implementare al Directivei Cadru 2000/60/UE n

domeniul apei, avnd drept scop atingerea strii bune a apelor pn n anul 2015.

Atingerea strii bune a apelor implica asigurarea unor conditii optime i egale de

viata din punct de vedere al mediului acvatic pentru toti locuitorii Romaniei.

In cadrul elaborarii Planului de Management al bazinului hidrografic al Dunarii s-a

definit Districtul Hidrografic al Dunarii care include si apele costiere ale Romniei precum

si bazinele afluentilor care se varsa in Marea Neagra (cu suprafata de circa 5.198 Km2).

Apele costiere romnesti au fost incluse in Districtul Hidrografic al Dunarii deoarece

starea apelor si morfologia tarmului sunt influentate substantial de Dunare. Apele

costiere romnesti sunt delimitate la o distanta de o mila nautica fata de linia tarmului

care este definita de 9 puncte conform Legii nr. 17/1990 modificata prin Legea 36/2002.

Hidrologie

40

Bazinele hidrografice pentru care se elaboreaza Planurile de Management sunt

prezentate in figura 1 si tabelul 1.

Nr.crt. Bazin/Spatiu hidrografic Suprafata

(Km2)

%

1. Somes Tisa 22.380 9,43

2. Crisuri 14.860 6,26

3. Mures 28.310 11,93

4. Banat 18.393 7,74

5. Jiu 16.713 7,05

6. Olt 24.050 10,14

7. Arges Vedea 21.479 9,04

8. Ialomita Buzau 23.874 10,05

9. Siret 28.116 11,85

10. Prut 20.267 8,53

11. Dunare, Delta Dunarii, SH Dobrogea + ape costiere

18.949+ 1130

7,98

TOTAL Romania + ape costiere 237.391+ 1130 100

Fig. 1 Bazinele hidrografice si apele costiere pe care se elaboreaza Planurile de

Management

Referitor la elementele reelei hidrografice se constat c, n ara noastr,

predomin lungimea redus a rurilor. Predominarea rurilor scurte este consecina

direct a etajrii verticale a reliefului, a climatului, a diferenierilor petrografice evidente

i, ndeosebi, a configuraiei radiar divergente a reelei hidrografice.

Astfel, pentru zonele montane i submontane, cu energie mare de relief, roci cu

permeabilitate redus i precipitaii bogate, este caracteristic prezena unui numr mare

Hidrologie

41

de rulee cu bazine reduse, spre deosebire de zonele de es unde exist condiii minime

de formare a unor ruri cu lungimi mai mari.

Dup lungimea pe teritoriul Romniei, cele mai mari cursuri de ap sunt : Prutul i

Mureul (716 km), Oltul (698 km), Siretul (592 km), Ialomia (414 km), Someul (345

km), Jiul (348 km), Argeul (339 km).

Avnd n vedere faptul c o gestionare durabil a resurselor de ap nseamn

aplicarea principiului bazinal conform cruia resursele de ap se formeaz i se

gospodresc n bazine hidrografice ii integreaz toi utilizatorii de ap de la nivelul bazin

hidrografic respectiv, n cele ce urmeaz sunt subliniate o serie de aspecte

hidromorfologice ale principalelor bazine hidrografice din ara noastr.

1. Bazinul hidrografic al fluviului Dunrea

Dunrea este cel mai mare fluviu al Europei Centrale i de Sud - Est, fcnd parte

din bazinul de recepie al Mrii Negre. Are un bazin hidrografic cu o suprafa de 817.000

km2, lungimea de 2.912 km i cu un debit mediu la vrsare de 6.300 mc/s. Cderea

total a Dunrii, de la izvoare la vrsare este de 678 m, ceea ce conduce la o pant

medie de 24 cm/km.

Dunrea se formeaz la Donaueschingen (678 m), din unirea a doi aflueni de

dimensiuni reduse - Brege i Brigach - ce-i au izvoarele sub Vrful Kandel (1.125 m).

Bazinul hidrografic ocup 8% din suprafaa Europei, extindndu-se pe teritoriul a

zece ri - Germania, Austria, Slovacia, Ungaria, Iugoslavia, Romnia, Moldova, Croaia,

Bulgaria i Ucraina i trece prin patru capitale - Viena, Bratislava, Budapesta i Belgrad.

n cursul superior (de la izvoare la Bratislava) primete aflueni nvalnici, bogai

n debite din Alpi: Isarul, Innul i Ennsul pe dreapta, iar pe stnga Morava, Valiul i

Hronul.

n cursul mijlociu, strbtnd C. Panonic, Dunrea primete pe teritoriul iugoslav

unii din cei mai mari aflueni ai si: Drava, Sava, Morava (srbeasc), pe dreapta i Tisa,

pe stnga.

Cursul inferior reprezint Dunrea romneasc pe 1.075 km (38%) de la Bazia,

unde fluviul intr n ar i pn la Sulina, prezentndu-se n mai multe sectoare:

Sectorul Bazia-Porile de Fier (pn aproape de Drobeta Turnu Severin),

denumit i sectorul defileului, deoarece Dunrea a tiat M-ii Banatului i

munii din Serbia i Muntenegru, formnd cel mai lung defileu din Europa

pe 144 km. Acest sector este o asociere de bazinete depresionare, spate

acolo unde roca a fost mai moale i clisuri, unde roca a fost mai dur.

Sectorul Porile de Fier-Clrai (sectorul luncii), unde fluviul scpat de

strnsoarea munilor i domolete cursul, albia se lete (800 m limea

medie), formndu-i o lunc larg pe malul romnesc.

Hidrologie

42

Sectorul Clrai-Brila, denumit i sectorul blilor, deoarece Dunrea

se desparte i formeaz Balta Ialomiei, ntre braul Borcea i Dunrea

Veche, iar mai apoi Balta Brilei ntre Dunrea Nou i Dunrea Veche.

Lunca are lime maxim de pn la 20 - 25 km. Terenurile cu mlatini,

bli, grle, canale prin desecri i ndiguiri au devenit cmpuri fertile

cultivate cu cereale i plante tehnice. De aceea, Balta Brilei a devenit

Insula Mare a Brilei.

Sectorul Dunrii maritime, ntre Brila i Sulina. Pe acest sector, Dunrea

are adncimea de pn la 12 m i limea albiei mai mare de 1 km.

Dunrea ocolete Podiul Dobrogei de Nord, iar de la Ptlgeanca se

bifurc n 2 brae: Chilia (60% din debit) i Tulcea (40% din debit). n aval

de Tulcea, braul Tulcea se bifurc n braele Sulina (18,8% din debit) i Sf.

Gheorghe (21,2%), acesta fiind cel mai meandrat. Cel mai nou pmnt

romnesc, Delta Dunrii s-a format prin nchiderea unui fost golf al Mrii

Negre de cordoane de litorale i transformarea sa n liman i mai apoi n

delt n holocen.

Dunrea colecteaz aproape ntreaga reea de ape curgtoare din ara noastr:

9 grupa de vest a rurilor interioare, avnd colector rul Tisa, cuprinde Vieul i Iza, principalele ruri ale Maramureului, Someul (format prin unirea Someului Mare

cu Someul Mic), Barcul, Criul Alb, Criul Negru, Criul Repede, Mureul (care

este i cel mai mare ru al Transilvaniei ce primete Trnava Mare, Trnava Mica,

Arieul, Sebeul) i Bega;

9 grupa de sud a rurilor interioare constituie afluenii direci ai Dunrii: Timiul, Brzava, Caraul, Nera, Cerna, Jiul, Oltul, Argeul, Ialomia;

9 grupa estic a rurilor interne ce cuprinde 2 ruri principale: Siretul cu afluenii (Trotu, Bistria, Moldova, Buzu) i Prutul.

2. Bazinul hidrografic al rului Arge

Bazinul hidrografic Arge se nvecineaz la nord i vest cu bazinul hidrografic Olt, la

vest cu bazinul hidrografic Vedea i la est cu bazinul hidrografic Ialomia (fig. 1).

Este situat ntr-o regiune foarte bine populat (peste 3,3 milioane locuitori n zonele

urbane i rurale) i dezvoltat (industrie, agricultur, pduri i resurse naturale) din ar.

Bazinul Arge este unul dintre cele mai importante bazine hidrografice din

Romnia datorit potenialului foarte ridicat de producere a energiei electrice i

alimentare cu ap (pentru industrie, irigaii, populaie, incluznd capitala - Bucureti care

este situata n acest bazin). De asemenea, acest bazin este unul dintre cele mai bine

echipate bazine hidrografice din ar avnd un mare numr de lacuri de acumulare cu

folosine complexe (producerea de energie, atenuarea viiturilor, alimentari cu ap), de

derivaii bazinale i interbazinale, de regularizri, de ndiguiri, de prize de ap i altele.

Hidrologie

43

Bazinul hidrografic Arge dispune de bogate resurse de ap, suficiente pentru

principalii utilizatori din zon, dar neuniform distribuite n timp i spaiu.

Principalele surse de ap din bazinul Arge sunt apele de suprafa, reprezentate

de ruri i lacuri de acumulare i apele subterane (freatice i de mare adncime).

Resursele de ap teoretice totale din bazin sunt evaluate la 2656 mil.m3 (din care 1960

mil.m3 provin din apele de suprafa i 696 mil.m3 din apele subterane). Circa 85,5% din

aceste resurse teoretice sunt utilizabile din punct de vedere tehnic (2271 mil.m3 din care

1671 mil.m3 provin din ruri, lacuri i lacuri de acumulare i 600 mil.m3 din apele

subterane). Nivelul de utilizare a resurselor de ap n bazin este mare, circa 600 m3/loc.

anual, doar din apele de suprafa.

Rul Arge este un important ru interior ce izvorte din Munii Fgra (avnd

dou izvoare, prurile Capra i Buda), curge n direcie sudic intersectnd o zon

muntoas, cmpii nalte i joase i n final se vars n fluviul Dunrea lng Oltenia, la

sud de Bucureti. Rul Arge are lungimea de 340 km i suprafaa total a

bazinului de recepie este de 12.550 km2. Principalii aflueni ai Argeului sunt Vlsan, R.

Doamnei, R. Trgului i Dmbovia, pe partea stng a bazinului i Neajlov, pe partea

dreapta. Dmbovia strbate capitala Romniei printr-un canal construit n perioada

1987-1989.

Reeaua hidrografic a rului Arge cuprinde un mare numr de ruri, cu o

lungime total de 4579 km (5,8 % din lungimea total a rurilor interioare din ar).

Ru Lungime Suprafa

Arge 340 12.550

Dmbovia 286 2.824

Sabar 174 1.346

Glavacioc 120 682

Calnistea 112 1.748

Dmbovnic 110 639

Neajlov 186 3.720

Carcinov 43 184

R. Trgului 72 1.096

R. Doamnei 107 1.836