- 22 -

Lucrarea numărul 3

Noţiuni generale de Hidrogeologie.

Cartarea surselor de apă subterană şi monitorizarea elementelor hidrogeologice.

Modalităţi privind elaborarea studiilor hidrogeologice,

hidrologice şi a cercetărilor de teren

Cercetările hidrogeologice şi hidrologice au ca prim scop, stabilirea principalelor

resurse de apă potabilă subterană (din stratele acvifere şi de adâncime) şi de suprafaţă care pot

intra în circuitul economic, în vederea alimentării cu apă a populaţiei, a zonelor industriale, a

utilizării acestora în agricultură sau în alte scopuri (Minea, Românescu, 2007).

Astfel pentru obţinerea unor date cât mai concludente asupra repartiţiei spaţiale a

resurselor de apă dintr-o anumită regiune, activitatea de cercetare trebuie să cuprindă într-o

primă etapă, studierea informaţiilor bibliografice existente, într-o a doua etapă, organizarea

cercetărilor de teren, urmată de a treia etapă ce cuprinde activitatea de prelucrare a datelor şi a

informaţiilor obţinute din activitatea de teren şi de analiză şi sintetizare a acestora.

• În prima etapă hărţile topografice constituie principalul mijloc de la care se

porneşte în cercetarea hidrogeologică şi hidrologică. Pe baza acestor tipuri de hărţi ne putem

forma o imagine generală şi reală asupra distribuţiei în spaţiu a resurselor de apă subterană şi

de suprafaţă.

În primul rând în etapa cercetărilor de teren, e necesar ca pe baza hărţilor topografice

să se constituie o cartare topografică (poziţionare pe harta topografică) a surselor de apă

(izvoare, puţuri, foraje, etc.). Acest proces de cartare topografică a surselor de apă subterană

oferă o imagine mai de ansamblu asupra modului de dezvoltare a stratelor acvifere, a direcţiei

de curgere a apei în subteran şi la suprafaţă, în raport cu înclinarea reliefului, a modului de

utilizare a acestor resurse, atât la nivel local cât şi la nivel regional (Minea, Românescu, 2007).

Tot cu ajutorul hărţilor topografice se mai pot carta şi unele procese geomorfologice,

cum ar fi: deschiderile naturale apărute în urma prăbuşirilor, surpărilor, alunecărilor de teren,

dar şi formele de relief generate de activitatea antropică, care pot produce schimbări de direcţie

a curgerii apei subterane şi de suprafaţă şi modificări ale grosimii stratelor freatice (exploatări

în carieră şi în mină, depozite de halde de steril, depozite de deşeuri menajere, etc.).

- 23 -

• În etapa de teren pe hărţile topografice şi în carnetul de observaţii se trec

următoarele informaţii: cotele altitudinale ale surselor de apă, adâncimile nivelului hidrostatic

în puţuri şi foraje, prezenţa unor artere hidrografice, a lacurilor, mlaştinilor, lucrărilor de

irigaţii, direcţia şi viteza de curgere a apelor subterane şi de suprafaţă. Totodată se pot preleva

probe de roci pentru identificarea proprietăţilor fizico-chimice ale acestora, se pot realiza

măsurători morfometrice ale albiilor cursurilor de apă, se poate determina valoarea debitelor

izvoarelor şi râurilor, se poate măsura temperatura apei, se pot colecta probe de apă pentru

determinarea ulterioară a calităţii acesteia şi în final se pot analiza modalităţile de utilizare a

resurselor de apă de către om (Minea, Românescu, 2007).

• A treia etapă este cea de laborator care constă în: prelucrarea datelor şi a

informaţiilor obţinute în etapa de teren sau de la punctele de observaţie special amenajate

(posturi hidrometrice, staţii hidrologice, posturi hidrogeologice, etc.), determinarea prin

intermediul analizei de laborator, pe baza probelor de roci prelevate în faza de teren, a

principalelor proprietăţi fizico-chimice ale substratului geologic (granulometria, porozitatea,

permeabilitatea, alcătuirea chimică şi solubilitatea, etc.), studierea şi analizarea structurii

geologice pe baza hărţilor geologice şi a coloanelor stratigrafice (profile ce reflectă

formaţiunile geologice prin care s-a efectuat săparea unui foraj hidrogeologic şi caracteristicile

acestora), determinarea pe baza măsurătorilor de teren a grosimii depozitelor permeabile

(pietrişuri, nisipuri şi argile) şi a stratului acvifer, determinarea prin analize fizico-chimice a

proprietăţilor chimice ale probelor de apă colectate din diferite surse, a calităţii şi a saprobităţii

acestor surse de apă, etc. (Minea, Românescu, 2007).

Folosindu-se de datele obţinute în etapa de laborator, prin analiză şi sintetizare,

hidrologii realizează diferite reprezentări grafice (hărţi, diagrame, grafice, etc.) care mai apoi

se interpretează, elaborându-se în final studii hidrogeologice şi hidrologice.

Aplicaţii practice

Cartarea surselor de apă subterană

Cercetările de teren alături de analiza detailată a hărţilor topografice constituie o

etapă importantă în studierea repartiţiei spaţiale a surselor de apă subterană. În cadrul acestei

etape o importanţă deosebită o are aşa cum am amintit anterior, cartarea şi înscrierea punctelor

hidrogeologice (foraje, puţuri, etc.) pe hărţile topografice.

- 24 -

Punctele hidrolgeologice se înscriu pe hartă printr-un pătrat în cazul puţurilor sau un

triunghi în cazul forajelor, poziţionarea lor făcându-se faţă de un reper vizibil (obiective social-

economice, hidrotehnice, artere hidrografice, şi de circulaţie, căi ferate sau rutiere, etc.).

Într-un bazin hidrografic numerotarea punctelor hidrogeologice se face începând cu

cele situate în partea dreaptă a bazinului, dinspre zonele joase spre cele înalte, apoi cu cele

situate în bazinul superior şi în final cu cele situate în partea stângă a bazinului. După

poziţionarea punctelor hidrogeologice, în partea stângă a acestora se trece numărul, iar în

partea dreaptă se notează adâncimea nivelului hidrostatic şi cota altimetrică sub formă de

raport, faţă de „nivelul 0” al Mării Negre (fig. 3.1) (Minea, Românescu, 2007).

Fig. 3.1. Reprezentarea punctelor hidrogeologice (puţuri sau fântâni) unde: a. puţ simplu, b.

puţ cu cumpănă, c. înscrierea pe hartă a puţurilor, P2 – numărul puţului, 109 – cota altimetrică a

nivelului hidrostatic, 2 – adâncimea nivelului piezometric (după Minea şi Românescu, 2007).

Pentru ca studiul hidrogeologic să fie complet punctele hidrogeologice trebuie să aibă

o răspândire cât mai uniformă în zona studiată. În general se recomandă o densitate minimă de

un punct hidrogeologic la 5 km2, excepţie făcând zonele de contact dintre diferitele subunităţi

de relief, în cazul cărora se recomandă o mai mare densitate a acestora.

În final după cartarea surselor de apă subterană, pe hărţile topografice se mai înscriu

şi o serie de obiective importante, cum ar fi: obiective social-economice, hidrotehnice, artere

hidrografice şi de transport, ce vor constitui puncte de reper pe teren (Minea, Românescu,

2007).

Cartarea izvoarelor

Izvorul reprezintă locul de apariţie a apei subterane la suprafaţa terenului (la zi) care

mai poartă denumirea de emergenţă. Apariţia izvoarelor este determinată fie de acţiunea de

eroziune şi interceptare a stratelor acvifere, fie de producerea accidentelor tectonice cum ar fi

- 25 -

(falieri, rupturi, fisuri). În cazul în care pânza freatică este interceptată artificial prin foraje,

punctul hidrogeologic format este considerat ca fiind un puţ sau o fântână.

Izvoarele se înscriu pe hărţile topografice printr-un semn convenţional caracteristic

(fig. 3.2), poziţionându-se în funcţie de localizarea lor şi faţă de un reper vizibil (obiective

social-economice, hidrotehnice, artere hidrografice şi de circulaţie, căi ferate sau rutiere, etc.).

Scopul lucrărilor practice efectuate pe teren sau în laborator este de a determina, prin

cartare, poziţia geografică a unui izvor, tipul izvorului după caracterul hidrodinamic şi

structura geologică, după temperatură, debit şi caracterul scurgerii, şi după calitatea apei care

poate impune modul de folosinţă a izvorului ca sursă de alimentare cu apă a populaţiei sau în

alte scopuri (Minea, Românescu, 2007).

Fig. 3.2. Semne convenţionale utilizate în cartarea hidrogeologică (după Minea, Românescu, 2007).

- 26 -

Monitorizarea elementelor hidrogeologice dintr-un bazin hidrografic

În scopul cunoaşterii regimului apelor subterane, pe teritoriul României s-a organizat

începând din anul 1961, o reţea de posturi hidrogeologice şi foraje de observaţie constituite în

sisteme de observare, de mare complexitate. În cadrul acestor puncte fixe se fac observaţii şi

măsurători sistematice, atât în ceea ce priveşte regimul apelor subterane la nivelul unor bazine

hidrografice, cât şi în ceea ce priveşte legătura dintre scurgerea apei subterane şi cea de

suprafaţă. În plus aceste posturi hidrogeologice oferă posibilitatea colectării unui vast material

ştiinţific, necesar întocmirii proiectelor şi schemelor de folosire a resurselor de apă subterană.

Reţeaua de posturi hidrogeologice a României cuprinde peste 6000 de puţuri şi foraje

de observaţie care se împart în două mari categorii, şi anume (Minea, Românescu, 2007):

- posturi hidrogeologice de ordinul I, amplasate în luncile râurilor, care urmăresc

legătura dintre scurgerea apei subterane şi scurgerea apei din râuri, constituite din aliniamente

de foraje situate transversal sau oblic pe reţeaua hidrografică, după cum este direcţia de curgere

a apelor subterane;

- posturi hidrogeologice de ordinul II, amplasate în zonele interfluviale, constituite

din foraje izolate, care stabilesc schimbarea caracteristicilor apelor subterane.

Măsurătorile şi observaţiile din reţeaua de posturi hidrogeologice pentru apele

freatice şi de adâncime se fac conform programelor specifice adoptate şi constau în:

- stabilirea nivelului hidrostatic pe un anumit interval de timp (trei zile de regulă);

- determinarea direcţiei şi a vitezei de curgere a apei subterane;

- efectuarea de pompări experimentale periodic, o dată pe an sau la un interval de doi

ani în vederea stabilirii parametrilor stratului acvifer: nivel dinamic (ND), debit (Q), coeficient

de permeabilitate (K), transmisivitate (T) şi coeficient de înmagazinare (S);

- măsurarea temperaturii apei (decadal, lunar şi anotimpual)

- recoltarea de probe de apă (1 sau 2 litri de apă) pentru determinarea proprietăţilor

fizico – chimice şi organoleptice ale apelor subterane (grad de transparenţă, culoare, gust,

miros, conductivitate electrică şi radioactivitate) lunar sau anotimpual (Minea, Românescu,

2007).

Datele obţinute din aceste măsurători se înscriu într-un carnet de observaţii

hidrogeologice, după care sunt centralizate, analizate, validate şi publicate în Anuare

hidrogeologice.

- 27 -

Măsurători realizate la sursele de apă subterană

Pentru fiecare sursă de apă (puţ, foraj, izvor) trebuie efectuate o serie de măsurători

privind: cota altimetrică, adâncimea nivelului hidrostatic, debitul de apă, şi de observaţii asupra

unor parametri ce caracterizează orice categorie de apă şi anume: temperatura, transparenţa,

culoarea, gustul, mirosul, conductibilitatea electrică, aciditatea, duritatea, radioactivitatea, etc.

(Minea, Românescu, 2007).

Cota altimetrică (m) se determină cu ajutorul altimetrului sau prin metoda

interpolării între curbele de nivel, pe hărţile topografice, între care se află situată sursa de apă.

Adâncimea nivelului hidrostatic (m) în cazul unui puţ sau a unui foraj se determină

calculând diferenţa dintre adâncimea pânzei de apă şi altitudinea absolută a sursei de apă.

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

ajutorul unui fir gradat din 10 în 10 cm, la capătul căruia se află o greutate. Datele sa trec mai

apoi în carnetul de observaţii. În acelaşi fel se determină şi grosimea stratului de apă din

fântână, de la suprafaţa nivelului hidrostatic şi până la talpa (fundul) puţului sau forajului.

Debitul de apă (l/s) al unui izvor se măsoară cu ajutorul unui vas al cărui volum este

cunoscut şi cu ajutorul unui cronometru, deoarece debitul (Q) unui izvor reprezintă raportul

dintre volumul vasului colector (V) şi durata de umplere exprimată în secunde (t):

)/( slt

VQ =

Temperatura apei (°C) se măsoară cu ajutorul unui termometru ordinar. Se scoate

apa din puţ cu ajutorul unui recipient care se scufundă până la talpa puţului, sau până la

adâncimea la care dorim să fie măsurată temperatura apei, pe urmă recipientul se ţine la umbră

5-7 minute, după care în final se efectuează măsurători asupra temperaturii apei.

Transparenţa este o proprietate fizică importantă a apelor subterane, care se măsoară

utilizând un fir de platină cu diametrul de 1 mm. Acesta se scufundă în apă, iar dacă acest fir

nu se observă cu ochiul liber până la 1,2 m se consideră că apele nu sunt transparente. Un alt

instrument folosit pentru evaluarea transparenţei este discul Secchi, care se scufundă în apă şi

în funcţie de adâncimea la care nu se mai distinge se determină valoarea transparenţei.

Culoarea apei se determină cu ajutorul scării colorimetrice Forel-Uhel, scară

alcătuită dintr-un număr de 22 de eprubete umplute cu apă de culori şi nuanţe diferite. În

- 28 -

general apele subterane sunt incolore şi doar când stratul de apă are o grosime de cel puţin 5

cm, aceste ape capătă o culoare uşor albăstruie (Minea, Românescu, 2007).

Gustul este o proprietate fizică a apei care se determină prin colectarea de probe la

fiecare sursă de apă în parte. În general gustul apelor subterane este plăcut (conţine cantităţi

mici de Ca2+, Mg2+, CO2), iar în funcţie de compuşii dizolvaţi poate fi definit ca: dulceag (când

sunt încărcate cu substanţe organice şi cantitatea de săruri este redusă), sărat (datorită

concentraţiei mari de NaCl), amar (când au o cantitate mare de sulfaţi de magneziu MgSO4),

acru (dat de prezenţa alaunilor), sălciu (datorită lipsei sărurilor) (Minea, Românescu, 2007).

Mirosul apei poate fi provocat de prezenţa unor substanţe organice intrate în

putrefacţie sau de prezenţa unor substanţe azotoase, când apa are un miros specific de baltă sau

de apă stătută, dar în general apele subterane sunt inodore. Determinarea mirosului se face pe

bază de probe colectate în recipiente de la fiecare sursă de apă, încălzite la 50° C şi turnate în

butelii până la jumătate, care se agită în prealabil câteva momente până când se simte mirosul.

Conductibilitatea electrică a apei este definită ca fiind capacitatea apelor de a

conduce curentul electric şi care este cu atât mai mare cu cât concentraţia sărurilor dizolvate

(NaCl, MgCl2, etc.) este mai ridicată. Se determină în laborator, iar unitatea de apreciere este

conductanţa electrică specifică (Minea, Românescu, 2007).

Aciditatea sau concentraţia ionilor de hidrogen (pH) este o proprietate chimică

care se poate determina direct pe teren cu ajutorul hârtiei de turnesol, cu ajutorul aparatelor

portabile sau în laborator. Apele subterane se pot situa în domeniul acid (pH<7) sau alcalin

(pH>7), în funcţie de prezenţa acizilor dizolvaţi (acidul carbonic, acizii humici, acizii sulfurici

şi sulfuroşi, clorhidric sau boric, etc.). În general apele subterane cu o mineralizare de peste

câteva grame la litru se situează în domeniul alcalin (pH>7).

Duritatea apelor subterane este o proprietate chimică determinată de conţinutul

sărurilor de calciu şi magneziu la care uneori sa mai asociază şi ionii de Fe şi Al. Se exprimă în

grade de duritate (germane, franceze, engleze) care variază în timp şi spaţiu şi în funcţie de

acţiunea de dizolvare a apelor asupra rocilor. În România se acceptă gradele germane şi se

calculează cunoscând că unui miliechivalent de duritate îi corespunde 20,04 mg/l Ca2+ sau

12,16 mg/l Mg2+ 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 apă (Minea,

Românescu, 2007).

- 29 -

După gradul de duritate apele subterane pot fi clasificate în patru categorii:

- foarte moi (0-3 dh° F, 0-2 dh° G);

- moi (3-15 dh° F, 2-8 dh° G);

- dure (15-30 dh° F, 8-17 dh° G);

- forte dure (> 30 dh° F, > 17 dh° G).

Radioactivitatea naturală a apelor subterane este o proprietate fizică foarte

importantă, mai ales atunci când aceste ape sunt utilizate sub formă de ape minerale, care este

dată de structurile litologice pe care le străbat acestea şi care se măsoară cu aparatul Geiger-

Muller. Apele se pot îmbogăţi cu izotopi radioactivi care provin de la radiaţia rocilor eruptive

(vulcanice) acide, granite, porfire şi care în compoziţia lor chimică au o cantitate mare de

uraniu, toriu sau radiu. Izotopii radioactivi prezenţi în apele subterane se formează prin

dezintegrarea radiului (Ra) care dă naştere radonului (Rn). Concentraţia izotopilor radioactivi

din apele subterane se măsoară prin unităţi picocurie (pCi) unde 1 pCi = 3,7*1010 dezintegrări

pe secundă. În prezent se foloseşte tot mai frecvent o altă unitate de măsură, şi anume

rutherford, notată cu 1 rd = 106 dezintegrări pe secundă. Alte unităţi de măsură folosite sunt:

mache (uM) şi eman (e).

Unitatea mache reprezintă concentraţia de radon la un litru de apă, care emite o

radiaţie de 0,001 unităţi electrostatice şi este egală cu 3,6 emane. Apele pot fi radioactive

atunci când au valoarea concentraţiei de radon mai mare de 3,5 uM (unitate mache) sau când

au 0,001274 milipicocurie (Gâştescu, 1998).

Proprietăţile biologice şi bacteriologice ale apelor subterane se determină cu scopul

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

nocive. Aprecierea bacteriilor patogene din apele subterane se face atât prin analize biologice,

cât şi prin cercetarea surselor ce infectează zona de alimentare a acestor ape (în condiţii

naturale normale, sub 1,5 m adâncime apele subterane sunt aproape complet lipsite de bacterii

patogene).

Analiza bacteorologică pune în evidenţă existenţa în apă a unor bacterii care pot fi:

saprofite (fac parte din microflora comună din apă şi nu produc îmbolnăviri ale organismului

uman), patogene (provoacă boli hidrice: febra tifoidă, holera, dizenteria), colimorfe (care

indică contaminarea cu ape care provin din sistemele de canalizare ale aşezărilor umane

(Minea, Românescu, 2007).

- 30 -

TEMĂ:

1. Cartarea pe o hartă primită de la profesorul coordonator, a fântânilor publice forate

din localitatea Timişoara sau a surselor de apă subterană (izvoare, puţuri, foraje, etc.) din altă

localitate, unde se va realiza practica de specialitate de la sfârşitul semestrului.

2. Calculaţi densitatea surselor de apă subterană a arealului cartat (nr. de surse de apă

subterană/km2).

- 31 -

- 32 -

Lucrarea numărul 4

Prelucrarea, analiza şi interpretarea datelor hidrogeologice

Determinarea direcţiei de curgere a unui curent subteran prin metoda geometrică

Prelucrarea, analiza şi interpretarea datelor hidrogeologice se bazează pe informaţiile

obţinute asupra variaţiei nivelului hidrostatic la puţurile şi forajele executate în structurile

litologice cu pânze acvifere freatice şi de adâncime, din cadrul posturilor hidrogeologice, sau

executate de către localnici, la care se adaugă şi cele provenite din măsurătorile efectuate în

etapa de teren (Minea, Românescu, 2007).

Măsurătorile sistematice asupra nivelurilor apelor freatice prezintă un interes deosebit

pentru cercetarea stratelor acvifere în vederea punerii acestora în exploatare, precum şi în

dirijarea exploatării lor în timp. Principalele probleme care pot fi rezolvate pe baza acestor

măsurători sunt: studierea regimului natural al apelor freatice, determinarea bilanţului apelor

freatice, stabilirea prognozelor de niveluri şi determinarea rezervelor de ape freatice.

Lucrarea nr. 4 se referă la stabilirea direcţiei de curgere a unui curent subteran pe o

hartă cu foraje şi cote date cu ajutorul unei metode des folosită, şi anume metoda geometrică,

denumită şi grafică.

Metoda geometrică (grafică) constă în alegerea pe un plan a trei puncte, reprezentate

de foraje în aşa fel încât să formeze vârfurile unui triunghi pe cât posibil echilateral. Direcţia

de curgere este dată de perpendiculara dusă din punctul cu valoarea maximă pe semidreapta ce

uneşte forajele intermediare. Poziţia forajului intermediar corespondent se determină prin

interpolare grafică pe dreapta de maximă pantă (Şerban, Bătinaş, 2009).

După ce forajul intermediar corespondent a fost poziţionat pe dreapta de maximă

pantă se trasează o semidreaptă care să pornească din forajul cu cota intermediară şi să treacă

prin cele două foraje intermediare.

Din forajul cu cota absolută cea mai mare se coboară o perpendiculară pe semidreapta

ce uneşte forajele intermediare, perpendiculară reprezentată de direcţia de curgere (fig. 4.2).

Cota absolută a unui punct este dată de diferenţa de nivel dintre acel punct şi nivelul

mării (0 m), iar cota relativă a unui punct este dată de diferenţa de nivel între acel punct şi o

altă cotă absolută care se cunoaşte şi care poate fi luată ca reper. Utilizând harta cu distribuţia

forajelor în zona localităţii Satu Mare (fig. 4.1), s-a determinat direcţia de curgere a curentului

- 33 -

subteran prin metoda geometrică (fig. 4.2) pentru forajul C din triunghiul CDE cu ajutorul a

două exemple de calcul, arătate mai jos.

Fig. 4.1. Harta distribuţiei forajelor în zona localităţii Satu Mare (sursa: Direcţia Apelor Someş – Tisa)

Fig. 4.2. Determinarea direcţiei de curgere a unui curent subteran prin metoda geometrică.

- 34 -

Metoda I ∆ CDE, D’ = D (171), [ED’] = ?

Se măsoară cu rigla pe hartă lungimea segmentului de maximă pantă [CE]

[ ] [ ]( )( )

cmECă

EDăCEED 5,4

14

97

162176

1621717

cot

cot' =⋅=

−

−⋅=

−

−= → [ED’] = 4,5 cm

Metoda II D = D’, [CD’] = ? [CE] …………………….. cotă (C-E) 7 cm …………......…. 14

[CD’] ……………………. cotă (C-D’) X ……...………….. 5

cmX 5,214

5*7== → [CD’] = 2,5 cm

Folosind metoda geometrică vă puteţi confrunta cu trei situaţii diferite, şi anume:

- prima situaţie, când nivelul hidrostatic se găseşte în toate cele trei foraje ale

triunghiului la aceeaşi înălţime sau cotă, iar nivelul orizontului freatic este aproape orizontal şi

nu se poate preciza o posibilă direcţie de deplasare (Minea, Românescu, 2007);

- a doua situaţie, când în două dintre foraje sau puţuri, avem aceiaşi cotă sau înălţime a

nivelului hidrostatic, iar în cel de-al treilea este mai ridicat. Din forajul cu înălţimea cea mai

mare a nivelului se duce o perpendiculară (direcţia de curgere) pe dreapta ce uneşte forajele cu

aceiaşi înălţime a nivelului hidrostatic. Dacă nivelul din cel de-al treilea foraj este mai coborât

decât în celelalte două foraje, atunci de pe dreapta ce uneşte forajele cu aceiaşi înălţime a

nivelului hidrostatic se coboară o dreaptă în unghi drept (direcţia de curgere) spre forajul cu

înălţimea nivelului hidrostatic mai coborâtă.

- a treia situaţie, cel mai des întâlnită, când toate cele trei foraje sau puţuri au înălţimi

diferite ale nivelului hidrostatic. Se uneşte cu ajutorul unei drepte, înălţimea cea mai mare cu

cea mai mică, şi prin interpolare se caută punctul care are valoarea înălţimii celui de-al treilea

- 35 -

foraj. Printr-o linie se uneşte acest punct cu cel de-al treilea foraj şi pe această linie se coboară

o perpendiculară (direcţia de curgere) pornind de la forajul cu înălţimea cea mai ridicată.

Pentru determinarea direcţiei de curgere a unui curent subteran, pe lângă metoda

geometrică (grafică) se mai folosesc şi alte metode, cum sunt (Minea, Românescu, 2007):

a) metoda marcării cu coloranţi organici (fluoresceină, fuxină, uranină,

fenolftaleină), care nu sunt toxici pentru om, plante şi animale. Cea mai utilizată substanţă este

fluoresceina, care în ape alcaline devine verzuie şi se poate detecta vizual chiar la o diluţie de

1:40000000, iar la o diluţie mai mare se poate folosi colorimetrul sau fluoroscopul;

b) metoda trasorilor chimici care utilizează diferite săruri cum sunt clorura de sodiu

(NaCl), de litiu, calciu, amoniu, dar care sunt uşor solubile şi necesită cantităţi mari de

substanţă, fiind absorbite de rocile din substrat;

În ambele cazuri trasorii se introduc într-unul sau mai multe foraje sau puţuri şi se

urmăreşte când apar în forajele nemarcate, punându-se astfel în evidenţă direcţia şi totodată

viteza de deplasare a curentului de apă în subteran.

c) metoda ionilor trasori sub formă de săruri care nu se găsesc în mod natural în

substrat, cum ar fi: sulfatul de cupru (CuSO45H2O), sulfatul de zinc (ZnSO47H2O) sau sulfatul

de nichel (NiSO4H2O) (Minea, Românescu, 2007);

d) metoda trasorilor radioactivi foloseşte izotopi de brom 82, cadmiu 15, iod 131,

seleniu 75, argint 110. Această metodă are avantajul că se pot face identificări chiar în cantităţi

foarte mici de ordinul a 10-9 g/l a izotopilor folosiţi, iar detectarea se realizează cu aparatul

Geyger - Muller;

e) metoda trasorilor chimici cu electroliţi se foloseşte pentru determinarea direcţiei

de curgere a apelor subterane atunci când în teren se găsesc două foraje armate cu coloane

metalice. Folosindu-se o baterie, un ampermetru, o rezistenţă, doi conductori electrici şi un

cronometru se poate determina direcţia, durata şi viteza de curgere a apei în subteran.

f) metoda utilizării hărţilor cu hidroizohipse constă în determinarea direcţiei de

curgere a apelor subterane, care depinde de sensul de înclinare a stratului acvifer, de panta

hidraulică a regiunii şi de poziţia zonei de maximă alimentare. Direcţia de curgere se obţine

prin trasarea unor linii perpendiculare pe hidroizohipsele existente pe harta hidrogeologică a

unui bazin hidrografic, iar sensul de curgere este dat de direcţia perpendicularelor de la valorile

cele mai ridicate, spre valorile cele mai coborâte (Minea, Românescu, 2007).

- 36 -

TEMĂ:

1. Utilizând harta cu distribuţia forajelor în teren, din figura 4.1, determinaţi direcţia

de curgere a curentului subteran prin metoda geometrică (grafică) pentru toate triunghiurile

trasate, folosindu-vă de unul dintre cele două exemple de calcul arătate mai sus.

- 37 -

- 38 -

Lucrarea numărul 5

Elaborarea hărţilor cu hidroizohipse şi hidroizobate

În cadrul acestei teme pe baza hărţii cu distribuţia forajelor în teren (fig. 5.1) folosită

şi la lucrarea anterioară referitoare la determinarea direcţiei de curgere a unui curent subteran,

studenţii vor trebui să traseze hidroizohipsele caracteristice, rezultând în final o hartă cu

hidroizohipse.

Hidroizohipsele sunt liniile imaginare care unesc toate punctele unde suprafaţa

pânzei libere a apei are aceiaşi înălţime în raport cu un plan de referinţă (în general planul de

referinţă este considerat nivelul „0” al Mării Negre), mai exact sunt linii care unesc puncte cu

aceiaşi cotă absolută a oglinzii apei în foraje (Şerban, Bătinaş, 2009).

Hidroizobatele reprezintă curbe rezultate din unirea punctelor cu aceeaşi adâncime a

nivelului hidrostatic faţă de suprafaţa terenului, mai exact sunt linii imaginare care unesc

punctele cu aceleaşi cote relative ale oglinzii apei în foraje (Pişotă, 1992).

Pentru trasarea hidroizohipselor ne putem folosi de metoda de interpolare grafică

între foraje, în vederea determinării poziţiei punctelor intermediare, cu valoare întreagă a

cotelor prin care vor trece izoliniile. Astfel pe aliniamentul dintre forajele învecinate vom

delimita puncte de egală valoare a altitudinii nivelului hidrostatic. Prin unirea acestor puncte se

vor obţine curbe numite hidroizohipse.

Echidistanţa dintre hidroizohipse trebuie să fie aleasă în funcţie de scara hărţii şi de

densitatea punctelor hidrogeologice din zona unde se doreşte realizarea unei astfel de hărţi.

Pe harta din figura 5.1 am fixat pentru această regiune a localităţii Satu Mare, 8

puţuri, iar pentru fiecare puţ s-a trecut pe hartă cota altimetrică a nivelului hidrostatic

(piezometric). În funcţie de densitatea acestor puncte de apă vom trasa în exemplul ce urmează

pentru triunghiul CDE, hidroizohipsa de 170 m.

Determinarea punctelor cu cota de 170 m pe laturile triunghiului CDE (fig. 5.2),

necesare în trasarea hidroizohipsei de 170 m se realizează cu ajutorul metodei de interpolare

grafică învăţată la determinarea direcţiei de curgere a unui curent subteran. În final după ce

aceste puncte (cu valoarea de 170 m) au fost poziţionate pe laturile triunghiului, se unesc

printr-o linie curbă, rezultând hidroizohipsa de 170 m.

- 39 -

Fig. 5.1. Harta distribuţiei forajelor în zona localităţii Satu Mare (sursa: Direcţia Apelor Someş – Tisa).

Fig. 5.2. Poziţionarea pe laturile triunghiului a punctelor intermediare cu aceiaşi valoare a nivelului.

- 40 -

Locul în care trebuie poziţionate punctele intermediare X şi Y (cu cota 170 m) pe

laturile triunghiului CDE se poate afla cu ajutorul metodei de interpolare grafică în felul

următor:

pentru punctul X

– se măsoară cu rigla segmentul [CE] pe hartă

[CE] …………………….. cotă (C-E) 7 cm …………...…. 14 m

[CX] …………………….. cotă (C-X) Z ……………….. 6 m

cmZ 314

6*7== → [CX] = 3 cm

pentru punctul Y

– se măsoară cu rigla segmentul [DE] pe hartă

[DE] …………………….. cotă (D-E) 6,8 cm …………...…. 9 m

[DY] …………………….. cotă (D-Y) W ……………….. 1 m

cmW 75,09

1*8,6== → [DY] = 0,75 cm

Analiza şi interpretarea hărţii cu hidroizohipse se realizează pe baza distribuţiei

spaţiale a punctelor hidrogeologice şi a înălţimii nivelului hidrostatic calculat pentru fiecare puţ

sau foraj, sau obţinut prin interpolare grafică între diferitele puţuri sau foraje, a tipului de

alimentare cu apă a pânzelor freatice, repartiţiei hidroizohipselor pe harta realizată, direcţiei de

curgere, etc. (Minea, Românescu, 2007).

La fel se realizează şi în cazul realizării hărţii cu hidroizobate, numai că pentru

trasarea acestora e nevoie de cotele relative ale oglinzii apei în foraje.

TEMĂ:

1. Utilizând harta cu distribuţia forajelor în teren, din figura 5.1, trasaţi

hidroizohipsele cu o echidistanţă de 25 m (150, 175, 200, 225, ..., 600) prin metoda geometrică

(grafică) pentru toate triunghiurile trasate, folosindu-vă de unul dintre cele două exemple de

calcul arătate mai sus.

- 41 -