4.Scopul, obiectivele și metodologia de cercetare 4.1.Scopul Prezenta lucrare își propune să trateze aspecte referitoare la monitorizarea forajelor… [303939]

4.Scopul, obiectivele și metodologia de cercetare

4.1.[anonimizat] a Uniunii Europene transpusa si in Legea Apelor 107/1996.

[anonimizat] a apei Bega este asigurată tratarea apei în scopul potabilizări și respectiv asigurarea distribuției si presiuni către consumator asigurând aproximativ 70-75 % din necesarul de apă al orașului iar apa subterană este captată din foraje de mare adîncime.Aceste foraje asigură circa 25-30% din necesarul orașului iar tratarea în scopul potabilizări și respectiv asigurarea distribuției și a presiuni către cosumator se realizează prin stațiile de tratare Urseni și Ronaț.Astfel că in municipiul Timișoara apa subterană reprezinta o sursă alternativă și complementară la sursa de suprafață.

Inventarierea forajelor destinate alimentari cu apa a [anonimizat], [anonimizat] a parametrilor calitativi cât și cantitativi si abordarea modelelor de simulare pe computere digitale ce oferă metode noi de analiză și predicție cu rezultate certe ce pot sta la baza unei decizii corecte în cea ce privește exploatarea rațională și protecția sursei de apă subterană.

[anonimizat], [anonimizat] a două domenii de larg interes: [anonimizat].

Prezenta teza are ca scop optimizarea calitativa a [anonimizat] a forajelor de mare adancime destinate alimentarii cu apa a municipiului Timisoara.Rolul este de eficintizare prin elemente de tip digitalizate care au ca si scop evaluari corecte eliminand erorile umane si respectiv reducere resurselor umane prin intermediul echiparilor de automatizare si canalelor de transmisie la distanta.Realizarea unei infrastructure informatice capabila de analliza si predictie care pot facilita decizile managementului pentru realizarea scopului propus si respectiv alinierea la obiectivele prevazute in Directiva Cadru privind Apa a Uniunii Europene transpusa si in Legea Apelor 107/1996.

Astfel ca urmare a dezvoltari accelerate a Municipiului Timișora și a localitățiilor periurbane se constitue o provocare și respectiv o obligație a operatoriilor de apă și a autoritățiilor de a [anonimizat].Abordarea necesina a fi in concordanta cu notiunea de dezvoltarea durabila a resurselor, iar subiectul trebuie tratat interdisciplinar adaptat la noile tehnologii pentru a asigura resursele atat din punct de vedere cantitativ cat si calitativ la un cost rezonabil si respectiv suportabil de catre populatie.

4.2 Obiectivele cercetarii

Obiectivul fundamental al lucrării constă în definirea unui cadru original pentru integrarea unui sistem de monitorizare foraje prin SCADA System si realizarea unui model hidroinformatic ca instrument de analiză și predicție.

Prin prisma apartenenței sale la sfera resurselor de ape subterane, lucrarea vizează, de asemenea, îndeplinirea următoarele obiective specifice:

prezentarea contextului actual și perspectivele privind alimentarea cu apă din surse de apă suberană pe plan mondial, european și în România;

studiul resurselor de apă subterane pe aria de discretizare aleasă

propuneri și soluții de modernizare a forajelor;

schematizarea hidrostructurilor prin concepte privind aplicarea modelării asistate de calculator pentru aria de discretizare aleasă.

Pentru atingerea acestor obiective se are în vedere utilizarea unori aplicatii specifice, pentru achiziția, stocarea, managementul și diseminarea datelor, informațiilor. Uneltele excelente oferite de această tehnologie, iar comunitatea științifică și inginerească, în special.

Rezultatele cercetării ar trebui să conducă atât la alegerea unei soluții de optimizare structurală, funcțională și informatizată a forajelor destinate alimentării cu apă a Municipiului Timișoara, cât și la elaborarea unui model hidroinformatic ca instrument de analiză și predicție pentru exploatarea rațională și protecția sursei de apă.

Monitorizarea forajelor de studiu destinate alimentarii cu apa

Programele de monitorizare a forajelor trebuie să furnizeze o imagine generală, coerentă asupra stării apei în fiecare foraj din punct de vedere cantitativ, pentru a detecta prezenta tendintelor concentratiilor de poluanti pe termen lung induse antropic si pentru a asigura conformarea cu obiectivele ariilor protejate.

Programele de monitorizare a apelor subterane includ:

programul de monitorizare cantitativa si calitativa;

programul de monitorizare calitativa de supraveghere si operational

Monitoringul pentru starea apelor subterane este necesare pentru:

Evaluarea starii cantitative a corpurilor de apa subterana ;

Estimarea directiei si a debitului din corpurile de apa subterana;

Validarea procedurii de evaluare a riscului;

Evaluarea tendintelor pe termen lung a diversilor parametri cantitativi si calitativi, ca rezultat al schimbarilor conditiilor naturale si datorita activitatii antropice;

Stabilirea starii chimice pentru toate corpurile de apa subterana identificate a fi la risc de a nu atinge starea buna;

Identificarea prezentei tendintelor importante si continue de crestere a concentratiilor de poluanti;

Evaluarea schimbarii (inversarii) tendintelor in concentratia poluantilor in apele subterane;

Stabilirea, proiectarea si evaluarea programului de masuri.

Rețeaua de monitoring a forajelor destinate studiului tezei de doctorat fac parte din corpurile de apă subterană din zona cîmpiei Banatului ROBA 18 (ROBA18: RO – codul României; BA – codul Spațiului Hidrografic Banat; 18 – numărul corpului de apă subterană din cadrul Spațiului Hidrografic Banat) cu scopul de a oferi o imagine generală coerentă și cuprinzătoare a stării calitative și cantitative a corpurilor de apă subterană destinate alimentari cu apa a municipiului Timisoara și de a detecta prezența tendințelor de creștere, pe termen lung, a concentrațiilor poluanților din cauza activităților antropogene.

In Statia de tartare a apei Urseni ajunge apa provenita dela forajele situate pe fronturile de captare Timisoara Est, Timisoara Sud – Est si trei foraje aflate in incinta.

Frontul de captare Timisoara Est (frontal nou) capteaza din 40 de foraje situate in zona localitatilor: Mosnita Noua, Mosnita Veche, Bucovat, Bazosul Nou, Bazosul Vechi si Recas.

4.2.2. Frontul de captare Timișoara Est (frontul nou) – aria de studiu delimitata

4.2.2.1. Descriere –arie de studiu

Frontul de captare Timișoara Est (frontul nou) captează apa de la adâncimi cuprinse între 110m-160m, prin 40 foraje, cu un debit proiectat de 600 l/s având un debit de exploatare de 325 l/s .

Apa de la cele 40 de foraje ajunge în stația de tratare printr-o aducțiune telescopică, compusă din 3 tronsoane având diametre de 600mm, 800mm și 1.000mm. Conducta de aducțiune este realizată din tuburi de beton armat precomprimat (PREMO). În punctele obligate cum sunt căminele de vane (linie, golire, aerisire) sau schimbările de direcție și la supratraversările canalelor de irigație întâlnite pe traseul conductei (11 în total), tuburile din beton armat precomprimat sunt îmbinate cu tronsoane metalice din oțel de aceeași dimensiune.

Cele 3 tronsoane au următoarele caracteristici :

Tronson Dn 600mm, de la forajul F 40 la F 30 -lungime=5,1km, conductă din beton armat precomprimat, cu cinci supratraversări de canale de irigație (din oțel), cu o lungime totală de 99m.

Tronson Dn 800mm, de la forajul F 30 la F 21, lungime=3,9km, conductă din beton armat precomprimat , cu două supratraversări de canale de irigație (din oțel), cu o lungime totală de 31m.

Tronson Dn 1000mm, de la forajul F 21 până în stația de tratare , lungime=16km, conductă din beton armat precomprimat, cu patru supratraversări de canale de irigație (din oțel), cu o lungime totală de 82,4m.

Lungimea totală a conductei de aducțiune=25km.

Anul de punere în funcțiune : 1990.

4.2.3 Cercetări privind oportunitățile în domeniul alimentare cu apa din sursa subterana de studiu – Frontul de captare Timișoara Est

4.2.3.1 Descrierea situatiei actuale.

In Statia de tartare a apei Urseni ajunge apa provenita dela forajele situate pe fronturile de captare Timisoara Est, Timisoara Sud – Est si trei foraje aflate in incinta.

Frontul de captare Timisoara Est (frontal nou) capteaza din 40 de foraje situate in zona localitatilor: Mosnita Noua, Mosnita Veche, Bucovat, Bazosul Nou, Bazosul Vechi si Recas.

Frontul de captare Timisoara Sud – Est (front vechi), capteaza apa din 19 foraje, organizate in grupuri de fantani, dupa cum urmeaza: GF III cu 5 foraje (F3a, F3b, F3c, F3d, F3e), GF IV cu 5 foraje (F4a, F4b, F4c, F4d, F4e), GF V cu 4 foraje (F5a, F5b, F5c, F5d), GF VI cu 2 foraje (F6b, F6e), in STA Urseni 3 foraje (F1c, F1d, F1e).

Pe frontal de captare Timisoara Est, 40 de foraje sunt conectate la conducta de aductiune printr-o vana ingropata DN150. Conducta de legatura dintre aductiune si lantul de masura este din PVC DN150 si are o lungime cuprinsa intre 10 si 15 m. In interiorul cabinei forajului exista un lant de masura alcatuit din vana, clapeta de sens, apometru, filtru pentru retinerea impuritatilor si conducta de refulare a pompei. Vanele de pe lantul de masura sunt vane de tip sertar, DN150.Deasemenea clapeta de sens si filtru de retinere impuritati sunt de DN150.

Apometrele in functie de capacitatea forajelor, sunt de trei dimensiuni: 10 apometre DN 80, 15 apometre DN100 si 15 apometre DN150.

Conducta de refulare a pompei este de otel fiind confectionata din trei tronsoane de 6 m lungime si unul de 5 m lungime, avand o lungime totala de 23 m. La 9 foraje datorita coroziunii au fost inlocuite tronsoanele cu polietilena.Diametrul conductei de refulare la 30 de foraje este de DN100, iar la 10 foraje este DN160. De la iesirea din foraj conducta de refulare contiunua aproximativ 3 m pana la lantul de masura.

In ultimi ani, datorita vechimii lantului de masura cat si a conductei de refulare, au aparut numeroase defecte. Sparturile survenite a dus la inundarea cabinei forajului, la recircularea apei in foraj, cresterea consumului de energie, aparitia oxidului de fier, respectiv colmatarea filtrului si a apometrului.

Datorita conditiilor meteo si a starii precare a drumurilor de multe ori accesul la unele foraje este imposibil.In momentul de fata automatizarea acestor foraje nu exista, verificarea parametrilor de functionare facandu-se manual la fiecare foraj in parte conducand la costuri suplimentare ridicate pentru mentinerea nivelului de functionare optim.

Deasemenea datorita degradarilor produse si a infiltratiilor care ajung in apa a crescut considereabil costul de tartare a apei cea ce conduce la o functionare ineficienta a Statiei de tratare a apei si automat la costuri ridicate de mentenanta si consumabile.

In urma interventilor repetate cu utilajele de sapat, spatiile verzi cat si trotuarele din jurul cabinelor de foraj au suferit deteriorari.

Amplasamentul Frontul de captare Timisoara Est (frontal nou)

4.2.3.2. Monitorizarea forajelor Frontul de captare Timișoara Est (frontul nou) – Date 2007-2016

Evolutie nivele hidrodinamice Frontul de captare Timișoara Est (frontul nou) – pe o perioada de 8 ani

Grafic evolutie nivel hidrodinamic Frontul de captare Timișoara Est (frontul nou) – pe o perioada de 8 ani

Evolutie nivele hidrostatice Frontul de captare Timișoara Est (frontul nou) – pe o perioada de 8 ani

Grafic evolutie nivel hidrostatic Frontul de captare Timișoara Est (frontul nou) – pe o perioada de 8 ani

Calitatea date si grafice

Temperatura

S-a realizat insitu masuratorile

Turbiditate

S-a masurat pe ani

Arsen

Conductivitate

pH evolutie

Concentratia de fier

Concentratie de mangan

Concentratie de amoniu

Concentratie de nitriti

Concentratie nitrati

Concentratie cloruri

Concentratie calciu

Concentratie magneziu

Concentratie potasiu

Concentratie sodium

Concentratie CCO-Mn

TOC

Alcalinitate

Duritate

Coliformi totali

Coliformi fecali

Streptococi fecali

Numărul total de germeni mezofili, NTG22

Numărul total de germeni mezofili, NTG37

ORP_TDS_CONDU

Trebuie explicate metodologia

Datele s-au colectat in urma mai multor campani de monitorizare a acestora pe o perioada de 10 ani, in prima parte sunt prezentate date cu caracter hidrotehnic adancimi, nivele hidrodinamice, nivele hidrostatice, debite, pompe, etc , date achiztionate prin masuratori si teste de pompare.

Situatia forajelor in 2018

Forajul 4 scos din functie transformator defect

Forajul 11 scos din functie transformator lipsa

Forajul 12 scos din functie transformator lipsa

Forajul 13 scos din functie defect pe tronson

Forajul 39 scos din functie transformator lipsa

Forajele 8, 14, 26, 29, 33 s-au inlocuit pompele cu pompe submersibile LOWARA cu o putere a motorului de 4 kW

Forajele 15,18 s-au inlocuit pompele cu pompe submersibile Gr.Sp 60×5 cu o putere a motorului de 9 kW

Forajele 16,19,20 s-au inlocuit pompele cu pompe submersibile Gr. Sp75x4 cu o putere a motorului de 11 kW

Forajul 40 s-a inlocuit pompa cu o pompa submersibila Gd.200L10x3 cu o putere a motorului de 5.5 kW

Situatia funciara

Metodologie calitate apa

Metodologie prelucrare date

Construirea de puturi forate de mare adancime destinate alimentarii cu apa.Tehnologii de intretinere si monitorizare foraje.

FORAREA MECANICA

Prin foraj se intelege o sapatura verticala de dimensiuni variabile, executata in scoarta terestra prin diverse sisteme in diferite scopuri utilitare.

Indiferent de caracterul forajului, orice executie presupune in prealabil ; cercetarea si studierea in detaliu, atat studiul hidrogeologic preliminar sau definitiv si proiectul tehnic, si respectiv a documentatiei economice.Se studiaza intreaga documentatia scrisa si desenata pentru a se stabili in mod concret tot utilajul principal, cu ansamblul lui de utilaje auxiliare si scule specifice si cantitatile de materiale necesare executiei lucrarii. Aceste date nu sunt suficiente ; este necesar ca ele sa fie cuprinse intr-un grafic de executie care sa se incadreze ca timp in termenele stabilite in contractul intervenit intre executant si beneficiarul lucrarii.Graficul evidentiaza durata de executie a unei lucrari si perioada sau perioadele la care se face aprovizionarea cu materiale care necesita unele operatii cu utilaje speciale, in vederea programarii acestora.

Executia forajelor de apa se realizeaza pe baza unui studiu hidrogeologic si respectiv a unui proiect de executie. Se impune preluarea ampasamentului si respectiv cunoasterea terenului inainte de a aduce instalatia pe teren. La amplasarea utilajelor trebuie sa se aiba in vedere urmatorele aspect principale : existenta unui perimetru sanitar, posibilitatea de acces (drum pana la locatie), posibilitatea de amplasare a instalatiei (spatiu suficient pentru desfasurarea procesului de munca), posibilitatea aprovizionarii cu apa si a evacuarii acesteia in timpul pomparilor.

La forajele in sistem hidraulic este necesara asigurarea sursei de alimentare cu apa. Alimentarea cu apa se face de la conducte, puturi, parauri sau lacuri aflate in apropiere.

Pentru strate aflate la adancime de peste 80-100 m, deoarece costul forajului este mare, se foreaza putul in regim de foraj de studiu iar daca rezultatele sunt favorabile forajul se transforma in put de exploatare a stratului de apa.

Forarea mecanica se executa prin intermediul unei instalatii care se aduce la amplasamentul stabilit. Se realizeaza un batal, pentru prepararea noroiului de foraj si eventual depozitul de barita pentru marirea densitatii noroiului. Se initiaza forajul si se vor preleva preriodic probe, pentru a se observa stratificatia terenului. Datele rezultate se trec intro fisa speciala care servesc la stabilirea coloanei litologice a stratului. In cazul intalniri un strat de apa, se efectueaza analiza chimica,se masoara debitul si nivelul hidrostatic. Daca stratul se capteaza, se inchide provizoriu cu o coloana de tubaj si se continua forajul cu un diametru mai mic. Daca nu se capteaza, se tubeaza definitiv, izolandu-se de alte strate.Dupa atingerea sapaturi putului la adancimea prevazuta in proiect, se va realiza carotajul electric pentru stabilirea pozitiei filtrelor. Dupa stabilirea pozitiei filtrelor, se tubeaza gaura pentru a se evita prabusirea si se definitiveaza putul executandu-se urmatoarele operatii :

se introduce coloana de filtru cu piesa de fund ;

se introduce pietris margaritar intre coloana de tubaj si coloana de filtru,simultan cu ridicarea progresiva a coloanei de tubaj pe masura ce spatiul se umple ;

se opreste extragerea coloanei cand petrecerea coloanelor a ramas la 2-3 m ;

se etanseaza cu o piesa speciala coloana de filtru de coloana de prelungire ;

se extrag coloanele de tubare provizorii ;

se realizeaza cabina putului ;

se executa deznisiparea putului ;

se monteaza instalatia hidraulica a putului ;

se pune in functiune

Tubarea forajelor si recomandari pentru reusita forajelor hidrogeologice

Tubarea forajelor are urmatorul scop :

protectia impotriva prabusirii peretilor forajului si protejarea echipamentului de pompare;

izolarea stratelor acvifere care au apa sau caracteristici hidrogeologice necorespunzatoare;

asigurarea captarii stratului sau stratelor acvifere in conditii optime, care sa permita introducerea de pietris margaritar si crearea unui filtru natural de pietris.

Coloanele de tubare si componentele lor:

a) put cu coloana unica; b) put cu colana pierduta; c)put cu coloana unica si coloana de izolare;

1- COLOANA DE GHIDAJ; 2-PIESA DE FUND; 3-DECANTOR; 4-FILTRU; 5-

COLOANA INTERMEDIARA; 6-COLOANA DE PRELUNGIRE; 7-COLOANA

DE IZOLARE; 8-PIESA DE ETANSARE; 9-CENTRORI

Forajele pot fi tubate fie cu burlane din otel aliat, fie cu plastic (PVC).

Primul tronson de coloana introdus in pamant are un rol primordial in directionarea ulterioara a forajului si respectiv in inchiderea stratelor contra infiltratiei de apa superficiala.

Intreruperea coloanelor se face in strat de roca impermeabila sau in dopuri speciale de beton (astfe in gaura realizata se toarna beton care se reforeaza pentru coloana urmatoare) coloanele petrecandu-se pe 2-3 m.

Coloanele de tubaj de diametre si lungimi diferite se introduc concentric in put, dupa un program de tubaj. Acesta se modifica in raport cu metoda de foraj si cu scopul forajului. Factorii de baza care determina programul de tubaj sunt:

diametrul coloanei filtrante

profilul geologic al zacamantului, care determina adancimile de tubare;

ultimul diametru de forat;

consumul minim de otel;

Recomandari privind operatia de tubare

Dupa finalizarea forajului, inainte de a se introduce coloana filtranta, este necesar sa se faca o serie de lucruri pregatitoare:

se verifica turla, motorul, gemblacul si macaraua

se controleaza pompa de noroi ;

se masoara cu atentie lungimea prajinilor de foraj la introducerea garniturii pentru spalarea putului;

se corecteaza gaura de foraj pina la talpa, inainte de tubare, si se circula pina la egalizarea greutatii noroiului care intra cu a celui care iese;

se pregatesc sculele necesare ;

burlanele se controleaza cu sabloane, masurand cu atentie lungimea lor utila si etichetandule in ordinea introducerii. Sablonul trebuie sa fie rigid, lung de 400…500 mm cu diametrul mai mic cu 5 mm decat diametrul interior al burlanelor. Partea inferioara a coloanei de burlane trebuie sa aiba un siu de lemn sau ciment. Scopul acestui siu este de a evita ca burlanele sa se infiga in peretii putului mai ales cand sapatura este deviata.

filetul burlanelor se spala bine cu petrol ;

la forajele unde se fac tubari provizorii, pentru a se usura extragerea burlanelor, inainte de a fi introduse, acestea sunt bine curatate cu motorina si apoi unse cu ulei, tubarile provizorii se fac cu burlane cu mufe si cepuri din corp.

Primele 3 burlane este bine sa fie sudate, pentru a evita desurubarea lor in timpul forajului, ca urmare a frecarii garniturii de foraj. La mufa ultimului burlan de tubaj se insurubeaza capul de cimentare.

Dupa insurubarea prajinii de antrenare la capul de cimentare, coloana fiind sprijinita la gura putului, se incepe circulatia cu fluidul de foraj, pentru spalare, in vederea cimentarii.

Circulatia cu fluidul de foraj continua pana cand presiunea de pompare scade si ajunge la o valoare normal constanta.

Dificultati care pot surveni in timpul tubarii

In timpul tubarii se pot aparea anumite dificultati, datorita unor masuri insuficiente inainte de tubare si anume :

Mansonarea coloanei de burlane care poate sa aiba mai multe cauze:

saparea cu un noroi de proasta calitate, care depune o turta groasa de colmataj ;

tubarea coloanei fara sa fi normalizat noroiul de foraj;

formarea in fata siului a unui dop de material semisolid, al carui volum creste o data cu introducerea coloanei.

In cazul mansonarii se manevreaza pe o lungime mai mare, pentru ca actiunea mufelor asupra mansonului sa ajute la indepartarea lui, fara sa se preia circulatia decat numai dupa ce sunt semne ca mansonul a fost spart.

Lipirea coloanei de burlane pe gaura sondei. Lipirea coloanelor pe gaura se produce in dreptul anumitor formatiuni, mai ales cand coloana este tinuta in nemiscare. In acest caz dezlipirea coloanei se face prin glisare in jos cu circulatie.

Scaparea burlanelor in sonda. Scaparea burlanelor in gaura de sonda se datoreste smulgerii din filete si a neatentiei personalului de executie.

Deformarea burlanelor. Deformarea burlanelor se datoreaza fortarii introducerii coloanei sau compresiunii datorita greutatii proprii. Urmari si mai grave pot avea loc la introducerea fortata a coloanei prin batatere in jos.

Acest procedeu este nerecomandabil pentru ca poate duce la strimbarea si turtirea coloanei.

Tubarea coloanei filtrante pierdute

Sunt cazuri cand este necesar sa se tubeze coloane pierdute ca urmare a conditiilor geologice.

Tubarea coloanelor pierdute se face cu ajutorul prajinilor de foraj. Legatura intre prijini si coloana se face prin intermediul unei reductii care este prevazuta cu filet stinga sau cu filet cu pasul mare, cu scopul de a se dezmembra usor dupa introducerea coloanei. Coloanele pierdute care se tubeaza pot fi cimentate sau necimentate. Coloanele pierdute care au o lungime mare nu pot fi tubate si lasate sa se sprijine

pe talpa pentru ca flambeaza datorita greutatii proprii. In acest caz coloana pierduta se suspenda in coloana precedenta, folosindu-se un agatator de coloana.

RECOMANDARI PENTRU REUSITA FORAJELOR

HIDROGEOLOGICE

Indiferent de scopul forajului hidrogeologic, pentru ca sa se ajunga la o reusita a executiei lucrarilor este necesar sa se acorde o atentie deosebita anumitor operatii din procesul tehnologic.

Alegerea filtrului reprezinta cea mai importanta operatie de care depinde reusita unui foraj hidrogeologic.

La alegerea filtrului este necesar sa se ia in consideratie elementele caracteristice ale stratelor acvifere si conditiile ce trebuie sa le indeplineasca filtrele.

In acest sens, se recomanda urmatoarele :

– interecalarea filtrului in coloana filtranta sa se stabileasca numai in baza carotajului geofizic ;

– alegerea tipului de filtru sa se faca de specialistul in hidrogeologie;

– alegerea tesaturii metalice si a pietrisului margaritar sa se faca numai in baza analizei granulometrice;

– la introducerea coloanei filtrante, sa se ia masurile, necesare pentru ca filtrul si fie introdus in dreptul stratului acvifer ;

– la filtrele cu tesatura metalica si la cele cu fanta continua, gradul de deschidere al carcasei se recomanda sa fie mai mic decit gradul de deschidere al tesaturii metalice sau cel obtinut prin infasurarea sarmei cu sectiune trapezoidala;

– grosimea coroanei de pietris margaritar sa fie cuprinsa intre 50 si 80 mm;

– dupa introducerea coloanei filtrante sa se execute imediat decolmatarea, prima faza de punere in productie a puturilor forate, prin schimbarea fluidului de foraj cu apa si spalarea interioara si exterioara a filtrullui, urmand operatia de lacarire pentru determinarea nivelului hidrostatic, necesar la fixarea pompei cu aer comprimat, pentru deznisipare ;

– denivelarile din timpul deznisiparii sa se faca din ce in ce mai mari, dar fara sa depaseasca viteza critica de intrare a apei in sonda ;

– probele de debit sau pomparile experimentale sa se realizeze cu trei denivelari dar nu mai mari decit denivelarea maxima din timpul deznisiparii ;

– in cazurile cand dupa ce se fac probele de debit la forajele de drenare si alimentare cu apa, nu s-a montat pompa submersibila circa un an de zile, este necesar sa se faca din nou o deznisipare de 50-100 ore ;

– sa se evite scaderea nivelului apei subterane sub partea superioara a filtrului, deoarece se produce oxidarea si colmatarea filtrului, precum si colmatarea stratului acvifer;

– la apele care contin fier sau mangan sa se evite exploatarea prin pompe cu aer comprimat, deoarece aerul in contact cu fierul sau manganul da nastere la oxizi care colmateaza filtrul ;

– la forajele de mica adancime, coloana filtranta metalica sa se inlocuiasca cu o coloana filtranta ce are ca material de baza policlorura de vinil ;

– la alegerea filtrului este necesar sa se aibe in vedere compozitia apei, deoarece in cazul apelor dure se poate astupa filtrul partial sau total, ca urmare a depunerii calciului; de asemenea in cazul apelor acide, intervine pericolul oxidarii filtrului ;

– diametrul filtrului sa se aleaga in functie de diametrul pompei ce urmeaza sa se introduca pentru exploatare, de asemenea sa se aiba in vedere ca diametrul filtrului are influenta mica asupra debitului de apa al forajului ;

– traversarea orizontului acvifer sa se realizeze cu un fluid de foraj care sa nu colmateze stratul acvifer, iar timpul de contact dintre noroi si stratul acvifer sa fie cat mai mic ;

– asigurarea cu material tubular si filtre sa se realizeze la inceputul forajului, pentru a evita asteparile pentru tubare.

TIPURI DE FILTRE

FILTRE SIMPLE

Filtrele simple se confectioneaza in urmatoarele variante:

filtre cu slituri ce se realizeaza cu flacara oxiacetilenica, prin electrocroziune si prin frezare;

filtre tip pod sau punte, care se realizeaza prin stantare;

filtre cu fanta continua, ce se realizeaza prin infasurarea sarmei cu sectiune trapezoidala pe o carcasa metalica;

– filtre din bare tip carcasa (filtrul Johnson – cu bare profilate si filtrul Gavrilko – din bare rotunde);

Filtre simple cu slituri sau fante executate cu flacara oxiacetilenica

Filtrele simple cu slituri se confectioneaza din burlane metalice in care sint practicate orificii dreptunghiulare denumite slituri.

Latimea sliturilor depinde de diametral granulelor de nisip din orizontul acvifer, sau de diametrul pietrisului margaritar, introdus in spatele filtrului.

Modul de amplasare a sliturilor:

x – distanta intre slituri ; a – amplasare tip coroana; b, c – amplasare tip sah.

Gradul de deschidere sau suprafata de trecere relativa nu trebuie sa depaseasa 30 % din suprafala laterala a burlanului pe intervalul slituit, deoarece se micsoreaza rezistenta burlanului la tractiune cat si la turtire.

Posibilitatile de amplasare a sliturilor se redau in figura. Pentru ca sliturile executate cu flacara oxiacetilenica sa fie amplasate pe burlane cat mai uniforme, se procedeaza in felul urmator:

– se ia o tabla din alama sau tabla zincata, lunga de circa 1 m si latimea egala cu diametrul burlanului amplificat cu 3,14 ;

– se traseaza sliturile ce se vor executa in burlan, amplasate in modul indicat in figura, cu lungimi de circa 100 mm, iar latimea o indica specialistul hidrogeolog care are in vedere granulometria orizontului acvifer;

– se executa sliturile si se obtine un model ;

– se imbraca burlanul cu acest model si se vopsesc locurile decupate in tabla;

– se lasa sa se usuce vopseaua pe burlan si dupa accea se trece la executarea sliturilor in burlan.

In prezent, sliturile executate prin metoda taierii cu flacara oxiacetilenica se folosesc din ce in ce mai putin.

Cel mai mult se utilizeaza filtrele cu fanta continua si cele tip pod sau punte deoarece granulele de nisip care eventual ar intra intr-un slit sa poata intra in put, evitand astuparea sliturilor.

Filtrele cu sliturile longitudinale se executa mai repede si rezista mai bine la eforturile de tractiune, iar cele cu slituri transversale rezista mai bine la eforturile de turtire.

Filtre simple cu slituri sau fante, executate prin electroeroziune

Sliturile se executa prin electroeroziune, in burlane metalice. Lungirnea burlanelor poate fi cuprinsa intre 3 si 11 m. Lungimea fantei este cuprinsa intre 30 si 100 mm cu latimi de 0,8 ; 1,0 ; 1,5 ; 2,0 ; 2,5 ; 3,0; 4,0 mm.

Filtru cu fanta evazata tip Vrancea

Filtre cu fante evazate

Filtrele tip Vrancea se confectioneaza din tabla de otel cu grosime de 3,0; 5.0; 7,0 mm. Prin roluirea acestora se obtin filtre cu diametrele: 168, 219, 273, 324, 375, 425 mm.

Fantele evazate se realizeaza prin frezare sub forma din figura.

Filtrele cu fante evazate tip Vrancea se pot utiliza ca:

filtre simple;

filtre cu pietris margaritar.

Filtre simple tip pod sau punte

Filtrele cu pod sau punte pot fi in trei variante constructive:

filtre fara imbinare;

filtre cu imbinare prin filetare;

filtre cu manson;

Filtrele se executa prin stantare din tabla de otel de diferite grosimi, roluite si sudate pe generatoare.

Lungimea filtrelor este de 1500, 3000 si 4500 mm cu diametre cuprinse intre 200 si 400 mm.

Filtre simple cu fanta continua

Filtrele simple cu fanta continua se realizeaza prin infasurarea sarmei cu sectiune trapezoidala pe o carcasa din burlane sau din bare metalice. Prin infasurarea sarmei se obtine o sectiune circulara sau poligonala cu 8 sau 12 laturi.

Carcasa se confectioneaza din burlan perforat cu ferestre de dimensiuni reiesite din calculul gradului de deschidere, iar pe generatoare se solidarizeaza distantiere din fier beton cu diametrul de 6 sau 8 mm, in functie de diametrul burlanului.

Avand aceasta carcasa, se infasoara sarma trapezoidala la distante impuse de granulometria pietrisului din orizontul acvifer, sau a pietrisului margaritar introdus in spatele filtrului. In cazul cand se impune a se confectiona filtre cu tesatura metalica, distanta intre spire se face de 5 mm.

Peste sarma trapezoidala se solidarizeaza longitudinal lamele cu sectiune dreptunghiulara (20 x 5 mm).

In prezent se fac incercari pentru solidarizarea sarmei trapezoidale de distantiere prin sudura, eliminind lamelele cu sectiune dreptunghiulara de 20 x 5mm.

Filtru cu fanta continua, cu sectiune circulara

La confectionarea filtrelor cu fanta continua, este necesar sa se aiba in vedere urmatoarele:

a) – numarul distantierilor depinde de diametrul burlanului si de posibilitatile de deformare a filtrului in cazul lovirilor.

b) – pentru filtrele simple, sau cu pietris margaritar, spatiul dintre spire depinde de diametrul nisipului acvifer sau al pietrisului introdus de la suprafata, iar pentru filtrele cu tesatura metalica, distanta intre spire este de circa 5 mm.

c) – gradul de deschidere depinde de latimea sarmei trapezoidale si de distanta dintre spire.

d) – gradul de deschidere sau suprafata de trecere relativa a carcasei depinde de gradul de deschidere obtinut prin infasurarea sarmei trapezoidale sau a tesaturii metalice utilizata la filtrul respectiv. Gradul de deschidere a carcasei trebuie sa fie mai mic decat gradul de deschidere obtinut prin infasurarea exterioara deoarece trecerea apei prin ferestrele carcasei nu este influentata de pietrisul margaritar, ca la intrarea apei prin fanta continua, unde pietrisul margaritar se aseaza in pozitia intrarii a doua granule de pietris in acelasi timp sau sub forma de bolta.

In aceasta situatie, prin micsorarea gradului de deschidere a carcasei, burlanul se slabeste mai putin, din punct de vedere al rezistentei, iar efectuarea deschiderilor circulare sau dreptunghiulare dureaza si costa mai putin.

FILTRE CU PIETRIS MARGARITAR

In cazul cercetarii sau exploatarii unui orizont acvifer cu nisipuri fine care ar putea sa patrunda in interiorul putului si sa-l colmateze, se utilizeaza filtrele cu pietris margaritar.

Aceste filtre se realizeaza la suprafata sau in put. La filtrele ce se executa la suprafata, procedeul de executie consta in introducerea pietrisului margaritar intre doua filtre simple, metalice, concentrice. In unele cazuri carcasa interioara este un filtru simplu din burlane de foraj, iar carcasa exterioara din burlane de tabla sau din tesatura metalica ce se asaza pe un suport metalic din bare metalice. Pentru a evita carcasa exterioara, pietrisul margaritar se fixeaza cu rasini epoxidice pe exteriorul filtrului din burlane metalice. Grosimea carcasei de pietris margaritar pentru filtrele ce se executa la suprafata, se recomanda sa fie cuprinsa intre 30 si 50 mm. Un alt procedeu de a confectiona la suprafata filtre cu pietris margaritar este acela de a monta pe burlanul perforat buzunare de tabla in care se introduce pietrisul margaritar.

Pentru filtrele cu pietris margaritar ce se realizeaza in gaura de sonda, procedeul consta in introducerea pietrisului de la suprafata in spatele coloanei filtrante in circuit de noroi cu o greutate specifica de 1,05 … 1,1 kgf/dm3 si cu viscozitate de 35 … 45 s.

Circuitul de noroi se realizeaza cu o pompa aerlift (Mamuth). Pietrisul se introduce treptat in circuitul de noroi, manual sau mecanic.

Introducerea pietrisului margaritar se realizeaza in circuit descendent. Pentru aceasta este, necesar sa se introduca o pompa aerflit (Mamuth) sistem concentric sau alaturat.

Pentru puturile hidrogeologice cu adancimi pana la circa 300 m, se recomanda ca pietrisul margaritar sa fie introdus gravitational prin turnare directa in spatiul inelar.

Avind in vedere ca pietrisul margaritar este de granulatii diferite, deci si viteza de cadere este diferita, va trebui ca introducerea sa se realizeze in cantitati mici, cu pauze, in asa fel ca sa nu fie posibila separarea granulelor ca marime pe verticala. Dificultatile datorate separarii gravitationale a pietrisului la introducerea libera, pot fi reduse prin introducerea pietrisului prin mixer. Pietrisul margaritar se introduce numai dupa omogenizarea noroiului de foraj si dupa curatirea de corpuri solide. Pietrisul margaritar se mai poate introduce in circuit ascendent. In timp ce se introduce pietrisul margaritar, nivelul fluidului de foraj din batal creste, de asemenea si in spatele coloanei filtrante, iar lungimea libera a filtrului se micsoreaza.

Introducerea pietrisului margaritar in circuit descendent

Introducerea pietrisului margaritar in circuit ascendent

Cand nivelul pietrisului ajunge la partea superioara a filtrului nivelul fluidului din put din spatele coloanei filtrante creste, iar nivelul fluidului de foraj din interiorul coloanei filtrante scade pana la submergenta dinamica minima de functionare a pompei.

Se continua cu introducerea, pietrisului margaritar si in acelasi timp se schimba fluidul de foraj din interiorul coloanei cu apa. Pietrisul margaritar se introduce pina ce se ajunge la un nivel cu 10 -15 m

deasupra filtrului.

In cazul filtrelor la care pietrisul se introduce de la suprafata, prin circuitul fluidului de foraj, se recomanda ca grosimea coroanei de pietris sa fie de cca. 100 mm.

In cazul filtrelor cu pietris, indiferent de modul de confectionare a filtrului, in sonda sau la suprafata, filtrul metalic este un filtru simplu.

DECANTORUL

Decantorul este partea inferioara a coloanei filtrante si are ca scop decantarea nisipului ce intra din strat in put, in timpul exploatarii sau pomparilor experimentale.

In felul acesta se evita astuparea sau inundarea filtrului cu nisip, adica micsorarea debitului de apa. El consta dintr-o teava (burlan) neperforata, care este solidara cu carcasa filtrului. Partea inferioara a decantorului are diferite forme.

Se recomanda urmatoarele lungimi ale decantorului in functie de adancimea putului:

– pentru puturi adanci pana la 15 m, lungimea decantorului va fi de 1,5…2m;

– pentru puturi cu adancimi cuprinse intre 16…..30m, lungimea decantorului va fi intre 2….5 m;

– pentru puturi cu adancimi cuprinse intre 31…..90m, lungimea decantorului va fi intre 5….7 m;

– pentru puturi cu adancimi mai mari de 90 m, lungimea minima a decantorului va fi de cca. 8 m;

Partea inferioara a decantorului are diferite forme care depind de:

– roca pe care se aseaza;

– metoda de foraj;

– adancimea forajului.

PUNEREA IN PRODUCTIE A PUTULUI FORAT

Alegerea operatiunilor in programul de lucru pentru punerea in productie a putului forat pentru apa depinde de urmatorii factori caracteristici :

– metoda de traversare a stratului aevifer (uscat, cu apa, cu noroi de foraj);

– presiunea stratului acvifer (nivelul hidrostatic);

– diametrul mediu al granulelor de nisip din stratul purtator de apa;

– gradul de consolidare a rocii stratului purtator de apa;

– modul de deschidere a stratului acvifer;

– constructia filtrului ;

– echipamentul de punere in productie disponibil;

– timpul scurs de la introducerea filtrului in sonda (in cazul forajului cu noroi).

COLMATAREA

Fluidul de foraj formeaza pe peretii putului sapat o turta cu o grosime mai mare sau mai mica, in functie de mai multi factori. Aceasta turta se formeaza si in stratele acvifere blocand caile de acces ale apei in putul forat.

Acest lucru depinde de calitatea noroiului si de diferenta de presiune dintre presiunea de fund si presiunea de strat. cu cit diferenta este mai mare, cu atit adancimea de patrundere in strat este mai mare. colmatarea are ca efect o micsorare a permeabilitatii care duce la o micsorare a debitului. efectul colmatarii se extinde, in general, pe distante mici in imediata apropiere a gaurii putului forat.

Colmatarea este cu atat mai puternica cu cat contactul intre stratul acvifer si noroiul de foraj a durat mai mult si cu cat presiunea de zacamant a stratului acvifer este mai mica fata de cea exercitata de fluidul de foraj asupra peretilor forati in strat.

Pentru aceasta, inainte de a se incepe desnisiparea se procedeaza la spalarea putului forat, care are rostul de a distruge decolmatajul din stratul acvifer captat.

DECOLMATAREA

La forajele hidraulice cu circulatie directa sau inversa, spalarea se poate executa odata cu introducerea pietrisului margaritar, folosindu-se metoda de introducere cu curent continuu, fie ascendent, fie descendent de fluid de foraj cu densitate mai mica decat in timpul forarii sau tubarii coloanei definitive. Odata cu introducerea pietrisului margaritar

care freaca pe peretii gaurii forate, fluidul ascendent sau descendent spala turta de noroi

existenta, transportand afara din foraj particulele din care este formata.

Dupa ce s-a terminat introducerea pietrisului margaritar se va continua spalarea

inca 4-5 ore, folosindu-se apa curata.

Principiul de baza al patrunderii apei din strat in put consta in micsorarea presiunii

de fund fata de presiunea de strat ; cu alte cuvinte presiunea coloanei de lichid din put

trebuie sa fie mai mica decat presiunea stratului creand astfel posibilitatea intrarii apei in

put.

Pentru puturile cu nivel ascensional sau cele cu nivel liber, in afara de faptul ca se

schimba noroiul cu apa, mai trebuie sa se lacareasca, adica sa se extraga apa din put.

Prin lacarire trebuie sa se obtina o denivelare sub nivelul hidrostatic, pentru a crea

o diferenta de presiune, conditie necesara a fluxului de apa spre put.

Cand nu se poate crea o diferenta de presiune suficienta pentru a intra in put, se

trece la o lacarire ce poate depasi denivelarea maxima sau la o alta operatie denumita

pistonare.

Procedeele de decolmatare aplicabile sunt:

– eliminarea mecanica a agentului de colmatare;

– eliminarea chimica prin dizolvare ;

– eliminarea fizico-chimica, prin dispersare.

Lacaritul

Aceasta operatie consta din extragerea apei din sonda cu ajutorul unei linguri, care se introduce cu cablu in coloana filtranta.

Lingurile de lacarit sunt confectionate din burlane obisnuite cu supapa in forma de disc sau cu bila. Lungimea lor este cuprinsa intre 1,5 si 2 m. Punerea in productie prin denivelare cu lingurile de lacarit, se recomanda a fi facuta prin introducerea lingurii pana in filtru, chiar cand nivelul apei se gaseste mult mai sus, cu scopul de a provoca o aspiratie in dreptul filtrului la ridicarea lingurii si a desfunda mai usor orificiile filtrului, in cazul cand acestea ar fi astupate. Denivelarea prin lacarit se face pentru modificarea parametrului H din inegalitatea mentionata si se aplica la sondele cu nivel ascensional si liber.

Pistonarea

Elementul principal il constituie un piston care este coborat in put si prin miscari repetate in sus si in jos se curata filtrul. La ridicarea pistonului se formeaza in put o depresiune si astfel apa subterana patrunde in put cu o viteza marita, iar la deplasarea pistonului in jos se exercita o presiune asupra coloanei de apa din put, care poate patrunde cu o viteza mare prin gaurile sitei in stratul acvifer. Pistonul se aseaza deasupra filtrului si aceasta manevra se face timp de cateva ore.

Operatiunea de pistonare se executa numai in cazurile cand operatiunea de lacarit nu a dat rezultate. Aceasta operatiune se foloseste atit la puturile la care stratul acvifer si filtrul au fost colmatate din cauza fluidului de foraj, cat si la puturile care au fost sapate uscat, dar filtrul dupa un timp mai indelungat este colmatat, ca urmare a depunerii sarurilor continute de apa. In afara de pistoane metalice, se mai foloseste actiunea aerului comprimat sau a apei.

Aceasta operatie se face in cazurile cand un filtru a fost lasat mai mult timp in noroiul de foraj, colmatindu-se atit filtrul, cat si stratul acvifer pe o anumita raza. Pentru readucerea filtrului la o functionare normala se foloseste metoda care are ca element principal aerul comprimat.

Curatirea filtrului prin spalare

Aceasta operatie se face cu ajutorul unei tevi perforate, astupata la partea inferioara, prin care se trimite apa sub presiune. Diametrul tevii perforate este mai mic cu circa 20 mm fata de diametrul interior al filtrului, iar lungimea este de 1 m. Curatirea filtrului se poate realiza si cu dispozitivul din figura. Teava perforata sau dispozitivul de spalare se introduce cu ajutorul prajinilor, se fixeaza la partea superioara a filtrului si timp de 15 … 20 de minute se pompeaza apa sub presiune.

Apoi se lasa in jos cu o lungime egala cu lungimea perforatiilor si se pompeaza apa. Aceasta operatie se continua pana ce se ajunge cu curatirea la partea inferioara a filtrului. Apoi se executa aceleasi operatii de jos in sus. Curatirea filtrelor se mai poate realiza si cu dispozitivele din figura

DEZNISIPAREA

Deznisiparea se face cu o instalatie aerlift, care are ca utilaje de baza, compresorul si pompa de aer comprimat.

Cunoscand diametrul burlanelor tubate, adancimea putului, nivelul hidrostatic si debitul specific aproximativ, se aleg caracteristicile instalatiei aerlift. Deznisiparea incepe cu injectorul sau camera de amestec introduse la adincimea corespunzatoare unui coeficient de submergenta egal cu 2 fata de nivelul hidrostatic, adica jumatate din lungimea conductei de aer comprimat trebuie sa fie in apa, iar cealalta jumatate, deasupra nivelului hidrostatic.

Pe masura ce apa se limpezeste, pompa de aer comprimat se introduce mai jos, pentru marirea coeficientului de submergenta si marirea denivelarii.

Coeficientul de submergenta se determina cu relatia

K = H / H

in care: H este adincimea la care s-a introdus conducta de aer comprimat

h – adancimea, in metri, a nivelului apei masurat de la nivelul scurgerii amestecului de apa si aer comprimat. Acest coeficient variaza intre 1,5 si 2,5 in functie de presiunea de lucru a compresorului. In timpul deznisiparii, denivelarea maxima poate sa ajunga la valori S < H1 / 2,

pentru nisipuri grosiere si S < 2/3 H1 pentru nisipuri fine, H1 fiind distanta de la nivelul hidrostatic pana la culcusul stratului acvifer. Deznisiparea se face cu denivelari din ce in ce mai mari pana se ajunge la denivelarea maxima. Unele lucrari de specialitate recomanda ca denivelarea maxima sa fie H1/3 (S < H1/3).

In acest fel, stratul acvifer din spatele filtrului se curata treptat formand un filtru natural pe o raza corespunzatoare denivelarii si debitului respectiv. In cazul ca se depaseste denivelarea maxima, se depaseste si viteza critica de curgere si particulele de roca incep sa fie antrenate. Pentru o cat mai buna deznisipare se recomanda ca partea inferioara a tubului de aspiratie a pompei de aer comprimat sa intre in dreptul filtrului pe toata lungimea lui.

Deasemenea din cand in cand, sa se micsoreze debitul pompei si apoi, sa se mareasca brusc pentru ca prin socuri, nisipul din stratul acvifer sa se desprinda de pe o raza, cat mai mare. Se mai obisnuieste sa se astupe refularea cateva secunde si apoi se deschide din nou. Aceasta operatie se face de 3 – 4 ori. In cazul cand pomparea incepe cu un debit prea mare, filtrele se imbacsesc cu nisip fin si debitul se reduce. Ca o interventie este pomparea in socuri.

In timpul deznisiparii se urmareste din ora in ora cantitatea de nisip ce se evacueaza prin determinarea volumului sau greutatii acestuia. Daca se constata o crestere a cantitatii de nisip pe masura ce deznisiparea avanseaza, rezulta fie ca filtrul a fost gresit ales, fie ca s-a produs degradarea filtrului in timpul introducerii lui in put, fie ca montarea dispozitivului de etansare nu a fost executata corect, in cazul coloanelor filtrante pierdute. Cand diametrul nisipului extras este mai mare decat diametrul orificiilor de trecere, sonda nu functioneaza in mod normal, pentru ca s-a rupt filtrul in timpul introducerii coloanei filtrante.

Pentru remediere, se extrage filtrul afara si se elimina cauzele care au dus la functionarea anormala a coloanei filtrante.

In cazul in care nu se poate extrage filtrul, se introduce un alt filtru interior, cu piesa de etansare la vechiul filtru. Alegerea dimensiunilor pentru noul filtru se face in felul urmator, in conditii de santier :

– se ia nisipul care a trecut prin filtrul vechi, se usuca si se cerne cu filtrul introdus;

– daca nu trece tot nisipul, inseamna ca acesta patrunde prin rupturile existente in filtru sau pe la dispozitivul de etansare, care nu este montat corect si atunci noul filtru are aceleasi caracteristici ;

– daca trece tot nisipul, inseamna ca filtrul a fost ales gresit si ca trebuie ales un nou filtru prin care sa treaca numai 30….70 % din nisip, in functie de uniformitatea granulometrica.

Prin micsorarea diametrului filtrului se micsoreaza suprafata filtranta dar pentru recuperarea suprafetei pierdute se mareste lungimea filtrului. Intre cele doua filtre se formeaza un strat de nisip filtrant.

PROCEDEE DE DEZNISIPARE

Pompare simpla cu pompa mamuth.

Aceasta metoda, cea mai simpla, este in mod curent folosita desi nu-i cea mai eficace.

Procedeul consta in a pompa apa pana la limpezirea ei si a pune forajul in

productie la un debit inferior aceluia obtinut la pompare.

Se precizeaza ca in timpul pomparii, pentru a se realiza totusi o buna curatire a putului, sorbul pompei mamuth va fi lasat treptat in jos, cel mult din 10 in 10 m si plasat in dreptul filtrelor, dupa obtinerea de apa fara nisip la treapta respectiva.

Deznisiparea prin pompare alternativa.

Ca si in cazul precedent, putul forat se pune in productie prin pompare, provocandu-se din timp in timp opriri bruste ale pompei. Se creeaza astfel variatii de presiune care au ca efect desnisiparea formatiei.

Se pot utiliza 3 procedee:

a) se pompeaza cu capacitatea maxima a pompei pentru a se obtine denivelarea maxima. Se opreste pompa si toata apa din coloana de refulare cade in foraj, in timp ce apa in put se ridica la nivelul static. Se repeta procedeul pana nu mai vine nisip la inceputul pomparii.

b) se procedeaza ca mai inainte, insa imediat ce s-a obtinut denivelarea maxima si s-a oprit pompa, in loc sa se astepte revenirea la nivelul static, se reincepe pomparea imediat, lucru ce are ca efect agitarea puternica a apei in filtru si antrenarea nisipului fin din stratul inconjurator.

c) fara a cauta sa se ajunga la denivelarea maxima se pompeaza pana cand apa incepe sa curga, se opreste pompa, ceea ce face sa se descarce intreaga coloana si se reincepe imediat pomparea. Se fac astfel scurte si puternice socuri de presiune asupra stratului productiv, cu o frecventa mai mare decat in celelalte procedee.

Pompare cu pompa mamuth, pe tronsoane.

Pentru aceasta se utilizeaza o piesa speciala care se ataseaza in sorbul pompei mamuth. Cantitatea de apa poate sa intre numai pe portiunea cuprinsa intre cele doua garnituri. (cca. 1 m).

Dupa ce forajul a fost decolmatat se fixeaza dispozitivul la sorbul pompei mamuth si se introduce pana ce garnitura lui inferioara coincide cu partea inferioara a filtrului. Prin retragerea treptata in sus a dispozitivulul, se reuseste ca toata zona din jurul filtrului, pe intreaga lungime a stratului acvifer, sa fie spalata.

Se procedeaza in felul urmator :

– la fiecare pozitie a dispozitivului se incepe pomparea cu cca. 1/5 din debitul presupus ca maxim in aceasta portiune;

– cand apa produsa este lipsita de nisip, se mareste debitul cu o alta cincime si asa mai departe, pana la debitul maxim.

Dupa ce a fost atinsa cantitatea maxima se continua pompatul cu aceasta cantitate pana ce continutul de nisip va fi de 0,5-2g la m3 apa sau pana ce curba continutului de nisip, dupa o pompare mai indelungata nu mai arata o imbunatatire. Se recomanda ca pomparea, asa cum s-a aratat, sa fie intrerupta in intervale scurte dupa care de obicei apa se tulbura din nou.

Operatia aceasta se repeta pana ce toate materialele ce tulbura apa sunt eliminate. Terminarea acestei deznisipari este a pompare fara dispozitivul de la sorb, cu un debit de cca. 1,5 ori mai mare ca cel normal de exploatare, pana ce apa produsa nu mai contine decat cca. 0,1 g nisip la m3.

Deznisiparea cu balbotaj in dreptul stratului.

Mai exista si alte doua procedee care conduc la realizarea unei desnisipari bune folosind pompa cu aer.

Metoda cu gura putului libera: operatia consta in alternarea fazei de pompare a apei, cu una de balbotaj de aer in strat. Aceasta ultima faza este realizata coborand teava de aer in interiorul filtrului.

Pentru usurinta manevrelor, robinetul de aer trebuie sa fie cu inchidere si deschidere rapida la 900.

Se procedeaza astfel:

a) teava de refulare se coboara la cca 60 cm deasupra bazei inferioare a filtrului ;

b) se coboara teava de aer astfel ca baza sa fie la cca 1 m deasupra siului tevii de refulare;

c) se deschide aerul si se pompeaza pana cand apa vine limpede;

d) se inchide aerul si se face presiune maxima la compresor ;

e) in acest timp se coboara teava de aer cu cca 30 cm sub siul tevii de refulare;

f) se da drumul brusc la robinetul de aer pentru un timp scurt – se va produce un balbotaj puternic;

g) se ridica apoi teava de aer la prima pozitie in coloana de refulare si se incepe pomparea (apa iese tulbure prin teava de refulare) ;

h) cand se limpezeste, se ridica teava de refulare cu 0,6-1m si se reincepe operatia, cum s-a aratat si pe toata lungimea filtrului ;

i) in final, se coboara teava de refulare pana la piesa de fund pentru a o curata de eventualele depuneri ;

j) in acest stadiu, cand apa vine limpede, se poate considera deznisiparea terminata.

Metoda cu gura putului etansata: putul este inchis cu o flansa echipata cu un robinet de descarcare si un robinet cu 3 cai.

Procedeul necesita atentie deoarece poate produce puternice perturbatii in strat si stricarea izolarii (cimentarii).

Se procedeaza astfel:

a) se manevreaza robinetul cu 3 cai, trimitand aerul prin teava de aer, robinetul de descarcare fiind deschis ;

b) se pompeaza normal pana ce apa este limpede;

c) se opreste pomparea si se lasa apa sa se urce la nivelul sau static ceea ce se poate verifica prin zgomotul produs de aerul ce iese prin robinetul de descarcare ;

d) se inchide robinetul de descarcare si se introduce prin intermediul robinetului cu 3 cai, prin teava de legatura a robinetului de descarcare, in interiorul forajului, aer comprimat. Apa va fi refulata prin teava de refulare si impinsa prin filtru in formatia acvifera, deranjand puntile de pietris sau nisip formate;

e) cand nivelul apei in foraj va fi coborit pana la sabotul tevii de refulare, aerul va iesi prin teava de refulare la suprafata. In acest moment, robinetul de aer se inchide, robinetul de descarcare se deschide si apa se va ridica la nivelul static;

f) se porneste pomparea introducand aerul prin teava de aer;

g) se repeta aceste operatii pana cand forajul nu mai produce nisip;

h) deznisiparea fiind terminata, se curata forajul pana in piesa de fund cu pompa mamuth. Se constata, ca prin aceasta metoda teava de refulare si cea de aer raman deasupra filtrului.

Schema deznisiparii cu gura putului libera Schema deznisiparii cu gura putului etansa

1- presetupa; 2 – coloana definitiva; 1- robinet cu trei cai; 2 – descarcare

3 – teava de aer; 4 – teava de refulare; 3 – coloana definitiva

5 – filtru; 6 – pozitia tevii de aer in timpul pomparii; 4 – teava de aer; 5 – teava de refulare;

7 – pozitia tevii de filtru 6 – coloana de prelungire;

7 – aer la balbotaj

CONSTRUIREA CABINEI PUTULUI FORAT SI

MONTAREA POMPEI SI A

INSTALATIILOR HIDRAULICE AUXILIARE

In acest ghid se prezinta o serie de cunostinte generale pentru buna exploatare si intretinere a puturilor forate.

Cabina putului forat trebuie proiectata si construita de asa maniera incit sa asigure urmatoarele:

a) accesul usor al personalului de intretinere la foraj;

b) etanseitatea capului de put si conditii igienice pentru exploatare;

c) extragerea, introducerea, amplasarea si exploatarea pompelor cu toata aparatura mecanica, electrica si de protectie ;

d) posibilitatea montarii unui utilaj de interventie in exteriorul ei, in vederea

executarii unor lucrari de reconditionare a putului forat cum sunt : deznisiparea, acidizarea sau alte reparatii. Cabinele pot avea sectiune circulara, patrata sau dreptunghiulara, cu o inaltime de cca. 2-3 m, fiind subterane, neingropate sau supraterane. Cele subterane sau semiingropate trebuie sa fie bine izolate hidrofug, astfel incat in interior sa nu se produca nici un fel de infiltratie. In cazul in care putul forat este sapat in zone inundabile si stratul captat are un nivel ascensional, fiind sub presiune, cabina trebuie ridicata peste nivelul maxim al apelor de inundatie iar constructia trebuie si fie bine izolata, fiind acoperita in jur cu pamant pe o grosime mare.

In unele cazuri, pentru protejarea impotriva valurilor este bine sa se execute pereerea taluzurilor.

Tipul de pompa stabilit de proiectant determina si dimensiunile constructive ale cabinei putului.

Cand se foloseste o pompa submersibila, cabina are dimensiunile dictate de montarea echipamentului pompei si de protectie mecanica si electrica. In cazul pompelor centrifuge cu ax orizontal montate in cabina e necesar sa se ia masuri de constructii care sa nu permita ca apele de condens, infiltrate, din scurgeri diverse si pierderi de ulei, sa patrunda in putul forat.

La constructia cabinei trebuie sa se acorde o atentie deosebita tuturor elementelor care ar putea provoca greutati in exploatare, cum ar fi : etansarea radierului la coloana si montarea corecta a pieselor de trecere (inzidire) prin pereti. Este recomandabil ca radierul sa nu etanseze direct pe coloana definitiva a putului forat ci pe un burlan de protectie a acesteia, care face parte din capul de put si care imbraca coloana de exploatare. In cazul in care cabina s-ar putea sa se incline din cauza umiditatii sau a unor tasari inegale, aceasta inclinare nu afecteaza coloana forata ci numai burlanul de protectie.

Etansarea intre coloane e bine sa se faca cu un material elastic, cum ar fi sfoara gudronata si bitum. Capul de put nu trebuie sa transmitia vreo sarcina coloanei putului ci trebuie sa inchida etans gura putului forat pentru a impiedica orice patrundere a

impuritatilor din cabina sau din infiltratii in put precum si intre coloana de protectie si coloana putului propriu-zis.

Flansa capacului de put trebuie sa fie situata la cca 0,5 m deasupra radierului.

In timpul constructiei ,cabinei este necesar sa se acorde o atentie deosebita astfel ca, in permanenta, putul forat sa aiba capac pentru ca materialele din constructie sa nu cada in el.

Unitatea care a executat putul forat il preda beneficiarului cu capac sudat la gura. In timpul constructiei cabinei, coloana definitiva se taie cu sudura autogena la cota stabilita prin proiect si de multe ori gura putului ramane neacoperita. Pentru acest motiv este obligatoriu ca dupa taierea coloanei putului la cota prevazuta sa se treaca imediat la montarea capului de put, pentru a asigura securitatea lucrarii.

Planseul cabinei putului va fi prevazut cu o gura de intrare cu capac metalic etans dotat cu lacat precum si cu o gura de interventie la putul forat, prevazuta de asemenea cu capac etans si lacat deasupra putului forat. In cele mai multe cazuri, pentru intrarea personalului si pentru interventia la foraj se face un singur chepeng prevazut cu lacat, deasupra coloanei forajului.

Pentru coborarea in cabina se monteaza o scara metalica bine ancorata intr-un perete.

Cabina trebuie izolata de asa natura incat temperatura din interior sa nu scada sub 10C pentru a evita inghetarea conductei de refulare. Si pentru acest motiv se recomanda sa se foloseasca o casa de put, sau cabina ingropata sau semiingropata.

Montarea pompei si a instalatiilor hidraulice auxiliare

Pentru a asigura o exploatare rationala a putului forat, este necesar ca la aceasta sa fie, montata o pompa corespunzatoare caracteristicilor constructive si hidrologice ale lui.

Alegerea si detaliile de montare ale pompei corespunzatoare se stabilesc de proiectantul care elaboreaza documentatia tehnico-economica de exploatare a sursei de apa.

In acest ghid de exploatare corecta a putului forat se vor prezenta numai cateva elemente principale si generale pe care trebuie sa le stie cel care exploateaza sursa de apa.

Acestea sunt :

– stabilirea tipului de pompa

– alegerea caracteristicilor pompei

– instalatiile hidraulice auxiliare.

Stabilirea tipului de pompa

In marea majoritate a cazurilor, in puturile forate se monteaza pompe centrifuge, cu ax orizontal sau cu ax vertical. Foarte rar si numai in cazuri cu totul speciale se folosesc alte tipuri de pompa (cum sunt cele cu aer-lift sau cu piston). Pentru acest motiv, se va face referire numai la pompele centrifuge cu ax orizontal sau vertical.

a) La pompele centrifuge cu ax orizontal, prima problema care conditioneaza exploatarea in bune conditii este inaltimea de aspiratie.

Presiunea atmosferica scade in functie de altitudine, determinand proportional reducerea capacitatii de aspiratie. Ca urmare, se aplica un factor de corectie in functie de altitudine. Astfel, de la altitudinea de cca 300 m in sus se va scadea din capacitatea de aspiratie la nivelul marii valoarea de 0,0011 A (in care A este altitudinea putului luat in consideratie, in m). In functie de acestea si de pierderile hidraulice, capacitatea de aspiratie a unei pompe centrifuge cu ax orizontal este teoretic, de cca 7-7,5 m la nivelul marii, in conditii de exploatare optima. Practic, este bine sa se ia in consideratie inaltimea de aspiratie de 6-6,5 m, masurata de la nivelul dinamic al, apei in foraj la axul pompei. In unele cazuri, pentru ca

pompa centrifuga cu ax orizontal este economica, atit in ceea ce priveste constructia cit si in ceea ce priveste exploatarea si intretinerea, este bine ca pentru folosirea ei, chiar cand nivelul dinamic este la 7 – 7,5 m de la sol, sa se construiasca o cabina ingropata, cu nivelul de montaj al pompei la 1 – 1,5 m de la sol. Proiectantul lucrarii trebuie sa stabileasca cu multa grija aceasta.

b) In cazul in care nivelul dinamic este prea jos si nu se poate folosi o pompa centrifuga cu ax orizontal, din cauza ca se depaseste capacitatea de aspiratie a ei, se foloseste o pompa centrifuga cu ax vertical, care poate fi actionata cu motor electric

scufundat in apa (pompa submersibila) sau poate fi actionata cu motor electric de la suprafata prin intermediul unor tije. Aceste pompe sunt mai scumpe, atat din punct de vedere constructiv, cat si ca exploatare si intretinere.

In marea majoritate, puturile forate sunt exploatate cu pompe submersibile, deoarece nivelele dinamice ale puturilor forate sunt mai jos de 10-15 m.

Alegerea caracteristicilor pompei

Elementele principale care determina caracteristicile unei pompe sunt:

– debitul pe care trebuie sa-l scoata din put (Q);

– inaltimea la care trebuie ridicata apa sau presiunea la care trebuie furnizata apa (inaltimea manometrica totala) H.

La terminarea forajului, in putul forat este coborata pompa submersibila. Pe langa pompa, la exploatarea forajului este necesar sa se asigure instalatiile hidraulice, pe care comunitatea nu le primeste o data cu pompa. Aceste instalatii hidraulice sunt asigurate de catre executantul montarii pompei si punerii in functiune a putului forat, conform proiectului intocmit de o unitate de specialitate.

In general instalatia hidraulica auxiliara necesara in afara de capul de put, conducte, coturi, flansi etc. se compune din urmatoarele :

a) Conducta de aspiratie in cazul pompelor cu ax orizontal, care asigura admisia apei in pompa. Conducta se dimensionuaza pentru a asigura viteza corespunzatoare debitului pompei.

Conducta de aspiratie se realizeaza din tronsoane montate in foraj. Acestea trebuie sa fie imbinate etans prin flanse cu garnituri corespunzatoare. In situatia in care exista un tronson de cativa metri pe orizontala (foraj-pompa), acesta trebuie sa aiba panta continua de 5% spre pompa.

In foraj, la capatul conductei de aspiratie se monteaza un sorb cu clapet de retinere. Acesta are rol de a nu lasa apa din colector sa intre in put, in cazul in care dintr-un motiv oarecare, pompa nu mai functionaeaza.

Este foarte important sa fie asigurata etanseitatea intregii conducte de aspiratie, iar clapetul de retinere, a sorbului sa functioneze corespunzator, altfel pompa nu se poate amorsa.

Conducta de aspiratie se izoleaza anticoroziv atit la interior cat si la exterior, sau este alcatuita din materiale anticorozive. Legatura dintre conducta de aspiratie si pompa se face cu ajutorul unei curbe cu flanse.

b) In situatia exploatarii forajului cu pompa submersibila, conducta (de refulare) din interiorul forajului se realizeaza din tronsoane imbinate prin flanse, care au fiecare degajare pentru cablul electric al pompei.

Se recornanda ca pompa sa fie asigurata prin cablu de tractiune de capul putului, pentru a se evita scaparea acesteia in foraj, in timpul manevrelor de introducere sau extragere.

Conducta de refulare se izoleaza anticoroziv la interior si exterior sau este alcatuita din materiale anticorozive

c) manometru pentru masurarea presiunii pe conducta de refulare

d) vana cu setar pana si corp plat din fonta pentru presiuni pana la 4 atm., cu sertar

pana si corp oval din fonta pentru presiuni pana la 10 atm.;

e) apometru – pentru determinarea debitului;

f) robinet de serviciu pentru luare de probe de apa de pe conducta de refulare;

g) pompa pentru evacuarea apei scurse in basa din cabina.

CONTINUTUL DOSARULUI TEHNIC AL UNUI FORAJ

1. Studiul hidrogeologic preliminar si proiectul de executie a forajului (forajelor).

2. Contractul de executie incheiat intre comunitate sau autoritatea locala si unitatea de specialitate care executa forajul.

3. Procesul-verbal de amplasare a foraiului (forajelor). Orice lucrare de foraj se amplaseaza pe teren de catre beneficiar si executant, numai in punctul sau punctele stabilite prin proiect.

Orice abatere de la proiect poate sa conduca la nereusita lucrarii pentru ca debitul poate fi prea mic, chimismul apei poate sa fie necorespunzator sau examenul bacteriologic poate sa arate o apa daunatoare sanatatii consumatorilor.

4. Profilul litologic al forajului executat.

5. Diagrama carotajului electric pentru forajele executate hidraulic.

6. Rezultatele analizelor granulometrice inscrise in curbele granulometrice ale stratelor de nisipuri si pietrisuri traversate.

7. Coloanele de lucru folosite la executia forajului uscat, adancimea de tubare si diametrul lor sau diametrele de sapa si adancimile folosite la forajul executat hidraulic.

8. Procesul verbal cu schita de tubare a coloanei filtrante definitive. In schita si in text trebuie sa fie indicate dimensiunile coloanelor tubate diametrul si adancimea de tubare materialul din care sunt confectionate cu specificatia eventuala a timpului de sita, cantitatea si dimensiunea pietrisului margaritar, felul materialului de umplutura, zonele cimentate sau izolate, materialul folosit la izolare, numarul de centrori si distanta dintre ei.

9. Procesul-verbal cu caracteristicile hidrologice ale stratului (straturilor) acvifer probate cu debitele corespunzatoare la 3 denivelari experimentale, starea de turbiditate a apei si numarului de ore pompate.

10. Analiza fizico-chimica a apei.

11. Analiza baeteriologica a apei.

12. Procesul-verbal de receptie peliminara.

Documentele mentionate la punctul 1 sunt primite de comunitate sau autoritatea locala de la proiectant. Un exemplar din acestea trebuie sa formeze prima piesa din dosarul tehnic al lucrarii.

Documentele de la punctele 2, 3, 8, 9 si 12 sunt acte care se incheie de executant impreuna cu beneficiarul. Documentele de la punctele 4, 5, 6, 7 si 10 se intocmesc sau se urmaresc de executant, care are obligatia sa predea beneficiarului cate un exemplar din fiecare.

Analiza bacteriologica a apei se urmareste de beneficiar care, in timpul pomparilor pentru desnisipare si proba de debit trebuie sa convoace reprezentantul directiei sanitare pentru recoltarea probei de apa in vederea analizei bacteriologice. In timpul exploatarii forajului, acest dosar se cornpleteaza cu o serie de documente care apar pe parcurs, cum sunt:

13. Procesul-verbal de montare a pompei submersibile sau al altui tip de pompa, cuprinzind tipul de pompa cu caracteristicile ei, adancimea de montare, teava de refulare si debitul la care a fost reglata.

14. Procesul-verbal de denisipare, incheiat ori de cite ori se face o denisipare a forajului, aratindu-se nivelele static si dinamic, debitul cu care s-a pompat, orele de denisipare, aspectul fizic al apei (starea de turbiditate).

15. Fisele cu evidenta anuala a exploatarii forajului, care se intoemesc conform metodologiei aratate in acest ghid

16. Date referitoare la pompa aflata in exploatare, cand a fost montata, cand a fost reparata, de cine etc.

Desigur ca toate aceste date nu sunt folositoare in sine imediat. Ele sunt foarte utile atunci cand, dintr-un motiv necunoscut, alimentarea cu apa din forajul respectiv nu se mai face normal, are nisip, a scazut debitul sau s-a oprit complet.

Documentele din dosarul respectiv ofera specialistului posibilitatea de a stabili diagnosticul si masurile necesare pentru ca sursa de apa sa fie reconditionata, cunoscut fiind faptul ca apa are o importanta vitala intr-o gospodarie.

De aceea trebuie sa se acorde o atentie deosebita dosarului tehnic, stabilindu-se de la inceput ca biroul sau compartimentul din cadrul primariei care se ocupa de investitii sa raspunda de pastrarea si completarea pe parcurs a acestui dosar.

CAUZELE IMBATRANIRII PUTURILOR

Colmatarea filtrului si a zonei din jurul filtrului

Colmatarea si innisiparea sunt determinate de cauze fizice, de particulele fine din strat, care blocheaza caile de acces ale apei spre filtru. In general colmatarea se produce datorita alegerii unui pietris margaritar prea mic si a unor fante ale filtrului prea inguste. Colmatarea are doua aspecte: unul priveste astuparea fantelor filtrului, altul, se refera la colmatarea stratulul inconjurator, particulele fine antrenate din stratul acvifer blocand spatiile libere ale pietrisulul margaritar.

Colmatarea este favorizata si de o extragere a apei cu viteze de afluire prea mari, fapt care duce la antrenarea particulelor fine din stratul acvifer.

Colmatarea stratului din jurul filtrului este foarte periculoasa micsorand foarte mult debitul putului, iar putul fiind greu de reconditionat.

Innisiparea putului

Innisiparea unui put forat se datoreaza patrunderii particulelor fine din strat in interiorul putului, soldata cu blocarea filtrelor. Innisiparea este favorizata cand marimea granulelor de pietris turnat sau cea a fantelor nu a fost corect aleasa (este prea mare). In acest caz nisipul din strat nu poate fi retinut, intra in put si cu timpul il umple. Forajul se innisipeaza chiar daca dimensionarea pietrisului si a fantelor este correct aleasa, dar exploatarea nerationala cu debite mari, determina o viteza de antrenare crescuta. Ca urmare in put apar viituri de nisip si in plus exista pericolul de colmatare a stratului inconjurator al filtrului.

Innisiparea putului se produce si atunci cand:

De la sursa – La consumator

– coloana filtranta s-a erodat;

– s-au produs defectiuni mecanice la piesa de etansare;

– pietrisul filtrant s-a turnat defectuos, coroana respectiva de pietris nefiind continua;

– dupa terminarea forajului, desnisiparea nu s-a facut timp suficient si corect.

Din cele aratate rezulta importanta alegerii judicioasa a pietrisului margaritar, a introducerii lui, a dimensionarii rationale a fantelor si a efectuarii corecte a deznisiparilor.

Coroziunea

Prin coroziune se intelege totalitatea actiunilor chimice asupra coloanei filtrante. Acestea pot fi provocate de apa din strat si de solul inconjurator. Coroziunea are ca effect distrugerea partiala sau totala a coloanei filtrante, ceea ce duce implicit la degradarea si distrugerea putului. Efectele coroziunii pot fi preantampinate prin acoperirea coloanei filtrante metalice cu un strat protector anticoroziv (clor cauciuc, material plastic, email etc.) sau prin folosirea de materiale neatacabile: otel inoxidabil, cupru, bronz, poliesteri armati cu fibre de sticla etc.

Incrustarea

Incrustarea este fenomenul prin care substantele dizolvate in apa se depun pe si in filtru cat si in stratul acvifer imediat inconjurator, ceea ce determina o diminuare a debitului sau chiar secarea totala a putului. Cauzele chimico-biologice care produc incrustarea sunt extrem de variate. Acestea sunt provocate de: a) oxidare; b) eliberarea gazelor; c) amestecarea apelor; d) natura curgerii apei; e) influente biologice; f) modul de exploatare.

Evitarea imbatranirii premature a puturilor forate

Pentru ca un foraj sa aiba o durata de functionare cat mai mare trebuie avute in vedere urmatoarele:

– coloana filtranta sa se confectioneze din material rezistent la coroziune, corespunzator analizei chimice a apelor ;

– alegerea dimensiunii pietrisului margaritar si a marimii fantelor sa se faca strict in conformitate cu analiza granulometrica a materialului din stratul captat ;

– sa se acorde atentie deosebita introducerii pietrisului margaritar in vederea formarii unei coroane continue;

– deznisiparea sa fie facuta periodic si eficient;

– exploatarea sa se faca cu debite care sa nu depaseasca viteza de antrenare a nisipului, pentru a evita colmatarea si innisiparea putului;

– montarea piesei de etansare sa se faca correct;

O metoda careia i s-a dat o atentie deosebita pentru prevenirea coroziunii este protectia catodica.

Prin aplicarea protectiei catodice se combate pe cale electrica efectul coroziunii datorita curentului ce apare intre suprafata metalului si o anoda locala.

METODE DE RECONDITIONARE A PUTURILOR

In situatia unui put care si-a micsorat debitul specific trebuie mai intai sa se stabileasca cauzele.

Pentru aceasta se va studia in primul rand dosarul tehnic (profilul litologic, schita de tubaj, analizele granulometrice, chimice, actele referitoare la pomparile de proba etc.)

si tot materialul legat de exploatarea lui (debitul pompei de exploatare, debite exploatate, adancimea de montare a pompei etc.). Apoi se face o cercetare la fata locului. Daca

pompa este inca in functiune se va determina debitul specific al putului si, pe cat posibil, se vor intocmi curba de pompare Q = f(s) si curba revenirii s = f(t). Apoi se trece la

demontarea pompei, la verificarea adancimii putului si, daca este posibil, la extragerea unei probe din materialul depus in filtru.

Proba poate furniza informatii asupra cauzelor care au dus la innisiparea filtrulul, astfel :

– innisiparea cu nisip si namol, cu particule cu diametrul mult mai mic decat orificiile fantelor filtrului, indica nepotrivirea latimii fantelor, a numarului sitei sau a granulatiei pietrisului introdus pentru stratul acvifer respectiv;

– daca se constata nisip cu particule mai mari decat orificiile fantelor filtrului atunci cauza innisiparii poate fi deteriorarea suprafetei filtrului;

– daca se constata nisip amestecat cu pietris, cu dimensiuni mai mari decat fantele filtrului si innisiparea se intinde mai sus de locul de legatura cu coloana de prelungire a filtrului, atunci cauza innisiparii este patrunderea materialului din strat prin spatiul inelar dintre coloana de prelungire a filtrului si coloana de protectie.

Pentru reconditionare, in primul rand se va curata de nisip interiorul coloanei filtrante.

Metoda cea mai buna pentru curatirea filtrelor este cea cu pompa mamuth deoarece permite executarea curatirii putului in timp scurt si exclude avarierea filtrului.

Cu ajutorul aerliftului se evacueaza atat particulele fine, cat si pietrisul. In general, pompa mamuth cu tevi concentrice s-a dovedit cea mai practica, permitand o manevrare si o desfundare mai usoara atunci cand s-a infundat cu materialul din put.

De asemenea, in caz de viituri si prinderea tevilor, instrumentatia se poate face mai usor, prin spalarea cu circuit de apa dupa ce s-au scos tevile de aer.

Un alt avantaj il prezinta ca in cazul depunerilor consolidate din filtru, afanarea lor se poate face cu ajutorul tevilor.

Folosirea lingurii de curatat (cu clapet) lasata in put cu prajini sau cablu nu se recomanda, deoarece se poate solda cu avarierea putului.

La lucrul cu lingura de curatat, in momentul loviturii pe talpa are loc o indesare a depunerilor si colmatarea filtrelor cu material adus din teren prin pistonajul ce-l face lingura la cursa de sus.

Lingura cu piston (pompele de nisip) da rezultate mai bune.

Dupa curatarea putului pana in talpa se trece la dezisiparea propriu-zisa.

Metoda spalarii inverse: capacul sondei se inchide complet cu o flansa in care sunt 2 orificii: unul pentru trecerea prajinilor sau tevilor si altul la care se sudeaza un stut de teava pentru legatura cu furtunul pompei.

La orificiul care serveste pentru introducerea prajinilor se sudeaza o mufa in care se introduce o garnitura de etansare (presetupa). Inainte de curatarea filtrului, prajinile sau tevile se introduc prin garnitura de etansare la put, pana la locul depunerilor, iar stutul orificiului al doilea se leaga cu furtunul pompei.

In cazul aplicarii acestei metode se pot folosi diferite pompe functie de adancimea sondei.

Pe masura pomparii si deznisiparii filtrului si curatarea lui de nisip prajinile se lasa treptat.

Comparatia intre debitul specific si curbele de pompare si de revenire, inainte si dupa deznisipare, permite aprecierea rezultatelor curatirii efectuate.

Se intimpla, adesea, ca dupa deznisiparea cu pompa putul, fiind curat pana la talpa, debitul sa ramana insuficient. Aceasta indica colmatarea stratului sau a filtrului sub influenta proceselor fizico-chimico-biologice. Pentru restabilirea debitelor putului se utilizeaza metode bazate pe folosirea mijloacelor mecanice si chimice. De multe ori aceste metode se aplica combinat, completandu-se una pe cealalta.

Metode chimice

Acidizarile se fac in urmatoarele scopuri:

– ridicarea productivitatii puturilor a caror debit a scazut datorita depunerilor care obtureaza fantele filtrului si stratul acvifer din jurul lui;

– profilaxia pentru sondele care exploateaza apele cu compozitia chimica instabila;

– micsorarea eforturilor mecanice pentru extragerea filtrelor vechi prin dizolvarea zonei cimentate din jurul filtrului.

Ridicarea debitului puturilor vechi prin agenti chimici se bazeaza pe principiul dizolvarii depunerilor care inchid orificiile de trecere ale filtrelor, fara deteriorarea burlanelor.

In natura se intalnesc foarte des ape cu duritate ridicata (datorata carbonatilor) si cu un continut mare de fier, caz in care procesul obturarii filtrelor are loc independent de felul materialului din care sunt confectionate.

In apele cu combinatie chimica instabila exploatarea nu trebuie facuta cu scadere mare a nivelului hidrostatic. Experienta arata ca in asemenea cazuri, acidizarile profilactice periodice dau rezultate foarte bune.

In timpul exploatarii puturilor de apa, in jurul filtrelor se formeaza depuneri de saruri care cimenteaza rocile inconjuratoare. Extragerea unor astfel de filtre prezinta dificultati tehnice mari.

In asemenea cazuri folosirea acidizarii cu acid clorhidric poate fi utila, acesta patrunzand in afara filtrului, dizolvand crustele, cimentate si ameliorind astfel conditiile tehnice necesare extragerii filtrului.

Acidizarile trebuie executate cu conditia respectarii urmatoarelor norme :

– pentru puturile la care urmeaza sa se aplice acidizarile trebuie sa fie prezentata o documentatie geologo-tehnica completa (profilul geologic, schema de tubaj si analiza granulometrica a rocilor din jurul filtrului), analiza chimica completa a apelor exploatate, cat si analiza chimica a deseurilor care obtureaza filtrele. Ultimele date se pot obtine usor la sondele unde schimbarea filtrelor si resaparile se fac in mod sistematic;

– coloanele filtrante trebuie confectionate din material anticoroziv, rezistent la actiunea acidului (otel inoxidabil, mase plastice, etc.);

– in cazul filtrelor confectionate din tevi de otel obisnuit trebuie folositi acizii inhibati care asigura dizolvarca oxizilor fara a actiona asupra metalelor pure.

Compozitia depunerilor care astupa fantele filtrelor si rocile inconjuratoare este foarte variata. Ele se trateaza corespunzator. Afanarea rocii cu ajutorul exploziilor

Aceasta metoda se bazeaza pe utilizarea undei de soc provocata de o explozie, pentru curatarea filtrelor si a zonelor perforate.

Pentru ca filtrele sa nu se deterioreze se utilizeaza incarcaturi mici de 200 g. La

experimentari, doua explozii efectuate in filtru la distanta de 2 m de la piesa de fund au permis ridicarea debitului putului de 2,5 ori datorita micsorarii rezistentelor de trecere.

Principiile fizice ale metodei propuse se bazeaza pe folosirea proprietatilor undelor de soc, care se produc in urma exploziei unor incaraturi introduse in niste tuburi, plasate in lungul axei putului.

In apa din put la explozia unei asemenea incarcaturi, in directia radiala se propaga unda de soc. Cu toate ca se foloseste o cantitate mica de material exploziv, presiunea undei la distanta mica poate fi destul de mare pana la 10000 kgf /cm2. Timpul de actiune a unei asemenea presiuni este, insa extrem de scurt. O parte din unda intalnind un obstacol este refIectata, iar o parte trece mai departe.

Daca obstacolul este format dintr-un material fragil, putin rezistent si dimensiunile lui sunt destul de mari, lovitura undei va provoca distrugerea; gradul de distrugere a obstacolului este conditionat de calitatea materialulul cat si de marimea incarcaturii.

Inlocuirea filtrelor

Masurile de restabilire a debitului puturilor cu ajutorul curatirii mecanice sau chimice nu dau intotdeauna rezultatele dorite. In orizonturile acvifere in care precipitarea

depunerilor are loc in mod intensiv, cu astuparea nu numai a fantelor filtrelor ci si a zonei adiacente, metoda cea mai sigura pentru restabilirea debitulul consta in inlocuirea filtrelor daca putul are filtru lansat (lainer). De asemenea, filtrele trebuie inlocuite obligatoriu cand se constata ca sunt deteriorate. Inlocuirea filtrului este o operatie greoaie, care nu reuseste intotdeauna. La lucrarile de extragere a filtrului este de multe ori necesara utilizarea preselor hidraulice.

In cazul apelor puternic agresive, care distrug filtrele, la extragere este posibila ruperea lor si in consecinta, diferite complicatii ca : infundarea putului, formarea dopurilor de nisip in coloana etc.

Pentru evitarea acestor neajunsuri se recomanda fixarea dispozitivului de extras (racul) in partea inferioara a filtrului.

Dupa extragerea filtrului putul se adanceste pana la cota initiala cu ajutorul unei coloane de lucru sau ajutatoare. La reforare, in vederea lansarii filtrului nou, se va tine seama de litologia orizontului acvifer si de caracterul cimentarii posibile a rocilor zonei limitrofe a filtrului. Inainte de a analiza importanta acestor doi factori trebuie analizate

procesele ce se pot petrece in stratul acvifer la extragerea filtrului si adincirea ulterioara, pentru reintroducerea lui.

Dupa cum se stie, spatiul care se formeaza la extragerea filtrului se umple cu roca inconjuratoare din zona filtrului. In timpul exploatarii sondei aceasta roca isi poate schimba structura sub influenta proceselor de floculare si se poate imbogati in saruri cu diferite compozitii chimice, formand in jurul filtrului o zona de cimentatie.

In scopul distrugerii zonei de cimentatie a rocii pe portiunea filtrului este necesar ca la reforare sa se faca afanarea si daramarea ei. Volumul rocii scoase din talpa trebuie sa fie de 2-3 ori mai mare decat volumul spatiului forat, calculat geometric. Totusi, aceasta conditie necesara poate fi des in contradictie cu caracteristicile litologice ale orizontului acvifer. Din practica s-a constatat ca la extragerea exagerata a materialulul din strat are loc deplasarea pe verticala a rocilor de-a lungul axei sondei, ceea ce poate face ca in zona filtrului sa apara material, cu o permeabilitate mai mica, din acoperisul stratului. Daca la reforare are loc daramarea rocilor, in multe cazuri, schimbarea filtrelor nu va avea succes.

ADUCTIUNEA SI RETEAUA DE DISTRIBUTIE

Aductiunea este constituita dintr-un ansamblu de constructii si instalatii care asigura transportul apei intre obiectele principale ale sistemului de alimentare cu apa situate in amonte de reteaua de distributie.

Reteaua de distributie este un ansamblu functional de conducte, armaturi si constructii accesorii prin care apa este preluata din rezervorul de inmagazinare – compensare si transportata la locul de utilizare (cismele) in cantitatea si la presiunea normata. Mai poate fi numita retea exterioara de distributie, retea publica sau retea de distributie centralizata a apei.

La realizarea retelelor de distributie, se vor avea in vedere urmatoarele tipuri de

retele clasificate dupa:

-forma de legare a conductelor: ramificate, inelare, plane, spatiale;

– schema tehnologica de alimentare a retelei;

– presiunea asigurata in retea;

– valoarea presiunii maxime in localitatea alimentata cu apa;

La realizarea aductiunilor si a retelelor de distributie pentru sistemele propuse, se pot utiliza tuburi din: polietilena de inalta densitate (PEID), poliester armat cu fibre de sticla si insertie de nisip (PAFSIN), beton precomprimat (BP), beton armat (BA).

La tuburile din PEID si PAFSIN, pentru aductiunea care se monteaza ingropat in terenuri cu continut de substante agresive, se iau masuri de protectie conform datelor producatorilor.

Transportul, manipularea si depozitarea se face astfel incat acestea sa nu se deterioreze in timpul transportului, la incarcare si descarcare si la depozitarea pe santier.

Incarcarea si descarcarea va fi efectuata cu dispozitive adecvate utilizand cabluri metalice sau lanturi, invelite in cauciuc sau plastic care sa nu deterioreze protectia interioara sau exterioara a capetelor care se imbina.

Tuburile se descarca direct din mijloacele de transport de-a lungul transeei cu respectarea urmatoarelor reguli:

– descarcarea cat mai aproape de transee pentru a evita manevre ulterioare suplimentare;

– descarcarea pe partea opusa a depozitelor de pamant rezultate din sapatura,

astfel incat sa poata fi usor coborate peste marginea transeei pentru pozarea lor;

– respectarea distantelor prevazute in normele de protectie a muncii;

– asezarea tuburilor pe generatoare fara sa se sprijine pe mufe sau pe capetele drepte;

La manevrarea tuburilor se va evita:

– tararea tuburilor pe sol pentru a nu se degrada izolatia exterioara;

– caderea tuburilor pe sol chiar interpunand elemente elastice;

– depozitarea tuburilor in locuri cu factori de risc de lovire, izbire, etc.

– depozitarea tuburilor pe pietre mari sau instabile.

Executia transeelor pentru pozarea conductelor se face cu respectarea prevederilor proiectului, a normelor de protectie a muncii, a conditiilor locale de teren precum si a datelor producatorilor.

Sapatura la transeele ce constituie patul de pozare se executa exclusiv manual si cu putin timp inainte de montarea tuburilor, pentru a evita inmuierea terenului prin apa de ploaie sau de infiltrare.

Transeele se vor executa pe traseul, latimea, panta si adancimea indicate in proiect.

La executarea transeelor, peretii acestora se vor sprijini conform prevederilor din proiect cu recomandarea ca elementele de sprijinire sa fie astfel fixate incat sa permita montarea elementelor de conducta fara pericol de prabusire a malurilor.

La fundul transeei se va realiza un pat de pozare dintr-un material astfel incat sa raspunda cerintelor din proiect si cu o grosime conform datelor din proiect.

Pana la efectuarea probei de presiune, se face o umplutura partiala lasand imbinarile libere pentru a se controla etanseitatea acestora.

Imbinarile tuburilor se vor face conform prevederilor proiectului si depind si de materialul din care este executata conducta. Se recomanda folosirea tipurilor de imbinari foarte simple si care pot fi realizate cat mai rapid.

Inainte de punerea in functiune conductele vor fi supuse urmatoarelor incercari de presiune: incercarea pe tronsoane a conductelor, incercarea pe ansamblu a conductelor. Incercarile de presiune a conductelor se fac numai cu apa, tronsonul de proba nu va depasi 500 m si se supun la proba numai tronsoanele care indeplinesc urmatoarele conditii: au montate toate armaturile; s-a realizat o acoperire partiala a conductei lasandu-se imbinarile libere; s-au executat masivele de ancoraj la conductele ce nu pot prelua eforturi axiale.

Presiunea de proba se masoara si se realizeaza in punctul cel mai coborat al retelei si se face conform datelor din proiect si ale producatorilor.

Dupa terminarea probei pe tronson, acesta se umple cu pamant si se executa legatura cu tronsonul adiacent, probat anterior, imbinarile intre tronsoane ramanand descoperite pana la proba generala a conductei de aductiune. Dupa efectuarea probei de presiune se vor efectua urmatoarele verificari si probe: intocmirea procesului – verbal a probei de presiune; umplerea transeii in zona imbinarilor; umplerea transeii; verificarea gradului de compactare conform prevederilor proiectului; refacerea partii carosabile a drumului conform prevederilor din proiect; executarea marcarii si reperarii retelelor conform STAS 9570/1.

Inainte de punerea in functiune, se face spalarea si dezinfectarea retelei, conform normelor specifice.

STUDII HIDROGEOLOGICE

STUDIUL HIDROGEOLOGIC PRELIMINAR

Studiul se intocmeste pe baza materialului documentar existent, completat cu cercetari geologice, geomorfologice si hidrogeologice sumare in zona respectiva si are drept scop identificarea posibilitatilor de rezolvare a necesarului de alimentare cu apa, in conditiile oferite de zona studiata. Studiul va cuprinde o examinare informativa generala a surselor din jurul obiectivului de alimentat (drenat) din punct de vedere climatologic, geomorfologic, geologic si hidrogeologic, stabilind sursele subterane care trebuie luate in considerare si ordinea in care acestea vor fi studiate.

Studiul hidrogeologic preliminar va cuprinde :

a) memoriu tehnic,

b) piese desenate,

c) buletine de analiza.

a) Memoriul tehnic va cuprinde:

a. tema studiului pe baza datelor primite de la beneficiar;

b. amplasamentul obiectivului de alimentat;

c. geomorfologia regiunii (descrierea formelor de teren, interfluvii, vai, terase, lunci, albii majore si minore, microrelief, forme carstice);

d. climatologia regiunii (date sumare asupra climatului si precipitatiilor);

e. geologia regiunii (descrierea litologica a depozitelor si virsta lor, tectonica, lucrari geologice existente si datele lor – foraje, puturi, galerii etc.);

f. hidrologia si hidrogeologia regiunii (inventarul surselor de apa subterana si de suprafata cu caracteristicile hidrologice respective, instalatiile de captare existente, stratificatia, calitatea fizico-chimica si bacteriologica a apei),

g. existenta in vecinatate a unor eventuale surse de impurificare.

In concluziile memoriului tehnic se vor enumera sursele de apa subterana de luat in considerare in ordinea avantajelor lor, eventualele debite disponibile ale acestor surse, cat si programul de lucrari experimentale ce ar urma sa se faca in faza urmatoare de studiu.

In cazul in care datele furnizate de documentatii si cercetarea zonei sunt suficiente cat si pentru debite necesare relativ mici pana la 5l/s, studiul preliminar poate indica balanta definitiva de captare.

b) Piese desenate : studiul va cuprinde obligatoriu un plan de situatie cu incadrarea obiectivului in regiune scara 1:25 000, cu amplasarea lucrarilor hidrogeologice studiate, sursele de apa subterana din regiune, coloana stratigrafica probabila.

In masura posibilitatilor va mai cuprinde o harta geologica si hidrogeologica cu stratigrafia si tectonica regiunii, hidroizohipsele si hidroizobatele stratelor acvifere (scara 1 : 25 000), sectiuni geologice si hidrogeologice.

In cazul in care studiul preliminar recomanda solutia definitiva, este necesar sa aiba si un plan de situatie la scara 1 : 5 000, in care sa se fixeze zona, eventual chiar amplasamentul lucrarilor de foraj indicate.

In situatia in care se recomanda anumite lucrari pentru faza urmatoare de studiu acestea vor fi fixate pe schite de amplasament, care sa poata fi usor identificate pe teren.

c) Buletine de analize fizico-chimice si bacteriologice, completate conform standardelor in vigoare.

STUDIUL HIDROGEOLOGIC DEFINITIV

Studiul definitiv cuprinde aprofundarea materialului pe baza caruia s-au stabilit datele enumerate la studiul preliminar, completate cu datele si concluziile rezultate din lucrarile experimentale, concretizate in raspunsuri la problemele ridicate de studiul hidrogeologic preliminar.

In cazul studierii stratelor acvifere freatice in legatura cu un curs de apa, studiul hidrogeologic va fi completat cu un studiu hidrologic.

In scopul precizarii si definitivarii parametrilor caracteristici ai captarii, studiul definitiv se poate extinde ca durata, in vederea obtinerii de date suplimentare, precum si pentru verificarea celor stabilite in studiul preliminar.

Tema studiului hidrogeologic definitiv e bine sa fie elabrata de unitatea care face studiul, impreuna cu proiectantul lucrarii si va cuprinde :

a) debitul captarii.

b) volumul lucrarilor experimentale de teren (numarul forajelor de studiu, al forajelor de observatie, al orelor de pompare experimentala), al analizelor granulometrice, chimice, bacteriologice si biologice in functie de gradul de cunoastere a conditiilor hidrogeologice din zona, a caracteristicilor ce se cer captarii si a tipului de zacamant studiat.

Studiul hidrogeologic definitiv va fi alcatuit din : a) memoriu tehnic; b) piese desenate si tabele centralizatoare ; c) buletine de analiza

a) Memoriul tehnic include completarea memoriului de la studiul preliminar cu cercetarile noi efectuate prin foraje si pompari, descrierea schemelor de calcul adoptate, cu raspunsuri concrete pentru rezolvarea tuturor problemelor pe care le ridica alegerea solutiei optime de captare;

b) Piesele desenate si tabelele centralizatoare vor cuprinde: planuri de solutie privind dezvoltarea stratelor acvifere, planuri de situatie cu zonarea chimismului apelor subterane, sectiuni hidrogeologice, bloc-diagrame geologice, coloane stratigrafice, diagrame si reprezentari grafice folosite in schemele de calcul etc., tabele centralizatoare

(cu centralizarca datelor pomparilor experimentale, analizelor fizico-chimice ale apelor, elementelor meteorologice si hidrologice folosite in calculele de bilant etc.)

c) Buletinele de analiza vor cuprinde copii ale buletinelor de analiza fizico-chimice, bacteriologice, biologice ale apei.

Pentru strate aflate la adancime de peste 80-100 m, deoarece costul forajului este mare, se foreaza putul in regim de foraj de studiu iar daca rezultatele sunt favorabile forajul se transforma in put de exploatare a stratului de apa.

Utilajele si metodele prin care se executa forajele sunt uneori comune, dar de cele mai multe ori ele sunt specifice unui anumit gen de lucrare si anumitor roci. Daca se aleg corect utilajele in functie de scopul urmarit si rocile de forat, se pot realiza randamente optime. Pentru a obtine, in functie de natura si adancimea stratelor traversate, randamentele cele mai ridicate, executia forajelor pentru apa necesita utilizarea unei mari varietati de scule si metode de foraj. Rezulta ca nu exista o metoda universala de foraj si ca totdeauna trebuie aleasa metoda cea mai adecvata scopului urmarit, in functie de natura si adancimea stratelor traversate. Metoda adoptata trebuie sa asigure o durata cat mai scurta de executie si cheltuieli de foraj si de punere in productie cat mai mici, care sa conduca, in final, la un pret pe m3 de apa extrasa cat mai redus.

Caracteristicile generale ale apelor utilizate pentru potabilizare [11, 17, 61, 88, 98]

Apa naturală nu este niciodată absolut pură, calitatea ei în general, este determinată de totalitatea substanțelor minerale sau organice, a gazelor dizolvate, de particulele în suspensie și organismele vii prezente.

Din punct de vedere al stării lor naturale, impuritățiile conținute în apă pot fi solide, lichide sau gazoase. În funcție de mărimea particulelor dispersate în apă acestea pot fi: decantabile, suspensionale, coloidale sau dizolvate.

În figura 1.1 sunt prezentate impuritățile din apă funcție de dimensiunea particulelor dispersate.

Figura 1.1: Dimensiunea diverselor particule.

Majoritatea substanțelor care se găsesc în apele naturale, într-o cantitate suficientă pentru a influența calitatea lor, se pot clasifica conform tabelului 1.1.

Calitatea apelor naturale este determinată de caracteristicile fizice, chimice și biologice. În continuare se vor descrie doar acei indicatori care permit, pe de o parte caracterizarea generală a apei iar pe de altă parte determină tratabilitatea apei și alegerea fluxului tehnologic de tratare corespunzător.

Tabelul 1.1: Substanțe întâlnite în apele naturale.

Caracteristici fizico-chimice generale ale apelor naturale [12, 13, 17, 61, 83, 98]

Gustul și mirosul. Apa pură este lipsită de gust și miros, dar apele naturale prezintă de cele mai multe ori un gust și miros specific. Cauzele care determină proprietățile organoleptice ale apei sunt foarte diferite, exemple ar fi compoziția chimică, existența substanțelor volatile, tratamentele aplicate.

În apele subterane și de izvor proprietățiile organoleptice necorespunzătoare se pot datora unor cauze naturale (săruri, hidrogen sulfurat, dioxid de carbon), sau unor influențe străine (infiltrarea unor ape de suprafață impurificate, combustibili lichizi).

Gustul, este dat de substanțele dizolvate și de prezența unor metale specifice ca fier, cupru, mangan și zinc. În general, apele în care concentrația substanțelor dizolvate(TDS) este mai mică de 650 mg/l gustul se încadrează în limitele admise. Principalele săruri care dau gust apei sunt: clorura de sodiu (gust sărat), sulfatul și clorura de magneziu (gust amar), sulfatul de calciu (gust fad sau dulceag), clorura de fier (gust acru), dioxidul de carbon (gust acidulat).

Mirosul, este produs de microorganismele vii (alge, protozoare), de descompunerea organismelor vegetale și animale, de unele substanțe de proveniență industrială (fenoli, crezoli, cupru, zinc, aluminiu). De exemplu mirosul de pământ mucegăit este dat de prezența algelor galben-albastre.

În apele de suprafață mirosul și gustul sunt cauzate pe de o parte de dezvoltarea algelor și a altor plante, de produsele metabolismului lor, sau de pătrunderea în apele de suprafață a unor deșeuri solide sau lichide.

Culoarea, se datorează substanțelor dizolvate (compuși de fier și mangan, acizi humici și fulvici, plancton, clorofila frunzelor) precum și apelor reziduale industriale deversate. Culoarea apelor naturale în majoritatea cazurilor este de natură organică, fiind dată de taninul dizolvat, extras din materiile vegetale putrezite.

În funcție de gradul de dispersie a substanțelor care provoacă culoarea deosebim: culoarea aparentă (se datorează unor substanțe în suspensie, se poate îndepărta prin filtrarea apei) și culoarea reală sau proprie (cauzată de substanțele dizolvate sau în stare coloidală, se poate elimina prin coagulare, floculare, filtrare).

Culoarea se stabilește cu ajutorul comparatorului optic prin raportare la o gamă de culori etalon, plecând de la o soluție de acid cloroplatinic a cărei culoare se modifică la adăugarea clorurii de cobalt. Valoarea găsită se exprimă în grade Pt-Co, numite și grade Hazen.

Temperatura, depinde de originea lor (apă subterană, apă de suprafață) și de anotimp. Temperatura apelor supraterane din țara noastră, variază între 00C și 270C, iar în ceea ce privește apele subterane, până la adâncimea de 50m temperatura lor este cuprinsă între 100C și 130C. Sub această adâncime, temperatura crește cu 10C la fiecare 33 – 35m.

Temperatura are efect asupra proprietățiilor apei. Creșterea temperaturii duce la creșterea vitezei reacțiilor chimice și biologice, la scăderea solubilității gazelor, la creșterea solubilității mineralelor, la accelerarea sau scăderea respirației organismelor acvatice.

În general, creșterea temperaturii apelor de suprafață are un rol favorabil asupra proprietățiilor apei, favorizând procesele de autoepurare. Deversarea unor ape reziduale fierbinți însă, poate micșora conținutul de oxigen dizolvat într-o asemenea măsură încât încep procese de fermentare și de degradare a apei respective.

Radioactivitatea, este emisia de radiații corpusculare ( și ) și electromagnetice (). Radioactivitatea apei poate fi naturală sau artificială.

Radioactivitatea naturală, este produsă de radionuclizii emiși de radiațiile cosmice și de radioelementele prezente în organisme.

Radioactivitatea apelor subterane este dată de emanațiile de radiu, care este prezent în toate rocile. Radiul (Ra) este puțin solubil, dar radonul (222Ra) este foarte solubil. Prezența altor elemente ca uraniu, thoriu, plumb și poloniu este asociată rocilor granitice, depozitelor de uraniu, de lignit, de fosfat.

Radioactivitatea apelor de suprafață este mică, fiind dată de radioelementele emise în atmosferă care se fixează pe aerosoli și sunt antrenate de apele de ploaie (3H, 222Ra, argon, beriliu, fosfor).

Radioactivitatea artificială provine din activitățiile umane ca: centralele atomice, minele de uraniu etc.

Radioactivitatea unei substanțe se măsoară în unități curie (Ci) sau milicurie (mCi) pe gram sau mol cu ajutorul contorului de radiații Geiger-Müller. 1 Curie se definește ca 3.7 1010 dezintegrări radioactive pe secundă, adică tocmai numărul de dezintegrări ce se produc pe secundă într-un gram de radiu.

Ingestia produselor radioactive poate avea efecte somatice, conducând la apariția tumorilor maligne sau efectelor mutagene, care se manifestă la descendenți.

Metodele utilizate pentru tratarea apelor radioactive sunt: precipitare cu var, schimb ionic, osmoză inversă.

Turbiditatea apei, este dată de materiile în suspensie și coloidale de origine minerală (nisip, mâl, argilă) și organică (materii vegetale și animale în descompunere, acizi humici, bacterii, alge).

Prin turbiditate se înțelege efectul optic de împrăștiere a unui flux luminos la trecerea lui printr-un mediu cu particule în suspensie.Turbiditatea apei se exprimă în:

Grade de turbiditate sau miligrame de dioxid de siliciu la un decimetru cub de apă. Un grad de turbiditate reprezintă dispersia razei incidente la trecerea ei printr-o suspensie ce conține un miligram de dioxid de siliciu într-un decimetru cub de apă.(un grad de turbiditate corespunde la 1 mg SiO2/dm3)

Unități de turbiditate de formazină (FTU, NTU). O unitate de turbiditate de formazină reprezintă dispersia razei incidente la trecerea acesteia printr-o suspensie de formazină ce conține 0.5 mg formazină într-un decimetru cub de apă (un grad de turbiditate corespunde la 1 FTU sau 1NTU).

Aparatele folosite pentru determinarea turbidității se numesc turbidimetre și folosesc metode bazate pe principiul transparenței, pe principiul măsurării intensității luminii dispersate, metode fotometrice, metode prin comparare.

Operațiile convenționale pentru eliminarea turbidității sunt: coagulare-floculare, decantare, filtrare.

pH-ul apei. Valoarea pH-ului determină în mare măsură, atât procesele biologice și chimice cât și o serie de tratamente ale apei, precum și caracterul coroziv al acesteia.

La un pH cuprins între 6.5 – 8.5 procesele biochimice se desfășoară în condiții normale, depășirea acestor limite ducând la distrugerea completă a ciclului biologic.

Apele cu pH scăzut, exercită o acțiune corozivă accentuată asupra materialelor de construcții cu care vin în contact, iar apele cu bazicitate mărită produc o spumare intensă.

Eficiența unor operațiuni de tratare a apelor cum ar fi coagularea, eliminarea fierului și manganului etc., este funcție directă de pH.

Duritatea apei, este proprietatea conferită apei de totalitatea sărurilor solubile de calciu și de magneziu. În funcție de anionii de care sunt legate aceste elemente deosebim:

duritatea temporară, determinată de suma bicarbonaților de calciu și magneziu din apă

duritatea permanentă, determinată de celelalte săruri solubile de calciu și magneziu, în special de cloruri și sulfați.

Suma celor două durități dă duritatea totală. Duritatea se măsoară în grade convenționale, denumite grade de duritate. Un grad de duritate reprezintă duritatea unui dm3 de apă care conține 10 mg CaO(grad german, 10G= 10 mg CaO/dm3).

În funcție de duritatea lor, apele naturale se pot clasifica în : ape foarte moi (0 – 40G), ape moi (4 – 80G), ape moderat dure (12 – 180G), ape dure (18 – 300G) și ape foarte dure (> 300G).

De obicei apele subterane sunt mai dure, iar cele de suprafață au durități mai mici, pe de o parte datorită eliminării durității temporare în timpul izvorârii (scade presiunea parțială și astfel se elimină o parte din bioxidul de carbon aferent) iar pe de altă parte datorită diluării cu ape meteorice.

Din punct de vedere fiziologic apele dure nu prezintă pericol, o anumită duritate chiar conferă un gust plăcut apei, însă o apă foarte dură împiedică absorbția unor elemente importante pentru organism (iodul) iar o apă moale poate avea efecte nefavorabile asupra aparatului cardiovascular. De asemenea o apă dură provoacă greutăți mari în folosințele industriale (prin formarea unor cruste în cazanele de aburi), în spălătorii formând săpunuri insolubile.

Duritatea apei poate fi redusă prin tratament de dedurizare (folosind schimbătoare de ioni).

Substanțe organice. Conținutul de substanțe organice din apă este un indicator de calitate foarte important, deoarece substanțele organice servesc ca suport nutritiv pentru bacterii, virusuri și alte organisme vii.

În apele naturale substanțele organice provin din descompunerea organismelor vii din apă, din spălarea solului din bazinul hidrografic (substanțe humice), deversarea de ape uzate, menajere sau industriale.

Majoritatea substanțelor organice conțin următoarele elemente: carbon, hidrogen, oxigen, azot, fosfor și sulf. Cunoașterea cantității de substanțe organice existente într-o apă are o importanță foarte mare, aceasta definind gradul de impurificare al apei respective. Pentru determinarea gradului de impurificare se utilizează indicatorii globali și anume: consumul biochimic de oxigen și consumul chimic de oxigen.

Consumul biochimic de oxigen (CBO), reprezintă cantitatea de oxigen necesară pentru mineralizarea biochimică a substanțelor organice dintr-un dm3 de apă la o temperatură de 200C.

Consumul chimic de oxigen (CCO), este o metodă indirectă deoarece determină oxidabilitatea substanțelor organice nu cantitatea de carbon organic. Determinarea constă în stabilirea consumului de substanță oxidantă (permanganat de potasiu, bicromat de potasiu) cheltuită pentru oxidarea substanțelor organice conținute într-un volum de apă și se exprimă în echivalent de oxigen. În funcție de oxidantul folosit se vorbește despre CCO-Mn(când se folosește permanganat de potasiu) sau CCO-Cr(când se folosește bicromat de potasiu). Pentru a caracteriza modul de oxidare a substanțelor organice din apă se folosește raportul dintre CCO-Mn și CCO-Cr care reprezintă gradul de oxidare.

Raportul dintre consumul chimic de oxigen și consumul biochimic de oxigen indică gradul de biodegradabilitate al apei ceea ce constituie un parametru important în epurarea biologică a apelor.

Determinarea carbonului total(TOC), reprezintă un supliment la determinarea oxidabilității chimice și biochimice, pentru aprecierea gradului de impurificare organică și constă în măsurarea cantității de CO2 rezultat în urma oxidării totale a substanțelor organice.

Prezența substanțelor organice în apele de alimentare provoacă mari dificultăți în instalațiile de tratare cât și apei propriu-zise:

imprimă apei gust și miros neplăcut

asigură suportul nutritiv dezvoltării microorganismelor în rețeaua de distribuție

sunt îngreunate procesele de tratare a apelor potabile sau industriale (coagulare, deferizare, demanganizare)

anumiți compuși organici sunt toxici, cancerigeni

Gazele conținute în apă, sunt azotul (N2), oxigenul (O2), dioxidul de carbon (CO2), hidrogenul sulfurat (H2S), amoniacul (NH3) și metanul (CH4). Primele trei sunt gaze care se găsesc în atmosferă, ele putând fi prezente în toate apele care se află în contact cu aerul atmosferic. Celelalte trei gaze sunt asociate cu metabolismul și respirația bacteriană. Hidrogenul sulfurat se formează prin reducerea sulfațiilor sub acțiunea bacteriilor în condiții anaerobe, amoniacul și metanul rezultă în urma descompunerii biologice anaerobe a materiilor organice.

Prezența sau absența gazelor în apă este influențată de mai mulți factori: solubilitatea gazelor, presiunea parțială a gazelor din atmosferă asupra lichidului, temperatura apei, puritatea apei determinată de tăria ionică, salinitate și suspensii.

Caracteristicile biologice și bacteriologice ale apelor naturale [11, 13, 61, 83, 88, 98]

Caracteristicile biologice și bacteriologice, se referă la microorganismele care se dezvoltă în apele naturale.

Toate organismele într-un fel sau altul sunt implicate în reciclarea elementelor. De exemplu animalele mănâncă plante, deșeurile produse de animale sunt transformate în produse simple de către microorganisme care apoi sunt asimilate de plante. Există o serie de microorganisme numite autotrofe care pot transforma compușii organici complecși în substanțe anorganice simple ca: amoniac, sulfați, dioxid de carbon, apă. Ciclul azotului, fosforului, sulfului prezentate în continuare au un rol important în reciclarea acestor elemente în natură. În fiecare caz un rol important îl prezintă și microorganismele.

Ciclul azotului. Azotul este unul din elementele principale pentru susținerea vieții, intervenind în diferite faze de existență a plantelor și animalelor. Formele sub care apare azotul în apă sunt: azot molecular, azot legat în diferite combinații organice, amoniac, azotiți, azotați.

Azotul amoniacal poate proveni: din ploaie și zăpadă, reducerea azotițiilor sau a azotaților, din deșeuri vegetale sau animale conținute în sol, din degradarea proteinelor și materiilor organice azotoase conținute în alge, plante sau patul vegetal de pe fundul râurilor, din dejecții de origine umană sau industrială.

Prezența azotiților se datorează fie oxidării bacteriene a amoniacului fie reducerii azotațiilor, iar prezența azotațiilor în apele naturale se explică prin contactul apei cu solul bazinului hidrografic.

În figura 1.2 este prezentat ciclul azotului în natură.

Figura 1.2: Ciclul azotului în natură.

Ciclul fosforului, implică două etape fiecare din ele fiind mijlocită de bacterii: (1) transformarea fosforului organic în fosfor anorganic și (2) transformarea fosforului anorganic în fosfor organic. De asemenea transformarea formelor de fosfor insolubile(HPO42-) în forme solubile(PO43-) are loc tot în prezența microorganismelor.

Fosforul organic (plantele și animale moarte, deșeuri de materii organice) este transformat în PO43- de către microorganisme, apoi acesta este asimilat în țesutul plantelor și animalelor după care ciclul se reia.

Fosforul fiind un element nutritiv de bază, creșterea concentrației acestuia în apele naturale prin deversarea de ape reziduale netratate sau parțial tratate poate duce la eutrofizarea apelor care se manifestă prin îmbogățirea în materii organice (dezvoltarea algelor și a altor microorganisme) care consumă oxigenul din apă provocând moartea organismelor acvatice. Efectul eutrofizării se manifestă prin colorarea apei, reducerea transparenței.

Ciclul sulfului, prezintă o importanță deosebită pentru fenomenele biologice, geologice și de poluare. Formele sub care se găsește sulful în natură și care au o importanță deosebită în managementul calității apelor naturale sunt: sulful organic, hidrogenul sulfurat(H2S), sulful elementar(S0) și sulfații(SO42-).

Prezența hidrogenului sulfurat în apă conferă gust și miros neplăcut, acesta fiind toxic pentru multe organisme. De asemenea, hidrogenul sulfurat poate forma diverse combinații cu metalele grele(fier, zinc, cobalt) și poate inhiba dezvoltarea bacteriană în concentrații mari, se poate transforma sub acțiunea bacteriilor în acid sulfuric ducând la corodarea conductelor de apă.

Acțiunile de transformare ce au loc în cadrul ciclului sulfului sunt prezentate în figura 1.3.

Figura 1.3: Ciclul sulfului.

Pe lângă microorganismele autotrofe (sintetizează propria lor materie organică plecând de la substanțe minerale) în apele naturale există și microorganisme parazite, care se dezvoltă și depind de un organism viu și care sunt în mare parte patogene.

Prin apă se pot transmite o serie de boli care se pot împărții în: boli bacteriene(febra tifoidă, dizenteria), boli virotice(conjunctivita, poliomielita, hepatita epidemică), boli parazitare(lambliaza, tricomoniaza).

Indicatorii bacteriologici au un rol important în aprecierea potențialului epidemiologic al surselor de apă, cei mai utilizați în domeniul apei fiind numărul total de germeni și bacilul coli.

Numărul total de germeni, reprezintă numărul de colonii ce cresc prin însămânțarea unui mililitru de apă(sau diluții din acest mililitru) într-un mediu de cultură după 24 de ore de termostatare la 370C.

Sursa cea mai importantă de poluare bacteriologică a apei o constituie reziduurile, excrementele umane și animale care pot conține germeni patogeni. Indicatorul poluării fecale este bacilul coli(Escherichia coli) care este un germen saprofit și trăiește în intestinele omului și animalelor. Grupul coli este reprezentat de bacili-gram negativi, nesporulați, cu mobilitate slabă sau nulă care fermentează lactoză cu degajare de gaze.

Un mijloc de diagnosticare a apelor naturale este și analiza hidrobiologică, care constă în inventarierea microscopică a fito și zooplanctonului prin analiza organismelor situate pe fundul apei (bentonice) și a organismelor fixate pe diferite suporturi(perifitonului) având în vedere că, compoziția biocenozelor acvatice este puternic influențată de poluare.

În Tabelul 1.2 este prezentată analiza comparativă a principalelor caracteristici ale surselor de apă subterană și de suprafață.

Tabelul 1.2: Sumarul caracteristicilor surselor de apă.

Tabelul 1.2: Sumarul caracteristicilor surselor de apă. (continuare)

Filiere uzuale de tratare [11, 27, 31, 63, 75, 81, 88, 101, 104, 122]

Pentru încadrarea impurităților conținute în apele naturale în normele de potabilitate, sursele de apă trebuie tratate, sarcină ce revine stației de tratare , care prin diverse construcții și instalații realizează un lanț de procese(un flux tehnologic continuu) prin care în final, apa distribuită consumatorilor se înscrie în normele de potabilitate.

NTPA-013/2002 fixează trei calități de apă A1, A2, A3 pentru apele de suprafață, acestea fiind asociate tratamentelor de tip T1, T2, T3.

T1: tratare fizică simplă cu dezinfecție(de exemplu: filtrare rapidă, dezinfecție)

T2: tratare fizică, chimică și dezinfecție(de exemplu: preclorinare, coagulare-floculare, decantare, filtrare, dezinfecție)

T3 : tratare fizică, chimică avansată, afânare și dezinfecție(de exemplu: clorinare intermediară, coagulare-floculare, decantare, filtrare pe cărbune activ, ozonizare, clorinare finală)

Modul de alcătuire a stației de tratare este strâns legat de tipul de sursă, de natura și concentrația impurităților ce urmează a fi înlăturate.

Metodele de tratare pot fi clasificate din punct de vedere al naturii proceselor la care se apelează în: procedee fizice (care nu apelează la reactivi), procedee chimice (care apelează la reactivi) și procedee biologice (care se bazează pe activitatea microorganismelor).

Principalele procedee de tratare utilizate în alimentările cu apă sunt:

sitarea, pentru reținerea corpurilor și materialelor plutitoare antrenate în apă

presedimentarea, reținerea suspensiilor grosiere și a particulelor de nisip prin staționarea relativă a apei

coagularea și flocularea, constă în aglomerarea suspensiilor fine nedecantabile în flocoane care să fie ușor sedimentabile

decantarea, are ca scop reținerea suspensiilor din apă (90-95%) prin staționarea relativă a apei, după faza de coagulare-floculare

filtrarea, este utilizată pentru finisarea limpezirii prin reținerea particulelor fine și a microorganismelor

dezinfecția, realizată în scopul distrugerii microorganismelor

aerarea, constă în îmbogățirea apei cu oxigen necesară pentru stimularea reacțiilor de oxidare

adsorbția, este un procedeu utilizat pentru eliminarea gustului și mirosului neplăcut al apei

precipitare chimică, utilizat în scopul eliminării substanțelor dizolvate

schimbul ionic, procedeu utilizat pentru eliminarea avansată din apă a unor elemente(Ca, Mg, Fe, Mn), în vederea preparării unor ape pure

Alcătuirea stației de tratare trebuie astfel realizată încât să asigure :

circulația apei de la o instalație la alta

corectarea tuturor indicatorilor de calitate ai apei

minimum de cheltuieli de exploatare în condițiile unei maxime siguranțe în potabilizarea apei livrate

flexibilitate, care să permită adaptarea instalațiilor la variația calității apei din sursă

posibilitatea dezvoltării ulterioare a stației de tratare în funcție de creșterea necesarului de apă

încadrarea stației de tratare în ansamblul sistemului de alimentare cu apă, în condițiile unei fiabilități crescute și a unor posibilități de automatizare, dispecerizare corespunzătoare nivelului de moment și în perspectivă.

Gradul de eliminare a impurităților prezente în apă prin diferite tehnici de tratare este prezentat în Tabelul 1.3 unde: P-foarte puțin(reducere 0-20%), F-puțin(reducere 20-60%), G-bun(reducere 60-90%), E-foarte bun(reducere 90-100%), „-” – nu se aplică.

Tabelul 1.3: Gradul de eliminare a impuritășilor din apă prin diferite tehnici de tratare.

1osmoză inversă, 2ultrafiltrare, 3electrodializă, 4cărbune activ granular, 5cărbune activ pulbere, 6compuși organici volatili, 7compuși organici sintetici, 8trihalometani, 9total solide dizolvate, 10compuși organici totali.

Descriere Proces tehnologic Statia de apa subterana Urseni

În Capitolul 4. “Scopul, obiectivele și metodologia de cercetare”sunt prezentate scopul și obiectivele

cercetării, detalii referitoare la locațiile punctelor de prelevare, frecvența de prelevare a probelor de apă

subterană, parametri analizați, metotodologia de lucru în teren, în laborator și metodologia de prelucrare a

datelor.

Punctele de prelevare au fost stabilite astfel încât să ofere informații despre calitatea apelor din

subteranul unei arii cât mai largi de acoperire a zonei periurbane Timișoara, în funcție de distribuția

straturilor acvifere pe verticală.

Frecvența de prelevare și parametri analizați, au fost stabiliți în funcție de utilizările apei din straturile

acvifere studiate și de presiunile antropice existente în arealul cercetat.

Studiul calității apelor subterane a fost realizat pe baza rezultatelor obținute în urma analizelor chimice

efectuate asupra probelor de apă prelevate din:

– fântâni private și puțuri cu pompă forate în acviferul freatic (2-14)m, au fost prelevate probe de apă

de 4 ori pe parcursul fiecărui an de studiu, în lunile: februarie, mai, august și noiembrie (pentru analiza NO-

3,NO2-, NH4+, și pH);

– foraje de control a poluării acviferului freatic(12- 60)m, au fost prelevate probe de apă o dată pe an,

în anul 2007 (pentru analiza Fe, Mn, Cu, Zn, Pb, Ni), și în anii 2008 și 2009 (pentru analiza NO-

3, NO2-, NH4+,CCOMn, PO4- și pH);

– foraje de captare a apei din straturile acvifere de medie (60-100)m și de mare adâncime (100-210)m

în vederea potabilizării, au fost prelevate probe de apă brută o dată pe an, în anii 2007, 2008 și 2009 (pentru

analiza pH-ului, Fe și Mn, CCOMn, durității, turbidității și a conductivității).

Metotodologia de lucru în teren a constat în deplasări efectuate în scopul:

– identificării surselor de alimentare cu apă potabilă și a surselor de poluare din arealul cercetat;

– stabilirii punctelor de prelevare și a prelevării periodice a probelor de apă.

Metotodologia de lucru în laborator a constat în efectuarea analizelor chimice asupra probelor de apă în

vederea determinării concentrațiilor parametrilor urmăriți.

Metotodologia de prelucrare a datelor a constat în efectuarea analizei în componente principale și a

analizei clusteriale.

Analiza statistică a fost realizată cu pachetul STATISTICA8

Pentru a determina o clasificare a stării calitative a apelor freatice din zona periurbană Timișoara, în

funcție de concentrațiile acestora în nitrați, nitriți, amoniu, cât și a valorilor ph-ului, au fost calculate corelațiile liniare între valorile concentrațiilor parametrilor analizați.