Gest.bazin Hidro B5 [310956]

RUSU TIBERIU LILIANA TEODOROF

RUSU TUDOR ANDREI

GESTIUNEA ECOLOGICĂ

A

BAZINELOR HIDROGRAFICE

2009

CUPRINS

IMPORTANȚA APEI ÎN NATURĂ …………………………….5

1.1. Apa element vital pentru omenire…………………………………5

1.2. Domeniile de utilizare a apei……………………………………..7

1.3. Principalele proprietăți ale apelor…………………………………9

1.4 Calitatea apei……………………………………………………..17

2. LEGISLAȚIA APELOR …………………………………………24

2.1. Aspecte generale ………………………………………………..24

2.2. Politica comunitară privind apa …………………………………25

2.3. Obiectivele Directivei Cadru privind Apa (2000/60/EC) ………29

2.4. Principalele definiții utilizate în directiva cadru ……….……….30

2.5. Măsuri administrative rezultate din directiva cadru …………….33

2.6. Obiectivele de mediu rezultate din directiva cadru………………34

2.7. Principalele directive ale Comunității Europene privind apa …..36

2.8. Situația actuală a implementării și aplicării legislației europene .37

2.9. Principalele legi și normative referitoare la protecția și

utilizarea apei……………………………………………………………………..39

3. ELEMENTE DE MONITORING A CALITĂȚII APELOR …45

3.1. Aspecte generale privind activitatea de monitoring..……………45

3.2. Monitoringul chimic.…………………………………………….46

3.3. Stații automate de monitoring și alarmare;………………………48

3.4. Biosisteme de alarmare automată……………………………….49

3.5. Starea calității apelor de suprafață ………………………………………..50

4. CONCEPTUL DE DEZVOLTARE DURABILĂ ȘI

GESTIUNEA RESURSELOR DE APĂ ……………………………….53

4.1. Definire și conținut …………………………………………………………….53

4.2. Direcții de cercetare ale dezvoltării durabile ………………………….55

4.3. Resursele de apă ale României …………………………………………….57

5. CONSIDERAȚII GENERALE PRIVIND GRADUL

DE POLUAREA RESURSELOR DE APĂ POTABILĂ ………61

5.1. Aspecte generale privind poluarea apelor ……………………………..61

5.2. Poluarea apelor de suprafață ……………………………………………….62

5.3. Clasificarea poluanților din apă …………………………………………..67

5.4. Protecția calității apelor ……………………………………………………..68

5.5. Reacții din mediul acvatic …………………………………………………..71

DOMENIILE DE UTILIZARE A APELOR ………………..75

6.1. Aspecte generale ……………..…………………………………….75

6.2. [anonimizat]………………75

UTILIZAREA RAȚIONALĂ A APEI…………………….…..81

7.1. Generalități privind gestionarea resursele de apă.………….……81

7.2. Amenajări complexe pentru gestionarea apelor………………….82

7.3. Studiul resurselor de apă ………………………………….…….82

7.4. Bilanțul apelor…………………….……………………….…….85

7.5. Raționalizarea folosirii resurselor de apă ………………..………86

GESTIONAREA BAZINELOR HIDROGRAFICE CA

VECTORI DE VEHICULARE ÎN GEOSISTEM ……………..81

8.1. Locul și rolul apei în geosistem ……………………………………………81

8.2. Subsistemul oceanic ……………………………………………………………89

8.3. Subsistemul ape curgătoare ………………………………………………….92

SISTEMUL CICLULUI HIDROLOGIC ………………………….94

9.1. Circuitul apei în natură ……………………………………………………..94

9.2. Componentele sistemului hidrologic …………………………………..96

9.3. Modelarea sistemului hidrologic ……………………………………….101

9.4. Modelarea topologică ………………………………………………………103

9.5. Mișcarea apei și a poluanților în sol …………………………………..107

TRANSPORTUL ȘI DISTRIBUȚIA AGENȚILOR POLUANȚI ÎN APE ……………………………………………………….113

10.1.Aspecte generale privind poluarea râurilor …………………………113

10.2. Caracterizarea poluanților și pătrunderea lor în pânzele

Freatice ………………………………………………………………………..117

10.3. Ecuațiile de transfer a poluanților în mediile acvatice…………120

10.4. Amestecul și diluția jeturilor poluante ……………………………..122

10.5. Dispersia poluanților în râuri ………………………………………….128

10.6. Modele de simulare a poluării apelor subterane ………………. 134

HIDROLOGIA RAURILOR …………………………………………….141

11.1. Bazinele hidrografice…………………………………………………….141

11.2. Caracterizare bazinelor hidrografice………………………………..142

11.3. Dinamica apei râurilor ……………………………………………….144

12.HIDROLOGIA LACURILOR …………………………………….153

12.1. Clasificarea lacurilor …………………………………………………153

12.2. Principalele caracteristici ale unui lac…………………………..155

12.3.Bilanțul apei din lacuri ……………………………………………….156

12.4.Principali parametri ale lacurilor………………………………….157

REGIMUL HIDROLOGIC AL APELOR

DIN DELTA DUNĂRII………………………………………………159

Considerații generale ………………………………………………..159

Apele de suprafață ……………………………………………………160

14. BIBLIOGRAFIE ………………………………………………………194

CAPITOLUL 1

IMPORTANȚA APEI ÎN NATURĂ

Apa element vital pentru omenire

Apa este cea mai respândită substanță compusă în natură, ocupând ¾ din suprafața globului terestru. Practic suprafața Pământului este acoperită în proporție de 78% de apă.

Multă vreme apa a fost considerată un element și anume pâna în anul 1783, când Lavosier dovedește pe cale experimentală că apa este o substantă compusă, procedând la trecerea vaporilor de apă peste un fier înroșit și când aceștia s-au descompus.

În natură apa se găsește sub toate stările de agregare: solidă (gheață, zăpadă), lichidă (apa de ploaie, apa subterană, oceane, mări, fluvii, râuri, etc), gazoasă (vaporii de apă din atmosferă).

Apa se mai găseste în toate organismele animale și vegetale, precum și în cristalohidrați, sub formă de apă de cristalizare.

De și suprafața pământului este acoperită în proportie de peste 78 % cu apă, doar 2,5 % din această apă poate fi considerată ca fiind sursă pentru apa potabilă. Desigur că acum există tehnologii pentru desalinizarea apelor din mări și oceane, dar costurile operațiilor de desalinizare sunt ridicate și doar țările foarte bogate pot apela la această tehnologie. Conform unui raport al Comisiei pentru Dezvoltarea Durabilă al Națiunilor Unite, numai 0,007 % din resursele totale de apă proaspată ale Pământului sunt accesibile pentru necesitățile umane.

Rezervele de apă potabilă ale globului sunt localizate în:

ghețari – 24 mln km3

lacuri și râuri cu apa dulce- 230 mln km3;

atmosferă, 14 mln km3.

Din punct de vedere calitativ, din totalul hidrosferei, 97% este apă sărată, iar diferența se găsește în ghețari, lacuri și fluvii, râuri, ape subterane și în atmosferă.

Resursele de apă posibil de a fi potabilizate în România, sunt constituite din:

râuri interioare;

lacuri naturale sau artificiale;

fluviul Dunarea (apele Mării Negre nu sunt luate în considerare datorită dificultăților tehnice și economice ale proceselor de desalinizare);

apele subterane.

Apa constituie fondul principal al întreținerii și dezvoltării vieții, fiind de o importanță primordială pentru omenire.

Fără apă nu ar putea exista viață. În organism apa intră în compoziția organelor, țesuturilor și lichidelor biologice. Ea dizolvă și transportă substanțele asimilate și dezasimilate în organism, menține constantă concentrația sărurilor în organism și prin evaporare ei de pe suprafața corpului, apa participă la reglarea temperaturii corpului omenesc.

Apa contribuie la fenomenele osmotice din plante și are o deosebită importanță în procesul de fotosinteză.

În jurul surselor de apă s-au dezvoltat o mare divesitate de biocenoze și chiar civilizația umană a fost atrasă și s-a stabilit în aceste zone.

Din datele Organizației Mondiale a Sănătății cantitatea minimă de apă necesară organismului uman este de 5 litri / 24 ore, din care aproximativ 1,5-2 litri o reprezintă apa consumată ca atare.

La această cantitate de apă, care acoperă nevoile pur fiziologice ale omului, se adaugă însă, cantități mult mai mari de apă utilizată de om în diferite alte scopuri fie casnice, fie industriale.

Astfel pentru nevoile individuale reprezentate de apa utilizată pentru curățenia corporală, omul foloseste zilnic în medie 40 litri de apă, la care se adaugă nevoile gospodărești de pregătire a alimentelor, de intreținere a curățeniei locuinței și a îmbracăminții etc.

La aceste utilizări se adaugă acoperirea nevoilor industriale reprezentate de apa folosită ca materie primă, ca solvent sau ca separator pentru substanțe cu densități diferite, la spalarea unor produse sau purificarea altora, la spălarea și intreținerea diverselor aparate și masini- unelte, la răcirea unor medii de lucru etc.

De asemenea apa este folosită pentru alimentarea și ingrijirea animalelor, a adăposturilor pentru animale, pentru irigații, consumul fiind și în acest caz semnificativ.

O statistică a O.N.U. arată că asistăm la o creștere a consumului de apă în lume, creștere care se produce în progresie geometrică și care a determinat ca în unele zone ale pământului să se resimtă acut lipsa de apă.

Domeniile de utilizare a apei

În raport cu resursele de apă relativ limitate, cerințele de apă ale omenirii au cunoscut o creștere continuă, de la 1,4 miliarde m3 în anul 1950 – la circa 20,40 miliarde m3 în anul 1989, din care:

11 % apă potabilă pentru populație și domeniul public;

44 % apă potabilă și industrială pentru agenți economici ;

45% apă pentru irigații, zootehnie și piscicultură.

Creșterea de peste 155 de ori a cerințelor de apă reflectă în mare parte dezvoltarea economico-socială fără precedent a omenirii, dar în același timp ne atrage atenția asupra menținerii unor situații de utilizare nerațională, dar și a risipei de apă.

Aceste situații sunt generate atât de perpetuarea unor tehnologii de fabricație mari consumatoare de apă în industrie, în raport cu cele utilizate în alte tări, respectiv folosirea unor norme exagerate de apă la irigarea culturilor, de pierderi de apă în rețelele de distribuție și de risipa de apă, cât și de insuficiența dotare cu sisteme de măsurare a cantităților de apă prelevate și evacuate, ca și de lipsa unui sistem de pârghii economice de constrângere în vederea economisirii apei.

Creșterea consumului de apă a fost însoțită de o creștere a cantităților de apă uzată, fără ca acest lucru să fie corelată cu dezvoltarea și modernizarea instalaților de epurare în vederea creșterii capacitățile și a calității procesului de epurare, concomitent cu asigurarea necesarului de apa de calitate.

Astfel, conform datelor de la Compania Națională Apele Române referitor la anul 1990, din totalul apelor uzate evacuate, s-a apreciat că numai 22% din aceste ape uzate au fost epurat corespunzător, conform legislație de atunci, cca 50% s-au epurat ineficient, iar aproximativ 28% s-au evacuat în receptori naturali fără epurare, influențând negativ calitatea mediului, în deosebi a celui acvatic.

Tendințele actuale în ceea ce privește consumul de apă, vor conduce la o solicitarea exagerată a resurselor de apă, perturbând echilibrul acestor resurse, ceea ce ar avea efecte nefavorabile pe termen lung asupra însăși a dezvoltării economico-sociale a țării.

Elaborarea și implementarea eficientă a unei politici naționale pentru utilizarea ratională a resurselor de apă impune urmatoarele priorități:

reducerea ritmului de creștere a consumului de apă în toate ramurile economiei naționale;

raționalizarea și economisirea apei la minimum necesar;

scăderea cerințelor de apă proaspată din surse naturale și reducerea consumului apă ce nu poate fi recuperată;

reciclarea și reutilizarea apei de către agenții economici;

protecția apei împotriva poluării;

întocmirea și aplicarea unei legislații adecvate;

educarea și participarea activă a publicului pentru protejarea resurselor de apă.

Pentru a putea cunoaște resursele de apă și a modalitățile de a le proteja se impune cunoașterea circuitului apei în natură. Circuitul apei in natură este de fapt un proces foarte complex. Din punctul de vedere al evaluării și al protejării apei trebuiesc urmăriți cel puțin trei factori importanți:

localizarea diferitelor forme sub care se găsește apa (ghețari, ape de suprafață, ape subterane, ape meteorice, etc.)

procesul de trecere a apei în diverse stări de agregare;

sectoarele mari utilizatatoare și consumatoare de apă;

natura activităților ce pot polua apele.

Pentru a putea înțelege circuitul apei în natură trebuie să cunoaștem mai întâi fenomenele ce influențează acest circuit.

Spre exemplu:

calculele efectuate au arătat, că pe timp de un an, 1m2 de suprafață terestră primește atâta de energie solară, încât poate să vaporizeze un strat de apă cu grosimea de 1-1,30 m;

vântul este acela care după evaporarea apei asigură circulația și repartiția vaporilor de apă în atmosferă;

în funcție de temperatură și gradul de saturație al aerului, apa poate condensa în particule foarte fine, cum ar fi ceața, sau în particule mai grosiere, lichide sau solide, de tipul norilor;

în condiții prielnice, norii dau naștere la precipitații care cad pe suprafața pământului sub formă de ploaie, grindină sau zăpadă;

o parte din apa de precipitații, cade în fluvii, mări și oceane, de unde reîncepe circuitul de evaporare, însă o altă parte din apa condensată, sosită pe uscat, urmează și alte destinații cum ar fi pătrunderea în sol, formarea unor șuvoaie, torenți, care se scurg în pâraie, râuri, fluvii, apoi în mări și oceane.

În afara de apa care prin infiltrație pătrunde în sol, apele subterane pot să provină din ape fosile, bine conservate în timp, în diverse straturi geologice etanșe sau pot să fie așa numitele ape juvenile, sintetizate în profunzimea scoarței terestre.

Ținînd cont de toți factorii implicați și care pot influența circuitul apei în natură, dar și de utilizarea apei în diferite domenii de activitate, circuitul apei în natură poate să fie reprezentat cu aproximație în figura 1.1.

Fig. 1.1 Circuitul apei în natură

1.3. Principalele proprietăți ale apelor

Apa se caracterizează printr-un ansamblu de proprietăți fizice, chimice, biologice, bacteriologice și organoleptice, funcție de care se poate aprecia calitatea apei și funcție de aceasta, domeniul posibil de utilizare. Atunci când dorim să stabilim posibilitatea utilizării apei în anumite scopuri trebuie în mod obligatoriu să-i determinăm proprietățile.

Doresc să menționez doar faptul că pentru a obține apă potabilă dintr-o sursă de apă naturală, costurile potabilizării și calitatea apei potabile depinde direct de calitatea sursei de apă și în timp și stabilirea fluxului de potabilizare depinde în mod implicit de proprietățile apei brute.

PROPRIETĂȚILE FIZICE ALE APELOR

Din categoria proprietăților fizice ale apelor enumerăm: temperatura, transparența, turbiditatea, culoarea, densitatea, conductibilitatea electrică, căldura specifică, radioactivitatea.

Temperatura apelor naturale variază în spațiu și timp și depinde de tipul apei, de suprafața sau de adâncime stratului acvifer. Spre exemplu apele subterane, în mod normal au o temperatură constantă, în general cuprinsă între 8 – 10 C, la o adâncime a stratului acvifer de 10 – 30 m, dar crește cu 1 grad la fiecare 33 de metri adâncime. Apele curgătoare au temperaturi ce oscilează între 0 și 25 – 26 C, funcție de anotimp, iar în ceea ce privește apa lacurilor, temperatura apei variază pe verticală, mai ales la lacurile adânci.

Transparența apelor în general depinde de cantitatea, natura și dimensiunea substanțelor minerale aflate în suspensie sau dizolvate și este influențată mult de prezența vegetației acvatice.

Stabilirea gradului de transparența a apei este o problemă destul de relativă. Acest indicator se apreciază prin grosimea stratului de apă în m sau cm prin care se distinge conturul unui obiect (cel mai frecvent se utilizează metoda discului lui Secchi).

Turbiditatea apei este o caracteristică importantă a apei care se definește prin gradul de turbiditate al apei pe scară etalon a silicei, respectiv 1 grad de turbiditate este echivalent cu prezența în apă a 1mg / l de SiO2. Această caracteristică este influențată de prezența în apa a unor suspensii extrem de fine ce reduc transparența apei. În cazul apelor curgătoare, spre exemplu turbiditatea este influențată de prezența aluviunilor și care se poate remarca mai ales după ploile torențiale sau după topirea bruscă a zăpezilor. Prezența aluviunilor în apele de suprafață se poate determina prin prelevarea unei probe de apă și analizarea ei, când se poate stabili cantitatea de aluviuni în g / msau g / l. Determinarea turbidității se realizează foarte ușor și rapid dar în mod indirect cu ajutorul aparatului numit turbidimetrului, ce utilizează pentru aprecierea transparenței apei celule fotoelectrice.

Apele subterane sunt în general cu un grad foarte mic al turbidității, sunt relativ limpezi, făcând excepție apele ce conțin dizolvate săruri solubile ale fierului și manganului. Din considerente strict comerciale apele minerale ce conțin aceste săruri (respectiv marea majoritate) se supun unui tratament de deferitizare și demanganizare pentru a deveni transparente, în caz contrar în scurt timp aceste săruri se depun pe pereții ambalajelor transparente și produc un efect inestetic produsului.

Culoarea apei. Teoretic apa naturală într-un strat cu o grosime sub 5 cm este incoloră. Când se depășește această grosime și dacă în apă sunt substanțe solide dizolvate sau în suspensie, apa poate să aibă diferite culori începând de la albastru la verde sau de la galben la cafeniu. Aceste culori se datorează sărurilor aflate în apă, spre exemplu: sărurile de calciu și magneziu dau apei o culoare albăstruie, cele ale fierului verde-gălbui, iar prezența unor aluviuni fie de natură humică sau argiloasă dau o culoare pornind de la galben spre maroniu.

Există modalități tehnice de apreciere a culorii apei prin comparea culori unui eșantion de apă cu o scara colorimetrică Forel – Uhle, care cuprinde 21 de nuanțe.

Densitatea apei. Densitatea apei ca raport între masă și volum este mult influențată de temperatura apei. Astfel la temperatura de 4C și la presiunea atmosferică normală, apa are o densitate de 1 g / cm. La o temperatură apropiată de 0 C, densitatea apei devine 0,99987 g / cm, iar la o temperatură de 25C densitatea apei este 0,99707 g / cm. După cum se știe densitatea maximă apei este la o temperatură de 4C, fapt ce asigură pe timp de iarnă pe fundul apelor condiții pentru existența vieții bentonice.

Conductivitatea electrică. Exprimă capacitatea apei de a conduce curentul electric. Practic este inversul rezistenței electrice. Ca unităti de măsură se poate exprima în Siemens (S), echivalentul mho ( inversul lui Ohm). Conductivitatea apei depinde în primul rând de prezența sărurilor dizolvate în apa și de temperatura apei. Apa pură are o foarte mică conductivitate de numai 0,0055 mho, apele potabile din pânzele freatice au o conductivitate cuprinsă între 30 și 2000 mho, în timp ce apele oceanelor și a mărilor sărate au o conductivitate mare cuprinsă între 45000 – 55000 mho. Pentru măsurarea acestei proprietăți se utilizează conductometrul. Valorile determinate prin măsurare ne indica indirect prezența sărurilor minerale dizolvate în apă, dar și aproximativ cantitatea acestora, dar fără a putea determina natura sărurilor dizolvate.

Radioactivitatea apei. Practic nu este vorba de radioactivitatea în sine a apei, ci de faptul că apa poate permite unor substanțe radioactive să emită spontan radiații corpusculare ( și ) sau electromagnetice () . Această proprietate a apei se datorează îmbogățirii apelor cu izotopi radioactivi ca urmare a trecerii apelor din straturile acvifere prin zone de roci eruptive cu conținut ridicat de uraniu, toriu sau radiu. Radioactivitatea apelor se măsoare în picocurie – pCi . Pentru apa potabilă limita maximă admisibilă este 30 pCi/Rn/l. Exsta în lume ape minerale cu radioactivitate ridicată peste 10000 pCi/Rn/l. La noi în țara ape radioactive se găsesc la Sângiorz – Băi, Băile Tușnad, Băile Herculane.

PROPRIETĂȚI ORGANOLEPTICE ALE APELOR

Dintre proprietățile organoleptice enumerăm ca fiind cele mai importante gustul și mirosul.

Gustul. Este o proprietate organoliptica importantă a apei, mai ales a apei potabile. Această caracteristică depinde de prezența unor substanțe minerale în apă, a unor suspensii sau a unor gaze dizolvate. Această proprietate se poate aprecia doar gustând apa și când se pot da diferite verdicte, ca de exemplu: fără gust, gust foarte slab, gust slab, gust perceptibil, gust puternic, gust foarte puternic. De regulă se afirmă că apa are un gust plăcut dacă conține o cantitate mică de săruri minerale.

Gustând apa putem aprecia natura unor substanțe aflate în apa. De exemplu dacă apa are un gust dulceag înseamnă ca ea conține substanțe organice și foarte puține săruri, dacă apa este sărată înseamnă că ea conține multă clorură de sodiu, dacă apa are un gust amar înseamna că ea conține sulfat de magneziu sau clorură de magneziu, dacă are un anumit gust înseamnă că apa conține substanțe dizolvate din categoria alaunilor, iar dacă apa este acidulată ea conține de regulă dioxid de carbon.

Mirosul. Mirosul apei se datorează prezenței în apa a unor substanțe mirositoare. In condiții normale apele naturale sunt inodore. Prezența unor gaze, ca de exemplu HS (hidrogen sulfurat) sau a unor substanțe organice în descompunere, a unor microorganisme, sau a unor substanțe chimice de natură antropica, pot imprima apei unele mirosuri. Prezența unor produse petroliere în apa, sau a unor fenoli, fac ca apa să aibă un miros neplăcut astfel încât apa nu mai poată fi potabilizată.

Pentru a putea stabili mai ușor mirosul apei, se recomandă încălzirea apei la 50 C, când mirosul apei se accentuiază.

Intensitatea și tipul mirosului se poate aprecia în mod analog cu cel al gustului pe baza unei scări cu diferite trepte de intensitate ca de exemplu: fară miros, miros foarte slab, miros slab, miros perceptibil, miros puternic, miros foarte puternic.

PROPRIETĂȚILE CHIMICE APE APELOR

In condiții naturale normale, apele nu sunt pure în sensul chimic al cuvântului. De fapt apele naturale sunt soluții ce conțin substanțe solide dizolvate sau în suspensie, precum și gaze dizolvate. Este important să cunoaștem ce conțin aceste ape, pentru că în funcție de calitatea acestora se poate stabili domeniul lor de utilizare. Dintre cele mai importante proprietăti chimice amintim:

reziduu fix;

pH-ul apei;

conținutul în ioni;

conținutul în gaze;

salinitatea;

Reziduu fix, exprimat în mg/l reprezintă cantitatea de substanțe solide organice și anorganice dizolvate într-un litru de apă. Determinarea acestui parametru important se face prelevând o cantitate de apă care se filtrează pentru reținerea suspensiilor fine, după care este încălzită într-o etuvă la o temperatură de 105 C, timp de circa 2 ore, timp în care se evaporă apa. Acest reziduu fix de regulă este asociat cu mineralizarea apei.

Dacă acest reziduu fix este calcinat la o temperatură de 600 C, se obține reziduu la calcinare, care reprezintă practic conținutul de substanțe minerale dizolvate în apa. Diferența de grame între reziduu fix și reziduu la calcinare o reprezintă cantitatea de substanțe organice dizolvate în apa și care ard prin calcinare. Această diferența se mai numește și pierdere prin calcinare.

In general apele subterane sunt mult mai mineralizate decât cele de suprafață, din cauză că aceste ape staționând în diverse tipuri de soluri sau parcurgând diverse tipuri de roci dizolvă substanțele minerale aflate în aceste straturi. Conform legislației din România, dacă mineralizarea apelor subterane depășește 1000mg / l, atunci aceste ape se numesc ape minerale.

Duritatea apei

Duritatea apei numită și grad hidrotimetric, reprezintă suma concentrației cationilor metalici din apă. In principal cationii cei mai prezenți în apă sunt în principal ai calciului și magneziului și intră în constituția carbonaților, sulfaților, clorurilor, azotaților, fosfaților, silicaților etc. La acești compuși se pot asocia și mici cantități de ioni ai fierului, aluminului, zincului, manganului, bariului, stronțiului etc.

In general compoziția chimică a apei variază în limite largi și depinde de natura și compoziția chimică a rocilor cu care aceasta a fost în contact. Spre exemplu apa meteorică ce conține CO2 dizolvă unele roci, cum ar fi calcarul ( CaCO3 ), dolomitul [CaMg(CO3 )2], anortimul (CaAl2Si2O8) sau fosteritul (Mg2SiO4) :

CaMg(CO3)2 + 2 CO2 + 2H2O CaMg(HCO3)4

Astfel cationii de calciu și magneziu îmbogățesc apa în ioni de calciu și magneziu.

Duritatea apei este de două tipuri:

duritate temporară și care este data în principal de bicarbonații de calciu și magneziu și care se pot îndepărta prin fierberea apei, când are loc reacția:

Ca(HCO3)2 încălzire CaCO3 + CO2 + H2O

Solubil greu solubil

duritatea permanentă, care se datorează celorlalte săruri de calciu și magneziu

(fosfați, cloruri, sulfați etc) care nu se pot îndepărta prin fierbere deoarece solubilitatea lor crește o dată cu temperatura;

duritatea totală, reprezintă suma celor două durități: temporară + permanentă.

Intensitatea durității apei se poate exprima în grade germane, franceze sau engleze. Există diferențe semnificative între gradele germane, franceze sau germane. Spre exemplu un grad de duritate a apei în grade germane reprezinta din punct de vedere cantitativ 10 mg CaO sau 1,42 mg MgO la un litru de apă. Unui grad german de duritate a ape îi corespunde 17,9 grade franceze sau 1,25 grade engleze. România utilizează ca masură pentru aprecierea durității apei gradele germane.

Conform scării germane de duritate a apei (exprimată în mg CaO/ l ), apa poate fi clasificată astfel:

Clasificarea apelor după duritate Tabelul 1

Dacă raportăm clasificarea durității apei la conținutul de CaCO3, avem următoarea clasificare.

Clasificarea apei după conținutul de CaCO3 Tabelul 2

Sub aspectul domeniului de utilizarea apei, duritatea apei are mai multe implicații negative, mai ales din punct de vedere economic, întrucât o serie de carbonați se pot depune în timp în cazane sau pe conducte influentând negativ procesul de schimb de căldură iar pe timp îndelungat pot optura conductele.

De asemenea apa dură duce la scăderea eficienței agenților de spălare, săpun, detergenți sau șampon, deoarece ionii de calciu și magneziu vor precipita cu anionii agenților de spălare conform reacției:

(R – COO)2ca +

săpun de sodiu (solubil) Săpun de calciu (insolubil)

Compușii greu solubili rezultați aderă la piele, sunt greu de îndepărtați și formează un mediu propice dezvoltării unor bacterii.

În schimb apele foarte moi corodează conductele din oțel prin faptul că conțin ioni de cadmiu, cupru, plumb și zinc.

Din motivele prezentate mai sus în multe procesele industriale în care se folosește apa, ea trebuie tratată, respectiv în cazul de față dedurizată.

Dedurizarea apei este procesul de tratare a apei prin care se micșorează duritatea apei. Pentru a micșora duritatea apei se pot aplica trei tratamente și anume:

utilizarea de schimbători de ioni;

tratarea apei o bază;

tratarea apei cu carbonați alcalini.

Schimbătorii de ioni pot fi sintetici sau naturali, de regulă roci vulcanice. Practic în cadrul acestui proces, ionii de calciu din apă sunt inlocuiți cu ioni de sodiu din schimbătorul de ioni, rezultând un compus al sodiului care este foarte solubil în apă.

Reacția decurge în modul următor:

4 ioni din rășină + 2 ioni din apă în apă + rășină cu 2 ioni de

În cazul utilizării unei baze, respectiv Ca(OH)2 are loc reacția:

Ca(HCO3)2 + Ca(OH)2 2 CaCO3 + 2H2O

In cazul utilizării unor carbonați alcalini, respectiv Na2 CO3 are loc reacția:

Na2CO3 + CaSO4 Na2SO4 + CaCO3

Produsul rezultat, respectiv carbonatul de calciu poate fi ușor reținut prin filtrare și deci poate fi îndepărtat.

Concentrația ionilor de hidrogen ( ph-ul)

Acest indicator evidențiază caracterul acid sau bazic al apei. De exemplu, când ionii de hidrogen sunt cei dominanți, pH-ul este mic, sub 7 și reacția apei este acidă. Dacă în schimb, predomină ionii de oxidril, pH-ul este mai mare decât 7, iar reacția apei este alcalină (bazică). Când pH-ul apei este 7, apa are un caracter neutru.

In general apele naturale au pH-ul cuprins între 6 și 8,5.

Ideea acestui indicator aparține lui S.P.L. Sorensen, care l-a introdus în terminologia chimică în anul 1909 și provine de la două cuvinte din limba latină „ pondus hidrogenii”, sau potențialul de hidrogen și este o măsură a concentrației de hidrogen dintr-o soluție. pH-ul este definit astfel:

sau

In mod similar poate fi definită apa sub aspectul ionilor de oxidril pOH, respectiv:

Intre pH și pOH există relația

pH + pOH = 14

In tabelul următor sunt prezentate pH-ul unor fluide.

Reactivitatea chimică

Apa este o substanța termostabilă și doar în jurul temperaturii de 1200 începe să se disocieze în elementele componente:

H2 O H2 + ½ O2

Apa se poate oxida sau reduce în funcție de natura partenerului de reacție, astfel:

caracter oxidant ( acceptă electroni );

caracter reducător ( apa cedează electroni);

Apa prezintă o reactivitate chimică violentă cu metalele alcaline, iar cu cele alcalino-pământoase doar la cald. Apa are o deosebită reactivă față de oxizi metalici ( oxizi bazici) și cei ai nemetalelor ( oxizi acizi). De asemenea, apa are reactivitate fața de compușii organici hidrolizându-i.

1.4. Calitatea apelor

Apele de suprafață, precum și apele subterane pentru a putea fi utilizate la producerea apei potabile sau în alte scopuri, la irigații sau în industrie, trebuie să aibă o anumită calitatea, respective să nu fie poluate. În consecință, aceste tipuri de ape sunt monitorizate continuu sub aspectul calității și a debitului. Sinteza calității apelor din România se elaborează pe baza datelor furnizate de Direcțiile Apelor din cadrul Administrației Naționale “Apele Române”, în conformitate cu subsistemele cuprinse în structura monitoringului national:

ape curgătoare de suprafață (râuri);

lacuri: naturale și de acumulare;

ape marine litorale;

ape subterane freatice;

ape uzate.

Clasificare după calitate a apelor curgătoare de suprafață

În cursul anului 2005, calitatea globală a apelor curgatoare de suprafață, evaluată în functie de situatia celor 781 de secțiuni de monitorizare, conform datelor furnizate de Administrația Națională Apele Române, a fost distribuită pe baza standardelor de calitate a apelor de suprafață, astfel:

clasa I – 12.9 %;

clasa a II-a 38.5 %;

clasa a III-a – 26.1 %;

clasa a IV-a – 15 %;

clasa a V-a – 7.4 %.

Conform datelor statistice lungimea totala a râurilor investigate în anul 2005 în România a fost de circa de 24.885 km. Tot conform standardelor de calitate, lungimea totală a acestor râuri a fost clasificată și delimitată după indici de calitate astfel:

3.606 km (14.5 %) s-au încadrat în clasa I-a de calitate;

9.415 km (37.8 %) în clasa a II-a;

6.256 km (25.1 %) în clasa a III-a;

4.148 km (16.7 %) în clasa a IV-a ;

1.460 km (5.9 %) în clasa V-a.

Raportat la totalul cursurilor de apă din România de 78.905 km și neluând în considerație poluarea datorită fondului natural și considerând că lungimea cursurilor de apă nemonitorizată ar avea apă de calitatea I-a și a II-a, rezultă că:

1,9% se încadrează în clasa V;

5.3 % în clasa a IV-a;

7.9% în clasa a III-a;

85 % se încadrează în clasa I÷II-a.

În anul 2005, din punct de vedere saprobiologic, analiza globala a celor 24.533 km lungime de râuri, monitorizata în 748 de sectiuni a evidentiat urmatoarele:

7238 km (29 %) km s-au incadrat in clasa I de calitate stare ecologica foarte bună;

9004 km (37 %) in clasa a II a de calitate –stare ecologica bună;

5540 km (23 %) in clasa a III a de calitate – stare ecologica moderată;

1103 km (4 %) in clasa a V a de calitate – stare ecologica rea.

Lacuri

Calitatea apelor din principalelor lacuri din România s-a stabilit după gradul de troficitate, după cum urmează:

din punct de vedere al nutrienților (azot total și fosfor total): din 112 de lacuri monitorizate, 3 lacuri (2,68 %) au corespuns categoriei ultraoligotrofe; 2 lacuri (1,78%) categoriei oligotrofe; 2 lacuri (1,78 %) categoriei oligo-mezotrofe; 5 (4,5 %) categoriei mezotrofe, 14 (12,5 %) categoriei mezo-eutrofe; 37 (30,0 %) categoriei eutrofe, 10 (8.9 %) categoriei eutrof-hipertrof și 38 (33.9%) categoriei hipertrofe;

din punct de vedere al biomasei fitoplanctonice: din 112 de lacuri monitorizate, 18 lacuri (16,1%) au corespuns categoriei ultraoligotrofe; 26 lacuri (23,2%) au corespuns categoriei oligotrofe; 1 lac (0.9 %) categoriei oligo-mezotrofe; 23 lacuri (25 %) categoriei mezotrofe; 24 lacuri (21,4%) categoriei eutrofe; 2 (1,78 %) categoriei eutrof-hipertrof și 18 (16,1%) categoriei hipertrofe.

În anul 2005, în bazinele hidrografice Dunare (10 lacuri) si Litoral (7 lacuri), fenomenul de eutrofizare a fost semnalat permanent, fapt ce dovedește că nu s-au luat măsurile minime necesare pentru protejarea acestor lacuri.

Calitatea principalelor lacuri din România în raport cu chimismul apei.

Din punctual de vedere al chimismului apelor din lacuri, clasificare privind calitatea acestor ape s-a făcut la finele anului 2005 și este prezentată mai jos.

Din totalul de 112 lacuri luate în evidența pentru clasificare, avem următoarea situație pe clase de calitate:

21 de lacuri (18,8 %) s-au încadrat in clasa I-a de calitate;

42 (37,5 %) în clasa a II-a;

27 (24,1 %) în clasa aIII-a;

16 (14,3%) în clasa aV-a;

6 (5,3%) în clasa aV-a de calitate.

Ape marine litorale

In zonele marine utilizate pentru agreement, respective pentru îmbăiere nu s-au inregistrat în ultima perioadă de timp depăsiri ale indicatorilor fizici, chimici si microbiologici de calitate în raport cu normele nationale și comunitare. Ocazional în zonele marine din imediata vecinătate a evacuărilor de ape uzate, respective: Constanta Sud – Danele 84-86 și 34, au fost semnalate unele cazuri izolate de depășire a indicatorilor microbiologici, față de normele prevazute in Directivele UE. Pe tot litoralul românesc se mentine tendința generală, înregistrată în ultimii 10 ani, de scădere a nivelului poluării cronice, inclusiv la nivelul indicatorului hidrocarburi totale.

Ape subterane freatice

În regimul natural al apelor subterane au intervenit o serie de modificări cantitative și calitative, datorită executării unor lucrări hidroameliorative și hidrotehnice, inclusiv captări, precum și datorită poluării accidentale sau poluări difuze. Din analiza datelor prelucrate în urma monitorizării parametrilor fizico-chimici la forajele situate în stratul freatic, studiate în anul 2005, cele mai multe depășiri s-au inregistrat la: substanțe organice, amoniu, duritate totală și fier.

Ele sunt concentrații ce se situează peste limita de 50 mg/l (Legea 458/2002) admisă pentru acest indicator. Aceată situație se regăsește în majoritatea bazinelor hidrografice. Cauzele contaminării acviferului freatic cu azotați sunt multiple și au caracter cumulativ.

Cele doua surse majore, cu pondere importanta in contaminarea cu azotați sunt:

spălarea permanentă a solului impregnat cu oxizi de azot de către precipitațiile atmosferice și apa de la irigații;

apa de suprafață (râuri, lacuri) în care s-au evacuat ape uzate încarcate cu azotați.

La aceste doua surse, ce au un caracter cvasipermanent, se adaugă sursele cu caracter aleator, generate de aplicarea îngrașămintelor chimice pe unele categorii de terenuri arabile. În aceste ultime zone concentrațiile azotaților se situează frecvent în jurul valorii de 100 mg/l, putând atinge, accidental, valori și de peste 1000 mg/l.

O altă cauză a calității nesatisfacătoare a apelor subterane o constituie contaminarea intensă a acviferelor, situate la nivelul întregii țări, cu substanțe organice și amoniu. În cele 613 din forajele analizate (39.6%) s-au determinat depășiri la indicatorul substanțe organice și în 475 de foraje (29.5%) s-au constatat depășiri la indicatorul amoniu.

Formele cele mai intense de depreciere multiplă a calității apelor subterane s-au identificat în zonele de intravilan rural unde, datorită lipsei unui minim de dotari cu instalații edilitare, deșeurile lichide ajung în subteran atât în mod direct (prin intermediul latrinelor neimpermeabilizate, a sanțurilor și rigolelor, etc.) cât și indirect, prin infiltrare lentă (de la depozitele de gunoi de grajd, gropi de deșeuri menajere improvizate, etc).

Poluatorii majori care afectează calitatea apei subterane se pot grupa în următoarele categorii:

produse petroliere;

produse rezultate din procesele industriale;

produse chimice utilizate în agricultură;

produse menajere și rezultate din zootehnie, poluarea cu metale grele;

ape uzate.

Analiza statistică a situației principalelor surse de ape uzate, conform rezultatelor supravegherii efectuate în anul 2005, a relevat următoarele aspecte globale:

Față de un volum total de ape evacuate respectiv 4034,808 milioane m3/an, doar circa 2626.139 milioane m3/an, deci 65.1 %, constitue ape uzate care trebuie epurate.

Din volumul total de ape uzate necesitând epurare și anume, 2626.139 milioane m3/an, 539.051 milioane m3/an, respectiv circa 20.5 %, au fost suficient (corespunzator) epurate. 1193.851 milioane m3/an, adică circa 45 %, reprezintă ape uzate neepurate și 893.237 milioane m3/ an, circa 34 %, ape uzate insuficient epurate.

Prin urmare cca. 79 % din apele uzate, provenite de la principalele surse de poluare, au ajuns în receptorii naturali, în special în râuri, neepurate sau insuficient epurate. Dacă ne referim la aportul de ape uzate pe diverse activități din economia națională cel mai mare volum de ape uzate, inclusiv cele „convențional curate“, au fost evacuate de unități din domeniile:

Energie electrică și termică: 2060.442 milioane m3/an – peste 51 % din total;

Gospodarie comunală: 1482.236 milioane m3/an – peste 36 %;

Industria chimică: 194.199 milioane m3 – cca. 5 %,

Industrie metalurgică și construcții de mașini: 124.807 milioane m3/an, cca. 3%.

Din punct de vedere al apelor uzate ce necesită epurare, cele mai mari volume de ape uzate au fost evacuate în emisari din cadrul următoarelor tipuri de activități:

Gospodărie comunală: 1482.058 milioane m3/an – peste 56 %;

Prelucrări chimice: 189.077 milioane m3 – peste7 %,

Industria metalurgică și construcții de mașini: 123.593 milioane m3/an, peste 4%.

Cele mai mari volume de ape uzate neepurate, provin de la unitati din domeniile: Gospodarie comunala: 585.638 milioane m3/an – cca. 49.05%. Cu o contributie mult mai redusa, se inscrie unitățile din cadrul activităților de Prelucrări chimice: 23.723 milioane m3/an; – circa 2%.

Referitor la apele uzate insuficient epurate, și care sunt deversate în emisari, activitățile cu cea mai mare pondere sub acest aspect sunt:

Gospodaria comunală: 554.328 milioane m3/an – circa 62%;

Prelucrări chimice: 103.875 milioane m3/an – cca. 11 %;

Industrie extractivă: 23.547 milioane m3/an – peste 2,6 %,

Industrie metalurgică și constructii de mașini: 21.832 milioane m3/an – cca. 2.4 %;

Industria de prelucrare a lemnului: 20.678 milioane m3/an – peste 2,3 %.

Impactul surselor de poluare asupra receptorilor naturali depinde în afară de debitul efluent și de încărcarea cu substanțe poluante. Sub acest aspect, se poate face o evidențiere pe tipuri de activitați economice.

Din punctul de vedere al încărcării cu substanțe organice, suspensii, săruri minerale și ioni de amoniu se poate face următorul clasament:

Gospodărie comunală;

Prelucrări chimice;

Industria extractivă (suspensii, săruri minerale);

Zootehnie (substanțe organice, amoniu).

Din punctual de vedere al poluarii cu micropoluanți din categoria: cianuri, fenoli, detergenți clasificarea cuprinde următoarele domenii:

Gospodărie comunală;

Prelucrări chimice;

Industrie metalurgică + construcții de mașini;

Industria extractivă;

Din punctual de vedere al poluării cu metale grele, avem următoarea clasificare:

Industria extractivă;

Prelucrari chimice;

Industrie metalurgica + constructii de masini;

Gospodarie comunala.

În concluzie, cota parte cea mai mare din potențialul de poluare al apelor de suprafață și subterane aparține unităților din domeniile gospodăriei comunale, industriei chimice, după care urmează agenții economici din industria extractivă și al industriei metalurgice etc.

Față de numărul total de 1310 de stații și instalții de epurare și stocare a apelor uzate investigate, doar 492 de stații, reprezentând 37.6 %, funcționează corespunzator, iar restul de 818 stații, adică 63.4%, necorespunzator, continuând să polueze mediul.

Poluări accidentale

Pe lângă poluatorii “permanenți” ai apelor doar în anul 2005 s-au inregistrat 63 de poluari accidentale, din care 39 cu petrol, 4 cu substanțe organice, 3 cu produse chimice, 5 cu steril de mină și suspensii și 12 poluari de altă natură. Totuși putem remarca o scădere a numărului poluărilor accidentale fața de anii precedenți.

Producerea de poluari accidentale se explica prin neglijența manifestată de mai mulți agenți economici în respectarea proceselor tehnologice, spargerii de conducte de transport produse petroliere, mai ales datorita furturilor de combustibil, spălarea de către ploi a unor zone infestate cu produse petroliere și lipsa preocupării pentru retehnologizarea proceselor tehnologice din unele unități industriale, precum și altele.

CAPITOLUL 2

LEGISLAȚIA APELOR

2.1. Aspecte generale

Legislația europeană privind apele pornește de la conceptul că: Apa nu este un bun comercial oarecare, ci un patrimoniu care trebuie protejat, apărat și tratat ca atare.

România s-a angajat să implementeze Directiva Cadru privind Apa (2000/60/EC), adoptată de către Parlamentul European și Consiliul Uniunii Europene la 23 octombrie 2000, în același timp cu celelalte state membre ale Uniunii Europene și deține astazi o poziție avansată în ceea ce privește etapele care trebuiesc parcurse în cadrul acestui proces.

In acest sens, sub coordonarea Comisiei Internaționale pentru Protecția Fluviului Dunarea (ICPDR), țara noastră cooperează cu celelalte state dunărene pentru realizarea, până în anul 2009, a Planului de Management bazinal al fluviului Dunarea. Acest document reprezintă o viziune unitară privind activitățile de gospodărire durabilă a apelor din întregul bazin dunărean, știind că direct sau indirect râurile din România tot în Dunăre ajung.

Directiva Cadru privind „Apa” a fost transpusă în legislația națională prin Legea nr. 310/2004 pentru modificarea și completarea Legea apelor nr. 107/1996. Acestă directivă oferă Comisiei Europene, statelor membre și candidate posibilitatea de a coopera în cadrul unui nou parteneriat, bazat pe participarea tuturor părților interesate, pentru protecția apelor interioare, a apelor de tranziție, de coasta și a apelor subterane, prin prevenirea poluării la sursă și stabilirea unui mecanism unitar de control al surselor de poluare.

Pentru a pune bazele unui control eficient al poluării apelor, Directiva prevede un obiectiv comun pentru toate statele care o implementează și anume atingerea "calității ecologice și chimice bune" a apelor până în anul 2015. Așadar, Directiva Cadru privind “Apa” stabilește clar termenul limită pănă la care apele trebuie să atingă un prag minim al calității, prin reducerea emisiilor provenite din activitatea umană, industrială și agricolă.

La planificarea și punerea în aplicare a măsurilor care asigură protecția și utilizarea viabilă din punct de vedere ecologic a apelor în cadrul bazinului hidrografic, trebuie să se țină seama și de această diversitate. Deciziile trebuiesc luate cât mai aproape posibil de locul în care apa este utilizata sau deteriorată. Prin elaborarea de programe de acțiune adaptate condițiilor locale și regionale, trebuie să se acorde prioritate acțiunilor care țin de responsabilitatea statelor membre.

Succesul prezentei directive se bazează pe o cooperare strânsă și pe acțiuni coerente la nivelul Comunității, al statelor membre și al autorităților locale, precum și pe informarea, consultarea și participarea publicului, inclusiv a utilizatorilor.

Aprovizionarea cu apa constituie un serviciu de interes general, conform definiției din Comunicarea Comisiei privind serviciile de interes general din Europa. Este necesară o continuare a integrării protecției și gestionării viabile din punct de vedere ecologic a apei în celelalte politici comunitare, cum ar fi cele din domeniile energiei, transportului, agriculturii, pescuitului, politicii regionale și turismului. Prezenta directivă trebuie să asigure baza unui dialog permanent și să permită elaborarea de strategii vizând acest obiectiv de integrare.

O politică a apei eficientă și coerentă trebuie să aibă in vedere vulnerabilitatea ecosistemelor acvatice situate în apropierea coastei și a estuarelor, în golfuri sau mări parțial închise, echilibrul acestora fiind puternic influențat de calitatea apelor interioare care se varsă în ele. Protecția stării apei în interiorul bazinelor hidrografice va aduce beneficii economice, contribuind la protecția populațiilor piscicole din apele respective, inclusiv a celor din apele costiere.

2.2 Politica comunitară privind apa.

Comunitatea trebuie să definească principii comune și un cadru global de acțiune. Prezenta directivă trebuie să stabileasca acest cadru și să asigure coordonarea, integrarea și pe termen lung dezvoltarea principiilor generale și a structurilor care să permită protecția și utilizarea viabilă din punct de vedere ecologic a apei în comunitate, cu respectarea principiului subsidiarității.

Prezenta directivă urmărește să asigure menținerea și imbunătățirea mediului acvatic al comunității. Acest obiectiv este în principal legat de calitatea apelor respective. Controlul cantității este un alt element suplimentar pentru asigurarea unei bune calități a apei, fiind în consecință necesară pentru stabilirea de măsuri referitoare la cantitatea care să servească și obiectivului asigurarii unei bune calități.

Starea cantitativă a unui corp de apă subterană poate avea impact asupra calității ecologice a apelor de suprafață și a ecosistemelor terestre asociate cu respectivul corp de apa subterană.

Este necesară definirea unor principii comune pentru a coordona eforturile făcute de statele membre pentru îmbunatățirea protecției apelor comunității din punct de vedere calitativ și cantitativ, pentru a promova o utilizare viabilă din punct de vedere ecologic a apei, pentru a contribui la controlul problemelor transfrontaliere privind apa, pentru a proteja ecosistemele acvatice și cele terestre, precum și zonele umede care depind direct de acestea și pentru a proteja și dezvolta utilizările potențiale ale apelor comunității.

Obiectivele ecologice trebuie stabilite astfel încât să se asigure obținerea unei stări bune a apelor de suprafață și a apelor subterane în întreaga comunitate și să se evite deteriorarea stării apelor la nivel comunitar.

Statele membre trebuie să urmărească atingerea a cel puțin a obiectivului referitor la o stare bună a apelor, prin definirea și punerea în aplicare a măsurilor necesare în cadrul programelor de măsuri integrate, luând în considerare cerințele comunitare existente. Dacă există deja o stare bună a apelor, aceasta trebuie menținută. In cazul apelor subterane, pe lângă cerințele referitoare la o stare bună, trebuie identificată și stopată orice tendință de creștere semnificativă și durabilă a concentrației oricărui poluant.

Obiectivul ultim al prezentei directive este asigurarea eliminării substanțelor periculoase și prioritar periculoase și de a contribui la obținerea, în mediul marin, de concentrații apropiate de valorile de bază pentru substanțele de origine naturală.

Apele de suprafață și apele subterane sunt, în general, surse care se reînnoiesc permanent și garantarea unei stari bune a apelor subterane presupune, în special, acțiuni rapide și o planificare stabilă, pe termen lung, a măsurilor de protecție, dat fiind intervalul natural necesar pentru formarea și reînnoirea acestor ape. Acest interval de timp trebuie luat în considerare la stabilirea calendarelor pentru măsurile de realizare a unei îmbunatățiri a stării apelor, precum și la inversarea oricărei tendințe de creștere semnificativă și durabilă a concentrației conținutului oricărui poluant în apele subterane.

Pentru atingerea obiectivelor stabilite de prezenta directivă și pentru elaborarea unui program de măsuri în acest scop, statele membre pot structură pe etape punerea în aplicare a programului de măsuri, pentru a putea defalca costurile aferente.

Pentru a asigura punerea în aplicare a prezentei directive în mod complet și coerent, orice extindere a termenelor aferente trebuie efectuată pe baza unor criterii adecvate, evidente și transparente și trebuie justificate de statele membre în planurile de gestionare a bazinelor hidrografice.

Dacă un corp de apa este atât de afectat de activitățile umane sau condițiile sale naturale sunt de așa natură încât obținerea unei stari bune ar fi imposibil de realizat sau exagerat de costisitoare, se poate dovedi necesitatea stabilirea unor obiective ecologice mai puțin stricte pe baza unor criterii adecvate, evidente și transparente și trebuie adoptate toate măsurile posibile pentru a preveni continuarea deteriorării stării apelor respective.

Pot exista motive pentru exceptarea de la cerința de a preveni continuarea deteriorării sau de a obține o stare bună în condiții specifice, dacă nerespectarea acestei cerințe este rezultatul unor imprejurări neprevăzute sau excepționale, în special inundații sau perioade de secetă sau din motive de interes public superior, al unor noi modificări în ceea ce privește caracteristicile fizice ale unui corp de apă de suprafață sau al unor modificări ale nivelurilor acviferelor subterane, cu condiția adoptării tuturor măsurilor realizabile necesare atenuării impactului negativ asupra stării acviferului respectiv.

Trebuie urmărit obiectivul realizării unei stări bune a apelor pentru fiecare bazin hidrografic, astfel încât măsurile luate cu privire la apele de suprafață și la apele subterane care aparțin aceluiași sistem ecologic, hidrologic și hidrogeologic să fie coordonate.

In scopul protecției mediului, este necesară o mai mare integrare a aspectelor calitative și cantitative atât în ceea ce privește apele de suprafață, cât și în ceea ce privește apele subterane, luând în considerare condițiile naturale de debit în ciclul hidrologic.

Intr-un bazin hidrografic, în cazul căruia utilizarea apei poate avea efecte transfrontaliere, cerințele pentru realizarea obiectivelor ecologice stabilite în temeiul prezentei directive, în special toate programele de măsuri, trebuie coordonate pentru întregul district hidrografic. Pentru bazinele hidrografice care se întind dincolo de granițele comunității, statele membre trebuie să facă eforturi pentru a asigura o coordonare adecvată cu statele terțe în cauză. Este important ca prezenta directivă să contribuie la respectarea obligațiilor care revin comunității în temeiul convențiilor internaționale referitoare la protecția și gestionarea apelor, în special în temeiul Convenției Națiunilor Unite privind protecția și utilizarea cursurilor de apă transfrontaliere și a lacurilor internaționale, aprobată prin Decizia Consiliului 95/308/CE1, precum și în temeiul acordurilor ulterioare cu privire la punerea sa în aplicare.

Este necesar să se efectueze o analiză a caracteristicilor unui bazin hidrografic și a impactului activității umane, precum și o analiză economică a utilizării apei. Evoluția starii apelor trebuie monitorizată de statele membre în mod sistematic și comparabil în ansamblul Comunității. Aceste informații sunt necesare pentru a oferi statelor membre o bază solidă pentru elaborarea unor programe de măsuri în vederea realizării obiectivelor stabilite în prezenta directivă.

Utilizarea de instrumente economice de către statele membre se poate dovedi ca fiind adecvate în cadrul unui program de măsuri. Este necesar ca principiul recuperării costurilor serviciilor de utilizare a apei, inclusiv costurile de mediu și cele legate de resurse asociate deteriorării sau impactului negativ asupra mediului acvatic, trebuie luat în considerare, în special în conformitate cu principiul „poluatorul plăteste”. In acest scop, este necesară o analiză economică a serviciilor de gestionare a apelor, pe baza previziunilor pe termen lung cu privire la cererea și oferta de apă din districtul hidrografic respectiv.

In ceea ce privește prevenirea și controlul poluării, politica comunitară în domeniul apei trebuie să se bazeze pe o abordare combinată vizând reducerea poluării la sursă prin stabilirea unor valori limită de emisie și a unor standarde de calitate a mediului.

In ceea ce priveste cantitățile de apă disponibile, se impune stabilirea unor principii generale de control al captărilor și al indiguirii, pentru a asigura viabilitatea ecologica a sistemelor hidrologice în cauză. Se impune stabilirea, ca cerințe minime în legislația comunitară, a unor standarde de calitate a mediului și a unor valori limită de emisie comune în cazul anumitor grupe sau familii de poluanți.

De asemenea se impune stoparea sau eliminarea treptată a poluării rezultate din evacuări, emisii sau pierderi de substanțe periculoase prioritare. La propunerea Comisiei, Parlamentul European și al Consiliul Europei, trebuie să convină asupra substanțelor avute în vedere pentru o acțiune prioritară și asupra măsurilor specifice care urmează a fi luate împotriva poluării apelor cu respectivele substanțe, luând în considerare toate sursele de poluare importante și identificând nivelurile și combinațiile rentabile și proporționate ale controalelor.

La identificarea substanțelor periculoase și prioritar periculoase, trebuie avut în vedere principiul precauției, în special pe baza identificării efectelor potențial negative ale produsului și pe o evaluare stiințifică a gradului de risc. Statele membre trebuie să adopte măsuri pentru eliminarea poluării apelor de suprafață cu substanțele prioritar periculoase și pentru eliminarea treptată a poluării cu alte substanțe. In absența acestor măsuri, statele membre nu pot atinge obiectivele stabilite pentru corpurile de apă de suprafață.

Pentru a permite participarea publicului în general, dar în special a utilizatorilor de apă, la intocmirea și actualizarea planurilor de gestionare a bazinelor hidrografice, este necesară furnizarea de informații corespunzătoare cu privire la măsurile preconizate și raportării cu privire la evoluția punerii în aplicare a acestora, astfel încât publicul sa poată interveni înainte de adoptarea deciziilor finale referitoare la măsurile preconizate.

2.3. Obiectivele Directivei Cadru privind Apa (2000/60/EC)

Obiectivele prezentei directive este de a stabili un cadru pentru protecția apelor interioare de suprafață, a apelor de tranziție, a apelor costiere și a apelor subterane, urmărind:

prevenirea deteriorărilor ulterioare, conservarea și îmbunătățirea stării ecosistemelor acvatice;

promovarea utilizării durabile a apei pe baza unei protecții pe termen lung a resurselor de apa disponibile;

asigurarea unei protecții sporite și a imbunatățirii mediului acvatic, în special prin măsuri specifice de reducere progresivă a evacuarilor, emisiilor și pierderilor de substante prioritare și prin stoparea sau eliminarea treptata a evacuărilor, emisiilor și pierderilor de substanțe periculoase și prioritar periculoase;

asigurarea reducerii treptate a poluării apelor subterane și prevenirea poluării ulterioare a acesteia;

atenuarea efectelor inundatiilor și ale perioadelor de secetă;

asigurarea unei aprovizionări suficiente cu apă de suprafață și apă subterană de buna calitate, aceasta fiind necesară pentru o utilizare durabilă, echilibrată și echitabilă a apei;

protecția apelor marine și teritoriale;

realizarea obiectivelor stabilite în acordurile internaționale corespunzătoare, inclusiv în acordurile care urmaresc prevenirea și eliminarea poluării mediului marin;

stoparea sau eliminarea treptată a evacuărilor, emisiilor și pierderilor de substanțe periculoase și prioritar periculoase, care prezentă un risc inacceptabil pentru mediului acvatic.

2.4 Principalele definiții utilizate în directiva cadru

In Directiva Cadru privind Apa (2000/60/EC) se utilizează mai mulți termeni care trebuiesc explicitați pentru a nu apărea confuzii. Dintre acești termeni menționăm:

„ape de suprafață” reprezintă apele interioare, apele de tranziție și apele costiere, cu excepția apelor subterane;

„ape subterane” reprezintă toate apele care se găsesc sub suprafața solului în zona de saturație și în contact direct cu solul sau cu subsolul;

„ape interioare” reprezintă toate apele stătatoare sau curgătoare de pe suprafața solului și toate apele subterane situate în amonte față de linia de bază care servește la măsurarea întinderii apelor teritoriale;

„corp de apă artificial” reprezintă un corp de apă de suprafață creat de o activitate umană;

„corp de apă puternic modificat” reprezintă un corp de apă de suprafață al carui caracter, ca urmare a modificărilor fizice cauzate de activitatea umană, este fundamental modificat, după cum a fost stabilit de către statele membre în conformitate cu dispozițiile din anexa II ale directivei;

„bazin hidrografic” reprezintă orice zonă în care toate scurgerile de apă converg, printr-o rețea de râuri, fluvii și eventual lacuri, către mare, în care se varsă printr-o singură gură de vărsare, un singur estuar sau o singură deltă;

„district hidrografic” reprezintă zona terestră și marină constituită din unul sau mai multe bazine hidrografice, precum și din apele subterane și apele costiere asociate, identificate în conformitate cu art. 3 alin. (1) ca fiind principala unitate pentru gestionarea bazinelor hidrografice;

„autoritate competentă” reprezintă autoritatea sau autoritățile desemnate în aplicarea art. 3 alin. (2) sau (3);

„starea unei ape de suprafață” este expresia generală a stării unui corp de apă de suprafață, determinată pe baza celor mai nefavorabile valori a stării sale ecologice și chimice;

„starea buna a unei ape de suprafață” reprezintă starea unui corp de apă de suprafață, atunci când atât starea sa ecologică, cât și cea chimică sunt cel puțin „bune”;

„starea unei ape subterane” este expresia generala a stării unui corp de apă subterană, determinată pe baza celei mai nefavorabile valori a stării sale cantitative și chimice;

„starea bună a unei ape subterane” reprezintă starea unui corp de apă subterană, atunci când atât starea sa cantitativă, cât și cea chimică sunt cel puțin „bune”;

„stare ecologică” este expresia calității structurii și a funcționării ecosistemelor acvatice asociate apelor de suprafață, clasificată în conformitate cu anexa V;

„stare ecologica bună” este starea unui corp de apă de suprafață, clasificată astfel în conformitate cu anexa V;

„potențial ecologic bun” este starea unui corp de apă puternic modificat sau a unui corp de apă artificial, clasificate astfel, în conformitate cu dispozițiile corespunzătoare din anexa V;

„stare chimica bună a unei ape de suprafață” este starea chimica necesară pentru a atinge obiectivele de mediu stabilite în art. 4 alin. (1) lit. (a) pentru apele de suprafață și anume starea chimică a unui corp de apă de suprafață în cazul căreia valorile concentrațiilor de poluanți nu depășesc standardele de calitate ale mediului stabilite în anexa IX și în aplicarea art. 16 alin. (7), precum și în cadrul altor texte legislative comunitare relevante, care stabilesc standarde de calitate ale mediului la nivel comunitar;

„stare chimica bună a unei ape subterane” este starea chimică a unui corp de apă subterană care indeplinește toate condițiile prevăzute în tabelul 2.3.2 din anexa V;

„stare cantitativă” reprezintă gradul în care un corp de apă subterană este afectat de captările directe și indirecte;

„resursa disponibilă de apă subterană” reprezintă rata medie anuală pe termen lung de realimentare a corpului de apă subterană minus rata anuală pe termen lung a debitului necesar pentru a atinge obiectivele de calitate ecologică a apelor de suprafață asociate, stabilite în art. 4, pentru a evita orice diminuare semnificativă a stării ecologice a acestor ape și pentru a evita orice deteriorare adusă ecosistemelor terestre asociate;

„substațe periculoase” reprezintă substanțele sau grupele de substanțe care sunt toxice, persistente și bioacumulabile, precum și alte substanțe sau grupe de substanțe care dau naștere unui nivel similar de îngrijorare;

„substanțe prioritare” reprezinta substanțele definite în conformitate cu art. 16 alin. (2) și menționate în anexa X. Printre aceste substanțe, există „substanțe periculoase prioritare”, prin care se ințelege substanțele definite în conformitate cu art. 16 alin. (3) și (6), pentru care se impune luarea de măsuri în conformitate cu art. 16 alin. (1) si (8);

„poluant” reprezintă orice substanță care ar putea constitui factor de poluare, în special cele care figurează pe lista din anexa VIII;

„evacuare directă în apele subterane” reprezintă evacuarea poluanților în apele subterane fără ca aceștia să mai treacă prin sol sau subsol;

„poluare” reprezintă introducerea directa sau indirectă de substanțe sau caldură în aer, apa sau sol, ca rezultat al activității umane și care poate prezenta riscuri pentru sănătatea umană sau pentru calitatea ecosistemelor acvatice sau a ecosistemelor terestre, care depind în mod direct de ecosistemele acvatice, aceasta ducând la deteriorarea bunurilor materiale, deteriorând sau afectând negativ domeniul agrementului sau alte utilizări legitime ale mediului;

„obiective de mediu” reprezintă obiectivele prevazute în art. 4;

„standard de calitate a mediului” reprezintă concentrația unui poluant sau a unui grup de poluanți în apa, sedimente, care nu trebuie depașită pentru a asigura protecția sanatății umane și a mediului;

„abordare combinată” reprezintă controlul evacuărilor și al emisiilor în apele de suprafață în conformitate cu abordarea prezentată în art. 10;

„apa destinată consumului uman” are aceeași semnificație ca și în cazul Directivei 80/778/CEE, modificată de Directiva 98/83/CE;

„servicii legate de utilizarea apei” reprezintă totalitatea serviciilor care acoperă, în cazul gospodăriilor individuale, al instituțiilor publice sau al oricarei activități economice anumite activități, după cum urmează:

captarea, indiguirea, depozitarea, tratarea și distribuția apei de suprafață sau a apei subterane,

instalații de colectare și tratare a apelor uzate care urmează a fi evacuate în apele de suprafață;

„utilizarea apei” reprezintă serviciile legate de utilizarea apei și orice alte activități identificate în temeiul art. 5 și al anexei II, care pot avea un impact semnificativ asupra starii apelor.

„valori limita de emisie” reprezintă masa, exprimată în funcție de anumiți parametri specifici, concentrația și/sau nivelul unei emisii care nu pot fi depășită pe durata uneia sau mai multor perioade date. Valorile limită de emisie pot fi stabilite și pentru anumite grupe, familii sau categorii de substanțe, în special pentru cele determinate în aplicarea art. 16. Valorile limita de emisie pentru substanțe se aplică, în mod normal, în punctul în care emisiile părăsesc instalația, făra a se lua în calcul gradul de diluție. In cazul evacuărilor indirecte în apă, efectul unei stații de epurare poate fi luat în considerare la determinarea valorilor limită de emisie ale instalației, cu condiția garantării unui nivel echivalent de protecție a mediului în ansamblu și cu condiția ca aceasta să nu ducă la creșterea nivelului de poluare a mediului.

„controlul emisiilor” reprezintă controalele care necesită o limitare specifică a emisiilor, de exemplu o valoare limită de emisie sau orice impunere de limite sau de condiții pentru efectele, respectiv natura sau alte caracteristici ale unei emisii, sau pentru condițiile de funcționare care afectează emisiile. Utilizarea expresiei de „control al emisiilor” în cadrul prezentei directive cu referire la dispozițiile oricarei alte directive nu poate fi în nici un caz considerată ca o reînterpretare a respectivelor dispoziții.

2.5. Măsuri administrative rezultate din directiva cadru

Statele membre identifică bazinele hidrografice care se afla pe teritoriul lor național și în sensul prezentei directive, le alocă unor districte hidrografice. Dacă este necesar, bazinele hidrografice mici pot fi combinate cu bazine hidrografice mai mari sau pot fi grupate cu alte bazine hidrografice mici învecinate pentru a forma un district hidrografic. Dacă apele subterane nu se încadrează în totalitate într-un anumit bazin hidrografic, acestea sunt identificate și alocate celui mai apropiat sau celui mai adecvat district hidrografic. Apele costiere sunt identificate și alocate celui sau celor mai apropiate sau celui mai adecvat district hidrografic.

Statele membre adoptă dispozițiile administrative adecvate, inclusiv desemnarea autorității competente corespunzătoare, în aplicarea regulilor prevăzute de prezenta directivă în cadrul fiecarui district hidrografic situat pe teritoriul lor.

Statele membre se asigură de faptul că un bazin hidrografic care se află pe teritoriul mai multor state membre este alocat unui district hidrografic internațional. La cererea statelor membre respective, Comisia adoptă măsurile necesare pentru a facilita operațiunea de creare a unui district hidrografic internațional.

Statele membre adoptă dispozițiile administrative adecvate, inclusiv desemnarea autoritații competente corespunzătoare, în aplicarea regulilor prevăzute de prezenta directivă în cadrul acelei porțiuni din districtul hidrografic internațional care se afla pe teritoriul sau.

2.6. Obiective de mediu rezultate din directiva cadru

La punerea în aplicare a programelor de măsuri prevăzute în planul de gestionare a districtului hidrografic, în ceea ce privește apele de suprafață trebuiesc avute în vedere ca:

toate statele membre să pună în aplicare măsurile necesare pentru a preveni deteriorarea stării tuturor corpurilor de apă de suprafață, sub rezerva aplicării alin. (6) si (7) și fără a aduce atingere alin. (8) din directivă;

statele membre protejează, îmbunătățesc și refac toate corpurile de apă de suprafață. In ceea ce privesc corpurile de apă artificiale și corpurile de apă puternic modificate, cu scopul de a obține o stare bună a apelor de suprafață în termen de cel mult 15 ani de la data intrării în vigoare a prezentei directive, în conformitate cu dispozițiile prevăzute în anexa V, sub rezerva aplicării prelungirilor determinate în conformitate cu alin. (4) și a aplicării alin. (5), (6) și (7), fără a aduce atingere alin. (8);

statele membre protejează și îmbunatățesc toate corpurile de apă artificiale și corpurile de apă puternic modificate, cu scopul de a obține un potențial ecologic bun și o stare chimică bună pentru apele de suprafață în termen de cel mult 15 ani de la data intrării în vigoare a prezentei directive, în conformitate cu dispozițiile prevăzute în anexa V, sub rezerva aplicării prelungirilor determinate în conformitate cu alin. (4) și a aplicării alin. (5), (6) și (7), fără a aduce atingere alin. (8);

statele membre pun în aplicare măsurile necesare în temeiul art. 16 alin. (1) și alin. (8), cu scopul de a reduce treptat poluarea cu substanțe prioritare și de a stopa sau elimina treptat emisiile, evacuările și pierderile de substanțe periculoase prioritare, fără a aduce atingere acordurilor internaționale corespunzatoare menționate în art. 1 pentru părțile în cauză;

Referitor la apele subterane obiectivele majore sunt:

statele membre pun în aplicare măsurile necesare pentru a preveni sau a limita evacuarea poluanților în apele subterane și pentru a preveni deteriorarea stării tuturor corpurilor de apă subterană, sub rezerva aplicării alin. (6) și (7), fără a aduce atingere alin. (8), și sub rezerva aplicării art. 11 alin. (3) lit. (j);

statele membre protejează, îmbunatatesc și refac toate corpurile de apă subterana, asigură un echilibru între captările și realimentarea pânzei freatice, cu scopul de a obține o stare bună a apelor subterane, în conformitate cu dispozițiile prevăzute în anexa V, în termen de cel mult 15 ani de la data intrării în vigoare a prezentei directive, sub rezerva aplicării prelungirilor determinate în conformitate cu alin. (4) și a aplicarii alin. (5), (6) și (7), fără a aduce atingere alin. (8), și sub rezerva aplicării art. 11 alin. (3) lit. (j);

statele membre pun în aplicare măsurile necesare pentru a inversa orice tendință de creștere, semnificativă și durabilă, a nivelului concentrației oricărui poluant, ca urmare a impactului activităților umane, pentru a reduce în mod treptat poluarea apelor subterane. Măsurile necesare pentru a obține o inversare a acestei tendințe sunt puse în aplicare în conformitate cu alin. (2), (4) și (5) din art. 17, având în vedere standardele aplicabile prevăzute în legislația comunitară corespunzătoare, sub rezerva aplicării alin. (6) si (7), făra a aduce atingere alin. (8);

Referitor la ape utilizate pentru captare și obținerea apei potabile

In cadrul fiecărui bazin sau district hidrografic, statele membre identifică:

toate corpurile de apă utilizate pentru captarea apei potabile destinate consumului uman, care furnizează în medie cel puțin 10 m apă pe zi sau deservește cel puțin 50 de persoane, precum și corpurile de apă destinate unei astfel de utilizări în viitor.

statele membre monitorizează, în conformitate cu anexa V, corpurile de apă care, în conformitate cu anexa respectivă, furnizează în medie peste 100 m de apă pe zi;

Pentru fiecare corp de apa identificat în aplicarea alin. (1), statele membre se asigură de faptul că, pe lângă îndeplinirea obiectivelor prevăzute în art. 4, în conformitate cu cerințele prezentei directive pentru corpurile de apă de suprafață, inclusiv cu standardele de calitate stabilite la nivel comunitar în temeiul art. 16, apa obtinuță îndeplinește cerințele Directivei 80/778/CEE, modificată de Directiva 98/83/CE, pe baza regimului prevăzut pentru tratarea apelor și în conformitate cu legislația comunitară.

statele membre asigură protecția necesară în cazul corpurilor de apă identificate, pentru a preveni deteriorarea calității acestora, cu scopul de a reduce nivelul tratamentului de purificare necesar pentru producerea apei potabile. Statele membre pot stabili zone de protecție pentru corpurile de apă respective.

Principalele directive ale Comunității Euopene privind apa

Există mai multe directive ale UE privind epurarea apelor uzate orasenești, obținerea apelor potabile, precum și domeniile de utilizare a unor ape și calitatea acestora și anume:

Directiva 91/676/CEE privind protecția apelor impotriva poluării cauzate de nitrații proveniți din surse agricole

Directiva 76/464/CEE și cele 7 directive fiice, privind poluarea cauzată de anumite substanțe periculoase descărcate în mediul acvatic al Comunității.

Directiva 91/271/CEE privind epurarea apelor uzate orașenești, care susține încă cinci directive în care sunt prevazute condițiile privind calitatea apelor de suprafată:

Directiva Cadru privind Apa nr. 2000/60/CE;

Directiva nr. 76/160/CEE privind calitatea apelor de îmbăiere;

Directiva nr. 98/83/CE privind calitatea apei destinate consumului uman;

Directiva nr. 75/440/CEE privind calitatea apelor de suprafață destinate prelevării de apă potabilă;

Directiva nr. 78/659/CEE privind calitatea apelor dulci care necesită protecție sau îmbunătățire în scopul susținerii vieții piscicole.

Trei directive controlează depozitarea și gospodărirea nămolurilor produse în stațiile de epurare, ca urmare a implementării acestei directive:

Directiva nr. 86/278/CEE privind protecția mediului și în particular a solului, când nămolurile de epurare sunt utilizate în agricultură;

Directiva nr. 99/31/CE privind depozitarea deșeurilor;

Directiva 91/271/CEE privind epurarea apelor uzate urbane a fost transpusă în întregime în legislația româneasca prin HG nr.188/2002, pentru aprobarea normelor privind condițiile de descărcare ale apelor uzate în mediul acvatic – prezentată în Anexa 6 a Planului de Implementare a Directivei. Au fost de asemenea transpuse directivele legate de prevederile Directivei 91/271/CEE privind epurarea apelor uzate. Directiva nr. 91/676/CEE privind protecția apelor împotriva poluării cu nitrați proveniți din surse agricole a fost transpusă prin HG nr. 964/2000. Directiva nr. 76/464/CEE privind poluarea cauzata de anumite substante periculoase descărcate în mediul acvatic al Comunității a fost transpusă prin HG nr. 118/2002 privind aprobarea „Programului de acțiune pentru reducerea poluării mediului acvatic și a apelor subterane, cauzate de evacuarea unor substanțe periculoase”. Directiva nr. 78/659/CEE privind calitatea apelor dulci care necesită protecție sau imbunatățire în scopul susținerii vieții piscicole a fost transpusă prin HG nr. 202/2002 pentru aprobarea „Normelor tehnice privind calitatea apelor de suprafata” care necesită protecție și ameliorare în scopul susținerii vieții piscicole. Directiva nr. 76/160/CEE privind calitatea apelor de îmbăiere este transpusă prin HG nr. 459/2002 privind aprobarea Normelor de calitate pentru apa din zonele naturale amenajate pentru îmbăiere. Directiva nr. 98/83/CE privind calitatea apei destinate consumului uman a fost transpusă prin Legea nr. 458/2002 privind calitatea apei potabile, modificată prin Legea nr. 311/2004. Directiva 75/440/CEE privind calitatea apelor de suprafață folosită pentru alimentarea cu apă a fost transpusă prin HG nr. 100/2002 pentru aprobarea Normelor privind metodele de măsurare, prelevare a probelor și frecvența de analiză a apelor de suprafață destinată potabilizarii și de asemenea, prin Ordinul ministrului apelor și protecției mediului nr.377/2001 pentru aprobarea obiectivelor de referință pentru calitatea apelor de suprafață. Directiva 99/31/EC privind depozitarea deșeurilor a fost transpusa prin HG nr.162/2002 privind depozitarea deșeurilor. A fost adoptata Legea nr. 310/2004 pentru modificarea și completarea Legii apelor nr. 107 /1996(M.O.nr.584/30.06.2004) care transpune prevederile Directivei Cadru privind Apa nr. 2000/60/CE. A fost promovat Ordinul de ministru nr.49/2004 (M.Of. nr. 66/27.01.2004) privind aprobarea normelor tehnice pentru protecția mediului și în special a solurilor, atunci când se folosesc nămoluri de la stațiile de epurare în agricultură, care transpune prevederile Directivei nr. 86/278/CEE privind protecția mediului și în special a solului, atunci când se utilizează namoluri de la epurare în agricultură.

2.8 Situația actuală a implementării și aplicarii legislației europene

Din punct de vedere administrativ, România este împartită în 41 judete și municipiul Bucuresti. Teritoriul Romaniei are o suprafața de 238391 km, având 265 municipii și orașe, 2686 comune și 13092 sate. Populația totală a României totalizează, conform datelor preliminare ale recensământului din martie 2002 circa 21.698.181 locuitori, din care 11.436.736 locuitori în mediul urban (52,7 %) și 10.261.445 locuitori în mediul rural, adica 47,3 %.

Conform aceluiași recensământ, s-au inregistrat 7.392.131 gospodării ale populației, constituite din 21384,1 mii persoane și 3521 gospodarii instituționale constituite din 314,1 mii persoane. Mărimea medie a unei gospodarii este de 2,89 persoane, la nivelul anului 2002. Din totalul de 7.392.131 gospodării, 3.995.239 sunt în municipii și orase, iar 3.396.892 în comune.

Directiva Consiliului 91/271/CEE privind epurarea apelor uzate orașenesti a fost transpusă în totalitate în legislația româneasca prin HG 188/2002 pentru aprobarea unor norme privind condițiile de descărcare în mediul acvatic a apelor uzate (MO 187/20.03.2002). HG nr. 188/2002 cuprinde:

Anexa 1 – NTPA 011/2002 “Norme tehnice privind colectarea și evacuarea apelor uzate orașenești” prin care se transpun cerințele directivei;

Anexa la normele tehnice NTPA 011/2002 – “Planul de acțiune privind colectarea, epurarea și evacuarea apelor uzate orașenești” în care sunt stabilite la modul general, acțiuni, termene și responsabilități pentru activitățile de implementare a directivei;

Anexa 2 – NTPA 002/2002 “Normativ privind condițiile de evacuare a apelor uzate în rețelele de canalizare ale localităților și direct în stațiile de epurare”;

Anexa 3 – NTPA 001/2002 “Normativ privind stabilirea limitelor de încărcare cu poluanți a apelor uzate industriale și orășenești la evacuarea în receptori naturali”.

Planul de acțiune privind colectarea, epurarea și evacuarea apelor uzate orășenesti, prezentat în anexa la normele tehnice NTPA 011/2002 privind colectarea, epurarea și evacuarea apelor uzate orașenești, care face parte integrantă din HG nr. 188/2002, prevede termene pentru fiecare dintre activitățile de implementare. Obiectivele planului de acțiune sunt:

asigurarea protecției și funcționării normale a rețelelor de canalizare ale localităților și a stațiilor de epurare a apelor uzate orăsenești;

protejarea populației și a mediului împotriva efectelor negative ale evacuărilor de ape uzate orasenești și industriale.

In funcție de rezultatele negocierilor pe capitolul de mediu, HG nr. 188/2002 pentru aprobarea normelor privind condițiile de descărcare în mediul acvatic a apelor uzate va fi modificată și completată, prin includerea prevederilor referitoare la decizia de declarare a întregului teritoriu al Romaniei drept zonă sensibilă și a termenelor de conformare rezultate din negocieri. Aceste modificări sunt cuprinse in HG 352/2005 si HG 210/2007.

Principalele legi și normative referitoare la protecția și utilizarea apei

Pe parcursul adaptării legislației româneaști la normelor europene au apărut multe legi, altele au fost modificate ca să corespundă legilor și normativelor europene. O serie de legi după aprobare și publicare au fost modificate pentru a putea fi mai ușor aplicate. Astfel principalele legi și normative din domeniu apelor în special și al protecției mediului în general sunt următoarele:

NORME TEHNICE PRIVIND PROTECȚIA MEDIULUI ȘI ÎN SPECIAL A SOLURILOR CÂND SE UTILIZEAZĂ NĂMOLURILE DE EPURARE ÎN AGRICULTURĂ – ORDIN 708 /1 OCT.2004

DEPOZITAREA DEȘEURILOR – HG 349 /21 APRILIE 2005;

MODIFICAREA ȘI COMPLETAREA HG NR.128/2002 PRIVIND INCINERAREA DEȘEURILOR – HG.268 /31 MARTIE 2005;

REGLEMENTĂRI PRIVIND EVALUAREA POLUĂRII MEDIULUI – ORDIN NR.756/3 NOIEMBRIE 1997;

PROTECȚIA MEDIULUI – OU 195/22 DECEMBRIE 2005

LEGEA PENTRU MODIFICAREA ȘI COMPLETAREA LEGII APELOR NR.107/1996 – DECRET 530/26 IUNIE 2004

PLANUL DE AMENAJARE A TERITORIULUI NAȚIONAL –SECȚIUNEA A – II – APA – LEGE NR.20/11 IANUARIE 2006;

PLAN DE ACȚIUNE PENTRU PROTECȚIA APELOR IMPOTRIVA POLUĂRII CU NITRAȚI PROVENIȚI DIN SURSE AGRICOLE – H.G 1360/10 NOIEMBRIE 2005

EXPLOATAREA ACUMULATORILOR DE FOLOSINȚA PISCICOLĂ, DE AGREMENT SAU LOCALĂ DIN CATEGORIILE C ȘI D. – LEGEA 13 / 11 IANUARIE 2006

NORME METODOLOGICE PRIVIND AVIZUL DE AMPLASAMENT – REFERITOR LA AMPLASAMENT CURSURI DE APE – ORDIN NR. 2 / 4 IANUARIE 2006

PROCEDURA DE MODIFICARE SAU RETRAGERE A AVIZELOR ȘI AUTORIZAȚIILOR DE GOSPODĂRIRE A APELOR – PROCEDURĂ DIN 11 IANUARIE 2006;

PROCEDURĂ DE SUSPENDARE TEMPORARĂ A AUTORIZAȚIILOR DE GOSPODĂRIRE A APELOR – PROCEDURĂ DIN 11 IANUARIE 2006;

NORME METODOLOGICE PRIVIND AVIZUL DE AMPLASAMENT – PROCEDURĂ DIN 4 IANUARIE 2006;

PROCEDURII PRIVIND CONSULTAREA UTILIZATORILOR DE APĂ, RIVERANILOR ȘI PUBLICULUI LA LUAREA DECIZIILOR ÎN DOMENIUL GOSPODĂRIRII APELOR – ORDIN 1.044 / 27 OCTOMBRIE 2005;

ABONAMENT – CADRU PRIVIND UTILIZAREA RESURSELOR DE APĂ – ORDIN 798 / 31 AUGUST 2005;

NORMATIV PRIVIND OBIECTIVELE DE REFERINȚĂ PENTRU CLASIFICAREA CALITAȚII APELOR DE SUPTAFAȚĂ – ORDIN NR.1.146 DIN 10 DECEMBRIE 2002 1997 ;

NORME TEHNICE PRIVIND CALITATEA APELOR DE SUPRAFAȚĂ CARE NECESITĂ ȘI AMELIORARE ÎN SCOPUL SUSȚINERII VIEȚII PISCICOLE – HOTĂRARE 202 /28 FEBRUARIE 2002;

NORMATIV NTPA – 001 DIN 28 FEBRUARIE 2002 ACTUALIZAT LA 11 MAI 2005 – PRIVIND STABILIREA LIMITELOR DE ÎNCARCARE CU POLUANȚI A APELOR UZATE INDUSTRIALE ȘI URBANE ;

NORMATIV NTPA – 002 DIN 28 FEBRUARIE 2002 ACTUALIZAT LA 11 MAI 2005 – PRIVIND CONDIȚIILE DE EVACUARE A APELOR UZATE ÎN REȚEAUA DE CANALIZARE ALE LOCALITĂȚILOR MICI ȘI DIRECT ÎN STAȚIILE DE EPURARE;

NORMATIV DIN 10 DECEMBRIE 2002 PRIVIND OBIECTIVELE DE REFERINȚĂ PENTRU CLASIFICAREA CALITĂȚII APELOR DE SUPRAFAȚĂ;

NORMATIV NTPA – 001/ DIN 28 FEBRUARIE 2002 ACTUALIZAT LA 11 MAI 2005 – PRIVIND STABILIREA LIMITELOR DE ÎNCĂRCARE CU POLUANȚI A APELOR UZATE INDUSTRIALE ȘI ORĂȘENEȘTI LA EVACUAREA ÎN RECEPTORI NATURALI

NORMATIV NTPA – 002 DIN 28 FEBRUARIE 2002 ACTUALIZAT LA 11 MAI 2005 – PRIVIND CONDIȚIILE DE EVACUARE A APELOR UZATE ÎN REȚEAUA DE CANALIZARE ALE LOCALITĂȚILOR ȘI DIRECT ÎN STAȚIILE DE EPURARE

PLAN DE ACȚIUNE DIN 28 FEBRUARIE 2002 ACTUALIZAT PÂNĂ LA 11 MAI 2005 PRIVIND COLECTAREA, EPURAREA ȘI EVACUAREA APELOR UZATE URBANE

HOTĂRÂRE DE GUVERN nr.662 / 7 IULIE 2005 PRIVIND MODIFICAREA HG nr. 100/2002 – NORME DE CALITATE PE CARE TREBUIE SĂ LE ÎNDEPLINEASCĂ APELE DE SUPRAFAȚĂ UTILIZATE PENTRU POTABILIZARE ȘI NORMATIV PRIVIND METODELE DE MĂSURARE ȘI FRECVENȚA DE PRELEVARE ȘI ANALIZĂ A PROBELOR DE APĂ DIN APELE DE SUPRAFAȚĂ DESTINATE PRODUCERII DE APĂ POTABILĂ;

ORDIN DE GUVERN nr.598 din 27 IULIE 2005 REGULAMENT PRIVIND ORGANIZAREA ACTIVITAȚII DE CERTIFICARE A UNITĂȚILOR SPECIALIZATE ÎN ELABORAREA DE STUDII, PROIECTE, EXECUȚII LUCRĂRI, CONSULTANȚĂ, ÎN DOMENIUL GOSPODĂRIRII APELOR ȘI DOCUMENTAȚII TEHNICE PENTRU OBȚINEREA AVIZELOR ȘI AUTORIZAȚIILOR DE GOSPODĂRIRE A APELOR;

HOTĂRÂRE NR 352 / 21 APRILIE 2005 PRIVIND MODIFICAREA HG 188 / 2002 – CONDIȚIILE DE DESCĂRCARE ÎN MEDIUL ACVATIC A APELOR UZATE

HOTĂRÂRE NR. 898 DIN 19 IUNIE 2004 INSTRUCȚIUNI PRIVIND EXPLOATAREA APELOR SUBTERANE ȘI A ZONELOR DE INTERFAȚĂ DINTRE APELE DULCI ȘI CELE SĂRATE;

ORDIN DE GUVERN NR 44 DIN 9 IANUARIE 2004 – APROBARE REGULAMENT PRIVIND REALIZAREA MONITORINGULUI CALITĂȚII APELOR PENTRU SUBSTANȚE PRIORITAR / PRIORITAR PERICULOASE;

ORDIN DE GUVERN NR. 501 DIN 4 AUGUST 2003 REGULAMENT PENTRU ÎNTOCMIREA INVENTARULUI INIȚIAL AL SURSELOR DE POLUARE PENTRU MEDIUL ACVATIC ȘI APE SUBTERANE

ORDIN DE GUVERN NR. 35 DIN 2 APRLIE 2003 METODE DE MĂSURARE ȘI ANALIZĂ FOLOSITE LA DETERMINAREA SUBSTANȚELOR PRIORITAR/ PRIORITAR PERICULOASE DIN APELE UZATE EVACUATE ȘI APELE DE SUPRAFAȚĂ;

METODOLOGIE DIN 18 DECEMBRIE 2003 CU PRIVIRE LA DESFĂSURAREA ACTIVITAȚILOR SPECIFICE DE GOSPODĂRIRE A APELOR;

ORDIN DE GUVERN NR. 1.292 DIN 11 SEPTEMBRIE 2002 NORME PENTRU PROIECTAREA, EXECUȚIA ȘI EXPLOATAREA IAZURILOR DE DECANTARE DIN INDUSTRIA MINIERĂ;

HOTĂRÂRE DE GUVERN NR. 1.146 DIN 10 DECEMBRIE 2002 NORMATIVUL PRIVIND OBIECTIVELE DE REFERINȚE PENTRU CLASIFICAREA CALITatII APELOR DE SUPRAFAȚĂ;

NORMATIV DIN 10 DECEMBRIE 2002 PRIVIND OBIECTIVELE DE REFERINȚĂ PENTRU CLASIFICAREA CALITĂȚII APELOR DE SUPRAFAȚĂ;

PLAN DE ACȚIUNE DIN 28 FEBRUARIE 2002 PRIVIND COLECTAREA, EPURAREA ȘI EVACUAREA APELOR UZATE URBANE.

LEGEA APELOR NR. 107 DIN 25 SEPTEMBRIE1996 ;

LEGEA 310 DIN 28 IUNIE 2004 PENTRU MODIFICAREA LEGII APELOR

LEGEA NR 458 DIN 8 IULIE 2002 PRIIVIND CALITATEA APEI POTABILE;

LEGEA 311 DIN 28 IUNIE 2004 PENTRU MODIFICAREA ȘI COMPLETAREA LEGII 458 / 2002 PRIVIND CALITATEA APEI POTABILE;

HOTARAREA DE GUVERN NR.472 DIN 9 IUNIE 200 PRIVIND UNELE MĂSURI DE PROTECȚIE A CALITĂȚII RESURSELOR DE APĂ;

ORDIN NR.965 DIN 2 DECEMBRIE 2003 PRIVIND APROBAREA “GHIDULUI PRIVIND INVESTIGAREA STĂRII TEHNICE A REZERVOARELOR, DECANTOARELOR ȘI METATANCURILOR ÎN EXPLOATARE;

ORDN NR. 1.618 DIN 24 OCTOMBRIE 2000 PRIVIND APROBAREA SISTEMULUI NATIONAL DE SUPRAVEGHERE A CALITĂȚII APELOR;

ORDIN NR.1.097 PRIVIND APROBAREA METODOLOGIEI DE CONDUCERE ȘI CONTROL AL PROCESULUI DE EPURARE BIOLOGICĂ;

ORDIN NR. 1.292 DIN 11 SEPT. 2002 PRIVIND APROBAREA NORMELOR PENTRU PROIECTAREA, EXECUTIA ȘI EXPLOATAREA IAZURILOR DE DECANTARE DIN INDUSTRIA MINIERĂ;

ORDINUL NR 31 DIN 13 IANUARIE 2006 PRIVIND APROBAREA MANUALULUI PENTRU MODERNIZAREA ȘI DEZVOLTAREA SISTEMULUI DE MONITORING INTEGRAT AL APELOR DIN ROMANIA;

ORDIN NR. 647 DIN 23 OCTOMBRIE 2003 PENTRU APROBAREA “GHIDULUI DE PROIECTARE A CONSTRUCȚIILOR PENTRU TRATAREA APEI IN VEDEREA POTABILIZĂRII;

ORDIN NR.646 DIN 23 OCTOMBRIE 2003 PENTRU APROBARE – “NORMATIV PENTRU PROIECTAREA CONSTRUCȚIILOR ȘI INSTALAȚIILOR DE DEZINFECTARE A APEI ÎN VEDEREA ASIGURĂRII SANATĂȚII OAMENILOR ȘI PROTECȚIA MEDIULUI;

ORDIN NR. 642 DIN 23 0CTOMBRIE 2003 PENTRU APROBAREA “GHID PENTRU DIMENSIONAREA PRAGURILOR DE FUND PE CURSURILE DE APĂ;

ORDIN NR.640 DIN 23 OCTOMBRIE 2003 PENTRU APROBAREA “NORMATIVE PENTRU PROIECTAREA CONSTRUCȚIILOR ȘI INSTALAȚIILOR DE EPURARE A APELOR ORASENEȘTI PARTEA III;

ORDIN NR. 639 DIN 23 OCTOMBRIE 2003 PENTRU APROBAREA “NORMATIV PENTRU PROIECTAREA CONSTRUCȚIILOR ȘI INSTALAȚIILOR DE EPURARE A APELOR UZATE ORĂSENEȘTI PARTEA II TREAPTA BIOLOGICĂ;

HOTĂRÂRE NR 188 DIN 28 FEBRUARIE 2002 PENTRU APROBAREA UNOR NORME PRIVIND CONDIȚIILE DE DESCĂRCARE ÎN MEDIUL ACVATIC A APELOR UZATE;

ORDIN NR.1.146 DIN 10 DECEMBRIE 2002 PENTRU APROBAREA NORMATIVULUI PRIVIND OBIECTIVELE DE REFERINȚĂ PENTRU CLASIFICAREA APELOR DE SUPRAFAȚĂ;

ORDIN NR. 1.069 DIN 18 DECEMBRIE 2003 APROBARE METODOLOGII CU PRIVIRE LA DESFĂȘURAREA ACTIVITĂȚILOR SPECIFICE DE GOSPODĂRIRE A APELOR;

ORDIN NR. 485 DIN 22 AUGUST 1995 REGULAMENT DE ORGANIZARE ȘI FUNCȚIONARE A SISTEMULUI DE ALARMARE;

ORDIN NR. 245 DIN 26 MARTIE 200 METODOLOGIE DE EVALUARE A RISCULUI SUBSTANȚELOR PERICULOASE DIN LISTELE I ȘI II;

HOTARARE NR 352 DIN 21 APRILIE 2005 PENTRU APROBAREA UNOR NORME PRIVIND CONDȚIILE DE DESCĂRCARE ÎN MEDIUL ACVATIC A APELOR UZATE;

HOTARARE NR 351 DIN APRILIE 2005 PENTRU APROBAREA PROGRAMULUI DE ELIMINARE TREPTATĂ A EVACUĂRILE, EMISIILOR ȘI PIERDERILOR DE SUBSTANȚE PERICULOASE;

CAPITOLUL 3

ELEMENTE DE MONITORING A CALITĂȚII APELOR

3.1. Aspecte generale privind activitatea de monitoring

In activitatea complexă de protecție a calității apelor elementul principal îl constituie cunoașterea calității acesteia în fiecare moment și pe baza datelor obținute și analizate se poate face o prognozare a tendinței de evoluție a calității apelor pe bazine hidrografice sau pe ari mai restrânse.

Activitățile principale ce concură la realizarea acestor obiective sunt următoarele:

Activități de urmărire și de efectuare de măsurători, pe o durată limitată de timp, pentru un anumit scop, cum ar fi înființarea de unități piscicole;

Supravegherea continuă prin măsurători și observații a calității apelor, pe anumite tronsoane sau afluenți pentru cazul când apele au anumite utilizări importante, cum ar fi sursă de apă potabilă;

Activitate de monitoring de lungă durată, bazată pe măsurători standardizate pentru studiul calității resurselor de apă și evoluția calității apei în timp și spațiu.

Activitatea de monitoring în general și a apei în special are următoarele scopuri principale:

Alarmare pentru cazul când sunt detectate creșteri de valori ale poluării ce pot deveni periculoase;

Verificarea valabilității strategiilor pentru protecția calității apelor;

Evaluarea și prognozarea tendinței de evoluție a calității apelor;

Instrument de determinarea a poluatorilor apelor în cazul unor investigații pentru accidente ecologice

Din punct de vedere al domeniilor în care acționează monitoringul menționam pe cele mai importante:

Monitoringul chimic;

Monitoringul biologic;

Monitoringul ecotoxicologic.

3.2. Monitoringul chimic

Inventarul de substanțe chimice ce pot fi deversate în ape este de circa 100.000 compuși chimici, dar de regula în activitățile de monitoring chimic se urmăresc în general doar 30 – 40 de compuși, datorită în primul rând costurilor ridicate ale acestor determinări.

In general, în funcție de domeniul de activitate al agenților economici se pot aprecia compușii chimici ce rezultă în urma proceselor de fabricație și care pot fi deversați în râuri. Pentru aceștia se pot stabili procedurile de determinare a valorilor emisiilor în emisari și se pot stabili limitele de alerta în caz de deversare accidentală.

Monitoringul chimic al apelor se bazează pe trei proceduri standard, și anume:

Monitoringul chimic al apei, suspensiilor, sedimentelor și organismelor;

Utilizarea metodelor de bioalarmare;

Biomonitoringul.

Criterii specifice de performanță Tabelul 3.1.

La realizarea unui sistem performant de monitoring al calității apelor trebuie să se pornească de la stabilirea problemelor și a criteriilor de bază. In tabelul 3.1. sunt prezentate criteriile specifice pentru stabilirea unui sistem performant de monitoring al apelor.

Trebuie însă să se facă precizare privind diferența dintre imisii și emisii, pentru că sunt probleme diferite care necesita strategii diferite de interpretare a rezultatelor.

In cazul monitoringului emisiilor, se pornește de la premisa că limitele compușilor poluatori din apele evacuate în emisari nu depind de modificarea nivelului de calitate a râului și că elementul de bază este acela de a prevenii poluarea emisarului. Cerințele privind reducerea cantității de substanțe poluante din apele evacuate în emisari depind de toxicitatea acestor substanțe și de persistența și tendința de acumulare și bioacumulare a acestora în mediul acvatic.

Referitor la monitoringul imisiilor acesta trebuie să asigure o imagine de ansamblu a întregului bazin cu toți afluenții ce introduc ape cu diverse grade de poluare, să urmărească efectele asupra mediului acvatic, precum și asupra scopului în care sunt folosite apele, dar și să studieze efectul cumulat al poluanților și a produselor de descompunere și să evidențierea surselor de poluare difuză.

Dacă se dorește proiectare unui sistem de monitoring pentru un anumit bazin hidrografic sau afluent trebuie în mod obligatoriu să se parcurgă cel puțin doua etape:

Inventarierea tuturor emisiilor posibile, din punct de vedere al caracteristicilor: componenți, concentrații, frecvență, amplitudini de variație;

Detectarea și evaluarea sistematică a gradului de complexitate a compoziției chimice și a probelor ce trebuiesc efectuate în laborator.

O data stabilite aceste faze preliminare, se vor stabili variabilele de monitorizare, se stabilesc zonele de amplasare a stațiilor de monitorizare, frecvența de prelevare a probelor, modul în care se face analiza în laborator a probelor și interpretarea rezultatelor.

In practică se urmăresc o multitudine de indicatori de calitate, peste 200 de indicatori, care pot fi grupați în 12 clase, după cum urmează:

Regimul oxigenului;

Indicatori de agresivitate a apei ( pH, etc);

Indicatori de salinitate;

Prezența nutrienților;

Poluanți anorganici generali;

Poluanți organici generali;

Micropoluanți – metale grele;

Micropoluanți –pesticide.

Radioactivitatea;

Microbiologie;

Biologie;

Debite.

Valoarile admise pentru indicatori de bază, ce apreciază gradul de poluare a apei, sunt prevăzuți în Normativele Tehnice pentru Protecția Apelor ( NTPA).

Stațiile de monitorizare a calității apelor fac parte integrantă din Sistemul Național de Supraveghere a Calității Apelor din România (SNSCA), aflat în răspunderea Regiei Naționale Apele Române și se integrează în Sistemul Integrat de Monitoring al Calității Mediului din România (SMIR).

România în prezent face eforturi pentru compatibilizarea sistemelor și valorile prevăzute în normative cu cele din normativele Comunității Europene, mai ales că în cazul apelor avem de a face cu transport transfrontalier al poluanților o data cu apele râurilor ce părăsesc teritoriul României.

3.3. Stații automate de monitoring și alarmare

Problema unor sisteme automate de monitoring al calității apelor de suprafață nu este nouă în România, dar România nu a dispus de sumele necesare pentru astfel de investiții.

Primele încercări în acest domeniu au apărut în SUA la nivelul bazinului Ohaio începând cu anii 1960 – 1970. Astfel au fost realizate stații multiparametrice de supraveghere a calității apelor emisarilor, cu posibilitatea stocării datelor și de transmitere la un sistem centralizat a datelor culese. In cazul în care se constată depășirea unui parametru de calitate, se preleva o nouă probă de apa și se efectuau investigații amănunțite în laborator.

In țările europene au apărut primele stații de monitorizare automate la stațiile mari de epurare la început în Germania după 1960. Concomitent au apărut astfel de stații și în Japonia.

După anii 1970 a apărut o nouă generație de stații automate de monitorizare care utilizau senzori de imersie permanentă în apă. Acest fapt a eliminat posibilitatea erorilor datorate prelevării și pompării apei din râu în stația automată, iar după anii 1980 au apărut o a treia generație de stații automate complet submersibile cu stocare de date și teletransmiterea datelor. Aceste stații au putut fi plasate chiar și în lacuri și mări la adâncimi mari.

Aceste stații automate de monitorizare și alarmare asigură o serie de avantaje de loc de neglijat, cum ar fi:

Asigură posibilitatea măsurătorilor în situ, respectiv elimina erorile legate de containerele în care se introduc probele, de agitarea probelor la transport sau de operația de pompare;

Integrează continuu datele, deci se poate urmării tendința și se pot face previziuni;

Măsurând în paralel și debitele se pot face estimări ale debitelor masice ale poluanților;

Alarmează în mod automat în cazul depășirii limitelor admisibile pentru substanțele poluante;

Elimina erorile datorate activității umane.

In prezent aceste tipuri de stații automate de monitorizare a apelor s-au extins în toată Europa, chiar dacă sunt foarte scumpe.

3.4. Biosisteme de alarmare automată

După anii 1970, alături de introducerea unor sisteme automate de urmărire a gradului de poluare a apelor s-au efectuat cercetări în direcția găsirii unor soluții naturale de urmărire a gradului de poluare. Astfel au apărut sisteme biologice de alarmare a prezenței unor substanțe toxice în ape. Subiecții testați în acest scop sunt din categoria peștilor, moluște, larve, alge, bacterii, la care s-au adăugat și o serie de materiale biologice cum sunt celule izolate, celule de organe, enzime, antigene și în ultimul timp s-au proiectat si realizat biosenzori.

Un astfel de sistem biologic de alarmare cuprinde doua aspecte de bază și anume:

Organismul de testare și care operează în situ;

Sistemul de măsurare a răspunsului fiziologic al senzorului biologic la acțiunea substanței poluante.

In perioada actuală cercetările s-au extins în domeniul realizării de biosenzori. Pe scurt un biosenzor este de fapt un senzor chimic la care se imobilizează pe suprafața activă un material biologic (organisme vii, țesuturi, celule, enzime până la nivelul acizilor nucleici si molecule organice). Cei mai mulți biosenzori provin din domeniul industriei medicamentelor și a industriei alimentare.

In principiu, utilizarea biosenzorilor se bazează pe faptul că prezența unor poluanți în apă conduce la perturbarea directă a microorganismelor vii, în sensul că le agresează cu implicații asupra proceselor de respirație, fotosinteză, afectând integritatea membranei celulare, fapt ce poate fi pus în evidență de anumite substanțe chimice numite „mediatori chimici”.

3.5. Starea calității apelor de suprafață

Totalul cursurilor de apă codificate ale țării noastre este de circa 78905 km. Activitatea de supraveghere a calității apelor a fost organizată în anul 2005 în principal pe cursurile mijlocii și inferioare ale cursurilor de apă (pe o lungime de 24885 km), unde se manifestă impactul acțiunilor umane asupra mediului, respectiv asupra calității apelor. S-au realizat de asemenea și măsurători în secțiuni de referință ale cursurilor de apă, situate în special în zonele superioare, unde acest impact este minim.

Starea calității râurilor interioare

Pentru evaluarea calității globale a apei, în fiecare secțiune de supraveghere, au fost calculate pentru fiecare indicator în parte, valorile cu asigurare de 90%, respectiv 10% în cazul oxigenului dizolvat, iar acestea au fost comparate cu valorile limită ale claselor de calitate prevăzute de normativul cu cinci clase de calitate, rezultând astfel încadrarea într-una din cele cinci clase de calitate. Indicatorii cuprinși în normativul cu 5 clase au fost împărțiți în 5 grupe principale:

grupa “regim de oxigen” ce cuprinde: oxigenul dizolvat, CBO5, CCO-Mn, CCO-Cr;

grupa “nutrienți” ce cuprinde: amoniu, azotiți, azotați, azot total, ortofosfați, fosfor total, clorofila;

grupa “ioni generali, salinitate” ce cuprinde: reziduu filtrabil uscat, sodiu, calciu, magneziu, fier total, mangan total, cloruri, sulfați;

grupa “metale” ce cuprinde: zinc, cupru, crom total, arsen. Metalele plumb, cadmiu, mercur, nichel au fost încadrate la grupa de substanțe prioritare;

grupa “micropoluanți organici și anorganici” ce cuprinde: fenoli, detergenți, AOX, hidrocarburi petroliere. Alte substanțe precum PAH-uri, PCB-uri, lindan, DDT, atrazin, triclormetan, tetraclormetan, tricloretan, tetracloretan, etc. au fost încadrate la grupa substanțelor prioritare.

Datele de calitatea apelor fiind variabile aleatoare afectate de o mulțime de cauze, prelucrarea lor se face cu ajutorul unor proceduri statistico-matematice. În consecință, caracterizarea calității apei, pe bazine hidrografice și la nivel național, rezultă din estimarea numerică și procentuală a cazurilor înregistrate, relativ la încadrarea secțiunilor de supraveghere pe categorii de calitate, repartiția lungimii cursurilor de apă pe categorii de calitate din punct de vedere chimic.

Spre exemplu, elaborarea sintezei calității apelor curgătoare de suprafață pe anul 2005 s-a bazat pe prelucrarea datelor primare privind analizele fizico-chimice a apelor, date obținute în peste 781 de secțiuni de monitorizare, amplasate astfel: 29 în bazinul hidrografic Tisa; 79 în bazinul hidrografic Someș; 69 în bazinul hidrografic Crișuri; 62 în bazinul hidrografic Mureș; 39 în bazinul hidrografic Bega-Timiș; 9 în bazinul hidrografic Nera-Cerna; 62 în bazinul hidrografic Jiu; 94 în bazinul hidrografic Olt; 15 în bazinul hidrografic Vedea; 73 în bazinul hidrografic Argeș; 37 în bazinul hidrografic Ialomița; 133 în bazinul hidrografic Siret; 45 în bazinul hidrografic Prut; 35 în bazinul hidrografic Dunare.

În anul 2005 analiza biologică a calității cursurilor de apă în cadrul celor 11 bazine hidrografice s-a efectuat pe baza monitorizării următoarelor elemente biologice: macronevertebrate, microfitobentos, fitoplancton, macrofite acvatice și pesti.

În caracterizarea saprobiologică a calității cursurilor de apă s-a ținut seama în mod special de evoluția indicelui saprob determinat pe macrozoobentos și calculat conform metodei Pantle-Buck.

În cursul anului 2005, calitatea globală a apelor curgătoare de suprafață, evaluată în funcție de situația celor 781 secțiuni de supraveghere a fost distribuită astfel: clasa I – 12.9 %; clasa a II-a 38.5 %; clasa a III-a – 26.1 %; clasa IV Β 15 %; clasa a V-a – 7.4 %.

Din lungimea totală a râurilor monitorizate în anul 2005 de 24885 de km: 3606 km (14.5 %) s-au încadrat în clasa I de calitate; 9415 km (37.8 %) în clasa a II-a; 6256 km (25.1 %) în clasa a III-a; 4148 km (16.7 %) în clasa a IV-a și 1460 km (5.9 %) în clasa V-a.

Raportat la totalul cursurilor de apă codificate de 78.905 km, neluând în considerație poluarea datorită fondului natural și considerând că lungimea cursurilor de apă nemonitorizată are apă de calitatea I÷II, rezultă că 1,9% din cursurile de apă se încadrează în clasa V, 5.3 % în clasa a IV-a, 7.9% în clasa a III-a și 85 % se încadrează în clasa I÷II-a.

În anul 2005, din punct de vedere saprobiologic, analiza globală a celor 24.553 km de lungime de râuri, monitorizată în peste 748 secțiuni a evidențiat următoarele: 7.238 km (29 %) km s-au încadrat în clasa I-a de calitate stare ecologică foarte bună; 9.004 km (37 %) în clasa a II- a de calitate – stare ecologică bună; 5.540 km (23 %) în clasa a III- a de calitate – stare ecologică moderată; 1.668 km ( 7 % ) în clasa a IV- a de calitate – stare ecologică slaba și 1.103 km (4 %) în clasa a V -a de calitate – stare ecologică proastă.

În general, cota cea mai mare din potențialul de poluare în cazul surselor de poluare punctiforme aparține unităților din domeniile gospodăriei comunale, industriei chimice; urmează, apoi, agenții economici din industriile extractivă și metalurgică. Poluarea difuză se referă la intrări de poluanți în mediul acvatic cu o proveniență mai greu de identificat și controlat. Este aici inclusă în special poluarea din agricultură, depunerile solide și /sau lichide din atmosferă. Sursele difuze, de asemenea, includ poluările cauzate de consumul de produse/materii prime prin industrie (industria extractivă) sau populație.

CAPITOLUL 4

CONCEPTUL DE DEZVOLTARE DURABILĂ ȘI GESTIUNEA RESURSELOR DE APA

4.1. Definire și conținut

Acest nou concept: “Dezvoltare Durabilă” are mai multe definiții, dintre care cea mai uzuală este: „acea dezvoltare care asigură necesitățile prezentului fără a compromite șansele generațiilor viitoare de a-și satisface propriile nevoi”.

La nivelul unei țări conceptul „Dezvoltare Durabilă” este definit ca fiind capacitatea țării respective de a realiza la nivel național un echilibru între dezvoltarea economico – socială și mediu, ținând seama de resursele naturale, condițiile sociale în perspectiva asigurării condițiilor de prosperitate economică și socială a generațiilor viitoare.

Sub aspectul activităților industriale conceptul sugerează optimizarea profiturilor economice și sociale pentru generația actuală, dar fără a pune în pericol sub acest aspect dezvoltarea generațiilor viitoare.

Acest concept a apărut ca urmare a faptului că în prezent lumea se confruntă cu mari probleme generate de insuficiența resurselor, de modul de repartiția acestor resurse pe continente, de faptul că o mare parte a populație este dezavantajată și suferă de sărăcie. Peste un miliard de oameni, mai ales din țările sărace și în curs de dezvoltare nu au acces la apă potabilă de calitate, peste 1,7 miliarde de oameni nu au acces la un sistem sanitar, peste 2,2 milioane adulți, dar mai ales copii, mor anual din cauza unor boli generate de lipsa hranei, a lipsei de apă potabilă sau lipsei de asistența sanitară corespunzătoare. Dacă nu se iau măsuri urgente și eficiente perspectivele generațiilor viitoare nu sunt „roze”. Se estimează că în anul 2025 circa jumătate din populația globului se va confrunta cu lipsa apei potabile, mai ales că populația globului crește cu 90 de milioane de oameni pe an, iar creșterea natalității este preponderentă în țările în curs de dezvoltare, care nu dispun de surse financiare ca să facă față acestei situații.

Pentru prima dată în lume acest concept a fost exprimat de către cercetătorul L. Brown în preajma anilor 1980, când a și publicat o carte intitulată „Building a Sustainable Society”. Ideile expuse în această carte au fost continuate și în cartea „Problemele Globale ale Omenirii”, scrisă de același autor. Cartea a fost publicată și în România în anul 1999 de către Editura Tehnică.

Ideile exprimate în prima carte au fost repede preluate de foarte mulți cercetători și economiști de frunte. Sub aceste presiuni ale oamenilor de știința, Organizația Națiunilor Unite a acceptat ca document oficial în anul 1987 și de altfel a publicat sub egida ONU, cartea „Viitorul Nostru Comun” (Our Common Future), scrisă de un de un grup de politicieni și oameni de știința ce au format așa numita „Comisie Brundtlant”, care se constituie un îndrumar pentru dezvoltarea economică viitoare.

Conceptul de dezvoltare durabila poate fi definit în mod concret cel puțin prin patru obiective majore ale conceptului:

Realizarea de programe de stimulare a dezvoltării personalității populației prin educație, prin etică sociala, prin dezvoltarea capacității de creație practică, prin stimularea creativității intelectuale etc;

Formarea unei conștiințe universale – ecologice și sociale bazate pe respectul fața de natură, pe prevenirea poluării mediului, pe creșterea calității vieții tuturora;

Implementarea și respectarea unor norme legislative universale privind dreptul mediului;

Prezervarea capitalului natural prin reducerea consumurilor materiale și de energie, prin reciclarea materialelor și utilizarea unor resurse regenerabile de energie.

Problemele sunt grave, iar politicienii sunt puși în fața unei mari provocări. Ei trebuie să reconcilieze nevoile și aspirațiile unei populații mereu în creștere cu resursele limitate oferite de mediul natural. Din acest punct de vedere se detașează următoarele mari probleme cu care se confruntă omenirea și care trebuiesc rezolvate în mod echitabil în cel mai scurt timp:

Producția alimentară.

Creșterea populație are implicit ca efect și o creștere a consumului de alimente. Se prevede că dacă se menține acest ritm de creștere a populație în circa 40 de ani se va dubla consumul de alimente. In prezent ritmul de creștere al producție alimentare este cuprins între 1,6 și 2% , dar în viitor este foarte greu să se mențină acest ritm de creștere va producției de alimente. Există două direcții de acțiune în această direcție și anume, intensificarea creșterii producției agricole prin aplicarea unor tehnologii eficiente sau creșterea suprafeței de teren cultivate;

Creșterea rapidă a populației.

Ritmul ridicat de creștere a populației coroborată cu satisfacerea nevoilor sociale creează o presiune asupra ecosistemului și așa destul de fragil. Se impune o intensificare a educației populație în sensul reducerii ritmului de creștere a populație, fapt deosebit de dificil ca urmare a lipsei de educație, dar și a unor concepte religioase greu de depășit;

Urbanizarea și poluarea.

Statisticile indică ca peste 90% din procentul de creștere anuala a populație se înregistrează în mediul urban, fapt ce ridică probleme deosebit de grave privind extinderea infrastructurii urbane, precum și în domeniul controlului și reducerii poluării. Intr-o serie de mari comunități urbane, cum sunt: Bangkok, Mexico City, Sao Paulo, Bombey etc. aerul, și apa sunt foarte poluate și gestionarea deșeurilor urbane pun mari probleme pentru comunitatea locală.

Comunitatea internaționala a devenit conștientă de aceste grave probleme. Ele de altfel aceste probleme au fost dezbătute în cadrul Conferinței Națiunilor Unite privind Mediul și Dezvoltarea din iunie 1992 de la Rio de Janeiro, precum și la Conferința ONU de la Johannesburg din 2002 , fapt ce a contribuit la conștientizarea opiniei publice. Mesajele care s-a desprins la aceste conferințe au fost: Fără o gestionare mai bună a mediului înconjurător dezvoltarea va fi subminată, iar fără o dezvoltare accelerată a țărilor sărace, politicile privind problematica protecției mediului la nivel global vor eșua.

4.2 Direcții de cercetare ale dezvoltării durabile

După apariția acestui concept s-a depus o muncă intensă pentru ca acest concept să devină operațional. De fapt acest lucru a constituit principala tema a raportului Dezvoltării Mondiale prezentat în anul 1992 de către Banca Mondială. In cadrul acestui raport s-au deprins trei puncte de vedere a unor grupuri profesionale și anume:

Grupul economiștilor, ale căror tendință este de a maximiza bunăstarea în condițiile constrângerilor impuse de stocul de capital existent și de tehnologiile disponibile;

Grupul ecologiștilor, care pun accentul pe păstrarea integrității subsistemelor ecologice considerate vitale pentru supraviețuirea ecosistemului global. Un grup mai moderat consideră că există posibilitatea adaptabilității dinamice a unor ecosisteme naturale, care constituie suportul vieții, în anumite condiții de protecție;

Grupul sociologilor, care pun accentul pe ființele umane ale căror modele de organizare sociale sunt cele mai importante pentru găsirea soluțiilor viabile pentru atingerea unei dezvoltări durabile.

Aceste trei grupuri sunt totuși de acord în principiu cu punctul de vedere a fiecărui grup, dar nu abordează problema în ansamblu și în interacțiune. De și s-a încercat crearea unor grupuri de lucru formate din specialiști din cele trei grupuri nu s-a reușit realizarea unor documente unitare și coerente în care partenerii să fie egali și nu au fost abordate și alte probleme cum ar fi managementul resurselor naturale ale globului, problematica coeziunii sociale, identitatea culturală și religioasă, integritatea ecosistemelor naturale. In general problemele nerezolvate privesc cel puțin patru mari direcții :

Evaluarea reala a situației prezente;

Luarea unor decizii majore în condiții de incertitudini;

Stabilire unei politici globale și aplicate instituțional de fiecare stat;

Crearea unor condiții de sustenabilitate și echitate socială.

Toate aceste probleme ridicate și nerezolvate până în prezent impun abordarea unor direcții de cercetare majore. Probabil că punctul de plecare ar fi recunoașterea faptului că activitățile economice și sociale de până acum au generat efecte negative asupra mediului, lucru greu de realizat la nivel global. Spre exemplu este greu de estimat și cuantificat este efectul pozitiv la nivel social, dar și negativ asupra mediului datorat defrișărilor pentru obținerea de noi suprafețe agricole, care să satisfacă cerințe pentru alimente. Același lucru se poate afirma și în ceea ce privește desecările ținând seama de distrugerea ireversibil unui ecosistem umed.

Dacă și astăzi evaluarea mediului este dificilă, atunci și evaluarea viitorului este cel puțin la fel de dificilă. Incă nu s-a găsit răspunsul la întrebări de genul : Cum ar trebui evaluat impactul activităților economice și sociale pe termen lung ? Fiecare din grupul de mai sus a aplicat un alt principiu și au pus alt gen de întrebări, spre exemplu:

Grupul economiștilor au aplicat rate de actualizare a costurilor și beneficiilor pentru generațiile viitoare;

Grupul ecologiștilor și sociologilor au argumentat că este greșit să evaluăm bunăstarea oamenilor nenăscuți, înaintea evaluării propriei bunăstări;

Grupul ecologiștilor au ridicat problema gradului de incertitudine a perspectivelor viitoare, ținând seama de o serie de calcule empirice și date statistice relative;

Grupul sociologilor a ridicat problema priorităților, care din următoare probleme este mai prioritară: protecția mediului în raport cu sănătatea, educația sau planning-ul familial, conservarea mediului sau asigurarea alimentelor pentru populație etc.

Aceste întrebări legitime și normale pot sugera direcțiile de cercetare pentru a putea pune pe baze științifice conceptul de dezvoltare durabilă și de a putea reduce gradul de incertitudine în ceea ce privește viitorul. Aceste direcții de cercetare pot fi următoarele:

Stabilirea nivelului resurselor naturale globale. Este vorba atât ne resursele neregenerabile cât și resursele regenerabile, pentru a se putea aprecia durata de asigurare al acestora în timp;

Stabilirea eficienței utilizării resurselor, ce depinde de condițiile tehnice moștenite, tehnologiile actuale și viitoare, condițiile economice și de mediu;

4.3. Resursele de apă ale României

Din datele furnizate de către Organizația Mondiala pentru Sănatate rezultă că la nivel global avem un deficit de apă potabilă. S-a realizat un clasament la nivel mondial privind volumul de apă ce poate fi potabilizată pe locuitor. In acest clasament pe primul loc este Canada, iar România este pe locul 63 din 180 de țări analizate

Resursele de apă ale României sunt constituite din apele de suprafață – râuri, lacuri, fluviul Dunărea – și ape subterane. Resursele de apă potențiale și tehnic utililizabile pentru obținerea apei potabile se prezintă în tabelul nr. 4.1.

Dacă raportăm potențialul de apă pentru potabilizare la populația actuală a țării, rezultă:

resursa specifică utilizabilă în regim natural, de cca. 2660 m3/loc. și an, luând în considerare și aportul Dunării;

resursă specifică, teoretică, de cca. 1770 m3/loc. și an, luând în considerație numai aportul râurilor interioare, situând din acest punct de vedere țara noastră în categoria tărilor cu resurse de apa relativ reduse în raport cu resursele altor țări.

Principala resursă de apă a României o constituie râurile interioare. O caracteristică de bază a acestei categorii de resursă de apă o constituie variabilitatea foarte mare în spațiu și anume:

zona montană, care aduce jumatate din volumul scurs;

variabilitatea debitului mediu specific (1 l/s și km2 în zonele joase, până la 40 l/s și km2 în zonele înalte).

Sursele de apă ale României Tabelul nr.4.1

*cuprinde și rețeaua lacurilor litorale, precum și resursa asigurată prin refolosire externă directă în lungul râului;

** ½ din stocul mediu multianual, la intrarea în țară;

***

O altă caracteristică o reprezintă variabilitatea foarte pronunțată în timp, astfel încât primăvara se produc viituri importante, urmate de secete prelungite.

Dunărea, al doilea fluviu ca mărime din Europa (cu lungime de 2850 km, din care 1075 km pe teritoriul României) are un stoc mediu la intrarea în țară de 174 x 109 m3.

Resursele de apă subterană sunt constituite din depozitele de apă existente în straturi acvifere freatice și straturi de mare adâncime.

Repartiția scurgerii subterane variază pe marile unităti tectonice de pe teritoriul țării astfel:

0.5-1 l/s și km2 în Dobrogea de Nord;

0.5-2 l/s și km2 în Podișul Moldovenesc;

0.1-3 l/s și km2 în Depresiunea Transilvaniei și Depresiunea Panonică;

0.1-5 l/s și km2 în Dobrogea de Nord și Platforma Dunăreana;

5-20 l/s și km2 în zona Carpaților, în special în Carpații Meridionali și în zonele de carst din bazinul Jiului și Cernei.

În anul 2005 prelevările totale de apă brută pentru a fi utilizată pentru potabilizare, pentru apa industrială sau pentru agricultură au fost de 5,30 mld.m3. din care:

populație 1,14 mld.m3.

industrie 3,67 mld.m3.

agricultură 0,49 mld.m3.

Raportul: cerință/prelevare pentru resursele de apă Tabelul nr. 4.2

Apa constituie o resursă naturală cu valoare economică în toate formele sale de utilizare sau exploatare. Conservarea, refolosirea și economisirea apei sunt necesare și de fapt sunt încurajate prin aplicarea de stimuli economici, inclusiv pentru cei care manifestă o preocupare constantă în protejarea cantității și calității apei, precum și prin aplicarea de penalități celor care risipesc sau poluează resursele de apă.

Utilizatorii resurselor de apă plătesc utilizarea acesteia Administrației Naționale "Apele Române", în calitate de operator unic al resurselor de apă.

Mecanismul economic specific domeniului gospodăririi cantitative și calitative a resurselor de apă include sistemul de contribuții, plăți, bonificații, tarife și penalități ca parte a modului de finanțare a dezvoltării domeniului și de asigurare a funcționării Administrației Naționale "Apele Române". Sistemul de contribuții, plăți, bonificații, tarife și penalități, conform prevederilor Legii nr. 107/1996, cu modificarile și completarile ulterioare, se bazează pe principiile recuperarii costurilor pentru cunoașterea și gestionarea resurselor de apă "utilizatorul plătește" și "poluatorul plătește".

CAPITOLUL 5

CONSIDERAȚII GENERALE PRIVIND GRADUL DE POLUARE A RESURSELOR DE APĂ POTABILĂ

5.1 Aspecte generale privind poluarea apelor

Prin poluarea apei se înțelege degradarea proprietăților fizice, chimice și/sau biologice ale acesteia, produsă direct sau indirect de activitățile umane sau procesele naturale.

Autopoluarea apelor, reprezintă un fenomen natural de modificare a compoziției apelor naturale sub acțiunea unor factori naturali. Un exemplu elocvent sunt așa zisele ape de mină, când un zăcământ acvifer de apă nepoluată reușește să se infiltreze prin fisura unor roci în galeriile de mină parăsite și datorită prezenței oxigenului, apele de mină pot dizolva și disocia minerale ducând la poluarea extrem de gravă a apelor, în primul rând metale grele, iar aceste ape pot să ajunga la un pH sub valoarea 4, apele devenind foarte acide.

Datorită poluării, apa devine improprie pentru folosirea ei normală în scopurile anterioare apariției poluării.

Ca urmare a faptului că apa, în circuitul ei trece prin diverse locuri de întrebuințare, (procese tehnologice, folosințe menajere etc), se încarcă cu diverse materiale și substanțe care o degradează, îi strică calitatea, făcând-o în general nefolosibilă în continuare pentru scopuri casnice sau industriale..

Apele uzate rezultate în urma unor procese industriale sau casnice, înregistrează conform statisticilor o creștere anuală medie de circa 3%, și este de așteptat ca volumul de apă uzată să crească incontinuare, dacă nu se iau măsuri de economisire și de protecție.

Efectul acestor ape uzate asupra emisarilor, fie că sunt râuri (principale surse de apă potabilă) sau lacuri este negativ, după cum urmează:

se micșorează cantitatea de apă curată ce poate fi potabilizată;

crește gradul de poluare a apelor cu efecte negative asupra ecosistemului acvatic.

Trebuie remarcat și faptul că la actualul nivel de poluare se mai adaugă și marea cantitate de deșeuri lichide, a caror caracter este din ce în ce mai complex și mai poluator, datorită extinderii industriei chimice de sinteză, care a produs o serie de noi reziduri necunoscute înainte. Dezvoltarea tehnologică a produs schimbări profunde în natură. Până de curînd majoritatea substanțelor organice care se foloseau mai ales în gospodăriile individuale erau de origine naturală, adică ele erau sintetizate pe cale biologică, fiind prin urmare biodegradabile. Este caracteristic pentru majoritatea substanțelor sintetizate artificial că, datorită structurii lor, nu intră ușor, sau deloc, în reacții biologice, constituind așa numitele substanțe nebiodegradabile, care participă intens la poluarea apelor și care nu pot fi îndepărtate din apa prin procese de autoepurare.

Concentrarea populației în aglomerările urbane, a dus la depășirea capacității de epurare a stațiilor existente și ca urmare încă se mai evacuează ape parțial epurate în emisari.

Sistemul de transport hidraulic al acestor ape uzate este acela care face să fie posibilă viața în orașe, dar în același timp sistemul este totodată și responsabil de poluarea râurilor.

Canalizarea crează iluzia că toate aceste deșeuri lichide care devin poluanți ai apelor în natură, nu mai există îndată ce dispar din vedere. Aceasta nu înseamnă însă că sistemul de transport hidraulic este considerat nesatisfăcător, ci din contră, constituie o componentă a vieții moderne, care trebuie în principiu extinsă si mereu perfecționată.

Un element esențial pentru soluționarea acestei probleme este înțelegerea și dorința sinceră din partea fiecărui locuitor de a face tot ce este necesar pentru a apăra calitatea apei din surse naturale, împotriva poluării ei.

5.2. Poluarea apelor de suprafață

Apele de suprafața în principal, constituie sursa principală de apă potabilă, de apă industrială și de ape pentru piscicultură și agricultură. Din nefericire aceste ape sunt poluate cu diverse substanțe și în diverse moduri.

Una din problemele majore cu care se confruntă astăzi omenirea o constituie poluarea apelor. Este evident pentru oricine că mediul natural este degradat și se degradează în continuare încetul cu încetul pe măsură ce agenții economici deversează în ape, în aer sau pe sol substanțe poluante în cantități din ce în ce mai mari.

Pe măsură ce factorii poluanți se acumulează în mediu, acesta nu se mai poate adapta la presiunea factorilor antropici ( procesul de autoepurare din ape nu se mai desfășoară ) și în consecință mediul se degradează treptat, întrucât autoreglarea ecosferei nu mai este posibilă.

O analiză a mecanismului poluării, a efectelor și implicațiile lor asupra ecosistemelor trebuie să includă un studiu asupra interdependenței dintre părțile componente ale mediului (aer, sol, ape), deoarece afectarea unei componente se răsfrânge și asupra celorlalte componente.

Datorită circulației atmosferei, a curenților de aer care circulă pe arii întinse, a apelor curgătoare, a mărilor și oceanelor, astăzi putem afirma cu certitudine că poluarea este un fenomen fără frontiere, că poluarea unei zone afectează major și zonele învecinate.

Este suficient să amintim accidentul nuclear de la centrala atomo-electrică de la Cernobâl care a afectat zone întinse din mai multe țări, de accidentul major de la stațiile de preparare a minereurilor neferoase din nordul țării noastre, când au ajuns în râuri cantități însemnate de cianuri, care au depășit granițele țării și au ajuns în Dunăre și respectiv în Marea Neagră.

Iată de ce acest fenomen al poluării mediului îngrijorează întreaga comunitate indiferent de țară sau continent. Referitor la fenomenul global de poluare al mediului, sub aspectul interdependenței dintre componentele mediului putem preciza următoarele :

Emisiile în atmosferă, fie că sunt aerosoli, fie că sunt substanțe prăfoase sunt deplasate de către curenții de aer pe distanțe mai mari sau mai mici și în final se depun pe sol, vegetație sau în ape. Ploile antrenează depunerile de substanțe poluante de pe vegetație și sol, acestea ajungând în pânzele freatice și de aici în râuri, mări și oceane;

Poluarea solului prin depunerile de deșeuri nu înseamnă numai afectarea locală a solului. Prezența unor substanțe chimice în aceste deșeuri care se pot dizolva în apă, sunt dizolvate de către ploi, antrenate de acestea în pânzele freatice și astfel aceste substanțe toxice ajung în râuri, fluvii, mări și oceane poluându-le.

In consecință putem afirma că, chiar dacă la o primă analiză se presupune că a fost afectat de către substanța poluatoare doar un segment al mediului, totuși implicațiile sunt complexe și prin intermediul lanțurilor trofice efectele sunt mult mai grave și de lungă durată.

Așa cum am mai afirmat poluarea poate fi considerată ca un fenomen însoțitor al dezvoltării industriale. Poluarea ce se manifestă în etapa actuală de dezvoltare economico-socială se remarcă prin :

diversificarea emisiilor poluante ( gaze, lichide, solide, aerosoli ) ;

creșterea continuă a cantității de deșeuri atât în valoare absolută, cât și pe cap de locuitor;

concentrarea punctelor de evacuare a deșeurilor solide și lichide în mediu datorită aglomerărilor urbane;

O ponderea mare o are poluarea difuză pe arii foarte largi, ca urmare a circulației pe distanțe mari a curenților de aer sau a apelor curgătoare. Practic putem afirma că avem de a face cu un efect de globalizare a poluării.

Dacă am grupa factorii principali care determină poluări majore, pe domenii de activitate, putem afirma cu certitudine că principalele segmente economico-sociale care participă în cea mai mare măsură la poluarea mediului sunt :

Industria, care în mod sigur are ponderea cea mai mare în privința poluării mediului. În ceea ce privește industria, domeniile cu emisii poluante majore sunt: industria chimică, industria metalurgiei extractive, industria energetică (inclusiv problemele particulare ale centralelor atomo-electrice), industria minieră, industria extracției și prelucrării țițeiului etc;

Transporturile participă la fenomenul de poluare a mediului, fie în mod direct, fie indirect prin intermediul celorlalți factori fizici ai mediului, în funcție de modul de transport (terestru, maritim, aerian), în funcție de tipul de propulsie al mijlocului de transport: motor cu abur, motor cu combustie internă, motor electric, energie nucleară. Trebuie însă să menționăm și frecventele accidente de natură tehnică, în urma cărora materialele transportate au produs catastrofe ecologice. Dintre aceste accidente tehnice cele de amploarea cea mai mare sunt cele maritime în care sunt implicate marile petroliere;

Aglomerările urbane, care realizează mari concentrări de populații, care prin activitățile industriale și casnice produc cantități mari de deșeuri menajere. De asemenea marile orașe consumă mari cantități de apă potabilă și industrială, dar în același timp produc și cantități însemnate de ape uzate (poluate) încărcate cu substanțe organice, detergenți, uleiuri, produse petroliere, diverse substanțe chimice, care prin sistemul de canale colectoare sunt transportate spre stațiile de epurare sau în multe cazuri apele uzate sunt deversate direct în receptori (de regulă râuri sau lacuri) poluându-le ;

Agricultura și în special zootehnia, cu precădere creșterea porcilor. Acest domeniu de activitate realizat în sistem industrial este foarte important pentru existența omului, dar din nefericire poluează mediul. Este suficient doar să menționăm faptul că în multe cazuri dejecțiile animalelor sunt deversate direct în râuri sau în iazuri de decantare și care sunt spălate periodic de ploi de unde ajung în pânzele freatice și în râuri. Sistemul gospodăriilor agricole individuale sunt considerate sisteme mai ecologice, ca urmare a faptului că dejecțiile animalelor sunt în cantități mici, ele se depozitează lângă sursă pentru a fermenta și a se transforma în îngrășământ natural după care sunt împrăștiate pe câmp ducând la creșterea fertilității solului. Tot în cazul sistemului agricol individual accidentele ecologice practic sunt inexistente. In ceea ce privește sistemul culturilor agricole intensive folosirea incorectă a îngrășămintelor chimice, a pesticidelor, a insecticidelor sau a amendamentelor calcaroase au dus la deteriorarea sistemului ecologic. Ploile căzute peste solurile pe care s-au depus cantități însemnate de substanțe chimice au făcut ca aceste substanțe să fie duse de ape în pânzele freatice, în râuri sau în lacuri poluându-le, ducând la eutrofizarea acestora.

În general se poate afirma că multe din acțiunile omului pentru amenajarea unor zone industriale, pentru deschiderea unor exploatări minere de suprafață, sau exploatarea irațională a pădurilor a dus la degradarea rapidă a mediului.

În concluzie se poate afirma că, sursele de poluare în prezent sunt rezultatul nedorit al dezvoltării industriale fără luarea celor mai elementare măsuri de protecție a mediului.

Clasificarea modului de poluare a apelor de suprafata se poate face după mai multe criterii. Astfel, după modul de producere al poluării apei putem deosebi:

poluare naturală – de exemplu la trecerea apei prin roci solubile, când se încarcă cu diferite săruri, sau la apariția fenomenului de înflorire al apei;

poluare artificială – datorita surselor de apă uzată din activități antropice;

poluarea controlată sau organizată – provine din apele uzate transportate prin rețeaua de canalizare și evacuare în anumite puncte;

poluarea necontrolată – provine din sursele de poluare lichide care ajung în emisari pe cale naturală, de cele mai multe ori prin intermediul apelor meteorice care transportă poluanții de pe sol în râuri;

poluare normală – provine din sursele de poluare cunoscute, colectate și transportate prin rețeaua de canalizare la stația de epurare sau direct în receptor;

poluarea accidentală – ce poate fi rezultatul dereglării unor procese industriale, când cantități mari de substanțe nocive ajung în rețeaua de canalizare, defectării unor instalații din cadrul stației de epurare sau a deversării accidentale de substanțe poluatoare direct în emisari etc.

poluarea primară – este reprezentată de depunerea substantelor în suspensie din apele uzate, evacuate într-un emisar, pe fundul sau malurile albiei acestuia;

poluarea secundară – se datorează în principal gazele rezultate în urma fermentării organice a substanțelor aflate în suspensii depuse în emisar și care antrenează restul de suspensii din apa și le aduc la suprafața apei, de unde sunt mai apoi transportate în aval de curentii de apă.

În funcție de natura factorului poluator putem întâlni:

poluare biologică, bacteriologică, virusologică și parazitologică – legată în mod direct sau indirect de prezența omului;

poluare fizică – se datorează în principal substanțelor radioactive, dar și poluării termice prin deversarea de fluide calde în emisari și nu în ultimul rând elementelor insolubile aflate în suspensie sau sedimentabile;

poluarea chimică – reprezntată de pătrunderea în apă a unor substanțe chimice.

Factorii care conduc la poluarea apei pot fi grupați în:

factorii demografici – reprezentați de numărul populației dintr-o anumită zonă, poluarea fiind în general proportională cu densitatea populatiei;

factorii urbanistici – corespunzatori dezvoltării așezarilor umane, care utilizează cantități mari de apă pe care le întorc în natură sub formă de ape uzate intens impurificate;

factori industriali sau economici – reprezentați de nivelul de dezvoltare economică și mai ales industrială al unei regiuni, în sensul creșterii poluării proporțional cu dezvoltarea industrială.

Sursele de poluare ale apei sunt multiple, dar cel mai frecvent ele sunt reprezentate de rezidurile menajere, industriale și agrozootehnice.

Poluarea menajeră – este proporțională cu numărul populației. Apele uzate menajere conțin în principal materii organice putrescibile (glucide, proteine, lipide), care în majoritate sunt decantabile, rezultând straturi suprapuse de nămol organic.

Dintre materiile organice caracteristice poluării menajere, fac parte sărurile dizolvate sub formă de ioni de calciu, magneziu, bicarbonați, sulfați etc, elemente ce se găsesc în cantități mult mai reduse decât materiile organice.

Poluarea industrială – este specifică zonelor dezvoltate industrial. În acest caz, poluanții sunt foarte variați, funcție de specificul industriei. Ei pot fi reprezentați de materiile prime, produșii intermediari sau produșii finali, de subproduși sau coproduși.

Poluarea datorita activităților agricole – se datorează reziduurilor animale, îngrașămintelor naturale sau sintetice, eroziunii solului ca urmare a prelucrării necorespunzătoare a solului etc.

Poluarea datorată apelor meteorice – apele meteorice antrenează diverse tipuri de ape uzate, de pe suprafața solului, precum și deșeuri, îngrășăminte minerale, etc.

Având în vedere importanța capitală a apei pentru viața planetei, în ultimii ani au existat preocupări intense a factorilor de decizie și de la noi din țară pentru protecția apelor.

Legislația Europeană în domeniul mediului este mult mai restrictivă și severă și ca urmare agenții economici din România trebuie să facă eforturi financiare deosebite pentru a se putea încadra în limitele legislație Europene

Prin prevederile legilor respective, protecția mediului, a surselor de apă capătă noi dimensiuni, se supun unor exigențe sporite.

5.3. Clasificarea poluanților din apă

Substanțele care afectează calitativ apele sunt foarte diverse și fiecare categorie de substanțe impune o anumită tehnologie de reținere a acestora. Substanțele poluante din apă se pot clasifica după mai multe criterii, cum ar fi natura lor, proveniența sau tipul sursei de emitere a poluatorului, etc.

După natura lor, substanțele ce poluează apele pot fi :

de natură fizică (substanțe solide, substanțe radioactive, poluare termică);

de natură chimică (hidrocarburi, derivați ai carbonului, sulfului, azotului, mase plastice, rășini sintetice, pesticide, compuși organici de sinteză, floruri, metale grele, oxizi ai metalelor, materii organice fermentabile, compuși chimici anorganici,etc);

de natură biologică (dejecții organice, agenți patogeni, bacterii, viruși, etc.)

După proveniență, se clasifică astfel :

dejecții animaliere și umane;

dejecții și reziduuri industriale (din industria alimentară, chimică, a industriei petrochimice, a industriei metalurgiei extractive, etc.);

reziduuri vegetale (agricole sau forestiere, nutrețuri vegetale, etc.);

pesticide și îngrășăminte chimice (rezultate din activități agricole);

materii radioactive provenite din meteoriți radioactivi sau din reziduuri radioactive scăpate accidental sau depozitate necorespunzător;

energie termică rezultată din circuitele de răcire a centralelor electrice, din apele reziduale ale aglomerărilor urbane sau industriale;

sedimente rezultate din eroziunea solului sau hidrosoli rezultați din alte activități (spălarea nisipului, a caolinei, a diverselor minereuri etc.)

După tipul sursei depoluare, avem următoarea clasificare :

Surse de poluare organizate, având o localizare bine precizată, cu două mari componente : apele menajere și orășenești , evacuate din rețele de canalizare, și apele reziduale industriale, provenite din procesele tehnologice ale diferitelor ramuri industriale, dintre care amintim în principal : chimică si petrochimică, minieră, metalurgie extractivă, lemnului, alimentară, a pielăriei, etc.;

Surse de poluare difuze, situate pe zone întinse, cu poluanți aduși în ape, de regulă, prin intermediul ploilor, fie direct din atmosferă, fie prin colectarea prealabilă a poluanților de pe sol, înainte de intrarea în emisari.

5.4. Protecția calității apelor

În concepția modernă, prin protecția calității apei se înțelege domeniul de activitate care se ocupă cu problemele referitoare la calitatea resurselor de apă. Aceste probleme se referă atât la fenomenele care se petrec în ape ca urmare a tulburării echilibrului natural al calității, din cauza intervenției omului, cât și la măsurile și activitățile pe care trebuie să le desfășoare omul pentru restabilirea calității apei.

Componentele principale ale activității de protecție a apelor sunt următoarele :

monitoringul (supravegherea) dinamicii calității resurselor de apă;

planificarea măsurilor de protecție a calității resurselor de apă la nivelul bazinelor hidrografice;

realizarea măsurilor pentru diminuarea debitelor și încărcărilor din apele poluate deversate în receptori, prin introducerea tehnologiilor mici consumatoare de apă, a tehnologiilor curate, prin recircularea apelor uzate;

realizarea unei epurări de calitate a apelor uzate;

intervenții pe cursurile de ape receptoare ale apelor uzate, pentru a îmbunătății diluția și a gradului de amestec, prin aducțiuni și acumulări de ape, prin sisteme de aerare artificială (cascade artificiale), stimularea fenomenului de autoepurare, etc.;

perfecționarea legislației în domeniul protecției calității apei.

Indiferent de tipul apei, există 4 factori de bază care caracterizează calitatea apei. Acești factori sunt următorii :

prezența materialelor de natură organică, fie că sunt disociate, fie că sunt în suspensie;

prezența materialelor de natură anorganică;

valoarea concentrației de oxigen dizolvat în apă;

procesele chimice ce se derulează în apă pe parcursul circuitului apei în natură.

De obicei concentrația de materii organice în apele continentale este de câteva miligrame pe litru de apă, dar poate ajunge în cazuri deosebite până la 50 ml / l. Concentrația în materii organice a apei este un parametru global ce caracterizează apa, dar nu ne dă indicii asupra naturii compușilor organici prezenți în apă. De exemplu un parametru important ce caracterizează apa este T.O.C. (Total Organic Carbon). Acest parametru se obține în urma determinării volumului de CO2 generat prin combustia unei probe etalon de apă, după ce în prealabil au fost eliminați toți compușii anorganici ce conțin carbon.

O altă grupă de parametri ce definesc cantitatea de materie organică din apă cuprind în principal următorii parametri :

C.O.D. ( Chimical Oxigen Demand ) ;

B.O.D. ( Biologic Oxigen Demand ) .

Primul se referă la oxigenul consumat de o probă etalon de apă poluată, ce conține compuși organici pentru oxidarea acestora. Pentru această determinare se utilizează substanțe ce conțin oxigen cum ar fi permanganatul sau bicromatul de potasiu. In mod direct se determină consumul de aceste substanțe și în mod indirect consumul de oxigen. Al doilea parametru se referă la oxigenul consumat pentru degradarea biologică a materialelor organice aflate în apă.

În conformitate cu cele prezentate mai sus, apa care prezintă valori ridicate ale parametrilor C.O.B. și B.O.D. conține cantități ridicate de substanțe organice. Ca urmare în condiții naturale pentru procesul de autoepurare, respectiv pentru degradarea parțială sau totală a materiilor organice este nevoie de cantități mari de oxigen. Acest oxigen este luat din apă, fapt ce duce la scăderea conținutului de oxigen din apă și astfel se creează dificultăți organismelor care trăiesc în acest mediu și care au nevoie de oxigen.

De aceea în cadrul proceselor de epurare a apelor este foarte important să se cunoască cantitatea acestor materiale organice, dar și componentele chimice ale acestora, pentru a se putea influența procesul de epurare și astfel menținerea apelor la un nivel calitativ acceptabil pentru viețuitoarele din acest mediu.

Dintre materiile organice prezente în apă este important să se determine în primul rând următoarele și care de regulă sunt cele mai periculoase:

aminoacizii;

compușii metalelor grele;

acizii grași;

produșii zaharoși;

alcoolul;

esteri;

hidrocarburi;

pigmenți;

vitamine, etc.

Pe lângă aceste substanțe organice în ape mai pot ajunge și alte substanțe organice și care uneori sunt greu de depistat.

Un element foarte important din apă, poate cel mai important este oxigenul. Fără acest element apa nu mai constituie un mediu de viață. Practic oxigenul poate pătrunde în principal în apă pe două căi :

solubilizarea oxigenului atmosferic (procesul poate fi accelerat prin agitarea apei);

producerea oxigenului prin fotosinteză de către algele verzi (cu clorofilă).

Sub aspect calitativ este indicat ca procentul de oxigen din apă să fie cât mai mare, dar solubilitatea oxigenului în apă depinde de mai mulți factori cum ar fi presiunea atmosferică și temperatura apei. De exemplu la o presiune atmosferică de 760 mm col. Hg și la o temperatură a apei de 18 C, solubilitatea maximă a oxigenului în apă este de 8,32mg / l, iar la o temperatură de 35 C solubilitatea scade sub 7,0 mg / l . In ceea ce privește prezența algelor în apă putem afirma că algele verzi produc oxigen în timp ce algele roșii sau maro consuma oxigen, ca urmare prezența algelor roșii sau maro dovedește începutul procesului de distrofizare a apei.

Un alt gaz care poate fi dizolvat în apă este CO2 . Solubilitatea acestui gaz este mai mare decât a celorlalte gaze (oxigen sau azot). Trebuie menționat și faptul că bioxidul de carbon reacționează cu apa și în final dă naștere la ioni de carbonați, conform reacției :

CO2 ( gaz ) CO2 ( apă )

CO2 ( apă ) + H2 O H2 + ( HCO3 )

De regulă concentrația de CO2 în apă este mult mai mică decât concentrația acestui gaz în atmosferă. Trebuie să reamintim și faptul că îmbogățirea apelor cu CO2 se poate datora și degradării substanțelor organice prezente în apele poluate. Prezența bioxidului de carbon în apă în cantități mari poate duce, în cazul în care apa trece prin zone calcaroase la dizolvarea calcarului în apă conform relației :

CaCO2 (solid) + CO2 (apă) + H2 O Ca + 2H2 CO3

Reacția poate fi și inversă, când prin scăderea procentului de bioxid de carbon din apă calcarul se poate sedimenta. Pe lângă reacția cu acest mineral, bioxidul de carbon poate contribui în mod similar și la eliberarea calciului și din alte minerale, cum ar fi : gipsul (sulfatul hidratat de calciu ), dolomita , etc.

Azotul poate fi prezent în apă sub diferite forme chimice distincte. În principal azotul poate fi întâlnit în apă sub formă de nitrați ( NO3 ), dar și sub formă de ioni de amoniac NH4 și ioni de nitriți (NO2).

Unele ape pot conține și ioni de (SO2), dar și sulfură de hidrogen (cunoscut sub denumirea de hidrogen sulfurat H2S ), precum și alte gaze.

Este foarte important să se cunoască reacțiile chimice care se desfășoară în apă, atât din punct de vedere al faptului de a cunoaște modul cum apa a fost impurificată, dar și sub aspectul stabilirii tratamentului specific pentru purificarea apei, pentru că marea majoritate a reacțiilor ce vor fi prezentate stau la baza proceselor de tratare a apelor uzate.

5.5. Reacțiile din mediul acvatic

In general reacțiile chimice din mediul acvatic sunt de trei tipuri :

reacții de oxidare-reducere ;

reacții de tipul acid-bază ;

reacții complexe între compuși organici și compuși ai metalelor, numite și reacții de coordinație metalo-organice.

Aceste tipuri de reacții sunt de fapt cele ce determină în final compoziția chimică a apei. Dintre cele mai importante reacții ce se desfășoară în apă și care afectează compoziția chimică a apei sunt următoarele :

a) reacții de disoluție a calcitei :

CaCO3 (solid) + H2 CO3 Ca + 2HCO3

b) reacții de disoluție a silicei :

SiO2 (solid) + 2H2O H2SiO4

c) reacții de disoluție a gipsitei :

Al2O3 . 3 H2O (solid) + 2H2O Al( OH )4 + 2H

Alături de aceste reacții trebuie să menționăm și procesele în care substanțele mineralele se transformă în minerale secundare, amorfe, de asemenea insolubile, reacții în care se eliberează și alți compuși chimici. Dintre aceste procese mai complexe menționăm procesul în care albita, un mineral silico-aluminos se transformă în montmorilonit, conform următoarei reacții :

NaAlSi3O8(solid)+6H2CO3+ 20H2O Na+6HCO3+10H10SiO4 +

+ 3 Na0,33Al2,33 Si33,67 O10 (OH )2 (solid).

precum și procesul de transformare a dolomitei în calcită :

Ca Mg ( CO3 )2 (solid) + Ca Mg + 2CaCO3 (solid)

Ca urmare a faptului, ca în general procesele de disoluție cuprind o gamă largă de compuși chimici și întrucât o mare parte din reacții sunt reversibile se poate afirma că apa ce conține substanțe chimice este un sistem chimic instabil.

In cadrul proceselor de oxidare – reducere sunt implicate o serie de elemente chimice dintre care amintim: C , N, O , S , Fe , Mn. Majoritatea acestor procese chimice sunt lente, dar pot fi accelerate prin intervenția unor microorganisme.

In mod natural aceste procese depind de prezența oxigenului dizolvat în apă, care de altfel este elementul oxidant din apele naturale superficiale. Intr-un mediu reducător, respectiv în absența oxigenului, ne referim la cazul existenței unui exces de materii organice, se disting următoarele posibile procese chimice:

a) de oxidare aerobică :

CH2O + O2 CO2 + H2O

de denitrificare :

(5/4) CH2O) + NO3 + H (5/4) CO2 + (1/2) N2 + (7/4) H2O

de fermentație :

3CH2O + H2O CO2 + 2CH3OH

d) de formare a gazului metan :

2CH2O CO2 + CH4

In toate aceste reacții chimice materia organică este reprezentată prin compusul chimic CH2O .

In mediile lipsite de oxigen, se realizează reacții de oxidare numai dacă se găsesc sau se introduc agenți oxidanți, cum sunt oxizii de fier sau de mangan. In aceste condiții se pot desfășura următoarele reacții chimice:

CH2O + 4FeOOH (solid) + 8H CO2 + 4Fe + 7H2O

CH2O + 2MnO2 (solid) + 4H CO2 + 2 Mn + 3H2O

In cazul în care materia organică este absorbită în apă înainte de pătrunderea factorilor oxidanți, substanța organică rămâne în suspensie. In această situație reacția se va desfășura în final la fel ca o reacție clasică a unui proces heterogen.

Dacă apa conține dizolvat oxigen, atunci vom avea o reacție tipică de oxidare, ca de exemplu reacția de degradare a materiei organice prin oxidare :

O2 + CH2O CO2 + H2O

Tot în acest context au loc și o serie de reacții de oxidare și cu alții compuși sau cu alte elemente chimice. Dintre aceste reacții amintim :

reacția de oxidare a hidrogenului sulfurat :

2O2 + H2S SO4 + H2

reacția de oxidare a amoniacului :

O2 + NH4 + H2O NO3 + 3H2

reacția de oxidare a fierului :

4Fe + O2 + 6H2O 4FeO.OH(solid) + 4H2

reacția de oxidare a manganului :

2Mn + 1/2O2 + 2H2O 2MnO2 + 2H2

Toate aceste procese se pot realiza în același sistem acvatic, cum ar fi de exemplu un lac sau o apă staționară mai adâncă. In acest ecosistem putem distinge două zone distincte din punct de vedere chimic și anume :

zonă anaerobă, situată în zona profundă a bazinului de apă și unde nivelul oxigenului dizolvat este foarte scăzut;

zonă superficială, în care are loc un schimb de oxigen și CO2 cu atmosfera, practic putem vorbi de o zonă oxidare.

In stratul superficial de apă unde ajunge și lumina solară se desfășoară o serie de reacții de oxidare, așa cum am precizat, dar în același timp au loc și procese de fotosinteză, când se eliberează oxigen, conform reacției :

CO2 + H2O fotosinteză CH2O + O2

La polul opus, în zona de profunzime, procesele care domină zona sunt cele de reducere, ca urmare a faptului, că în general condițiile ambientale sunt anaerobe. In această zonă se produce un schimb de materiale cu sedimentele aflate pe fundul lacurilor.

In apele de profunzime continentale se găsesc componente reducătoare, ca de exemplu amoniacul (NH4OH ), hidrogen sulfurat (H2S), ioni feroși și ioni de Mn. In schimb în zonele superficiale se concentrează în special oxidanți dizolvați, așa cum sunt de exemplu ionii de nitrați (NO3), de sulfați (SO4), carbonați (CO3), precum și alți oxidanți în suspensie.

In cea mai mare parte a anului cele două zone: cea superficială și cea profundă nu se amestecă, ca urmare în primul rând a densității diferite a straturilor. Densitatea diferită se datorează expunerii solare a stratului superficial. Fenomenul se numește stratificare termică și practic constituie o barieră fizică de separare a straturilor.

CAPITOLUL 6

DOMENIILE DE UTILIZARE A APELOR

6.1 Aspecte generale

Modul de apreciere a calității apei depinde în principal de scopul în care este folosită această apă, pentru că unele sunt cerințele pentru o apă potabilă și altele sunt cerințele pentru o apă industrială sau altele sunt cerințele pentru apa utilizată în industria alimentară sau a medicamentelor.

Pornind de la rezultatele analizelor, respectiv tipul compușilor chimici conținuți de apă precum și concentrația acestora, se poate aprecia calitatea apei, precum și domeniul în care aceasta poate fi folosită.

Pentru determinarea calității apei, precum și a domeniului de utilizare nu este suficientă numai analiza chimică a apei, apa trebuie analizată și din punct de vedere igienico-medical, dar și din punct de vedere biologic.

Referitor la apa potabilă, la început se utiliza pentru apa potabilă apele subterane, care nu veneau în contact cu exteriorul și deci nu erau impurificate. De regulă apele subterane suferă și un tratament de autopurificare și filtrare. Pe măsură ce aglomerațiile urbane s-au dezvoltat, cerințele de apă potabilă au crescut și a fost necesar să se treacă la tratarea apelor de suprafață pentru obținerea apelor potabile, la început doar din apele de munte și ulterior și din apele de șes.

Pentru ca apa de suprafață să poată fi folosită pentru prepararea apei potabile, ea trebuie să prezinte anumite caracteristici. Spre exemplu în Germania pentru expertizarea apelor ce pot fi utilizate pentru obținerea apelor potabile, s-au stabilit norme de clasificare (D.V.G.W.), care stabilesc nivelul calitativ al apelor și în funcție de rezultatele analizelor se poate recomanda modul de folosire a acestora.

6.2. Importanța apei pentru activități socio-economice

Dacă la început omul a folosit apa mai ales pentru sursă de hrană, mijloc de transport și de apărare contra animalelor și dușmanilor, pe măsura dezvoltării socio-economice, domeniul de utilizare a apei s-a diversificat foarte mult. Dintre cele mai frecvente domenii de utilizare a apei putem aminti:

alimentări cu apă potabilă;

alimentări cu apă industrială;

irigații;

transport;

producerea energiei electrice;

turism și agreement;

ocrotirea sănătății;

sursă de hrană;

materie primă.

Fig. 6.1. Sursele și domeniile de utilizare a apei

6.2.1. Alimentarea populației cu apă

Apa este un element vital pentru omenire. De și teoretic necesitățile biologice de apă pentru un adult este de 2,5 litri/zi, în realitate consumurile de apă ale unui om pentru necesități personale, ce include alimentație, igienă etc este mult mai mare.

Organizația Mondială a Sănătății estimează că în mod normal necesarul de apă pentru un adult este de 150 litri / zi.

Statisticile internaționale estimează că din totalul de apă potabilizată doar 8 % din este utilizată strict pentru hrană. Consumul de apă pe locuitor diferă de la țară la țară și depinde de nivelul resurselor, de gradul de civilizație, de cultură etc. Dacă se face raportul între cantitatea de apă prelevată pentru diverse nevoi de către o țară și numărul populației ei, se poate stabilii teoretic consumul sau producția medie de apă pe locuitor.

Pe baza datelor furnizate de World Resources 1998 -1999 pentru anul 1999, consumul mediu pe om, la nivelul globului pământesc a fost de 43 m/ an, ceea ce înseamnă un consum mediu zilnic de 118 litri de apă. Aceeași sursă de date ne permite să calculăm consumul zilnic pentru populația României. Astfel, în cazul României datele statistice spun că în România consumul de apă a fost de 241 litri / loc. și zi în același an de referință. In acest total consum sunt incluse și pierderile din rețea și apa pentru irigații, apa utilizată la udatul străzilor, spălatul autovehiculelor etc.

In tabelul 6.1. sunt prezentate consumurile de apa pe continente.

Consumul mediu de apă Tabelul 6.1

Trebuie însă să facem precizarea că, numai o parte din populație beneficiază de un sistem centralizat de producție și distribuție a apei. Se apreciază că în mediul urban circa 79% din populație beneficiază de apă potabilă prin rețele de alimentare controlate, iar în mediul rural doar 27%. Se apreciază că la nivel planetar 2/3 din populație nu are acces la un serviciu de alimentare cu apa potabilă corespunzătoare.

6.2.2. Alimentarea industriei cu apă

Pentru multe activități industriale apa este strict necesară. In lume multe ramuri industriale sunt mare consumatoare de apă. Dintre aceste ramuri amintim: industria carboniferă, industria extractivă, industria metalurgică, industria chimică, a celulozei și hârtiei, a procesării sfeclei de zahăr etc. Cantități însemnate de apă sunt utilizate la răcirea instalațiilor din centralele termoelectrice și atomoelectrice.

Datele statistice furnizate de către aceeași sursă World Resources ne duc la concluzia că, proporția de apă utilizată în procese industriale reprezintă circa 23% din volumul de apă prelevat din sursele naturale de apă. Spre exemplu pentru producerea unui litru de bere în funcție de performanțele tehnologice, se consumă între 7 și 17 litri de apă potabilă. La nivelul României, consumul de apă utilizată în activități industriale la nivelul anului 1994 a reprezentat 33% din totalul apelor prelevate din sursele naturale de apă.

6.2.3. Apele ca mijloc de comunicație

In general transportul sau comunicațiile pe apa s-au dezvoltat din cele mai vechi timpuri pentru că asigura cel mai mic cost de transport. Transportul pe apă este organizat pe spațiul marin și lacustru, precum și pe marile fluvii.

In acest sens volumul cel mai mare de mărfuri transportate pe cale maritimă tranzitează Oceanul Atlantic. Se estimează că circa 79% din mărfuri sunt transportate pe această cale de navigație.

La nivel continental se desfășoară transporturi, mai ales de mărfuri pe artere fluviale. Dintre aceste artere fluviale de transport amintim: Dunărea, Volga, Rin, Loara, Sena, Vistual, Oder în Europa; Obi, Enisei, Amur, Gange-Brahmaputra, Mekong în Asia; Parana, Sao Francisco, Orinoco, Amazon în America de Sud; sistemul Missisippi-Ohio în Ameriaca de Nord, precum și Nil, Congo în Africa.

Trebuie să facem precizarea că pentru extinderea transportului fluvial și maritim, s-au realizat o serie de canale de navigație care au legat diferite bazine hidrografice sau mări, trebuie să amintim: canalul Rhin-Dunăre, Marea Baltică –Marea Albă, Moscova-Volga, Volga-Don, Rhin-Vistual, Rhin-Marna, canalul Panama , canalul Suez etc.

6.2.4. Apele ca sursă de energie

Energia apelor a fost utilizată de omenire din cele mai vechi timpuri. Se știe că vechile civilizății din China, Egipt, Siria au utilizat energia apelor la acționarea roților hidraulice utilizate la irigarea terenurilor cultivate. Mai târziu energia apelor a fost utilizată și în scopuri industriale, la măcinarea grâului, la acționarea joagărelor.

Spre sfârșitul secolului XIX apar primele centrale electrice. De fapt prima centrală hidroelectrică a fost pusă în funcțiune în Germania în anul 1891 pe râul Neckar, după care se finalizează foarte multe hidrocentrale. Trebuie să remarcam apariția unor hidrocentrale de foarte mare putere cum sunt : Itaipu pe fluviu Parana cu o putere instalată de 12600 MW, Grand Coulee pe fluviul Columbia cu o putere instalată de 9770 MW, Paulo Alfonzo pe fluviul Panaraibo de 6770 MW.

In România primele hidrocentrale s-au construit la sfârșitul secolului XIX . Este vorba de hidrocentrala Sadu I, finalizată în anul 1896, Câmpina finalizată în 1897 și Sinaia finalizată în 1898. Cea mai mare hidrocentrală din România este cea de la Porțile de Fier I cu o putere instalată de 2040 MW.

Trebuie să precizăm că doar o mică parte din potențialul energetic al apelor este utilizat în prezent. Acest lucru se datorează faptului că aceste lucrări sunt costisitoare în primul rand, modifica semnificativ mediu în al doilea rând, respectiv ecosistemul, dar se obține energie ieftină și regenerabilă.

6.2.5. Utilizarea apele pentru irigații

Pentru irigarea terenurilor agricole se consumă în general cantități însemnate de apă. Dacă la sfârșitul secolului XVIII se irigau circa 8 milioane de hectare, la sfârșitul secolului al XIX 40 milioane de hectare, iar conform sursei World Resources în anul 1994 se irigau 235 milioane de hectare. Din datele statistice rezultă că din total prelevărilor de apă din toată lumea circa 69 % sunt ape utilizate la irigații.

In cazul României, începuturile irigației se estimează a fi secolul XVIII, în anul 1938 se irigau circa 15.000 de hecatare, dar extinderi semnificative au apărut după anul 1950. Dacă în anul 1985 în România era asigurată infrastructura pentru irigarea a 4 milioane de hectare, în anul 1997 infrastructura de irigare a scăzut la 3,2 milioane de hectare posibil de irigat, iar astăzi datorită costurilor energiei, suprafața care este irigată este extrem de redusă.

Datorită costurilor ridicate și a lipsei de apă, astăzi irigarea terenurilor se face pe principiul transportului de apă prin conduce și picurarea la rădăcina plantei, care asigură în acest mod consumuri reduse de apă și reduce gradul de dezvoltare a buruienilor.

6.2.6. Utilizarea apele în activități de turism, agrement și sănătate

Unitățile acvatice, în funcție de tipul apei și valoarea terapeutică au favorizat dezvoltarea activităților de turism, agrement sau tratament balnear. Trebuie să remarcăm potențialul deosebil pe care îl are România în acest sens, dar din nefericire prea puțin utilizat. La acest potențial trebuie să adăugăm și potențialul datorat apelor minerale, termale, litoralul Mării Negre, inclusiv lacul Techirgiol.

Un loc important în acest context al turismului îl ocupă Delta Dunării, care este “Zonă Protejată” de interes european.

Apele minerale pe care România le deține, constituie o sursă foarte însemnată de atragere a turiștilor. Din punct de vedere teoretic, apele minerale se consideră că sunt acele ape care conțin diferite săruri, elemente chimice, gaze, substanțe radioactive, a căror concentrație depășește cel puțin una din valorile minime stabilite pentru anumiți indicatori caracteristici, dintre care cei mai importanți sunt prezentați în tabelul 6.2.

Caracteristica apelor minerale Tabelul 6.2

In funcție de compoziția acestor ape, ele pot fi utilizate ca ape de masă sau ca ape pentru tratament.

6.2.7. Apa plată

“Apa plată” constituie apa potabilă naturală ce aparține, de regulă din grupa izvoarelor oligominerale reci. Au o mineralizare mai mică de 1000 mg/l. Denumirea acestor ape a fost dată de francezul B. Ninard, în anul 1971 cu termenul “ l’eau plate”, termen preluat în întreaga lume.

Apa plată este de origine vadoasă, în sensul că ea se formează din precipitațiile ce pătrund prin fisuri și prin scorburi masive de calcar, omogen carstificate și apar sub forma de izvoare, cu debit variabil la o cotă inferioară față de punctul zonei de alimentare. Se presupune că această apă o dată pătrunsă în adâncimrea solului, ea circulă prin masa de rocă timp de câteva luni, timp în care se realizează stabilitatea ei microbiologică. Ca urmare apele plate trebuie să aibă o mare stabilitate a proprietăților fizice, chimice și organoleptice pe o lungă perioadă de timp, circa un an.

Temperatura acestor ape se menține de regulă constantă între 5 – 7 C. In compoziția acestor ape predomină anionul bicarbonic (), însoțit de cele mai multe ori de cationul de calciu , magneziu și natriu , precum și anionii de sulfat și de clor , fără ca limita acestor săruri dizolvate să depăsească 1000 mg/l. Dioxidul de carbon lipsește din conținutul acestor ape.

Apa plată care provine din izvoarele ce apar din masivele de calcar are un gust plăcut și este lipsită de germeni patogeni. Primele descoperiri ale acestor surse de apă plată s-au făcut în Franța, apoi în Belgia, Italia, Iugoslavia, Grecia, Bulgaria și mult mai târziu și în România, abia după anul 1984.

CAPITOLUL 7

UTILIZAREA RAȚIONALĂ A APEI

7.1 Generalități privind gestionarea sursele de apă

Gospodărirea eficientă a resurselor de apă este una din prioritățile României în vederea implementări conceptului de “Dezvolatre Durabilă”. Populația și agenții economici trebuie să știe că România este o țară relative săracă în ceea ce privesc resursele de apă.

Pe plan mondial, dar și național apare în mod logic datorită dezvoltării economice un decalaj tot mai pronunțat între caracterul dinamic al cerințelor de apă și caracterul limitat al resurselor naturale. “Setea de apă” a omenirii sau perspectivele “crizei de apă” sunt în prezent termeni care în mod frecvent sunt discutați în cadrul unor dezbateri internaționale.

Cauzele care au generat această situație decurg în primul rând din caracteristicile apelor ca resurse naturale și anume:

resursele de apă au un caracter limitat;

resursele de apă au o distribuție neuniformă;

posibilitățile tehnico-economice de transport pe distanțe mari sunt relative limitate.

influența negativă a activităților umane asupra calității apelor;

gradul relativ mic de reutilizarea a apelor ca resursă refolosibilă;

importanța extrem de mare a apelor pentru echilibrul ecosistemelor naturale.

imposibilitatea captării totale a unui curs de apa de suprafața pentru nevoi industriale sau casnice, întrucât se afectează grav și ireversibil ecosistemul din zona respectivă.

Toate aceste probleme au fost discutate de foarte mult timp la nivelul Organizației Națiunilor Unite. Prima dezbatere în acest context a fost în anul 1977 la Mar del Plata în Argentina, când a avut loc prima “Conferința Mondială a Apei”. Semnalul de alarmă a fost tras, se impune deci, luarea tuturor măsurilor cel puțin pentru menținerea calității apelor naturale la nivelul actual, dar și pentru îmbunătățirea calității surselor de apă, concomitent cu reducerea consumului și creșterea gradului de reutilizare a apelor.

7.2. Amenajări complexe pentru gestionarea apelor

Având în vedere perspectivele în România privind alimentările cu apă și a localităților rurale, precum și a creșterii în viitor a suprafețelor irigate, se impune în mod abligatoriu realizarea unei strategii la nivelul întregului teritoriu al țării privind gestionarea resurselor de apă. Această gestiune globală nu se poate implementa fără realizarea de amenajări complexe ale bazinelor hidrografice.

Valorificarea și conservarea resurselor de apă la nivelul României se poate concretiza prin diverse amenajări complexe cu destinații multiple, cum ar fi:

combaterea acțiunii distructive a apei;

irigații;

asigurarea unei rezerve de apă potabilă;

obținerea de energie electrică

piscicultură;

asigurarea unei cantități mari de apă pentru diluție în caz de poluare acidentală;

agrement.

Existența unor surse relativ bogate de apă, face posibilă și favorizează asigurarea simultană a tuturor consumatorilor de apă. Din acest motiv lucrările hidrotehnice pentru utilizarea apelor trebuie realizate pe baza unui plan de amenajare complexă a bazinelor hidrologice, la întocmirea căruia să se țină seama de dezvoltarea etapizată în timp a folosințelor de apă, precum și legătura și condiționarea reciprocă a acestor lucrări de valorificare a resurselor de apă și cu cele pentru combaterea efectului dăunător al apelor.

7.3. Studiul resurselor de apă

România dispune în prezent de trei surse de bază pentru apă. Din punct de vedere al balanțelor cantitative, resursele de apă ale României sunt următoarele:

Dunărea;

apele subterane;

rețeaua de râuri și lacuri interioare.

Sub aspect metodologic studiul resurselor de apă vizează în primul rând bazinele hidrografice, apoi elementele hidrologice ale regimului de curgere, potențialul de dezvoltare al bazinului hidrografic și studiul acumulărilor de apă.

Din punctul de vedere a posibilităților de utilizare a acestor ape, ne interesează calitatea acestora pentru că în funcție de calitate, putem recomanda domeniul în care poate fi folosită aceea resursă de apă.

Bazinul hidrografic prezintă un interes deosebit pentru sistemul national de gospodărire a apelor. Regimul hidrografic al râurilor și modul de utilizarea a resurseor de apă este influențat în mare măsură de:

suprafața bazinului hidrografic, care influențează debitul și este reprezentat prin epura bazinului;

forma bazinului exprimată cantitativ prin lățimea medie bmed sau prin indicele de formă ;

In formulele de mai sus avem următoarele notații:

este suprafața bazinului;

L este lungimea axei bazinului;

p este primetru bazinului;

este perimeru cercului de suprafța .

modul de distribuție a altitudinilor terenului într-un bazin hidrografic;

panta medie a bazinului hidrografic care determină în mare măsură concentrația precipitațiilor în rețeaua hidrologică și care se calculează cu formula:

In formula de mai sus avem următoarele notații:

este echidistanța curbelor de nivel;

S suprafața integrală a bazinului;

este lungimea totală a curbelor de nivel.

învelișul vegetal și repartizarea lui pe bazin;

structura geologică a solului sub aspectul permeabilității rocilor;

factorii climatici – temperatură, vânt, precipitații.

Fig.7.1. Epura unui bazin cu Fig.7.2. Epura bazinului

ramificații cu ramificații multiple

S1 – suprafața totală a bazinului până la km 1;

Sd , Ss – suprafața dreapta, respectiv stânga.

In general problema care ne interesează din punctual de vedere al sursei de apă sunt cantitățile de precipitatii care pot alimenta un bazin hidrografic. Sub acest aspect se calculează media aritmetică a precipitațiilor unei aceleași luni, iar pe o lungă perioadă de timp se numește normala lunară, iar pe an normala anuală.

S-a constatat că pantele mari ale terenurilor din cadrul bazinelor hidrografice și căderile concentrate de precipitații facilitează captări mari de apa în bazine hidrografice, dar înrăutățesc condițiile de realizarea de căi de comunicații.

In general, bazinele superioare ale râurilor servesc cu precădere pentru obținerea de hidroenergie, prin construirea de bazine de captare, care pot servi și ca sursă de apa pentru potabilizare sau pentru irigații. In timp ce bazinele inferioare se pretează mai mult pentru asigurarea de apa pentru potabilizare și irigații.

Referitor la acumulările de apă, de regulă construirea de baraje se face cu rolul de a corecta debitele apelor pentru a corespunde cerințelor de folosire optimă a apei, dar și pentru a atenua viiturile.

Factorii de care trebuie să se țină seama la crearea unui baraj pentru acumularea apelor sunt următorii:

factorii hidrologici ai bazinului, respective debitul, dar mai ales variația debitului;

factorii topografici și geologici ai zonei;

factorii economici, respective costurile totale ale construcției;

existența unor consumatori majori pentru apa acumulată.

O altă sursă importantă de apă o reprezintă apa subterană. Resursele de apă subterană exploatabilă este estimată la 11,5 mld. , respective 364,6 , în care sunt incluse și apele minerale și apele termale. Important de reținut este faptul că aceste ape nu sunt repartizate în mod uniform. Cele mai bogate zone cu ape subterane sunt în zona teraselor Dunării și în zona marilor bazine hidrografice : Someș, Mureș, Timiș, Olt, Prahova, Siret, etc. Pe lângă aceste ape freatice de mică adâncime, România deține resurse de apă de mare adâncime în zonele Frătești și Cândești, în calcare jurasice și cretacice din Dobrogea de sud, în depozitele pleistocene din Câmpia de Vest și în nisipurile daciene din Oltenia.

Desigur, că sursa cea mai mare de apă de suprafață o reprezintă fluvial Dunărea. Dacă ea poate fi utilizată fără nici o prelucrare la irigații, pentru obținerea energiei electrice, ca apă de răcire la centrala atomoelectrică, în ceea ce privește potabilizarea ei sunt de remarcat aspecte legate de gradul de poluare al acestei ape și dificultățile legate de obținerea unei ape potabile de calitate.

7.4. Bilanțul apelor

In vederea efectuării un studiu privind oportunitatea amenajării unui bazin hidrografic este necesar să se întocmească în prealabil bilanțul apelor. Acest bilanț al apelor reprezintă de fapt un studiu comparativ între debilele apelor afluente și cerințele de apă, studiindu-se posibilitatea de satisfacerea a cerințelor prin lucrări complexe hidrotehnice.

Calculele de bilanț și de gospodărire a apelor se întocmesc atât în faza de proiectare, admițându-se anumite ipoteze privind dezvoltarea zonei, dar și după realizarea amenajării pentru a se verifica prognozele și de a se studia perspectivele.

Calculele se pot efectua luând ca bază diferitele intervale de timp și corespunzător acestora se lucrează cu debite orare, zilnice, lunare și anuale.

Fig. 7.3. Stabilirea debitului mediu orar

Pentru variații importante ale consumurilor în cursul unei zile sau săptămâni sunt necesare acțiuni de regularizare a debitelor. Rezultatul acestui studiu ne poate duce la urmatoarele situații:

existența unor perioade în care debitele afluente depășesc cerințele de apa;

existența unor perioade în care debitele afluente sunt mai mici decât debitele cerințelor de apă, numite și perioade eficitare.

Așa cu s-a precizat anterior, problema care trebuie rezolvata este aceea de a asigura debitul necesar în orice situație. De aceea lucrările hidrotehnice au rolul de a pune de acord cerințele cu debitele afluenților și situația deficitului de precipitații. De multe ori pentru rezolvarea unor astfel de situații s-au realizat captări și devieri parțiale de cursuri de apă. Spre exemplu în cazul unui bazin cu un singur lac de acumulare se pot distinge două moduri de rezolvare și anume:

realizarea unei acumulări mari de regularizare a debitului în zona secțiunii prizei de captare a apei;

realizarea unei acumulări de compensare amplasată pe un afluent secundar în amonte și care are rolul de a suplimenta debitul de apă în orele de vârf de consum.

7.5. Raționalizarea folosirii resurselor de apă

Accentuarea fenomenului de lipsă de apă în sursele de apă, precum și tendința de creștere a costurilor de procesare a apei au generat preocupări pentru reducerea consumurilor de apă.

In schema fluxului apei, de mai jos, intervin o serie de elemente, după cum urmeaza: Qn – necesarul de apă; Nsp – necesarul specific de apă în l / locuitor. zi ; sau / tonă de produs sau pe hectar etc precum și coeficientul de reutilizare a apei Qr .

Utilizarea rațională a apei impune cu precădere, mai ales în cazul folosințelor îndustriale de apa recircularea apei. In acest sens s-a impus un coeficient important pentru utilizarea raționala a apei și anume gradul de recirculare internă a apei Ri :

Totuși trebuie să precizăm că gradul de reutilizare a apei este limitat de condițiile tehnice și economice.

Valorificarea rațională a apei implică reducerea la minimum în condiții economice, a modificărilor cantitative și calitative ce se produc prin folosirea apelor atât în activități casnice cât și în activități industriale și agricole. In acest sens se recomandă: reducerea debitelor prelevate, micșorarea consumurilor, limitarea imprificării apelor cu poluanți în urma utilizării ei etc.

Caracterul apei de resursă revalorificabilă sau refolosibilă, faptul că apa nu se consumă integral prin utilizare, ci se întoarce parțial, iar uneori chiar integral în emisar, constituie de fapt punctual de plecare în problematica poluării apelor. Fiecare resursă de apă are un anumit echilibru care poate fi deranjat datorită activităților socio-economice dintr-o anumită zonă și care afectează modul de folosință a apei în aval de locul de evacuarea apei uzate în emisar.

Fig.7.4. Fluxul apei de la captare și până la evacuare în emisar

T – tratarea apei de alimentare; R – rezervor de compensare; E- epurarea apei uzate.

Majoritatea problemelor legate de utilizarea rațională a resurselor de apa sunt de fapt decizii la nivel global. In esența pot apărea următoarele probleme de analizat:

până la ce limită este rațional să se satisfacă nevoile de apă;

care este probabilitatea de satisfacere a cerințelor de apa sub aspect calitativ și cantitativ;

care este raportul din costurile investiționale și efectele socio-economice;

care sunt efectele ecologice.

Rezolvarea corectă a acestor probleme, obținerea optimului, nu se poate finaliza decât în măsura în care sunt analizați toți factori cu ponderea de influența corect stabilită. De fapt actuala legislație din România peivind utilizarea resurselor de apă și care de fapt adaptează legislația europeană la condițiile României obligă toți utilizatorii de apă s-și schimbe atitudinea față de această resursă extrem de importantă pentru întreaga omenire.

CAPITOLUL 8

GESTIONAREA BAZINELOR HIDRO- GRAFICE CA VECTORI DE VEHICULARE ÎN GEOSISTEM

8.1. Locul și rolul apei în geosistem

Apa ca și pondere în mediu, dar și prin faptul că găsește în permanență sub cele trei forme de agregare a materiei este un element indispesabil mediului. Distribuția ei în spațiu pe globul pământesc depinde de de climă, complexitatea reliefului, substratul geologic și gradul de acoperire vegetală a solului.

Întrucât apa se găsește în toate compartimentele geologice sub toate formele de agrgare ale materiei poate fi considerat pe bună dreptate un vector al schimburilor de substanțe și energie între diferitele componente ale geosistemului. Geosistemul ca noțiune nouă se definește ca fiind sistemul complex natural și antropic legate prin spațiu, timp și eveniment, în interdependență și interacțiune sistemică.

Din acest punct de vedere alături de relief și aer apa ca substanță, reprezintă forma lichidă de agregare a meteriei. Prin dinamica ei, apa are o activitate enegetică atât în formele înalte e relif, cât și pe fundul mărilor și oceanelor. Apele au fost mediul primar de apariție a materiei vii și are un rol esențial în repartiția teritorială a comunită’ilor umane și a habitatelor.

Apa a fost și este într-o relație directă cu toate componentele geosistemului. Astfel, avem o relație apă-rocă, o relație apă-relief, o relație aer, o relație apă-sol, o relație apă-vegetație , relație apă-faună și desigur o relație apă-om.

Apa este o necesitate pentru omenire, fie că este apă pentru consum , apă utilizată în procesele industriale, în agricultură apa este utilizată ca mijloc de transpot și sursă de energie.

8.2. Subsistemul oceanic

Mările și oceanele lumii acoperă 71% din suprafața pământului, pe fundul oceanelor și mărilor este o permanentă mobilitate ale apelor, provacă de curenții de fund și de scurgerile apelor cu densități și temperaturi diferite. Practic curențiim marini au o mare capacitate energetică și astăzi se fac intense cercetări pentru montarea unor rotoare gigantice pentru captarea acestei energii a curenților oceanici și producerea de energie verde.

Contactul ocean-atmosferă se face printr-un strat peliculă de suprafață, care funcționează ca o membrană elasică în care există două tendințe, una de aspirație a aerului de către stratul superficial de apă și una de evadarea a moleculele de aer vaporizate în atmosferă. Datele specialiștilor spun că media precipitațiilor ce cad din atmosferă în mări și oceane este de circa 458 km/an față de ieșirea de apă prin evaporarea de circa 505km/ an. Diferența de circa 7% este compensată de aportul de apă prin scurgerile fluviilor și oceanelor. Valurile sunt principala formă de mișcare vizibilă a apei mărilor și oceanelor și au un rol important în morfologia zonei de țărm. De fapt forța valurilor este remarcabilă, unori pot lovi țărmul cu o forță de 30 t / m, având ca efect erodarea malurilor.

Curenții oceanici, numiți și fluvii oceanice sunt determinați de diferențele termice între apele oceanice din zonele tropicale mult mai calde și apele oceanului din zonele polare de răcire a apelor, deci se poate afirma că acesti curenți sunt de fapt „mașini termice” .

Curenții marini mai pot fi determinați și de diferența de salinitate dintre diferite zone, diferență de salinitate care influențează densitatea apei. Sunt pe glob zone în care curenții oceanici sunt generați de circulația relaiv constantă ca direcție a aerului, în principal acest fenomen se întâlnește în zona alizeelor.

Peste aceste curente aceanice se suprapune efectul forțelor Coriolis, datorate mișcării de rotație a pămâtului. Unul dintre cele mai cunoscute curente oceanice este curentul Gulf Stream ce se formează în Golful Mexic, străbate Oceanul Atlantic spre est și apoi spre nord, pătrunzând până în Golful Finic și are în compensație curentul rece al din zona insululor Canare, ajungând până în zona ecuatorială.

Fig.8.1. Forța de deviere rezultată din rotația Pământului

În ceea ce privește Marea Neagră, în zona litoralului avem de a face cu așa numiții curenți de derivă, care merg paralel cu țărmul și practic aduc spre sud aportul de apă dulce și de aluviuni al Dunării și în compensație apar curenți de întoarcere de adâncime ce duc surplusul de apă spre larg.

Un fenomen major și ușor vizibil sunt mareele, mai ales în cazul oceanelor și a mărilor deschise. Aceste creșteri de nivel frecvent de 3 – 4 m pot ajunge în acuri particulare până la 13m în Golful Arabiei sau 18m în strâmtoarea Magelan.

Pe planetă există 4 oceane: Pacific, cel mai mare ca suprafață și cel mai adânc, Oceanul Indian, ce este cel cu apa cea mai caldă, chiar și 40% în zona Mării Roșii, Atlanic și Artic cu o temperatură medie iarna de -3 grade.

O caracteristică importantă a apei oceanelor este salinitatea, care este în medie de 3,5% . Sunt zone cu salinitate mult mai mare datorită evaporației intense. Apa sărată în același timp este o surtsă de materii este vorba de NaCl, Mg sau Br.

Prin desalinizarea apei de mare se obține apă potabilă în zonele calde dar secetoase. În același timp oceanele sunt sursă de hrană și biomasă. Mările și oceanele sunt purtătoare de resurse minerale, ca de exemplu sărusi de sodiu, potasiu, magneziu, brom. De asemenea din mări și oceane se extrag noduli de feromangan, cositor sau aur.

Fig.8.2. Deriva de suprafață a curenților oceanici.

Se apreciază că oceanul planetar conține peste 50 de trilioane de deuteriu, utilizat în centralele atomoelectrice. Mările și oceanele sunt importante căi de comunicații, iar insulele și litoralul sunt valorificate ca baze turistice și de tratament.

8.3. Subsistemul ape curgătoare

Aceste ape trebuiesc în primul rând protejate întrucât aceste ape contaminate cu diverși poluanți, datorită circulației rapide de zone intense pot degrada întreg sistemul acvatic. Structura apelor continentale se autoorganizează sub efectul gravitației având o tendință de stagnare pentru a ajunge la un echilibru, dar este și un modelator al reliefului.

Toate componentele circuitului hidrologic sunt într-o continuă interdependență, iar acest sistem asigură necesatul de apă dulce al omenirii și ca urmare influiențează omul și biotopul.

Apa care nu se infiltrează în sol și nu se evaporă, împreună cu izvoarele rezultate din apele pânzelor freatice se scurg la suprafața solului și formează rețeaua fluvială. În apele curgătoare ajung și apele din precipitații și din topirea zăpezii și sa ghețarilor.

Bazinele hidrografice sunt de fapt suprafețe geografice de pe care își colectează apele un pârâu, un râu sau un fluviu.

În curgerea lor către mări și oceane, apele curgătoare își utilizează o parte din energie pentru ecodarea și formarea albiei, iar restul de energie este utilizată pentru transportul aluviunilor.

Un element important ce caracterizează o apă curgătoare este debitul de apă, respectiv volumul de apă ce trece printr-o secține a apei curgătoare în unitate de timp.

Debitul de apă este influențat într-o foarte mare măsură de clima zonei respective, pentru că precipitațiile sunt cele ce alimentează direct sau indirect cu apă un bazinul hidrografic. După precipitațiile abundente,

CAPITOLUL 9

SISTEMUL CICLULUI HIDROLOGIC

9.1.Circuitul apei în natură

Circulația apei în natura este rezultatul acțiunii energiei solare exprimată ca diferență dintre radiația incidentă și cea reflectată.

Deoarece volumul total volumul total de apă de pe pământ este practic constant, volumul de apă din oceane, mări, râuri, lacuri și atmosferă este constant, dar distribuția apei în spațiu și în diferite momente este variabilă, procesul circulației apei se consideră deci ca un sistem închis, motiv pentru care se mai numește și ciclul hidrologic.

Ecuația generală pentru bilanțul apei este următoarea:

In această ecuație avem următoarele notări:

Pu este volumul precipitațiilor căzute pe uscat;

P0 este volumul precipitațiilor căzute în mări și oceane;

E0 este cantitatea de apă evaporată din mări și oceane;

Es este evapotranspirația produsă pe uscat;

S este volumul scurgerii apei de pe uscat în mări și oceane;

A sunt cantitățile acumulate de apa în atmosferă, oceane, mări, sol și subsol (conform notațiilor din figura 9.1.).

Fig.9.1. Circuitul apei în natură

In figura de mai sus se poate scoate foarte bine în evidență caracterul de sistem închis al ciclului apei în natură

Dacă am încerca sa descompunem acest circuit am obține trei subsisteme distincte, care se pot analiza și separat, dar sunt totuși într-o strânsă corelație. Acestea sunt:

Sistemul meteorologic;

Sistemul oceanologic;

Sistemul hidrologic.

Sistemul hidrologic ca parte componentă a circuitului apei în natura, reprezintă faza terestra a ciclului. Conservând volumul total de apă la un moment dat, sistemul hidrologic este considerat un sistem închis în care diferența dintre masele de apă intrate și ieșite dintr-un spațiu hidrografic reprezintă volumele de apă acumulate sau ieșite din acesta.

Intrările în sistemul hidrologic, reprezentate fizic prin precipitația totală Pt sunt date de următoarea suma :

Pt = Pp + Pz + Pc + Pg

În care avem următoarele notații:

Pp este precipitația sub formă de ploaie;

Pz este precipitația sub formă de zăpada;

Pc reprezintă apa rezultată din condensarea vaporilor de la suprafața solului;

Pg este precipitația sub formă de grindină.

Fig.9.2. Schema unui ciclu hidrologic

Ultimele două componente, respectiv Pc și Pg au o pondere relativ mică în suma precipitațiilor. In figura 9.2. este prezentată schematizat un ciclu hidrologic.

In cazul precipitațiilor solide, acțiunea lor hidrologica are loc din momentul în care stratul de zăpadă începe să se topească și să cedeze apa. In aceste situații, pentru a se putea stabilii cantitatea de apă ce intră în sistem ca aport de apă total, este necesar a se cunoaște modul de transformare a zăpezii în apa, iar modul în care este cedată depinde de evoluția factorilor meteorologici, starea fizica a stratului de zăpada, precum si distribuția acesteia pe teritoriul unui bazin hidrografic.

In consecință putem afirma că totalitatea factorilor meteorologici care concură la procesul de topire a zăpezii, respectiv temperatura, aerul, deficitul de umiditate din sol, prezența vânturilor, se consideră de asemenea, pe lângă precipitații elemente de intrare în sistemul hidrologic.

9.2. Componentele sistemului hidrologic

Componentele sistemului hidrografic reprezintă fazele succesive ale procesului hidrologic de transformare a precipitațiilor totale în scurgeri în cadrul circuitului hidrologic ca sistem închis.

Componentele principale ale sistemului hidrologic sunt :

Formarea scurgerilor de suprafață pe versanți;

Formarea scurgerilor subterane;

Scurgerea lichida și solida în rețeaua hidrografică;

Componenta rezultată din activitățile umane.

Procesul ce se desfășoară în natură este următorul: cantitatea total precipitații care cade spre sol este interceptata inițial de învelișul vegetal al solului, iar o parte se deplasează spre zonele depresionale ale solului unde apa stagnează. Restul de apă, care ajunge la nivelul solului în funcție de condițiile locale pot urma două trasee, în primul rând se infiltrează în sol în zonele nesaturate cu apă și astfel măresc rezerva de umiditate a solului și în al doilea rând formează scurgerile de pe sol. In zonele urbane unde suprafața solului este acoperită cu învelișuri asfaltice, beton sau clădiri, apa din precipitații nu se poate infiltra în sol , ea de regulă se scurge fie în rețeaua hidrografică, fie în rețeaua de canalizare.

O parte din apa de infiltrație pătrunde la mare adâncime contribuind la acumularea subterană de apă și la formarea scurgerilor subterane, iar o parte datorita impermeabilității solului se scurge la mică adâncime și vor ieși relativ repede la suprafața solului constituind așa numita scurgere hipodermică.

Din acumularea subterană o anumită cantitate de apă va pătrunde la mare adâncime constituind așa numita fugă subterană, de unde prin drenanță apa va ajunge din nou la suprafața solului în anumite zone funcție de relief și structura geologică a solului. Apa care rămâne la suprafața solului, fie că sunt scurgeri, fie că sunt acumulări sau staționări se va evapora și va ajunge din nou în atmosferă.

Apa disponibilă pentru scurgeri la suprafață și în zona hipodermică suferă în continuare un proces de integrare pe suprafață bazinului și constituie elementele rețelei hidrografice.

In cadrul acestor componente de suprafață se produce prin scurgeri o acumulare a apei în albiile minore și majore ale râurilor, concomitent cu o propagare a debitelor prin albie, care are ca efect translatarea în timp a debitelor dar și modificarea configurației bazinului hidrografic.

In figura 9.3. sunt prezentată în mod schematic principalele componente ale sistemului hidrologic.

Fig.9.3. Schema generală a unui sistem hidrologic

Procesul de propagare are loc în toate ramurile rețelei hidrografice începând de la componentele cele mei mici: șiroaie, făgașe, ravene și până la albia râului principal. Totodată trebuie să menționăm faptul că și integrarea se face concomitent cu propagarea în mod succesiv de la cele mai mici ramuri ale rețelei hidrografice până la afluenții cei mai mari ai râului principal.

In concluzie putem afirma că datorita faptului că aceste procese se produc simultan, integrarea scurgerilor cât și propagarea scurgerilor sunt părți ale unui proces fizic unitar și are un caracter continuu. Totuși având în vedere complexitatea proceselor și fenomenelor ce au loc într-un bazin hidrografic, pentru a ușura cercetarea și modelarea proceselor de regulă se recurge la segmentarea bazinului hidrografic în doua mari componente și anume:

Componenta scurgerilor pe versanți;

Componenta de propagare în albiile râurilor.

Trebuie să precizăm marea importanță a componentei activității umane, care poate acționa asupra celorlalte componente în mod simultan prin modificarea formei și structurii versanților, schimbând astfel condițiile de curgere a apei sau prin construcții hidrotehnice care modifica condițiile de curgere a apei în rețeaua hidrografică. Aceste modificări sunt de natură să modifice atât cantitățile de ape scurse, cât și distribuția acestora în spațiu și în timp.

O problemă de loc de neglijat este aceea a faptului că apa în mișcarea ei antrenează și transporta cantități mari de materiale exista în bazinul hidrografic. In funcție de gradul de încărcare a acestor ape cu substanțe dizolvate, în suspensie sau plutitoare îi conferă acesteia anumite calități, dar și oportunități pentru utilizare. Cu cât apa este mai încărcată cu aceste componente cu atât costurile de potabilizare a apei sunt mai ridicate dar sunt si mai restrânse domeniile de utilizare a apei.

Referitor la calitatea apei din rețelele hidrografice în accepțiunea generală atât aluviunile care reprezintă materia nedizolvată, cât și substanțele chimice dizolvate sau în suspensie în apă precum si microorganismele , respectiv algele microscopice, plantonul etc, sunt elemente care caracterizează calitatea apelor, de și proveniența acestora este diferită.

Pe lângă substanțele menționate mai sus si care au ca sursă mediul natural în apele bazinelor hidrografice sunt prezente o serie de substanțe chimice rezultate din activitățile umane, cum sunt îngrășămintele chimice, insecticidele, fungicidele provenite de pe versanții pe care au fost împrăștiate, din apelor industriale uzate evacuate în emisari, produse evacuate din fermele zootehnice, precum și din apele uzate orășenești mai mult sau mai puțin epurate.

In general cantitatea de aluviuni ce ajung în bazinele hidrografice depind de condițiile meteorologice din zonele respective, de structura solului și formele de relief, dar sunt mult influențate de activitățile umane desfășurate pe versanți sau în albiile râurilor, fie ca sunt defrișări, taluzări, escavații sau împăduriri, în sensul că pot accelera sau diminua unele fenomene.

Având în vedere faptul că aceste substanțe ce se pot întâlni în ape au proveniențe diferite chiar dacă sunt transportate de aceleași ape, dar si pentru că altele sunt cauzele care le produc dar și mecanismul de pătrundere în ape și de mișcare este total diferit, este necesară o separare a acestora în două mari subsisteme:

Subsistemul scurgerii aluvionare, care tratează scurgerile aluvionare;

Subsistemul calității apei, care se ocupa de regimul substanțelor chimice organice și anorganice, precum si a existenței faunei si florei acvatice.

Privit prin această prismă putem concluziona într-un mod mai larg că un subsistem hidrologic poate fi divizat practic în trei subsisteme :

Subsistemul curgerii apelor;

Subsistemul curgerii aluviunilor;

Subsistemul calității apei.

Componentele ultimelor două subsisteme sunt de același tip cu cele ale scurgerilor cantitative a apei și anume : formarea pe versanți a scurgerilor, integrarea și transportul apei în albiile rețelei hidrografice, dar se ține seama și de influența activităților umane.

Barajele artificiale realizate pe albia multor râuri sunt elemente de mare influența asupra curgerilor apelor. In primul rând pot constituie zone de acumulare de apa pentru asigurarea necesarului de apă potabilă, sunt mijloace de oprire a viiturilor, de reglare a debitelor, precum și zone de depunere a aluviunilor. Nu trebuie să omitem și faptul că apa este și o importantă sursă de energie regenerabilă și ecologică. Defrișările masive care s-au realizat In ultimii ani au efecte dezastruoase asupra sistemului de scurgeri cu precădere asupra scurgerilor pe versanți, având în vedere că vegetația este un element important în asigurarea stabilității solului și reducerea volumului aluviunilor.

In figura 9.4. este reprezentată schema generală a sistemului hidrologic, cu precizarea că în cadrul scurgerilor pe versanți s-au luat în considerare ambele componente de formare a scurgerilor, cele de suprafață și respectiv subterane.

Fig.9.4. Schema generală a sistemului hidrologic

Fiecare din sistemele considerate au ca ieșiri finale debitele de apă scurse pe râuri, debite de aluviuni și concentrații de substanțe chimice dizolvate sau în suspensie în ape.

Din fiecare din componentele sistemelor rezultă ieșirile, care de altfel constituie intrări în sistemul următor. Dacă acceptăm o astfel de succesiune, de altfel reală într-un bazin hidrografic, acest lucru implică luarea în considerare a componentelor ca subsisteme ale fiecărui din cele trei sisteme principale.

O altă ieșire din sistemul hidrologic este evapotranspirația, care depinde atât de stările acestuia, cât și de elementele meteorologice de intrare privind diferența dintre radiația incidentă și cea reflectată.

9.3. Modelarea sistemului hidrologic

Modelarea matematică a proceselor care au loc în sistemul hidrologic constituie una din cele mai noi tehnici de studiu ale legilor care guvernează formarea și propagarea scurgerilor apei, a aluviunilor și dispunerea și propagarea poluanților în ape.

Modelul matematic hidrologic reprezintă un sistem de ipoteze, ecuații matematice și proceduri prin care se încearcă să se simuleze în mod cantitativ procesele hidrologice care au loc într-un bazin hidrografic. In funcție de variantele de abordare în identificarea funcțională a unui bazin hidrografic. Modelele pot fi liniare sau neliniare, după natura relațiilor matematice care leagă variabilele ce exprimă proprietățile fizice ale componentelor.

Pentru a putea realiza un model matematic cât mai aproape de realitate, respectiv să urmărească fenomenele din natură și astfel să permită previziuni cât mai reale trebuie să se înceapă cu faza de elaborare a structurii și să se stabilească relațiile care exprimă cantitativ si calitativ procesele hidrologice care au loc în sistemul hidrologic. Pentru acesta se poate recurge la abordarea problemelor pe trei cai și anume:

Utilizarea modelul tip „black box”, care este cea mai simpla abordare și care consideră sistemul ca o cutie neagră sau închisă, în care modul de operare asupra intrărilor în sistem este necunoscut și se caută relațiile care determină ieșirile din sistem bazate numai pe funcția cunoscută a intrărilor. Acest mod de abordare consideră marginile sistemului, respectiv părțile laterale ale intrărilor și ieșirilor impermeabile pe direcțiile orizontale;

Utilizarea modelelor analitice, în care caz se pornește de la legile fizicii și ale statisticii matematice, pe care le considerăm ca si proprietăți ale componentelor 1,2,3, …, n; ale sistemului. Sistemul se consideră omogen și izotrop. Cunoașterea si aplicarea legilor fizicii asupra intrărilor în sistem în condiții caracteristice date ale sistemului poate conduce la determinarea ieșirilor;

Utilizarea modelelor conceptuale, pornesc de la ideea că fiecărei componente variabile ale sistemului hidrologic, variabile date de legile fizicii, să i se asocieze o relație matematică conceptuală, chiar dacă este mai puțin exactă, dar este mai funcțională și care exprimă în mod cantitativ legile fizicii.

Determinarea parametrilor care intră în structura relațiilor matematice de orice tip se face prin măsurători directe, fie prin procedee de optimizare matematică, astfel ca prin aplicarea modelului rezultatele obținute să fie cât mai apropiate de elementele hidrologice de ieșire măsurate în natură. Determinarea parametrilor se mai numește identificarea numerică a modelului sau calibrarea.

După definitivarea modelului, el devine un instrument de lucru capabil să reproducă sistemul real. Cerințele cele mai importante pe care trebuie să le îndeplinească un astfel de model matematic sunt:

Să fie fundamentat fizic și să reproducă cu mare acuratețe caracteristicile fenomenului sau a sistemului;

Să conțină parametri fizici ușor de determinat prin măsurători, sau de determinat prin sinteza datelor din bazinele hidrografice;

Să aibă un mare grad de flexibilitate pentru a fi ușor adaptabile la modificările impuse de activitățile umane sau situații naturale speciale;

Să utilizeze cât mai puține date pentru determinarea parametrilor relațiilor matematice care descriu procesele hidrologice.

In studiul bazinelor hidrografice s-au impus cu precădere două tipuri de modele matematice anume modelele de simulare și modelele de evaluare a influenței activităților umane asupra bazinelor hidrografice. In domeniul prognozei hidrologice se remarcă modelele cu reactualizare în timp real, având în vedere că avem în general o instabilitate a factorilor meteorologici care influențează desfășurarea ulterioară a fenomenelor.

In cazul modelelor de simulare, acestea caută să reproducă pe baza cunoașterii intrărilor în sistemul hidrologic – variația în timp și spațiu a ieșirilor, respectiv: debite de apă, debite de aluviuni, distribuția poluanților în albia râurilor, evoluția viiturilor și a gradului de poluare, variația concentrațiilor poluanților etc.

Modelele de evaluare a influențelor activităților umane asupra regimului hidrologic natural trebuie să aibă în vedere modul cum activitățile desfășurate de om, cum sunt despăduririle, realizarea de baraje, sisteme de irigații, alimentări cu apă, regularizări de cursuri de apă influențează fenomenele de formare a scurgerilor de ape, influențează eroziunea versanților, modul cum se colmatează lacurile etc, cu un cuvânt trebuie sa estimeze efectele negative asupra bazinului hidrografic și asupra capacității bazinului hidrografic de a asigura satisfacerea folosințelor de apă din zonă.

Evaluarea influenței activităților umane asupra regimului hidrologic natural este necesară în două situații distincte și anume:

In faza de proiectare a unei lucrări hidrotehnice, pentru a se putea estima influența lucrărilor asupra regimului hidrologic după finalizarea lucrărilor;

După finalizarea lucrărilor hidrotehnice pentru a găsii soluția optimă de exploatare.

In ceea ce privește modelele matematice cu reactualizare în timp real, ele diferă de celelalte modele pentru că de fapt sunt modele de prognoză hidrologică și trebuie sa aibă relații proprii de reactualizare și de fapt ele trebuie să asigure un răspuns rapid pentru a se putea realiza o prognoză.

9.4. Modelarea topologică

Realizarea unui model matematic performant este un proces dificil pentru ca fiecare zonă, fiecare bazin hidrografic are anumite particularități proprii legate de:

Neomogenitatea distribuției în spațiu și timp a elementelor de intrare în bazinul hidrografic (precipitații, factori meteorologici etc.) ;

Neomogenitatea caracteristicilor fizico-geografice ale bazinului hidrografic (relief, structura solului, vegetația etc.)

Neregularitatea geometrică a rețelei hidrografice;

Neomogenitatea influenței activităților umane.

Un exemplu de neomogenitate sunt precipitațiile, atât ca volum, cât și ca debit, care diferă de la un punct la altul al bazinului hidrografic și ca urmare trebuie sa stabilim o medie a distribuțiilor, fapt ce are consecințe negative asupra rezultatului aplicării modelului.

Pornind de la această problemă se impune împărțirea bazinului hidrologic în subunități mult mai mici, pe care le analizam ca subunități omogene. Această procedură de împărțire sau segmentare a bazinului hidrografic pe criterii de omogenitate se numește modelare topologică.

Modelarea sau împărțirea unui bazin hidrografic în subbazine se face pe baza variațiilor elementelor de baza a unui bazin, cum sunt tipul de scurgeri, gradul de mobilitate a albiei râului, omogenitatea caracteristicilor hidraulice și morfometrice etc. In general un subbazin nu trebuie să depășească o suprafață de 400 km2. Pentru realizarea unei discreditări topologice a unui bazin hidrografic, trebuie avute în vedere și alte elemente, cum ar fi : volumul datelor de care dispunem, scopul modelării, nivelul de precizie cerut, dimensiunea amenajării hidrografice etc.

Pornind de la aceste cerințe în practica s-au dezvoltat două direcții în care s-a dezvoltat modelarea și anume:

Ca sistem cu parametri distribuiți;

Ca sistem cu parametri concentrați.

Această delimitare depinde de suprafața bazinului și a subbazinului. Dacă avem un bazin hidrografic în care o suprafață poate fi considerata omogenă doar la o suprafață extrem de mică sub 1 km2, atunci avem un sistem cu parametri distribuiți, iar daca suprafața care este omogena este peste 10 km2 putem vorbi de un sistem cu parametri concentrați.

De fapt orice sistem hidrologic se poate modela în ambele cazuri, dar dacă se dorește o mai mare precizie trebuie ales sistemul cu parametri distribuiți. In figura 9.5. este reprezentat acest mod de discreditare a unui bazin hidrografic.

Fig.9.5. Sistemul cu parametri distribuiți (a) și cu parametri concentrați (b).

Atunci când este nevoie de o modelare în vederea unei proiectări optimale, rețeaua hidrografică poate fi reprezentata sub forma unor rețele cu noduri și ochiuri, având pasul dintre noduri de circa 1 – 2 km. In figura 9.6. este prezentată prin noduri și ochiuri o schemă topologică.

Fig.9.6. Schema topologică unifilară cu parametri concentrați a unei rețea hidrografică

In rețeaua tipografică cu noduri și ochiuri, care este de fapt rețea simplificată nu apare zona luncii inundabile. De aceea a apărut un nou sistem de reprezentare a bazinului topologic care ține seama de lunca inundabilă și unde apar celule ale rețelei topografice. In figura 9.7. este reprezentata o astfel de schemă topografică cu zonă inundabilă și unde pot să apară diguri, lacuri etc.

Fig.9.7. Schemă topologică cu parametri concentrați a unui râu luncă inundabilă.

In cazul deosebite, pentru proiectare se poate realiza rețeaua hidrografica în sistem cu parametri distribuiți și sub forma unei rețele cu noduri și ochiuri, având pasul între noduri de circa 1 – 2 km.

Fig.9.8. Schema topologică a unei rețele hidrografice sub forma unei rețele de noduri și ochiuri cu parametri distribuiți.

Modelele matematice ale scurgerii apei cu parametri distribuiți, solicită ecuații exacte ale fizicii și matematicii, impune o muncă laborioasă și în consecința se utilizează numai în cazuri deosebite, când se cere o estimare foarte precisă a rezultatelor.

Astăzi cel mai frecvent se utilizează modelele conceptuale, precum și cele de tip „blak-box”. Fiecare din componentele de formare a scurgerii și de propagare în albie se tratează ca un sistem de intrare.

Modelarea matematică a scurgeri aluviunilor utilizează în general combinații de modele tip analitic și conceptual, dar fiindcă acest proces este influențat de prezența vegetației, de densitatea vegetației, de structura solului, de intensitatea ploii, deci de factori greu de estimat și variabili este foarte rar aplicată. De aceea se preferă în acest caz modelul analitic al scurgerii aluvionare în albii, care se bazează pe ecuațiile de mișcare și continuitatea scurgerii apei cu aluviuni.

Modelele matematice ale calității apei sunt în general modele analitice în care se utilizează, pe lângă legile hidrodinamice ale curgerii apei, legile de difuzie a poluanților care conduc în final la stabilirea distribuției spațio-temporale și propagarea acestora în albia unui curs de apă.

9.5. Mișcarea apei și a poluanților în sol

Ploile constituie elementul meteorologic principal de intrare într-un bazin hidrologic considerat ca sistem. In funcție de cantitatea de precipitații căzută pe sol va varia și intrarea de apă în sistemul hidrografic. Ploaia are și variații spațiale și are efecte importante asupra modului de formare a scurgerilor si de transport a aluviunilor și a poluanților. La modelarea topologică determinarea ploii medii pe subbazine este foarte importantă și simplifica foarte mult calculele, dar utilizarea valorii medii a ploilor poate genera abateri importante mai ales în domeniul modelării formării scurgerilor pe versanți.

Zăpada reprezintă una din cele mai importante componente ale ciclului hidrologic. Ea constituie o sursă majoră pentru apa din sol și pentru scurgerile râurilor în perioada de primăvară. Din analizele repartiției scurgerilor pe anotimpuri și sezoane în diferitele bazine hidrografice mai ales din zona montană s-a constatat că apele de primăvara reprezintă circa 50 -60 % din stocul anual de apă.

Stratul de zăpada de pe un bazin hidrografic este foarte neuniform atât ca suprafața de răspândire, dar și din punct de vedere al grosimii si densității. Se știe că stratul de zăpada se tasează în timp sub propria greutate când are loc și o transformare a cristalelor de zăpadă, procesul se numește metamorfismul stratului de zăpada. Acest proces modifică proprietățile mecanice ale zăpezii.

Pe măsură ce se topește zăpada, la început doar la suprafață, stratul inferior de zăpadă reține apa, în mod similar cum reține apa si solul. Cantitatea maxima ce poate fi reținută de zăpadă este de circa 10 % din greutate.

Există o serie de studii privitoare la modul de cedare a apei de către stratul de zăpadă pentru că influențează formarea scurgerilor.

9.5.1 Pătrunderea apei în sol

Apa căzuta pe sol, fie că este în stare lichidă, respectiv ploaie, sau sub formă de zăpadă, care se topește, pătrunde in sol unde are loc un proces complex de deplasare a acesteia. Mișcarea apei în sol depinde de cantitatea de apă căzută în unitate de timp și pe unitate de suprafață, dar și de structura solului. Solul reprezintă din punct de vedere fizic un corp poros. El poate fi considerat ca fiind un schelet solid cu goluri sau pori, goluri care pot fi umplute parțial sau total cu aer, apă sau vapori. In momentul în care toți porii din sol sunt umpluți cu apă atunci se spune ca avem o stare de saturație, iar zona în care găsește solul în această stare se numește zonă de saturație.

Zona din sol în care golurile sunt umplute doar parțial cu apă se numește zonă de aerație sau nesaturată.

Pe de altă parte solul este foarte diferit și sunt situații în care structura solida a solului suferă deformații care implica modificarea geometriei golurilor și în consecință se poate ajunge la schimbarea distribuției umidității în aceste spații. In concluzie solul se caracterizează atât prin distribuția umidității în porii săi cât și prin geometria acestora privită însă nu întotdeauna ca o structură fixă, ci ca o structură dinamică, funcție de condițiile externe și interne.

Fenomenul de pătrundere a apei in sol se numește infiltrație. Pătrunderea apei în sol se face sub acțiunea gravitației și a greutății coloanei de apă, precum și sub acțiunea forțelor capilare. Solul are proprietatea de a reține apa datorită capilarității și a faptului ca tensiunea superficiala la nivelul suprafeței de contact apa – sol – aer permite umectarea solului de către apă.

Apa se poate mișca în sol ori de câte ori exista o diferența de potențial între forțele capilare aplicate în două puncte. Această diferență de potențial se datorează variație gradului de saturație a solului în apă, a dimensiunii porilor, care se comportă ca niște vase capilare, dar și variațiilor spațiilor intergranulare din sol.

Diferențele de potențial, respectiv forțele capilare pot să aibă același sens cu a potențialului gravitațional z caz în care se însumează sau pot fi de sens contrar și în acest caz direcția de deplasare a apei depinde de forța care este mai mare. Deci mișcarea apei poate fi amplificată sau încetinită, sau poate fi chiar ascendentă funcție de rezultanta forțelor.

In concluzie diferența de potențial capilar se poate adiționa potențialului gravitațional z sau se poate opune acesteia, accelerând sau încetinind mișcarea apei, sau chiar apa poate să se deplaseze ascensional.

Fenomenul de urcare a apei se numește ascensiune capilară și are ca efect procesul de mișcare a apei de la adâncime spre suprafața solului. Acest fenomen fiind opus infiltrație se mai numește și exfiltrație. Apa în sol se poate deplasa nu numai pe verticală, dar si pe orizontală, în care caz procesul se numește sucțiune sau sorbție.

Procesele de exfiltrație poate fi influențat și de forțele osmotice O, forțe ce se datorează interacțiunii diferenței de potențial chimic între diferitele zone apropiate.

Fenomenul de infiltrație este influențat și de vâscozitatea apei si de diferența de densitate a apei in diferite zone ale solului. In figura 9.9. Este prezentat în mod schematic procesul de infiltrație, respectiv de exfiltrație.

Fig.9.9. Schemele proceselor de infiltrație și exfiltrație

a) –mișcare amplificată; b) mișcare încetinită; c) mișcare în sens invers;

d) mișcarea este influențată si de forțelor osmotice.

Cantitatea de apă care se infiltrează în zona aerată de sol în unitate de timp se numește intensitate de infiltrație fi sau rată de infiltrație. Rata de infiltrație pentru un sol dat depinde de fluxul de apa la suprafața solului, de cantitatea apei din sol, precum și de distribuția spațială a acesteia.

Dacă fluxul de apă la suprafața solului este mai mare decât rata de infiltrație corespunzătoare tipului de sol considerat și condițiilor de cantitate și distribuția a umidității, atunci rata de infiltrație devine maxim posibilă și se numește capacitate de infiltrație fimax .

Capacitatea de infiltrație a unui sol scade o dată cu creșterea cantității de apa din solul respectiv și este mai mare pentru un sol nisipos decât pentru un sol argilos, care este puțin permeabil pentru apă. Dacă afluxul de apa la suprafața solului este mai mic decât capacitatea lui de infiltrație, atunci întreaga cantitate de apă se va infiltra în sol, iar dacă avem ploi succesive și deci solul are o anumita umiditate, atunci capacitatea de infiltrare pentru anumită ploaie va fi inferioare capacității maxime de infiltrație. După fiecare ploaie apa din straturile de la suprafața solului penetrează în straturile inferioare, chiar dacă nu avem aflux de apă la suprafață, ducând astfel la creșterea capacității de infiltrație a stratului de la suprafață. Procesul de pătrundere a apei din straturile superioare în straturile inferioare ale solului se numește percolație.

Apa din sol poate fi extrasa prin exfiltrație, datorita capilarității si prin procesul de evapotranspirație a plantelor a căror rădăcini sunt în sol. Studiile au arătat că grosime stratului de sol activă din punct de vedere al infiltrațiilor și exfiltrațiilor este de circa 300 – 400 mm, dar poate varia în funcție de textura solului și adâncimea rădăcinilor plantelor chiar și până la 2000 mm.

Cercetătorul R.O. Slattyer, care a studiat mult procesele de infiltrație a apei în sol, consideră că sunt 5 zone distincte de sol după cum urmează:

Zona saturată aflată la suprafața solului în grosime de circa 1,5 cm ;

Zona de tranziție aflată sun zona saturata, având o grosime medie de 3 – 4 cm și unde avem o descreștere rapidă a umidității;

Zona de transmisie în care variația umidității este foarte mică. Gradul de saturație în apa a porilor este de circa 80%;

Zona umedă în care conținutul de apă are o variație rapidă;

Zona frontului umed în care conținutul de apa are un gradient redus pe adâncime.

Această structură a solului, precum și variația umidității poate fi reprezentata grafic. In figura 9.10. este o astfel de reprezentare.

Fig.9.10.Reprezentarea schematică a zonelor de infiltrație

9.5.2. Apa subterană

Formarea apei subterane este condiționata de existența unei anumite texturi a solului în zona de infiltrație, și anume de existența unui pat de rocă impermeabilă sau de argila. Stratul de roca de deasupra stratului impermeabil se va umple gradual cu apa, formând așa numitul strat acvifer.

Pentru a se forma o pânză de apa subterană sau cum se numește zonă acviferă este nevoie de îndeplinirea unor condiții specifice și anume:

Există o situație de saturație a solului în apă;

Gradient gravitațional mare;

Potențialul forțelor capilare este mic;

Permeabilitate mare a solului deasupra zonei impermeabile;

In acest caz al formării zonelor acvifere permeabilitatea solului se definește ca și coeficient de conductivitate hidraulică care reprezintă viteza de curgere a apei spre zona acvifera la un gradient gravitațional unitar. In funcție de dispunerea spațială a texturii solului și a zonelor impermeabile apa subterană poate fi cantonată în zone acvifere deschise sau în zone acvifere închise numite și de adâncime.

In figura 9.11. este reprezentata configurația posibila a apelor din zonele acvifere în funcție de structura solului.

Fig. 9.11. Configurația zonala a apelor subterane.

Limita superioară a unui acvifer deschis se numește nivelul pânzei freatice. Dacă avem un acvifer suspendat, respectiv zona impermeabilă este numai sub zona acviferă, vom avea o activitate capilara pronunțată, astfel ca o cantitate însemnata de apă se va ridica spre straturile superioare. Dacă zona acviferă este mărginită si la partea superioară de un strat impermeabil, avem de-a face cu o pânză freatică suspendată.

La contactul cu versantul, apa freatică dă naștere unui izvor de versant sau de terasă. Dacă zona acviferă este închisă și este alimentată de pe versanți la o cotă ridicată Z , apa din pânza freatică se va găsi sub presiune corespunzătoare diferenței de nivel. Apa se va ridica printr-un puț săpat la nivelul pânzei freatice până la așa numitul nivel piezometric, care corespunde nivelului Z. Dacă versanții sunt plasați de–a lungul unui râu, albia receptoare a râului influențează prin nivelul apei din râu nivelul pânzelor freatice de pe versanți prin modificarea diferenței de nivel, respectiv a cotei Z (figura 9.11.). De asemenea apa subterană poate să se deplaseze aproape de suprafața solului de-a lungul unor straturi anizotrope, care despart straturi cu permeabilități diferite. In acest caz apa poate curge chiar și pe direcții orizontale și când curgerea se numește scurgere hipodermică sau curgere sub-superficială.

Așa cum am mai precizat modul de curgere a apei este clasificat în trei categorii: curgere superficială, curgere hipodermică și curgere subterană, dar nu se poate afirma că sunt strict delimitate. Ele sunt mai mult sau mai puțin distincte funcție de configurația reliefului și structura solului.

CAPITOLUL 10

TRANSPORTUL SI DISTRIBUTIA AGENTILOR POLUANȚI IN APE

10.1. Aspecte generale privind poluarea apelor

In acest capitol se va studia evoluția agenților poluanți deversați în mediile acvatice, începând de la momentul deversării și continuând cu procesul de diluție si amestecare, sub influența parametrilor fizici.

Din punctul de vedere al influenței diverșilor parametri asupra proceselor de poluare și transport al poluanților se poate afirma ca exista o mare varietate de parametri si caracteristici care influențează procesele de amestecare, diluție, transport și autoepurare și ca urmare vom analiza mediile fluide receptoare în primul rând din punct de vedere dinamic. Astfel vom avea trei tipuri de medii acvatice și anume:

Cursuri de apă si lacuri;

Mări și oceane;

Ape subterane.

Intru-cât fiecare mediu are trăsături specifice se vor trata separat. De exemplu la râuri se tine seama de viteza de curgere, în cazul mărilor și oceanelor se ține seama de curenții marini, de vânt și factori termoclimatici, iar în cazul pânzelor de apa subterane de caracteristicile mediului poros din zona pânzei freatice și de dinamica ei. Evoluția fizică a procesului de poluare a apelor are însă un element comun, este vorba de un transfer de substanțe poluante, de interacțiuni mecanice de tip difuziv- convectiv și de dispersie.

Modelul fizic de tip general al evoluției pătrunderii unui fluid poluant în emisar sau receptor este rezultatul acțiunii forțelor dinamice ce acționează asupra volumului de apa uzate evacuate în emisar începând cu punctul de deversare și până la diluția și amestecarea completă.

Referindu-ne cu precădere la apele de suprafață, din categoria apelor curgătoare, putem distinge trei zone mai mult sau mai puțin delimitate și anume:

Zona de descărcare a agentului poluator;

Zona de tranziție ;

Zona de dispersie.

In prima zona, lichidul poluant este descărcat în emisar, sau mediul receptor, descărcarea se produce de regulă sub forma unui jet, adică a unei mase de fluid căreia îi este asociată continuu sau intermitent o cantitate de mișcare proprie, dar și o forța de împingere arhimedică, ca urmare a unei diferențe de densitate a lichidelor care se amestecă. Această forță arhimedică, numită și portanță este influențată de forțele de inerție datorate vitezei jetului de fluid și a vitezei fluidului receptor. Caracterizarea importantei forțelor de portanță în raport cu forțele de inerție, care de fapt definesc modul în care se produce amestecarea celor două fluide și se face omogenizarea lor este dată de numărului adimensional Froude, care are următoarea expresie:

unde avem următoarele notații:

U este viteza fluidului;

g este accelerația gravitaționala;

d este o dimensiune caracteristica formei intrării fluidului în emisar;

este diferența relativă de densitate dintre fluidul poluant și fluidul receptor;

In raport cu rezultatul obținut în urma calculelor putem avea trei situații distincte:

Daca Fr la deversare = , forțele de portanță sunt inițial +nule și vor rămâne nule în absența unui gradient termic extern, deci avem un regim dinamic și apa pătrunde într-un emisar sub formă de jet compact;

Dacă Fr la deversare = 0, forțele de inerție sunt nule, regimul este pur portant și modul de pătrundere a jetului în emisar este sub formă de „pană”;

Dacă 0 < Fr la deversare < , avem de a face cu un regim intermediar în care atât forțele de inerție cât și forțele de portanță au același ordine de mărime.

După pătrunderea jetului în emisar putem considera că avem 3 zone distincte, dar nu foarte precis delimitate, astfel avem:

Zona de jet, care începe o data cu pătrunderea apei în emisar și continuă atât timp cât sursa de energie preponderentă este cea proprie jetului de fluid. Funcție de condiții avem o mai mare sau mică turbulență;

Zona de tranziție – începe atunci când energia jetului de fluid s-a diminuat prin interacțiune cu fluidul din emisar și se termina în momentul în care viteza proprie a jetului de fluid este egala cu cea a fluidului din emisar;

Zona de dispersie – este zona în care fluidul pătruns în emisar și-a pierdut toata energia proprie și evoluează numai sub acțiunea dinamicii mediului exterior.

In practică este destul de dificil de delimitat frontiere între zone, dar printr-un sistem de modelare se poate totuși face delimitările. Din punct de vedere teoretic trebuie să se țină seama de rezolvarea unor ecuații de transfer a unei proprietăți ce poate fi concentrație masică, temperatură, precum și rezolvarea unor probleme legate de transferul de cantitate de mișcare, de masă și energie.

Fig.10.1. Schematizarea evoluției unui jet de fluid deversat într-un lac.

Problema principală și care de altfel ne interesează este legată de dimensiunea impurificarii unor râuri și lacuri prin evacuarea unor ape impurificate și de estimarea concentrațiilor în substanțe poluante în emisar indiferent dacă este râu, lac sau mare, pe baza cunoașterii modului de evoluție în timp a emisarului sub acțiunea unor factori fizici, chimici și biologici.

Din punct de vedere constructiv modul de deversare a unui fluent într-un emisar poate fi foarte diferit de la deversare la suprafața emisarului, la adâncime, de la jet concentrat la jet dispersat, etc. In figura 10.1. este reprezentată deversarea a unui fluent poluant într-un lac mare la suprafața emisarului într-un singur jet, iar în figura 10.2. evacuare se face în jet concentrat la adâncime.

Fig.10.2. Evacuarea prin jet sub nivelul superior al apei

Modul cum se realizează forma geometria a jetului de fluid în emisar depinde si de următorii factori:

Dimensiunea și adâncimea jetului de fluid în raport cu emisarul;

Orientarea și viteza jetului în raport cu direcția și viteza de curgere a emisarului;

Diferența de densitate dintre fluide;

Configurația emisarului si prezenta unor obstacole pe râu;

Schimbul de căldura între fluid și mediul exterior

Un element demn de reținut este faptul ca sensul de acțiune a vântului în raport cu sensul de curgere a râului are o mare importanță pentru modul în care evoluează jetul de fluid deversat în emisar. In figura 10.3. este prezentata schematic influența vântului.

Fig.10.3. Influența vântului asupra jetului de adâncime.

Influența parametrilor termici, respectiv schimbul de căldură la interfața apă – atmosfera și realizarea unei stratificări termice în apa aflată în repaus este destul de semnificativă mai ales în cazul unei ape staționare. Efectele stratificării termice este realizarea unor densități diferite a straturilor de apă. Apele reci poluate și deversate la adâncime vor rămâne în submersie timp mai îndelungat și dispersia și omogenizarea sunt mult mai lente, iar daca apele uzate sunt mult mai calde și sunt deversate la suprafața și în acest caz dispersia și diluția este mai lentă. Importanța acestor fenomene iese în evidența mai ales în cazul apelor poluate cu substanțe organice când procesele biologice de autoepurare implică prezența oxigenului și realizarea stratificării stagnează evoluția favorabilă a acestui fenomen.

10.2. Caracterizarea poluanților și pătrunderea lor în pânzele freatice.

O mare parte din poluanții care sunt pe sol sau care sunt transportați de ape pot contamina pânzele freatice care sunt în cele mai multe cazuri sursa de apa potabila a multor localități.

Pentru studiul procesului de poluare a acestor surse de apa trebuie urmărite următoarele aspecte:

Tipul și caracteristicile substanțelor poluante;

Modul de pătrundere a acestora în sol;

Transferul poluanților prin sol până la suprafața pânzei freatice;

Evoluția poluanților din punct de vedere chimic, biologic și fizic pe perioada transferului;

Evoluția substanțelor poluante în pânzele freatice numite acvifer sau zona saturată.

Transferul de substanțe poluante prin zona nesaturată spre pânza freatică este însoțită aproape în totdeauna de un proces de autoepurare, care se continuă dar într-o măsură mai mica în acvifer. Pe traseul parcurs spre pânza freatică rolul cel mai important îi revine solului, iar poluantul o data ajuns în apă este în primul rând diluat, procesul de autoepurare este foarte lent.

Studiul poluării apelor subterane se deosebește substanțial, atât sub aspectul analizei din punct de vedere fizic al modelării matematice a procesului de modelarea poluării apelor de suprafață.

Hidrologia contaminării pânzelor freatice cuprinde o serie de aspecte foarte complexe legate de hidrodinamica curgerii apei, de comportarea sărurilor dizolvate în ea, de procesele ce au loc la trecerea apei printr-un mediu poros, de probleme de hidrochimie acvatică, de hidrogeologie.

In principal poluarea pânzelor freatice se produce ca urmare a dispunerea unor reziduuri solide sau lichide pe terenuri cu permeabilitate și care sunt plasate în apropierea sau deasupra zonelor acvifere. In prezent cele mai importante căi de poluare a pânzelor freatice sunt următoarele:

Infiltrații verticale în cazul poluanților aflați în stare lichidă prin intermediul apelor de ploaie, topirea zăpezii, ape de irigații. Aceeași situație se referă și la substanțele solide care se dizolvă în apă;

Infiltrații din apele de suprafață poluante sau din apa mării, în situația în care nivelul piezometric al pânzei freatice subterane este sub nivelul apei de suprafață;

Infiltrații din rețeaua de canalizare defectă, din iazuri de decantare, bazinele de depozitare a produselor petroliere, mine inundate etc.

In figura 10.4 este prezentat modul cum se produce poluarea unei pânze freatice de către apa dintr-un iaz decantor.

Procesele de transport al agenților poluanți sub forma de săruri dizolvate în apă se pot clasifica în două categorii:

Curgeri monofazice;

Curgeri multifazice.

In primul caz este vorba de procesele de transport în care toate fluidele au densități și fluidități egale și sunt complet miscibile și solubile, iar al doilea caz se refera la fluide nemiscibile.

Fig.10.4.Infiltratia unor substanțe poluante din iaz în pânza freatica.

In primul caz este vorba de procesele de transport în care toate fluidele au densități și fluidități egale și sunt complet miscibile și solubile, iar al doilea caz se refera la fluide nemiscibile.

Din punct de vedere al mediului poros și a mediului acvifer se considera că acestea sunt omogene si izotrope sau se consideră medii granulare și fragmentate. Pornind de la aceste considerente putem stabili ecuații pentru transportul în soluție a poluanților și se pot face estimări privind evoluția contaminării apelor freatice în domeniul unidimensional, bidimensional sau tridimensional.

In cazul mediilor considerate poroase problemele sunt mai simplu de rezolvat pentru ca se consideră omogene. In cazul mediilor granulare acestea influențează procesele de infiltrație, ca urmare a faptului că avem modificări sensibile ale caracteristicilor spațiale ale stratului considerat, iar stratul nu mai poate fi considerat omogen.

In cazul straturilor fracturate, avem de a face cu diverse straturi cu permeabilități diferite și de regulă fracturile sunt calea principala de deplasare a apei subterane.

Fenomenul de propagare a poluanților în apa subterană este însoțit de un proces complex și intens de atenuare a gradului de contaminare, datorita unui proces de autoepurare ca urmare a influenței fenomenelor de natură fizico – chimice, geochimice și biochimice ce au loc în mediile poroase. Dintre aceste procese complexe amintim dispersia hidrodinamică, filtrarea mecanică, ascensiunea gazelor, adsorția și precipitarea unor compuși care devin insolubili în apa, acțiunea microorganismelor etc.

10.3. Ecuațiile de transfer al poluanților în mediile acvatice

Intr-un mediu lichid stările de echilibru sunt caracterizate de o distribuție spațială uniformă a fiecărei proprietăți ale fluidului, astfel că fiecare element din interiorul acestuia se află într-un echilibru cu elementele înconjurătoare, de aceea atunci când în momentul inițial distribuția proprietăților nu este uniformă se va produce un schimb de proprietăți între elementele învecinate în direcția realizării uniformizării proprietăților din interiorul fluidului.

O consecință a acestei proprietăți este interacțiunea dintre doua fluide cu proprietăți diferite sau inegale care sunt amestecate, în sensul ca se face un schimb de proprietăți, respectiv un fluid cedează din valoarea proprietății și celălalt primește. Totalitatea acestor schimburi constituie fenomene de transport. Literatura de specialitate consideră ca sunt trei categorii de fenomene de transport:

Transfer de masă;

Transfer de energie;

Transfer de cantitate de mișcare.

Transferul de masă are loc printr-un proces de difuzie moleculară când moleculele din fluidul a trec în fluidul b. Această trecere se datorează agitației moleculare și are loc chiar daca lichidele staționează.

Transferul de energie se referă în primul rând la transferul de căldură în sistem.

Transferul de cantitate de mișcare se referă la situația în care un fluid sau ambele sunt în mișcare .

Pentru fiecare tip de transfer i se pot stabili ecuațiile specifice și anume : ecuațiile generale ale dinamicii fluidelor pentru transferul de cantitate de mișcare, ecuația energiei prin aplicarea principiului termodinamicii și ecuația conservării masei în cazul transferului de masă.

In cazul în care mișcarea fluidului este laminară, atunci avem de a face cu curgerea în straturi paralele, traseul particulelor este ușor de evidențiat.

Pentru a scrie ecuația generală de transfer a unei proprietăți scalare, fie că este masă, energie sau cantitate de mișcare este necesar să stabilim un sistem de coordonate, și să considerăm o porțiune de fluid de volum v limitat de o suprafață exterioara și în acest volum se ia în considerare un punct M. Această suprafață luată în considerare este traversata în fiecare moment de un flux de particule care poseda proprietatea scalară care se raportează la unitatea de volum. Ecuația generală de conservare a masei și energie raportată la proprietatea ține seama de variația acestei proprietăți datorita procesului de transfer:

In această ecuație termenul Nd reprezintă fluxul total al convecției și difuziei moleculare. N are următoarea expresie:

N=

In acesta expresie j este fluxul difuziv molecular, care este dat de legea lui Fick:

J=Dn.grad

iar V este viteza elementului de suprafață d, iar D este coeficientul de transport molecular pentru proprietatea . In figura 10.4. este prezentat volumul elementar de fluid și punctul M .

Fig.10.5. Volumul de fluid arbitrar ales pentru scrierea ecuației de conservare a masei și energiei.

Făcând înlocuirile în ecuația generala de transfer a unei proprietăți se obține următoarea expresie:

Prin integrarea acestei ecuații rezultă ecuația generala de transfer:

Pornind de la ecuația generala de mișcare, daca considerăm fluidul omogen se poate obține ecuația care descrie mișcarea fluidului, daca proiectăm ecuația generala pe o axă. In acest caz înlocuim , unde este proiecția vitezei mediului pe axa Oxi .

Daca se fac înlocuirile menționate se obține o ecuație ce descrie mișcarea fluidului:

In aceasta formula Fi este suma proiecțiilor pe axa Oxi a forțelor care acționează asupra porțiunii de fluid cuprinsă în volumul v. Aceste forțe sunt de doua tipuri:

Forțe volumice, care provin din acțiunea unor forțe externe de tipul forței gravitaționale, notate fi ;

Forțe de suprafață, care se exercită pe suprafața a volumului de fluid considerat si sunt definite de tensorul tensiunilor de suprafață.

Pentru a simplifica rezolvarea problemei atunci când sunt diferențe mici de densitate a unor fluide care se amestecă. Acest fapt poate fi neglijat, dar se ține seama de influența gravitației când se stabilesc forțele de greutate a lichidului considerat.

Daca însă mișcarea fluidelor este turbulentă, atunci problemele se complică mult pentru că avem un câmp de viteze complet dezordonat, în consecința avem o stare nepermanentă a fluidului și deci va trebui să calculăm valori medii ale vitezelor pentru un anumit interval de timp t0 și t0 + T, conform ecuației:

Si parametri hidrodinamici cum sunt presiunea, vâscozitatea și tensiunea superficială, sunt și ele funcții aleatorii de timp. In cazul general al mișcării turbulente cu transfer de masa sau de căldură, temperaturile și concentrațiile sunt și ele funcții aleatorii de timp.

10.4. Amestecul și diluția jeturilor poluante

Mișcarea jeturilor provenind din surse întreținute de cantitatea de mișcare face parte din categoria mișcărilor turbulente lente, în sensul că exista o scurgere de jet de fluid într-un alt fluid aflat într-o stare de neturbulență. In fiecare moment, fluidul în curgere turbulentă este separat de mediul în care pătrunde printr-o suprafață neregulată, dar care se întrepătrunde cu fluidul receptor. In interiorul acestei suprafețe turbulente a jetului, se poate aprecia c turbulența este practic omogenă, atât ca intensitate cât și ca mărime.

Pornind de la ideea că avem de a face cu o curgere turbulentă liberă, atunci răspândirea jetului în fluidul receptor se face atât în direcția mișcării cât și în direcție transversală.

Ecuațiile mișcării în acest caz sunt foarte complexe și pentru a simplifica lucrurile considerăm că jetul este de forma unui strat limită de foarte mică grosime.

Daca considerăm U1 viteza medie a mișcării și p1 presiunea, în imediata vecinătate a frontului jetului, se por scrie ecuațiile mișcării după axele Ox și Oy :

In formula de mai sus avem următoarele notații:

U este viteza fluidului care este deversat;

este densitatea fluidului;

V este viteza medie a fluidului;

u, v și w sunt proiecțiile vitezei jetului pe cele trei axe.

Pentru a simplifica rezolvarea problemei se fac unele aproximări, ca de exemplu: se neglijează termenii de același ordine de mărime ( lățime a jetului în raport cu lungimea fig 10.6) și se considera că pe direcția axei Ox gradienții valorilor vitezei sunt extrem de mici. In acest caz se ajunge la relația simplificată:

Intrucât preponderent curgerile sunt bidimensionale se poate ajunge prin eliminarea unor termeni la următoarea formulă:

Dacă acestei ecuații i se adaugă condițiile de conservare a masei și de conservare a cantității de mișcare, ecuație se poate integra și se ajunge la următoarea expresie pentru curgeri bidimensionale:

Fig 10.6. Evidențierea condițiilor de neglijare a termenilor de același ordin de mărime.

In evoluția unei curgeri, distribuția transversală a mărimilor medii ale vitezei și presiunii se schimbă de-a lungul direcției de mișcare, dar putem să aproximăm că jetul își păstrează aceeași formă. Aceasta ipoteza poartă numele de autoconservarea jetului. In realitate însă curgerea jetului este însoțită mai în toate cazurile de fenomenul de antrenare a fluidului din mediul în care este deversat mai ales în zona periferică de dezvoltare a jetului.

In studiul modului de dispersia a unui jet purtător de substanțe poluante trebuie să se țină seama de efectele de loc de neglijat al portantei, respectiv a diferenței de densitate dintre fluide datorate încărcării în substanțe poluante sau datorită temperaturii diferite.

Pătrunderea jetului de fluid într-un receptor sau emisar se poate sub acest aspect prin două moduri și anume:

Formă de pană, când diferența de densitate este semnificativă, ca urmare a faptului că jetul este continuu și constant;

Formă de pana izolată și scurtă, de regula este vorba de jeturi termale și descărcate instantaneu și pe măsura pătrunderii jetului în fluidul receptor acesta nu mai este influențat de condițiile inițiale.

De regulă în marea lor majoritate aceste jeturi sunt turbulente și ca urmare avem de a face cu antrenarea celor două fluide, care se amestecă.

Evacuarea apelor uzate sau a apelor calde se poate face fie prin jeturi la suprafața râurilor sau a lacurilor sau la adâncime.

Evacuarea apei uzate sub formă de jeturi la suprafața râurilor, a lacurilor sau în zona maritimă de coasta poate avea efecte sensibile de alterare a calității apei, mai ales în vecinătatea zonei de deversare deoarece aici predomină puternic parametri proprii ai fluidului poluant, respectiv cantitatea de mișcare, debitul, portanța etc. Pe măsura însă ce jetul pătrunde în emisar mai adânc are loc fenomene de antrenare, respectiv de amestecare a celor două fluide. Practic fluenții de ape uzate deversate în emisari se comporta ca un jet turbulent tridimensional și numai în cazuri particulare putem să le consideram bidimensionale. In figura 10.7. este prezentată evoluția unui astfel de jet de suprafață deversat într-un lac sau râu lent. Se evidențiază variația temperaturii medii Tm și vitezei medii Umpe lățimea jetului la distanțe diferite de la locul de deversare. Se observă că valorile atât în ceea ce privește temperatura cât și în ceea ce privește viteza scad spre exteriorul jetului, existând tendința de aplatizare a variației vitezei începând dinspre exteriorul jetului.

Fig.10.7. Evoluția temperaturii și a vitezei medii a jetului în

plan și la adâncime la distanța de zona de deversare.

In figura de mai sus deversarea se face pe direcția de curgere a emisarului, dar dacă însă evacuarea jetului de apa uzata se face pe o direcție perpendiculară pe direcția de curgere a râului apare o curbare pronunțată a traiectoriei jetului sub acțiunea presiunii dinamice a râului și apariția unor perechi de turbioane în planuri perpendiculare la axa jetului. Fenomenul are o intensitate maximă în vecinătatea locului de deversare. In zona afectata de prezenta acestor turbioane numite „vortex” sunt foarte puternice încât se poate neglija turbiditate fluidului. Dacă lichidul deversat are o densitate mai mare decât a apei emisarului, forța portantă acționează în jos iar jetul este tridimensional. In figura 10.8. este prezentat schematic modul de formare a turbioanelor.

Fig. 10.8. Schema formării jetului portant tip vortex.

Ca urmare a acestor deficiențe constatate la deversarea apelor uzate la suprafața emisarului s-a trecut la deversarea acestor ape prin difuzori plasați la adâncime când s-a constatat o mărire a capacității de diluție și dispersie a poluanților. Apele uzate sunt deversate printr-o serie de orificii dispuse de-a lungul porțiunii de evacuare a difuzorului. Dacă debitul este mai mic se poate deversa printr-un singur orificiu. Amestecul inițial al apelor uzate cu cele ale emisarului se produce prin difuzia turbulentă a jetului la evacuarea în emisar. Această energică amestecare se datorează în primul rând celor doua fluxuri, respectiv cantitate de mișcare, portanță, debit.

In cele mai multe cazuri avem de a face și cu forțele de natură arhimedică ca urmare a densității diferite ale celor două fluide. Această forță portantă face ca fluidul poluant să fie ridicat la suprafața apei, perioada în care suferă un proces de amestecare cu fluidul din emisar.

Analiza modului în care se realizează diluția și omogenizarea celor două lichide trebuie să cuprindă cel puțin două aspecte principale:

Factorii geometrici al difuzorului (unghiul de înclinație, numărul lor);

Factorii calitativi ai fluidului poluant (debit, viteză, temperatură, densitate );

Factori calitativ ai emisarului (debit, densitate, temperatură, viteză).

Construcția tipică a unor sisteme de evacuare submersibile constă într-o conducta plasată la fundul emisarului, sau la o oarecare adâncime a emisarului. Această conductă are mai multe orificii (ajutaje) practicate de regulă la distanțe egale de-a lungul conductei.

Adâncimea la care se plasează acest sistem de evacuare este esențial pentru asigurarea optimului și depinde de adâncimea râului și de alți parametri. Traiectoria jetului depinde în cea mai mare parte de poziția conductei de evacuare în raport cu direcția de curgere a râului, respectiv curent sau contracurent. Din acest punct de vedere se recomandă plasarea conductei de evacuare transversal pe direcția de curgere a emisarului. In acest caz se recomandă ca adâncimea de plasare a conductei sa fie cât mai mare. In figura 10.9. este reprezentată schematic evoluția unui jet deversat la adâncime, chiar pe fundul emisarului într-o poziție transversala fața de direcția de curgere a emisarului.

In cazul în care viteza emisarului este foarte mică în raport cu viteza inițiala a jetului, se poate produce situația în care nu se mai produce o bună amestecare a celor doua fluide, ca urmare a faptului ca în lipsa unei turbulente semnificative se va forma un strat orizontal de apa poluată, care nu se amesteca cu apa emisarului. ( figura 10.10)

Fig.10.9. Schema evoluției jetului de fluid evacuat la adâncime în curent transversal.

Fig.10.10. Schematizarea evoluției unui jet subteran.

10.5. Dispersia poluanților în râuri

Dispersia și distribuția poluanților în cazul deversărilor la suprafața unor emisari au loc în zona de după deversarea acestora în emisari pe parcursul curgerii emisarului. In această zonă diluția poluanților este influențată în mod semnificativ de două fenomene, și anume:

Convecția poluanților de către mișcarea medie a apei din râu;

Difuzia turbulentă a poluanților.

In general mișcarea medie a apei unui râu este tridimensională și puternic influențată de condițiile concrete de curgere a râului, respectiv forma geometrica a albiei și rugozitatea fundului râului, dar și de factori externi, cum ar fi vântul, temperatura, etc. In aceste condiții a realiza un model matematic care să caracterizeze aceste procese este un demers foarte complicat și din punct de vedere practic irealizabil. Singura soluție este aceea de a încerca schematizarea și simplificarea unor elemente ale râului astfel încât să devină posibilă realizarea unui model matematic care să caracterizeze aceste fenomene.

Studiile care au încercat să realizeze modele pentru dispersia poluanților a ajuns la concluzia că în zona de dispersie influența cantității de mișcare proprie a jetului de fluid asupra lichidului din emisar, deci a receptorului este neglijabilă și ca urmare se poate lucra cu valori medii ale vitezelor, fapt ce simplifică mult problematica modelului, pentru că elementele de baza acum sunt ecuațiile de transfer de masa sau căldură. In cazul unei curgeri cu turbulență se vor adopta anumiți coeficienți de difuzie turbulentă, care să realizeze corecția necesară.

Modelul dispersiei longitudinale

Modelul în acest caz este unidimensional și descrie felul în care descrește concentrația maximă a substanțelor poluatoare, definite prin indicatori de calitate a apei, de-a lungul curgerii, prin utilizarea unei ecuații de difuzie clasică de tip Fick.

Din punct de vedere teoretic dispersia unei substanțe deversate într-un emisar este influențată de două procese și anume:

Convecția de-a lungul curgerii fluidului;

Difuzia turbulentă.

Acesta două procese principale sunt descrise în ecuația generală a transferului conservativ de masă, în mișcare medie și care pentru un anumit parametru considerat „P” are următoarea formă:

In această formulă avem următoarele notații:

P este parametru variabil care trebuie analizat în timp și spațiu;

Dtx , Dty , Dtz sunt coeficienți de difuzie masică în condiții de turbulență;

Dacă vom admite că de la o secțiune la secțiunea următoare de-a lungul curgerii, procesul este unidimensional, atunci ecuația se simplifică pentru că vom considera procesul unidimensional și se poate definii o viteză medie U și un parametru P mediu în secțiune cu ajutorul următoarelor relații:

Introducând aceste condiții în formula generală de mai sus și considerând că pe adâncime amestecul turbulent a fost realizat (proiecția variabilei P pe axa z este 0), se ajunge la următoarea relație de transfer a proprietății medii sau a concentrației medii în element poluator pe secțiune fluidului:

In această ecuație ultimul termen reprezintă convecția asociată fluctuațiilor vitezei U și a parametrului P de la valorile medii pe secțiunea transversală. Dacă se introduce coeficientul de dispersie longitudinală prin relația:

ecuația procesului de dispersie longitudinală ia următoarea formă:

In această formulă DL este coeficientul de difuzie masică pe direcție longitudinală.

In cazul unui transfer neconservativ se adaugă termenul care descrie contribuția fenomenelor fizice, chimice sau biologice care participă la aportul sau la scăderea concentrației în elementul P, sub forma :

Făcând înlocuirile în ecuația procesului de transfer neconservativ longitudinal a poluanților sau a unei proprietăți, se obține ecuația ce caracterizează distribuția masică a poluantului pe întreaga secțiune transversală a curgerii fluidului:

In această formulă A reprezintă secțiune transversală a curgerii. Pentru rezolvarea numerică a acestei ecuații se consideră curgerea formată dintr-un sistem de elemente volumetrice dispuse într-o rețea liniară, fiecare element fiind caracterizat de lungime, lățime și aria secțiunii transversale. In figura 10.11 este prezentat modul de discreditare a pentru bilanțul hidrologic, respectiv masic.

Fig.10.11. Schema discreditării numerice pentru un bilanț

hidrologic ( a ) și bilanț masic ( b).

In cazuri concrete, când avem situația deversării fluentului sau a unui râu poluat într-un râu mare sau fluviu se constată influența puternică a aportului de substanțe poluante asupra râului mai ales atunci când în aval sunt prize de apă pentru utilizatorii din aval de locul deversării. Condițiile amestecării depind de o serie de parametri ce caracterizează procesul și anume:

Diferența de calitate a apei din cele două fluide ;

Raportul dintre debite Q / qa ;

Vitezele celor două curgeri de fluide: Uc și Ua ;

Unghiul de incidența a fluidelor ;

Raportul lățimilor celor două curgeri B / b0 .

In figura 10.12 este schematizat modul de descărcare a unui fluent într-un râu mare.

Fig.10.12. Schema de descărcare a unui fluid într-un râu

Practic în urma unor experimentări s-a constatat că în aval și în zona de confluența distribuția poluanților în secțiunea transversală a fluviului este puternic neuniformă și că există o lungime semnificativă pe care se observă o neuniformitate pe secțiunea transversală. Ca urmare s-au căutat modele care să stabilească lungimea zonei de amestec și intensitatea amestecului.

Intensitatea amestecului în aval de locul de confluență a celor două fluide se poate caracteriza prin gradul de amestec:

In care avem următoarele notații:

este abaterea maximă a valorii lui C într-o secțiune i ;

C concentrația într-un anumit element a receptorului

C0 concentrația în elementul considerat a fluidului poluator.

Prin urmare se poate aprecia că lungimea globală de amestec, adică distanța de la locul de deversare și până și până în zona în care se constată o uniformizare a concentrației în elementul respectiv pe secțiune transversală reflectă capacitatea de diluție a apelor uzate în apa receptorului.

Modelul bi și tridimensional al distribuției poluanților

Modelul tridimensional este reprezentat de ecuația de continuitate, ecuația de mișcare pentru cele trei direcții x , y z și ecuațiile de transfer de masă sau de căldură. In figura 10.13 este prezentat schematic modelul pentru difuzie în sistem tridimensional.

Fig.10.13. Schematizarea pentru modelul difuziei.

Ecuația generală a mișcării este de forma :

In această formula U, V, U, sunt vitezele fluidului. Pornind de la această formulă generală și ținând seama de unghiul de înclinare se poate continua dezvoltarea formulei prin introducerea și a altor parametri. Cele mai frecvente cazuri sunt cele în care avem de a face cu descărcări laterale ale fluidelor poluate în râuri sau fluvii și când intervine ca element important adâncimea de curgere, fapt ce aduce în plus apariția unui sistem de recirculare turbională. Acest fapt a fost constatat experimental când s-au observat turbulențe de scară mare în râuri în zona centrală a evacuării, dar la nivel lateral al curgerii emisarului s-au constatat curgeri neperturbate chiar pe distanțe foarte mari de ordinul kilometrilor.

Modelarea matematică tridimensională în acest caz este extrem de dificilă mai ales în zona de intersecție a două scurgeri cu suprafață liberă când apare în plus și fenomenul de reatașare la mal a curgerii fluidului, fapt ce face ca în zona centrală să avem turbulență majoră și lateral la nivelul malurilor o curgere neturbulentă. In acest caz nu mai putem adopta metoda de analiză integrală a celor două fluide pentru că este exclusă ipoteza antrenării totale a fluidelor în toată secțiunea. Prin urmare în acest caz este justificată adoptarea unui model bidimensional în care se introduce dispersia longitudinală și laterală în ecuația de transfer de masă și se ajunge la expresia:

In formula de mai sus și sun coeficienți ce țin seama de caracteristicile naturale ale râului.

Justificarea utilizării modelului bidimensional rezidă și din faptul că s-a constatat experimental că diluția pe verticală a celor două fluide se realizează foarte rapid comparativ cu diluția pe direcția transversală și longitudinală.

10.6. Modele de simulare a poluării apelor subterane

Pătrunderea poluanților în pânzele freatice este un proces complex în care intervine porozitatea și permeabilitatea solului.

Porozitatea se referă la volumul total al porilor în raport cu un anumit volumul de sol. Acest raport depinde în mare măsură de modul de așezare a granulelor, de dimensiunea granulelor și de forma sedimentelor. Cercetările întreprinse pe diverse soluri a scos în evidență că chiar și pentru același depozit de sedimente valorile porozității sunt diferite.

In ceea ce privește permeabilitatea ea se referă la ușurința cu care fluidul se deplasează în acel mediu poros.

Definirea permeabilității se face pornind de la legea lui Darcy care exprima raportul de proporționalitate dintre debitul specific al fluidului ce parcurge corpul poros și gradientul hidraulic pe direcția de curgere a fluidului. Ecuația permeabilității specifice are următoarea formă;

In formula de mai sus avem următoarele notații:

k este permeabilitatea specifică;

Q este debitul volumic de fluid ce trece prin secțiunea transversală a stratului poros;

A este aria secțiuni transversale;

este vâscozitatea dinamică afluidului;

este gradientul hidraulic.

In hidrologie apare noțiunea de conductivitate hidraulică, care are următoarea expresie:

;

Pornind de la această formulă legea lui Darcy se poate scrie și astfel:

Această formulă este valabilă pentru cazul curgerii laminare, respectiv pentru viteze relativ mici de curgere. Determinarea vitezei de curgere a fluidelor poluate prin sol înspre pânzele freatice (acvifer) este de mare importanță. Astăzi se admite teoretic următoarea relație de definiție a vitezei fluidului printr-un mediu poros pe direcția x:

;

In care n este porozitatea mediului prin care curge fluidul.

In practică fiindcă este greu de determinat porozitatea unui material se utilizează noțiunea de porozitate efectivă ne, care se determină în laborator pe eșantioane de material și se definește ca fiind acel volum de apă, procentual din volumul total saturat al spațiilor goale din eșantion ce poate fi drenat sub acțiunea propriei greutăți.

In realitate sunt multe cazuri în care apa se infiltrează în acvifer nu datorită porozității ci prin fracturi sau falii, adică sisteme de suprafețe plane sau semiplane. In acest caz permeabilitatea este mult mai mare și ca urmare se definește permeabilitatea specifică pentru o familie de fracturi:

unde este mărimea medie a interstițiului fracturilor;

bi este semilățimea medie a fracturii.

In mod similar se definește și conductivitatea hidraulica prin zona cu fracturi:

In natură întâlnim situații mai complexe când rocile conțin mai multe familii de fracturi cu diferite direcții și cu diferite deschideri. Pentru acest caz general trebuie să stabilească permeabilitatea fiecărei zone sau strat de fracturi și apoi să se stabilească valoarea totală.

La realizarea modelului de simulare a procesului de pătrundere a poluanților în acvifer se pornește de la ecuația de transport a poluanților aflați în soluție în apele subterane, care are următoarea expresie:

In formula de mai sus avem următoarele notații:

C este concentrația maximă a soluției;

Cs este concentrația masică a soluției;

Q este debitul sursei externe;

jv este fluxul masic provenit din reacțiile din interiorul sistemului;

Vi este viteza apei în porii sau fisură pe direcția i;

Dij este tensorul valorilor coeficienților de dispersie;

Cn este concentrația nominală a soluției pe direcția i de deplasare.

Vitezele Vi de deplasare a fluidului pe direcția i se poate

determina din formula lui Darcy:

In acest formula expresia este sarcina hidraulică.

Curgerea apei în mediul poros este descrisă de către funcția de potențial exprimată ca energie pe unitate de masa, sub forma :

In formula de mai sus avem următoarele notații:

Z este cota geodezică a punctului dat deasupra unui nivel de referință;

p este presiunea manometrică;

p0 este presiunea atmosferică.

Pentru a putea realiza un model matematic cu care să putem face predicții trebuie să rezolvăm ecuațiile de mai sus. Pentru aceasta trebuie să parcurgem următoarele etape:

Specificarea condițiilor la limită a surselor și a parametrilor;

Determinarea funcției de potențial prin rezolvarea ecuației regimului hidraulic;

Determinarea câmpului vitezelor utilizând legea lui Darcy;

Determinarea distribuției poluanților prin rezolvarea ecuației de transport.

Ecuația generală ce caracterizează procesul de transfer a poluanților în acvifer este foarte complexă și deci greu de aplicat, în consecința s-a încercat particularizarea pentru anumite cazuri mai frecvent întâlnite.

Pornind de la ecuația generala se poate stabili ecuația pentru cazul unidimensional:

Dacă admitem că viteza V în pori este constantă în timp și spațiu, că la momentul t = 0 apare instantaneu o valoare a concentrației în elementul poluant C0, în punctul x=0 ea rămâne constantă în timp, că densitatea apei este constantă și că mișcarea poluatorului se face de-a lungul axei OX, atunci ecuația se simplifică și mai mult și obținem următoarea expresie:

In această formulă apare coeficientul R, numit coeficient de întârziere care are o valoare diferită de 1 și are expresia:

In formula de mai sus avem următoarele notații:

este densitatea fazei solide;

Kd coeficient de distribuție a fazei lichide în stratul considerat;

Modelul în cazul bidimensional este mai complex și are următoarea expresie:

In această formulă avem următoarele notații:

Dx=x.V și Dy = y V.

Acest model se referă la situația în care sursa de poluare este instantanee și constantă.

După pătrunderea substanțelor poluante în sol are loc o dispersie a acestora în mediile granulare în care au pătruns. Acest proces de dispersie este puternic influențat de proprietățile stratului poros. In zonele acvifere sedimentele au o mare variație tridimensională a proprietăților mai ales în cazul nostru a conductivității hidraulice.

Anizotropia și eterogeneitatea stratului acvifer au ca și consecință variația permeabilității în diferitele straturi care produce modificarea liniilor de curgere a fluidului în strat. In figura 10.14. este prezentata această modificare a liniilor de curgere.

Fig.10.14. Modificarea liniilor de curgere ca urmare a

variației permeabilității

Cu cât distanța de transport este mai mare cu atât este mai mare dispersia mediului. In concluzie abordarea modelelor de predicție a transportului poluanților în medii eterogene necesită o cunoaștere detaliată în teren a structurii staturilor și a proprietăților și necesită de asemenea realizarea de experimente pe aceste straturi în laborator

Referitor la curgerea prin fisuri sau fracturi este cunoscut faptul în acest caz avem de a face cu o mai mare capacitate de pătrundere a fluidului. De fapt fracturile sunt traiectorii efective ale curgerii apei subterane. Viteza de transport a poluanților Vc are următoarea expresie:

In formula de mai sus avem următoarele notații:

Vs este viteza curgerii apei subterane;

ka este coeficientul de distribuție al fracturilor;

Rf este raportul dintre aria suprafețelor fracturilor și volumul porilor.

In figura 10.15. este schematizat transportul poluanților printr-o fractură de grosime 2b luând în considerare faptul ca are loc și un proces de difuzie și punând condiția că avem o concentrație constantă a fluidului în substanța poluatoare C0 .

Fig.10.15. Transportul poluantului într-o fractură de deschide

2b in cazul unei surse constante de poluare.

In majoritate cazurilor mediile în poroase sunt prezente procese multifazice dintre care sunt și medii parțial saturate. Astfel conductivitatea relativă a mediului poros pentru un anumit lichid sau gaz se definește ca raport între conductivitatea fluidului pentru mediul parțial saturat și respectiv mediul complet saturat. Experimental se poate constată că viteza efectivă de migrație a poluatorului într-un mediu saturat este mult mai mică decât în mediul parțial saturat.

In această categorie de probleme se situează problema transportului în cazul unor lichide miscibile, cum este pătrunderea apei sărate în pânza freatică cu apă dulce în cazul acviferelor de coastă. In figura 10.16 este prezentată o astfel de situație a unei pânze freatice de coastă la contactul cu apa mării.

In acest caz se pune problema utilizării a unor modele matematice complexe utilizând ecuația legii lui Darcy combinat cu ecuațiile de dispersie.

Trebuie să avem în vedere pentru studiul calității apelor subterane, faptul în perioada de transfer a poluanților au loc o serie de reacții fizico – chimice, pentru că au un rol semnificativ.

Fig.10.16. Interfața apă dulce cu apa sărată de mare în cazul

acviferelor de coastă.

Activitățile biologice care se desfășoară, se referă la degradarea compușilor organici de către bacterii în cadrul unor procese aerobe. Procesele geochimice se referă la combinații ionice, reacții în condițiile variației pH-ului, precipitarea unor soluții și adsorbția prin schimburi ionice.

CAPITOLUL 11

HIDROLOGIA RAURILOR

11.1. Bazinele hidrografice

Bazinul hidrografic sau de recepție a apelor, reprezintă spațiul geografic de pe care un sistem format din un râu colector și afuenții săi își adună apele

Bazinele hidrografice sunt de două tipuri:

de suprafață;

subterane.

Bazinele de suprafață sunt mai ușor de delimitat spațial, în timp de bazinele subterane se delimitează mult mai dificil și implică studii hidrogeologice.

Fig.11.1. Delimitarea bazinelor hidrografice prin trasarea

cumpenelor de ape

Un element important al unui bazin hidrografic este cumpăna de ape, care se obține prin unirea pe hartă a punctelor cele mai înalte care intersectează perpendicular curbele de nivel, pornind de regulă de la gura de vărsare a râului. Cele mai importante caracteristici ale cumpenelor de apă sunt:

lungimea cumpenei de apă;

înălțimea maximă;

panta medie a cumpenei apelor.

Lungimea cumpenei de ape este de fapt perimetru bazinului hidrografic și depinde de dimensiunea și configurația cumpenei.

Înțimea maximă a cumpenei reprezintă mai mai mare altitudine a cumpenei. Alături de această dimensiune mai se poate calcula înățimea medie a cumpenei

Panta medie a cumpenei se calculează cu formula:

În care avem următoarele notații:

H este înățimea maximă a cumpenei în metri;

P este perimetriul cumpenei în km.

Fig.11.2. Elementele necesare determinării altitudinii medii

și a pantei medii pentru un bazin hidrografic

11.2. Caracteristicile unui bazinele hidrografice

Fenomenele care se petrec într-un bazin hidrografic sunt în cea mai mare măsură influențate de varacteristicile bazinului respectiv și în primul rând de poziția geografică a bazinului, suprafața bazinului, forma bazinului, gradul de simetrie, panta bazinului, gradul de acoperire a bazinului de vegetație, prezența zonelor mlăștinoaase etc.

Referitor la poziția geografică a unui bazin hidrografic, acesta este delimitată în primul rând de către extremitățile punctelor cardinale și în funcție de aceste punde putem aprecia extinderea bazinului pe latitudine și longitudine.

Este foarte important din punct de vedere geografic vecinătățile bazinului hidrografic, respectiv munți, depresiuni, câmpii, mări și oceane, precum și vecinătatea unui alt bazin hidrografic.

Suprafața bazinului hidrografic este de fapt suprafața de pe care un bazin hidrografic își adună apele și se exprimă în km . Acest indicator veste foarte important, pentru că ne dă indicii asaupra asupra regimului hidrologic al râului, privind sursele de alimentare cu apă, impluența posibilă a precipitațiilor etc.

Lungimea bazinului hidrologic este o caracteristică importantă a unui bazin hidrografic pentru că ne dă indicii privind dispersiei surselor de alimentare cu apă a bazinului. Pentru determinarea lungimii bazinului hidrografic se utilizează mai multe metode, fiecarea metodă find criticată de specialiști.

Cea mai utilizată apreciere a lungimii bazinului este lumgimea maximă a bazinului. Acest indicator se stabilește prin măsurarea distanței în linie dreaptă ( de cele mai multe ori) dintre gura de vărsare a râului și cel mai îndepărtat punct al cumpenei de ape. Dacă râul are untraseu sinuos, adunci lungimea bazinului se măsoară ca linie frântă ce urmărește traseul apei.

Lățimea bazinului hidrografic, considerată ca lungime medie și maximă reprezintă un indicator de bază în aprecierea formei bazinului.

Un element important de apreciere a unui bazin hidrografic este gradul lui de simetrie față axa de curgere. Acest element poate fi caracterizat calitativ, dar și cantidativ.

Unul dintre cele mai importante caracteristici ale unui bazin hidrografic este altitudinea bazinului hidrografic și care influențează în mod semnificativ procesele hidrologice ale bazinului. Cele trei caractertistic de bază în acest caz sunt: altitudinea maximă, altitudinea mediu a bazinului, precum și altitudinea minimă, respectiv a gurei de vărsare.

Scurgerea apei într-un bazin depinde în mare măsură de panta bazinului, care este și ea o caracteristică importantă. In acest caz se calculează panta mediepe baza unei hărți cu curbe hipsometrice.

Un alt indicator calitativ este densitatea rețelei hidrografice notată cu D și exprimată în km/km și reprezintă raportul dintre lungimea totală a cursurilor de apă din bazin și suprafața bazinului. Acest indicator apreciază de fapt zonele de concentrare a scurgerilor, precum și gradul de frecventare a reliefului.

Prezența pădurilor în zonă este extrem de importantă pentru bazin, de aceea este utilizat indicatorul “Grad de împădurire” și care reprezintă raportul dintre suprafața împădurită în raport cu suprafața totală a bazinului.

Rețeaua hidrografică a unui râu sau sau bazin poate fi caracterizat prin diverși indicatori. Dintre acestea amintim:

Lungimea râului, ce reprezintă distanța în linie sinuoasă, între izvorul și gura de vărsarea râului;

Coeficientul de sinuozitate, ce caracterizează forma râului sub aspectul meandrelor. Se calculează ca raport între lungimea reală a râului măsurat pe axa meandrelor și lumgimea în linie dreaptă a râului , ambele dimensiuni considerate de la izvor și până la gura de vărsare.;

Coeficientul de ramificare a râului. Acest indicator apreciază un râu sub aspectul curgerii, respectiv a transportului sau a depunerii de aluviuni. Practic acest indicator se calculează ca raport între suma lungimii tuturor brațelor și respectiv lungimea brațului principal.

Fig. 11.3. Principalele elemente ale albiei minore

Un alt element ce caracterizează un râu este forma și dimensiune văi prin care curge râul . Elementele ce caracterizează un râu sunt :

Albia minoră , este albia care de regulă este permnent acoperită de apă ;

Albia majoră sau lunca râului, care potae fi acoperită de apă în cazuri deosebite de debite foarte mari ( inundații, ploi torențiale etc). Într-o secțiune transversală pe o albie majoră deosebim trei zone: lunca internă plasată în imediata albie minoră, lunca centrala și respectiv lunca externă;

11.3. Dinamica apei râurilor

Studiul dinamicii unui râu este de mare importanță atât sub aspectul stabilirii potențialului hidroelectric, dar și sub aspectul studiul vitezelor , a debitelor și a regimului termic. De asemenea regimul dinamic al râurilor imflențează în mare măsură transportul materialelor solide, a suspensiilor, precum și zona de depunere a acestora.

Asupra apei pot să acționeze o serie de forțe, dintre care cele mai importante sunt forța gravitațională, forța centrifugă și forțele Coriolis.

Forțele gravitaționale imprimă apei o mișcare dispre cele ami înalte altitudini spre cele mai joase altitudini.

Forțele centrifuge se manifestă cu precădere în zona mengrelolr. Forța ce acționează depinde de viteza de curgere a apei și de raza curburii râului. Rezultatul acțiunii forței centrifuge se observă clar prin faptul că în partea concavă a meandrei malul se ridică la o anumită înățime, creând o înclinare spre malul convex, în timp ce malul convex este puterniv afectat de eroziune și în general este mult mai abrupt.

Forța Coriolis sau cum se mai numește și accelerația Coriolis se datorează mișcării de rotație a pământului. Acționează perpendicular pe direcția de curgere a râului, determinând o abatere a apei spre partea stânga în emisfera nordică și spre partea dreaptă în emisfera sudică. Efectele acestei forțe se dinsting mai greu, dar totuși putem vedea efectele la majoritatea râurilor care curg în emisfera nordică pe direcția meridianului, în sensul că malul drept este mai înalt și mai abrupt.

Din punct de vedere strict al dinamicii curgerii unui lichid, putem avea curgere laminară și curgere tulburentă. Modul de curgere depinde de mai mulți factori.

Mișcarea laminară este în general specifică curgerii apelor subterane prin rocile poroase. În cazul râurilor, mișcarea laminară este posibilă numai atunci când viteza de curgere a apei este extem de lentă. Caracteristic curgerii laminare este faptul că apa se deplasează teoretic în șuvițe paralele sub forma unor “lamele” care în timpul curgerii nu se amestecă între ele.

Mișcarea turbulentă este specifică majorității râurilor și este caracterizată de mișcarea dezordonată a particulelor de apă, care se amestecă continuu. Acest lucru asigură o uniformizare a caracteristicilor apei, atât din punct de vedere al temperaturii, dar și din punct de vedere al caracteristicilor fizico-chimice.

Între aceste două tipuri de curgeri ale râurilor s-au stabilit o valoare limită, așa numită viteză critică, în sensul că peste această viteză avem curgere tulburentă. Specialiștii au stabilit intervalul vitezei critice între: 0,017 cm/sec și 0,33 cm/sec, funcție de adâncimea râului.

Viteza râului

O caracteristică importantă a unui râu este viteza de curgere a apei. Ea este influențată de numeroși factor, dintre care cei mai importanți sunt: forța gravitațională, debitul apei, panta albiei, dimensiunile albiei, rugozitatea albiei etc.

În cazul albiilor simetrice, simple și aproximativ rectilinii, viteza de curgere a apei crește dinspre mal spre axul de curgere a râului și de la fundul râului spre suprafața râului.

Se poate determina modul de variație a vitezei de curgere a apei pe verticală, făcând măsurători la anumite distanță de la suprafața răului, de regulă multiplu de 20% din adâncimea râului, deci în cinci puncte. În figura 11.4. este reprezentată epura pe verticală a vitezei unui râu.

Prin unirea extremităților vitezelor astfel determinate se obține curba variației vitezei pe verticale a apei râului respectiv. Intervalul de variație vitezei apei poate lua valori foarte mari funcție în principal de caracteristicile patului de curgere a apei, de prezența unor obstacole pe fundul râului etc.

Fig. 11.4. Epura vitezelor pe verticală a unui râu și

punctele de masurare

Viteza curentului de apă se poate determina cu diferite dispozitive, dintre care amintim:

morișca hidrometrică;

tubul hidrometric;

flotori de suprafață;

Sonde electromagnetice.

Cel mai uzual dispozitiv pentru măsurarea vitezei apei este morișca hidrometrică.

Fig. 11.5. Schema de principiu a unei moriști hidrometrice.

Principiul de funcționare a moriști hidrometrice constă în determinarea numărului de rotații într-o unitate de timp:

, în care avem următoarele notații:

M este numărul de rotații ale paletei la care se produce un impuls optic sau sonor (de regulă 20 rotații);

i este numărul impulsurilor înregistrate;

T este timpul înregistrării în secunde, de regulă 120 secunde.

Viteza apei se stabilește utilizând următoarea formulă de calcul:

V = Vo + K.n;

În acestă formulă avem următoarele notații:

Vo este viteza minimă necesară pentru a roti elicea și este o caracteristică a aparatului;

K este o constantă a aparatului;

n este numărul de rotații / secundă, determinat cu aparatul respectiv.

Această metodă de măsurare a vitezei apei este utilizată și poentru determinarea debitului râului, prin așa numita metodă secțiune-viteză.

Pentru această determinare, respectiv a debitului, trebuie determinată viteza medie a apei. Pentru aceasta se determină viteza punctuală a apei la diferite adâncimi și se determină viteza medie pe diferite verticale ale apei.

Pentru a putea calcula cu mare exactitate debitul cu metoda secțiune viteză, trebuie calculate corect vitezele medii pe verticală. Pentru acesta se pot utiliza trei metode: analitică, grafomecanică și grafoanalitică.

Cea mai utilizată metodă este cea analitică și constă în aplicarea unor formule standard funcție de adâncimea apei, respectiv funcție de numărul de puncte de măsurare pe verticală. Astfel putem avea următoarele situații:

Adâncimi ale apei de 15 – 20 cm; viteza apei se determină într-un punct la o adâncime a apei de 0,6.h (h este adâncimea apei) . Viteza medie a apei pe verticală se consideră egală cu cea punctuală, deci: Vm = V0,6h ;

La adâncimi ale apei în intervalul 21 – 40 cm , când sunt două puncte de măsurare, respectiv suprafață și fund, viteza medie a verticalei respective a râului se determină ca medie aritmetică a vitezelor în cele două puncte, deci:

;

în care: Vs este viteza la suprafață;

Vf este viteza la fundul apei

La adâncimi de 41 – 80 cm , când se calculează viteza pe verticală a apei în trei puncte (0,2 h ; 0,6h ; 0,8 h ) , viteza medie a apei se obține cu formula:

;

La adâncimi ale apei de peste 81 cm, situație în care se determină viteza în 5 puncte pe verticală, repectiv: “suprafață”, 0,2h ; 0,6h ; 0,8h și “ fund “, viteza medie pe verticală se stabilește astfel:

Un alt element important ce caracterizează curgerea unui râu este viteza medie a apei în secțiune transversală , notată VmT . Această valoare se calculează pe baza debitului apei, conform formulei :

Q = S. VmT

În care: Q este debitul râului în secțiunea respectivă;

S este secțiunea transversală a râului;

VmT este viteza medie în secțiunea transversală.

Deci :;

Determinarea nivelului apei râurilor

Este foarte important să se cunoască nivelul râurilor pentru că ne dau indicii importante privind caracteristicile calitative și cantitative ale acestora. În acest sens există un sistem de amplasamente stabile, numite posturi sau stații hidrometrice și unde se fac aceste măsurători. Ceste stașii de măsurare alcătuiesc Rețeaua Hidrometrică.

Din punct de vedere teoretic nivelul apei râului reprezintă poziția suprafeței râului față de un plan orizontal fix, considerat ca nivel față de care se face raportarea. Nivelul apei râului se notează cu H și se exprimă în cm.

Acest indicator al apei unui râu este de mare importanță pentru foarte multe domenii de activitate în care debitul apei este de mare importanță, ca de exemplu: nivigație, exploatare hidrocentrale, amenajări hidrotehnice, protecția împotriva inundațiilor, alimentări cu apă potabilă, irigații etc.

Cea mai importantă caracteristică ce se poate determina pe baza nivelului apei unui râu este debitul, care se stabilește utilizând “chei limnimetrice”, care se bazează pe corelația nivel – debit.

Determinarea nivelului râului se face cu ajutorul unor instalații speciale, dintre care amintim:

Mirele hidrometrice;

Liminigrafele;

Telelimnimetrele;

Măsurători hidrostatice;

Măsurători fără contact cu apa.

Mirele hidrometrice au cea mai mare răspândire deoarece sunt ieftine, simple. Se compun dintr-un suport și o placă cu gradații notate cu “E”. La mirele vertical o dimensiune “E” reprezintă un decimetru, gradațiile fiind din 2 în 2 cm, iar pentru mira înclinată gradțiile sunt mai mari de 2 cm și diferă funcție de înclinația plăcii.

Limnigrafele sunt instalații pentru urmărirea evoluției în timp a nivelului apei și de regulă se utilizează numai la râurile la care nivelul râului este de mare importanță. Ele sunt dotate cu un flotor care plutește la suprafața apei și transmite unui înregistrator variația nivedlului apei. În figura 11.6 este prezentat schematic modul de funcționarea a unui limnigraf.

Fig.11.6. Schema de principiu al unui limnigraf

Pentru măsurarea nivelui apei cu ajutorul mirei este necesar să se stabilească un plan “zero” al mirei și un plan “zero” al graficului mirei. Față de planul “zero” al mirei, nivelul apei poate fi pozitiv sau negativ, rerspectiv la debit mare este pozitiv, iar în timpul secetos poate fi negativ.

Toate aceste catacteristici ale locului de măsurare se stabilesc la infințare și se controlează periodic, pentru că depunerea de aluviuni în zona de măsurare poate induce erori.

Între planul “zero” al mirei și planul “zero” al al graficului locului de măsurare există o diferență de nivel notată H . În figura 11.7. este prezentat schematic modul de citire al nivelului apei.

Fig.11.7. Modul de citire a mirei într-un punct de măsurare.

Măsurarea mirei este importantă , dar mai importantă este prelucrarea datelor obținute și interepretarea rezultatelor.

Be baza măsurătorilor și interpretării datelor se pot obține următoarele rezultate :

Nivelurile medii zilnice ;

Nivelul mediu lunar ;

Nivelurile maxime și minime lunare ;

Nivelurile caracteristice anuale;

Determinarea debitelor de apă.

Determinarea debitelor de apă este o operațiune foarte importantă pentru gestiunea unui bazin hidrografic. Există metode precise de măsurare și metode mai puțin precise. Precizia măsurării depinde de dotarea tehnică a stației de măsurare și de caracteristice scurgerii râului. Din punctul de vedere al modului de măsurare avem :

Metode directe de măsurare;

Metode indirecte de măsurare.

Metodele directe de măsurare sunt acelea care utilizează dispozitive și instalații speciale de măsurare. Dintre cele mai utilizate metode aminitim: metoda volumetrică, metoda chimică și metoda deversorilor hidrometrici.

Metoda volumetrică se aplică de regulă la debite mici de apă, respectiv la izvoare sau pâraie mici și constă în determinarea doratei de umplere a unui recipient de un anumit volum. Determinarea debitului se face cu urmărtoarea formulă:

[ l / sec]

În care avem următoarele notații:

Q – debitul izvorului sau a pârâului;

V – este volumul recipientului gradat;

t – timpul necersar umplerii recipientului.

Metoda chimică , numită și metoda diluției se utilizează doar atunci când nu se pot aplica alte metode, în general în zone muntoase greu accesibile. Metoda consta în realizarea unei soluții de clorură de sodiu, sulfat de magneziu, bicarbonat de sodiu, sau soluții colorate cu o concentrație cunoscută și deversarea soluției în apa râului, fie cu un debit constant fie toată cantitatea. In aval de punctull de deversare se se iau probe de apă și se determină concentrația. Calculul debitului se face cu următoarea formulă:

; în formula de mai sus avem următoarele norații:

Q – este debitul râului;

q – este debitul soluției;

K1 – este concentrația soluției;

K2 – este concentrația apei în aval după omogenizare;

K0 – este concentrația inițială a apei în substanța respectivă.

Metoda deversorilor hidrometrici se aplică în cazul unor albii minore extrem de mici și cănd se fac amenajări pe albia minoră în sensul că se montează sau construiește un deversor sau un canal, cu o configurație geometrică cunoscută și simplă. Fiecare deversor funcție de formă lui și de înalțimea apei din deversor are o formulă de calcul al debitului. În figura 11.8 sunt prezentate mai multe tipuri de deversori. H este înălțimea apei în deversor, b este lățimea pragului deversorului.

Canalele calibrate sunt construicții speciale cu o secțiune mai redusă și astfel abligă apa să se deplaseze cu o viteză mare prin canal. În acest caz debitul depinde de secțiunea canalului și parametri stratului de apă.

Aceste canale trebuiesc realizate pe baza unor norme, pentru că astfel pot fi utilizate. La realizarea acestor canale se țime seama de configurația râului și condițiile de curgere. La canalele calibrate, debitul râului este o funcție ce depinde de înălțimea H a apei din cabnal.

Fig.11.8. Tipuri de deversori

A- deversor dreptunghiular;B – deversor trapezoidal;

C – Deversor triunghiular; D – deversor parabolic

Deteerminarea debitului cu ajutorul cheii limnimetrice este o metodă directă de determinare a debitului unui râu. Este de regulă folosită cel mai frecvent pentru determinarea debitelor medii zilnice. Elementul de bază al acestei metode este “cheia limnimetrică” care transformă înălțimea apei într-o zonă fixă a cărei formă a albiei este cunoscută în debit. De fapt este un grafic cu o curbă, pe ordonată este înălțimea H a apei și pe ordonată debitul apei. Pentru simplificarea stabilirii debitului nai noui s-au realizat chei limnimetrice tabelare.

În ceea ce privesc metodele indirecte, acestea presupun determinarea în prealabil a unor elemente hidraulice ale râului, cum sunt viteza apei, panta oglinzii apei, mărimea secțiunii transversale de curgere, raza hidraulică, acești parametri sunt introduși în formule de calcul mai complicate.

În practica monitorizării unuii râu sau bazin hidrografic, se utilizează mai multe tipuri de debite, după cum urmează:

Debitul mediu zilnic;

Debitul mediu lunar;

Debitul minim lunar;

Debitul maxim lunar;

Debitul mediu anual;

Debitul maxim anual;

Debitul minim anual;

Debitul maxim maximorum;

Debitul minim minimorum;

Debitul maxim extrordinar ( cel mai mare debit în ultimii 30 de ani).

CAPITOLUL 12

HIDROLOGIA LACURILOR

Clasificarea lacurilor

Lacurile sunt acumulări de apă, cu un caracter relativ constant și care de regulă stagnează în depresiuni ale scoarței terestre.

Din punct de vedere biologic, lacurile sunt considerate ecosisteme acvatice, cu particulatități proprii ale biotopurilor și biocenezelor. Lacurile se clasifică din punct de vedere al dinamicii apei în lacuri cu scurgere și lacuri fără scurgere.

Lacurile cu scurgere de regulă au legătură cu un ocean sau cu o mare și sunt specifice zonelor cu precipiatații mai abundente. Lacurile fără scurgere sunt specifice zonelor calde și aride, unele pot să-și piardă temporar apa.

Fig. 12.1. Profilul morfologic a unui lac în zona de țărm

Din punt de vedere al modului de formare sau a originii, lacurile sunt de următoarele tipuri:

Lacuri de origine tectonică: lacuri în bazine intramontane: lacuri situate în cuvetele rezultate prin scufundarea sau prin ridicarea scoarței; lacuri relicte rezultate prin izolare ca urmare a unor mișcări epirogenetice ( au fost lacuri deschise la început și închise prin mișcările de ridicarea ale scoaței terestre); lacuri din regiuni faliate, lacuri de graben rezultate ca urmare a unor mișcări tectonice, lacuri formate prin baraj natural, ca urmare a unor lunecări de teren sau prăbușiri de terenuri provocate de cutremure.

Lacuri de origine vulcanică : lacuri formate în cratere de explozie; lacuri din cratere de scufundare formate prin scufundare zonei centrale a unui vulcan; lacuri formate în zone de denivelare de lavă, lacuri formare prin baraj vulcanic.

Lacuri rezultate din acțiunea factorilor externi: lacuri fluviatile; lacuri rezultate în urma eroziunii apelor marine; lacuri rezultate în urma dizilvării unor roci; lacuri rezultate din acțiunea ghețarilor; lacuri rezultate din acțiunea vântului ( între dunele de nisip); lacuri rezultate din acțiunea omului; lacuri formate în depresiunile rezultate ca urmare a căderii unor meteoriți .

12.2. Principalele caracteristic ale unui lac.

Principalelel caracteristici ale unui lac sunt: suprafața bazinului, suprafața lacului, lungimea lacului, lățimea lacului, volumul de apă deținut, adâncimea lacului etc.

Suprafața bazinului reprezintă mărimea arealului de pe care lacul își colectează apele superficială. Ea este delimitată de o cumpănă de ape. Suprafața lacului în hectare sau km este delimitată de izobara de zero metri, dar care poate fi variabilă în timp.

Volumul de apă deținut de către lac este un parametru extrem de important. Acest parametru este variabil și se poate calcula pe baza curbei de capacitate sau curba volumetrică.

În ceea ce privește adâncimea lacului, ea se determină prin măsurare directă cu diverse instrumente, dealundul unor direcții de măsurare, funcție de configurația lacului. Cele mai importante date sunt adâncimea maximă și adâncimea medie.

Fig.12.2 Calculul volumului de apă al unui lac

12.3. Bilanțul apei din lacuri

Bilanțul apei dintr-un lac reprezintă relație dintre apa primită de lac și apa pierdută de lac. În funcție de raportul dintre aceste elemente variază volumul apei din lac. Lacul poate fi alimentat din surse cu caracter general și surse cu catacter local. Sursele generale sunt constituite din precipitații și imisari care e varsă în lac, iar izvoarele constituie surse locale. Pierderea apei din lacuri se datorează evaporării, scurgerilor sau infiltrării apei prin rocile din zona lacului.

Concret bilațul uni lac se concretizează prin trei situații posibile și anume:

bilanț constant- când aportul de apă este egal cu pierderea de apă;

bilanț excedentar – când aportul de apă depășește pierderea, de regulă în perioade cu ploi abundente;

bilanț deficitar- când aoprtul de apă este mai mic decât pierderea , fenomen ce se produce în regiunile tropicale aride .

Bilanțul apelor poate fi exprimat și prin formule. În cazul bilanțului constant vom avea următoarea egalitate:

P + R + I = E + S + Z

În formula de mai sus avem notațiile:

P – volumul de apă din precipitații;

R – volumul de apă din imisii , respectiv râuri, fluvii etc.;

I – volumul de apă din izvoare;

E – pierdere de apă prin evaporare;

S – pierderea de apă prin emisari de scurgere;

Z – pierderea de apă prin infiltrare.

12.4. Principalii parametri ai lacurilor

Unul din parametri importanți ai unui lac este temperatura lui, mai precis variația temperaturii. Încălzirea lacului este rezultatul radiației solare, precum și a aportului de căldură a surselor de alimentare cu apă a lacului. Nu trebuie neglizat și aportul de căldură a aerului.

Incălzirea, respectiv răcirea apei în interiorul lacului se produce fie prin convecție liberă, ca urmare a diferenței de densitate (apa are cea mai mare densitate la 4 C ) , precum și convecției forțate datotrate curenților de apă sau vântului.

Ca urmare a faptului că apa are o mare variație de densitate funcție de temperatura ei în lacuri apare fenomenul de stratificare termică, fapr dosebil de important pentru fauna și flora apei.

Transparența apei este un parametru de depinde de prezența în apă a unor materiale dizolvate sau aflate în suspensie. Aprecierea transparenței apei se face prin coeficientul de transparență a apei, ce reprezintă raportul dintre cantitatea de energie luminoasă transmisă spre suprafața apei și cantitatea de energie absorbită de apa lacului, energie ce se transformă în energie calorică, contribuind la încălzirea apei. Transparența apei se determină cu ajutoeul unor fotometre. O altă metodă mai simplă este acea de a determina adâncimea până la care se poate vedea un disc oglindă (se poate utiliza un CD).

Culoarea apei dintr-un lac este influențat de către mediul în care este plasat lacul. Este imfuențat major de substanțele chimice dizolvate în lac sau substanțe colorate aflate în suspensie. În practică se utilizează o metodă cu utilizarea 21 de culori etalon (metoda F.A. Forel și utilizarea discului Secchi), care se compară cu culoarea apei din lac.

Compoziția chimică a apei din lacuri este importantă pentru viața plantelor și animalelor ce trăiesc în acest mediu. În general apa conține o mare diversitate de ioni ai metalelor sau nemetalelor, care au ajuns în apa lacului prin dizolvare din rocile afate pe traseul apelor ce alimentează lacul sau de pe fundul lacului.

Fig. 12.3. Tipuri de stratificări termice

A- strtificare termică directă; B- stratificare termică inversă;

C- Fenomen de homotermie.

În funcție de de gradul de mineralizare a apei acestea sunt împărțite în două categorii:

lacuri cu apă dulce, care are salinitatea sub 1000mg/l

lacuri cu apă sărată, care se împart în două categorii, după cantitatea de săruri dizolvate, respectiv lac salmastru cu o salinitate cuprinsă între 1 și 24,7 g/l, respectiv lacuri sărate cu o salinitate peste 24,7 g/l.

Apele lacuriulor conțin gaze dizolvate, dintre aceste gaze cel mai important este oxigenul, de care depinde viața viețuitoarelor acvatice. În cantități mai însemnate în apă găsim dizolvat dixidul de carbon și uneori și hidrogen sulfurat, care provine din descompunerea substanțelor organice de către bacterii. Procentul de oxigen ce poate fi dizolvat în apă depinde de temperatura apei, astfel că la 4 C poate dizolva până la 13mg/l oxigen. Cu cât temperatura și salinitatea apei crește, capacitatea apei de a dizolva oxigen scade.

CAPITOLUL 13

REGIMUL HIDROLOGIC AL APELOR DIN DELTA DUNĂRII

Considerații generale

Delta Dunării este, în mare măsură, în afara acestor aspecte de vulnerabilitate, prin activitățile economice reduse, prin gradul ridicat de protecție, dar, nu ferit de poluarea din amonte (Dunăre) și de abraziune, ca urmare a tendinței de ridicare a nivelului marin. Așadar, delta, ca zonă terminală a fluviului Dunării, primește și tranzitează anual, prin arterele hidrografice și complexele lacustre, un important volum de apă, care îi conferă statutul de zonă umedă. Una din condițiile vitale ale zonei umede, cu varietatea de ecosisteme și biodiversitate reprezentativă, este sistemul circulației apei (B. Driga, 2004). Dunărea transportă anual la vârful Deltei (Ceatalul Chiliei) cca 205 km3 apă, respectiv, 6 515 m3/s, cca 48 mil. tone/an aluviuni, 74 mil. tone/an săruri și 2 576 * 1012 Kcal (corespunzător unei temperaturi medii abuale de 12,6o C) (valori pentru perioada 1921 – 2000); putem să ne facem, deci, o imagine asupra rolului important al input-ului de materie și de energie în sistemul deltaic și, asupra comportării subsistemului hidrografic în configurarea celorlalte subsisteme deltaice – vegetație, faună, sol, uman (figura 13.1). (Găstescu, P., Știucă, R., 2006).

Din valorile estimate de materie și de energie, 95 % sunt tranzitate pe cele trei brațe (Chilia, Sulina, Sfântu Gheorghe) și numai 5 % sunt preluate prin gârle și canale, stocate, parțial, în complexele lacustre și ariie mlăștinoase din interiorul deltei. Ar fi incompletă imaginea subsistemuui hidrografic, dacă nu am lua în considerație și apele subterane, dintre care cele freatice sunt în strânsă relație cu apele de suprafață (brațe principale, gârle și canale, complexe lacustre, arii mlăștinoase).

Având în vedere condițiile climatice specifice, faza de evoluție morfohidrografică și modificările antropice prin diferite amenajări a spațiului Rezervației Biosferei Delta Dunării, legătura hidrică dintre brațele fluviului și depresiunile interioare prin intermediul rețelei de gârle și canale, constituie o condiție importantă în starea ecosistemelor și, respectiv, a sistemului deltaic. Fiind o regiune potențial deficitară sub aspect hidric, dar bine alimentată cu apa din brațele Dunării, aceasta consumă o importantă cantitate de apă pentru evaporație (cca 4,462 miliarde m3/an).

Figura 13.1 Debitul lichid (Q) și solid (R) al Dunării la Ceatal Chilia

13.2 Apele de suprafață

13.2.1 Dunărea și brațele principale.

Brațele Dunării reprezintă arterele majore prin care fluviul asigură spațiului deltaic debitul lichid și solid.

Brațul Chilia (120 km lungime de la Ceatalul Chiliei) și în prezent cel mai important sub aspectul scurgerii, până în anul 1890 s-a caracterizat printr-o tendință de creștere a debitului; după 1910, când transporta 72 % din debitul fluviului la Ceatalul Chiliei, înregistrează o tendință de scădere (63,8 % în 1950, 63 % în 1960, 60,8 % în 1970, 59,1 % în 1980 și 58 % în 1990).

În aceeași perioadă ponderea brațului Tulcea (având 17 km între Ceatalul Chiliei și Ceatalul Sfântu Gheorghe), a crescut de la 28 % la 42,4 % în 1990, nu atât datorită brațului Sfântu Gheorghe (109 km lungime – în prezent 70 km, și cu cel mai mare coeficient de meandrare – 1,7) a cărui pondere a crescut relativ – puțin peste 19 – 20 %, cât mai ales creșterii rolului brațului Sulina (lung de 63,7 km, la care se adaugă cca 8 km – prelungirea lui în mare prin digurile laterale) de la 7 – 8 % la sfârșitul secolului trecut la cca 20 % în prezent, ca urmare a rectificării și dragării sale continui.

Diferența dintre debitele de intrare (Ceatalul Chiliei) și debitele de la Ceatalul Sfântu Gheorghe (60 m3/s, respectiv, 0,9 %) se scurge pe Canalul Mila 35.

În formarea și evoluția Deltei Dunării în decursul timpului, un rol important, determinant, l-a avut cantitatea de aluviuni adusă și depusă de apele dunărene în limanul de la gura fluviului în contact cu apele marine.

Corelarea și extrapolarea măsurătorilor pe o perioadă mai mare, respectiv între 1840 – 1990 pe baza celor de la Orșova, trebuie luată în considerare orientativ, deoarece modificările survenite în modul de utilizare al terenurilor în bazinul hidrografic și lucrările hidrotehnice din albiile râurilor componente au fost radicale. Analiza măsurătorilor pe decade reflectă aceste modificări în reducerea debitului solid la intrare în deltă – Ceatalul Chiliei.

Distribuția aluviunilor pe brațele Dunării păstrează aceleași procente ca și în cazul scurgerii lichide. La cantitatea de aluviuni, aduse de Dunăre la Ceatalul Chiliei pe parcurs, se mai adaugă cele rezultate din eroziunea malurilor brațelor datorită variațiilor de nivel în cursul anului și impactului produs de navigație.

Evident că, volumul de aluviuni se reduce în profil longitudinal pe brațe, prin deversare peste maluri la ape mari, prin depunere în albie datorită micșorării pantei de scurgere.

Sunt și situații când debitul de aluviuni pe un braț la intrare este mai mare la ieșire, cauzat de rectificările meandrelor, urmate de procese de eroziune, până se restabilește un echilibru între debitul lichid și geometria albiei (ex. brațul Sfântu Gheorghe între anii 1993 – 1995).

În interiorul Deltei Dunării, cantitățile de aluviuni ajung odată cu volumele de apă prin gârle și canale, și prin revărsările peste maluri. Datorită reducerii vitezei apei, odată cu creșterea distanței față de brațe, procesul de sedimentare descrește înregistrându-se colmatarea pe grindurile longitudinale și la debușarea în lacuri.

Debitul solid apreciat, care pătrunde în interiorul deltei, este de 46 kg/s, respectiv 1,45 mil.tone/an distribuit diferențiat pe cele trei unități: 27,0 kg/s (0,85 mil.tone/an) în Letea; 12 kg/s (0,38 mil.tone/an) în Caraorman; 7 kg/s (0,22 mil.tone/an) în Dranov (C. Bondar,1993).

Construirea unor canale supradimensionate și pe distanță mică între brațe și lacuri, a avut consecințe negative asupra unor complexe lacustre și chiar arii mai extinse.

Menționăm, în acest sens, canalul Crânjală dintre brațul Sulina și lacul Furtuna care a produs intense colmatări în partea sud-vestică; canalul Mila 35 care colmatează lacurile Tătaru, Meșter, Lung din Sireasa; canalul Crișan – Caraorman cu suplimentarea debitelor pe canalul Vătafu producând colmatări în lacurile Lumina și Roșu; canalul Uzlina ce leagă lacul cu același nume de brațul Sfântu Gheorghe etc.

13.2.2 Caracteristicile unităților morfohidrografice. (Găstescu, P., Știucă, R., 2006)

Unitatea Letea.

Desfășurată între brațele Chilia, Tulcea și Sulina și țărmul marin, unitatea Letea are o suprafață de cca 157 900 ha (reprezentând 44,9 % din suprafața deltei și 26,7 % din Rezervația Biosferei Delta Dunării) și se caracterizează printr-o diversitate hipsometrică și genetică (resturi ale uscatului predeltaic Chilia și Stipoc, grinduri marine – Letea, și fluviale, arii depresionare intens aluvionate – Sireasa, o vastă depresiune lacustră Matița – Trei Iezere – Merhei). Această unitate suportă o puternică presiune antropică, 42,8 % din suprafață fiind scoasă din regimul natural prin amenajările agricole (Sireasa și Pardina), silvice (Păpădia) și piscicole (Chilia Veche).

Relația hidrografică dintre brațele Dunării și spațiile interioare se realizează prin intermediul rețelei de gârle și canale ce alimentează peste 200 lacuri de interes piscicol, dintre care peste 100 sunt în Complexul Matița – Merhei – Trei Iezere.

Brațul Chilia este îndiguit de la Ceatalul Chiliei până la Chilia Veche, pătrunderea apelor fiind posibilă numai prin canalul Stipoc (aflat la exterior în partea sudică a amenajării cu același nume), canalul Mila 35 și Pardina – Ocolitor în dreptul localității Chilia Veche. Canalul Sireasa, altădată vital pentru subunitatea cu același nume, continuat cu Șontea până la Mila 23, a fost închis (după 1960). La niveluri ridicate apele din braț mai pot pătrunde sporadic, între Chilia Veche și Periprava.

Brațul Sulina, în bună parte îndiguit alimentează depresiunile interioare prin canalele Mila 35, Păpădia, Crânjală (recent blocat) și mai recent prin canalul de la Mila 22. Din Dunărea Veche la Mila 23, apele venite prin canalele Stipoc și Șontea sunt orientate parțial spre nord-est către complexul lacustru Matița – Merhei – Trei Iezere prin intermediul canalului Eracle, a gârlei Lopatna și canalului Căzănel; evacuarea din acest complex se realizează prin canalele Bogdaproste în principal, Dovnica către Dunărea Veche și Sulimanca către brațul Chilia.

În condițiile hidrologice ale anului 1964 se conturau două axe principale de pătrundere a apelor spre interior, axe caracterizate prin modalități diferite de funcționare:

axa Sireasa – Șontea ce aduce apa din ambele brațe, cu un regim hidrologic influențat de numărul mare de lacuri mici care reduceau mult variația nivelurilor;

axa Pardina – Ocolitor orientată nord-sud, beneficiind și de aportul pe care îl aduceau canalele primei axe, nu prezintă atenuări ale regimului nivelurilor; ca urmare spațiul dintre brațele Sulina și Chilia. Particularitățile regimului acestor două axe influențează vizibil cea de a treia cale de pătrundere a apelor către depresiunea Matița – Merhei – Trei Iezere, și anume Dunărea Veche.

Depresiunea Matița – Merhei – Trei Iezere, principala arie de convergență, se caracterizează printr-o individualizare tot mai accentuată, în sensul reducerii ecartului de variație al nivelurilor și a întârzierii cu câteva zile a producerii nivelurilor maxime între brațele Dunării și centrul depresiunii.

Această întârziere subliniază o altă particularitate specifică, de altfel, spațiilor interioare deltaice. Primăvara, nivelurile sunt mult mai ridicate pe brațele Dunării decât în depresiunile interioare, sensul general al circulației apei fiind, deci, către interior, treptat capacitatea de înmagazinare a spațiilor interioare este acoperită, astfel, încât la sfârșitul verii, paralel cu scăderea nivelurilor pe brațele Dunării, în interior nivelurile sunt mai ridicate și, ca urmare, scurgerea generală a apei își schimbă sensul. După echilibrarea nivelurilor intervine perioada critică, toamna, când depresiunile interioare nu mai sunt alimentate corespunzător, apărând premizele stagnării și intensificării eutrofizării.

Pe fondul acestor variații naturale ale schimburilor hidrologice, apar o serie de fenomene secundare ca urmare a intervenției umane prin realizarea unor incinte și construirea de noi canale. Astfel, în intervalul iulie – august 1980, nivelurile înregistrate la Mila 23, pe Dunărea Veche, au fost mai mari decât cele din 1970, deși pentru același interval și ani, la Tulcea raportul a fost invers.

Aceiași situație este valabilă și pentru 1975, dar nu și pentru 1964. Cercetările de teren, din primăvara anilor 1961 și 1988, au reliefat aceleași niveluri mari la Mila 23 și în depresiunea Matița – Merhei – Trei Iezere deși, la Tulcea nivelurile au fost mai coborâte decât în 1970.

Prin îndiguirile și scoaterea de sub efectul inundațiilor a subunităților Pardina, Sireasa, Păpădia din lungul brațelor Chilia și Sulina, scurgerea lichidă, în perioada apelor mari de primăvară suferă o „gâtuire” artificială în sectorul cuprins între amenajarea piscicolă Obretin și grindul Stipoc-Câmpul Chiliei, producând o ridicare secundară a nivelurilor la Mila 23 și, respectiv, în depresiunea Matița – Merhei – Trei Iezere. Faptul că această creștere este ulterioară producerii nivelurilor maxime la vârful deltei se datorește și remuu-ului provocat prin reținerea temporară a apelor în depresiunea Sireasa – Furtuna, rămase încă în regim hidrologic liber.

După realizarea canalului Mila 35, circulația apei în spațiul cuprins între brațele Chilia și Sulina conturează clar două arii, și anume:

Aria Sireasa – Șontea, cuprinsă între vârful deltei și localitatea Mila 23, care a fost mult modificată prin amenajările făcute. În prezent, scurgerea, aici, este asigurată de canalul Mila 35 (10 – 40 m3/s) cu consecințe evidente în colmatarea sectorului situat la vest de lacul Furtuna. La acest canal se mai adaugă aportul prin canalul Crânjală și canalul de la Mila 22 în lacul Furtuna, prin care debite importante ajung în gârla Șontea și mai departe în Dunărea Veche la Mila 23. Cantitativ și calitativ, aporturile din brațul Sulina prin canalele Mila 35, Crânjală și Mila 22 sunt suficiente pentru primenirea apei în partea vestică.

Aria Matița – Merhei – Trei Iezere, rămasă în regim hidrologic liber, beneficiază de un aport prin canalele Eracle și Lopatna, pe de o parte, și prin canalele Căzănel și Chilia Ocolitor, pe de altă parte.

Depresiunea Matița – Merhei – Trei Iezere, bine individualizată între Câmpul Chiliei – în vest, complexul de grinduri marine Letea – în est, brațul Chiliei – în nord, și Dunărea Veche – în sud, a făcut obiectul unor studii hidrologice mai aprofundate în ultimele decenii în scopul identificării particularităților circulației apei și al măsurilor necesare îmbunătățirii acesteia.

Pentru a se reliefa particularitățile circulației apei în depresiunea Matița – Merhei – Trei Iezere a fost calculat bilanțul hidric în anii hidrologici reprezentativi (1964 – an cu niveluri scăzute, 1970, 1975 și 1980 – ani cu niveluri ridicate). Ecuația generală a bilanțului hidric pentru acest complex are formula (P. Gâștescu,1966):

X + Y1 – Z – Y2 = ± ΔV unde,

X = precipitațiile; Y1 = aportul în lacuri prin canale; Y2 = scurgerea prin canale din lacuri; Z = evaporația la supradața apei; ± ΔV = diferența de volum în unitatea de timp.

Deoarece schimbul de ape între brațele Dunării și lacuri se realizează prin aceleași gârle și canale, la o creștere de nivel în depresiunea lacustră rezultă că:

X + Y1 – Z = + ΔV, de unde Y1 = ΔV + Z – X ,

iar atunci când se înregistrează o scădere de nivel în complexul lacustru:

X – Z – Y2 = – ΔV, adică Y2 = ΔV + X – Z

Deoarece, practic, toate componentele ecuației bilanțului au valori diferite de zero, iar creșterea sau scăderea de nivel nu este determinată exclusiv de aport, respectiv scurgerea prin gârle și canale, este recomandabil să se analizeze condițiile:

dacă X – Z > + ΔV , atunci Y1 = 0, iar Y2 = X – Z – ΔV

dacă Z – X > – ΔV , atunci Y2 = 0 , iar Y1 = Z – X – ΔV

Din tabelele de mai jos, conținând valorile anuale ale componentelor bilanțului hidric, se constată că precipitațiile au variat ca

pondere, de la 23,6 % (1964) la 100 % (1975), iar scurgerea superficială în lac de la 0 % (1975) la 76,3 % (1964) (tabelul 9.1).

Bilanțul hidric al Complexului lacustru Matița-Merhei-Trei Iezere (valori medii anuale) Tabelul 13.2

Faptul că, pentru 1975, scurgerea superficială în lacuri a fost de 0 %, nu înseamnă că ea a lipsit, ci doar că întreaga cantitate de apă intrată din brațele Dunării s-a scurs, încât aportul din precipitații a avut pondere absolută în bilanț. De altfel, specific lacurilor din Delta Dunării, datorită condițiilor climatice aride, este consumul mare de apă prin evaporație, alimentarea continuă din Dunăre asigurând sursa acestui proces, încât evaporația reală este egală cu cea potențială. Datorită acestei situații particulare, ponderea cea mai mare în partea negativă a bilanțului revine, aparent, evaporației. Astfel, în 1964, pentru valori medii lunare, datorită consumului mare prin evaporație, aportul din brațele Dunării a fost mai mare decât scurgerea către acestea.

În anul 1970, deși s-a manifestat un echilibru între aporturi și ieșiri, la sfârșitul anului s-a manifestat un deficit volumetric, subliniind vehicularea unui volum de 1,6 miliarde m3 apă, foarte important în asigurarea primenirii apei ecosistemului . O situație opusă se remarcă în anul 1980 când, deși după valorile medii anuale, rezultă un bilanț hidric pozitiv (+25 mil.m3), au fost vehiculate numai 0,595 miliarde m3 apă. Pentru a se descifra mecanismul particular al circulației apei în Complexul Matița – Merhei – Trei Iezere, reieșite din analiza datelor bilanțului hidric, în perioada 1980 – 1985, au fost efectuate măsurători sistematice asupra nivelurilor și debitelor lichide, pe majoritatea arterelor de legătură (gârle, canale) între brațele Dunării și complexul Matița – Merhei – Trei Iezere

Rezultă că, principala arteră de alimentare a complexului o constituie canalul Eracle – gârla Lopatna (70 – 85 % din totalul aporturilor), urmat de canalul Căzănel – Dunărea Veche (15 – 20 %) și Chilia – Ocolitor și Rădăcinoasele (5 – 10 %) toate aceste artere putând avea însă și funcție reversibilă. Repartiția aporturilor în cursul anului este neuniformă, valori maxime înregistrându-se în aprilie – iulie, iar cele minime în septembrie – octombrie.

Evacuarea de apă din complex, se realizează prin canalele Bogdaproste, Dovnica, Sulimanca și Chilia – Ocolitor, cu precădere prin primul, între 63 și 82 %. Repartiția anuală a evacuărilor este similară cu cea a aporturilor, debitul minim înregistrat pe canalul Bogdaproste fiind de 56,6 m3/s în aprilie 1985.

Analizându-se cantitățile de apă stocate, lunar în întregul complex se constată că acestea au variat între 779 mil.m3 (aprilie 1981) și 177,7 mil.m3 (octombrie 1985).

Dintre parametri abiotici care influențează direct productivitatea biologică, debitul de primenire este de cea mai mare importanță. Primenirea apei se realizează prin înlocuirea unei cantități de apă din lac având un anumit conținut de substanțe minerale, chimice sau organice, printr-o altă cantitate de apă „proaspătă” având alte caracteristici.

În lucrările de specialitate se menționează necesitatea existenței unui debit de 0,7 l/s/ha sau 22 000 – 31 500 m3/an/ha, necesar primenirii unui bazin piscicol în care predomină ciprinidele.

Utilizându-se relația: q = 46,545 x 10-5 NH1,509Matița, s-au determinat valorile lunare ale debitului în l/s/ha pentru întregul complex lacustru, corespunzător nivelurilor apei înregistrate la mira Matița-cherhana. Din analiza efectuată asupra acestor valori a rezultat că atunci când nivelul apei în interiorul depresiunii depășește cota de 130 cm, debitul de primenire a apei depășește 0,720 l/s/ha suficient pentru asigurarea unei cantități corespunzătoare apei.

Astfel, în intervalul 9 – 12 februarie 1964, când s-a înregistrat cel mai scăzut nivel la Matița – cherhana din întreaga perioadă 1964 – 1985 și anume 38 cm, debitul de primenire a fost de numai 0,001 l/s/ha.

În perioada 1980 – 1985, din iulie 1982 până în februarie 1985 (exceptând lunile aprilie – iunie 1984) gradul de primenire a fost deficitar, sub limita celor 0,7 l/s/ha cu repercusiuni negative asupra ecosistemelor acvatice

Pentru caracterizarea ritmului de primenire se utilizează, de obicei, indicele schimbului de apă specific (P), ca raport între aportul de apă și volumul stocat corespunzător nivelului mediu din perioada analizată.

Astfel, în anul 1964 caracterizat prin niveluri foarte scăzute coeficientul de primenire a fost redus, nedepășind 16 % din volumul corespunzător lunii mai și coborând în ianuarie până la 5,7 % din volumul stocat. În anul 1970, cu niveluri excepționale, nu se remarcă valori mari ale coeficientului de primenire (maximum 20,1 % în mai) datorită creșterii lente a nivelurilor. În schimb, nivelurile ridicate dar de scurtă durată, din aprilie 1981 au provocat un coeficient de primenire de 26,6 %, ceea ce corespunde unei înlocuiri complete a întregului volum de apă stocat în depresiunea Matița – Merhei – Trei Iezere în 3,7 luni.

Studiile și măsurătorile hidrologice efectuate de Institutul de Geografie relevă faptul că, în timp ce compartimentul sudic al depresiunii lacustre Matița – Merhei beneficiază de o circulație activă a apelor, respectiv lacurile Bogdaproste și Trei Iezere, compartimentul mijlociu (în care se include și lacul Babina), dar în mod deosebit cel nordic (lacurile Merhei, Matița, Dracului etc.) suferă încă din cauza unei circulații deficitare, în special în faza apelor mici de vară-toamnă.

Unitatea Caraorman.

Desfășurându-se atât în sectorul fluviatil, cât și în cel fluvio-maritim, această unitate, în suprafață de cca 101 300 ha (28,4 % din suprafața deltei și 16,9 % din cea a RBDD) este, de asemenea, diversificată sub aspect hipsometric și genetic, aici fiind incluse, atât grinduri marine (Caraorman și Sărăturile), grinduri fluviatile vechi (Rusca, Bălteni) dar și arii depresionare lacustre (Roșu – Lumina – Puiu, Gorgova – Isac), mai puțin evoluate. Suprafețele amenajate prin îndiguire în diverse scopuri economice sunt mai puțin extinse (doar 13,2 % din întreaga suprafață), în schimb, ponderea suprafeței lacurilor este mai ridicată decât în unitatea Letea, și anume de 13,1 %.

Până în 1980, relațiile hidrice dintre brațele Dunării și depresiunile interioare se realizau, în principal, prin canalul Litcov (cu deschidere din brațul Sfântu Gheorghe în dreptul Km 100) ca axă principală și printr-o serie de canale și gârle scurte, cu funcție reversibilă cu legătura din brațul Sulina (Gorgova, Ceamurlia, Macovei, Vătafu, Busurca etc.); canalul Litcov, axat și folosind pe o anumită porțiune pe gârla Rusca și apoi cea a Litcovului cu direcția vest-est, asigura în cea mai parte și eficient primenirea apei în cele două mari depresiuni lacustre. Gârla Perivolovca, dispusă perpendicular pe canalul Litcov, face și în prezent legătura între acesta și brațul Sfântu Gheorghe, dar cu rol redus în circulația apei complexului lacustru Gorgova – Isac (figura 13.2).

Figura 13.2 Sistemul circulației apei în unitatea Caraorman (1960)

Din 1982 a intrat în funcție canalul Crișan – Caraorman care produce modificări importante în circulația apei în complexul Roșu – Puiu – Lumina și dezechilibre ecologice.

Spre deosebire, însă, de compartimentul nordic al deltei, țărmul Mării Negre corespunzând, în bună măsură, limitei de est a depresiunii Roșu – Puiu, fiind foarte fragil, prezenta câteva gârle prin care se scurgea apa în mare (Gârla Împuțită, Gârla lui Matei etc.).

După efectuarea lucrărilor de îndiguire și amenajarea incintelor acestora, canalul Litcov a fost blocat, același lucru întâmplându-se și cu gârla Ceamurlia, iar canalul Gorgova fiind limitat la două tuburi la priză (din anul 1990, canalul Litcov a fost redeschis). În anul 1982, în scopul exploatării nisipurilor din grindul Caraorman a fost deschis un canal nou, din brațul Sulina, în dreptul Milei 14 (canalul Crișan-Caraorman) care intersectează vechiul canal Litcov. Având o secțiune de scurgere mare, acest canal preia din brațul Sulina între 5 și 200 m3/s, modificând circulația apei în depresiunea interioară Roșu – Lumina – Puiu, cu consecințe negative în echilibrul ecologic al acestei unități.

Pentru a suplini aportul de apă preluat din fluviu, în alimentarea părții vestice, în ultimii ani a fost deschis și redimensionat canalul Filatului ce leagă canalul Litcov de brațul Sfântu Gheorghe, cu un debit estimat la 30 m3/s. Acest canal, datorită distanței mici față de brațul Sfântu Gheorghe, produce intense colmatări în lacul Gorgovăț și chiar în lacul Gorgova.

Complexul lacustru Isac – Uzlina, pe lângă aportul de apă din canalul Litcov, primenește apa și din brațul Sfântu Gheorghe, prin canalul Uzlina. Și acest canal, datorită distanței mici dintre braț și complexul lacustru, produce o intensă colmatare în lacul Uzlina (P. Gâștescu, 1991). În partea estică a unității, brațul Sulina alimenta, la ape mari, Complexul lacustru Roșu – Lumina – Puiu, prin canalele Macovei, Vătafu, Busurca.

Evacuarea apelor din acest complex se face, la ape mici, prin aceleași canale prin deversare peste grindul litoral, prin gârla Împuțita, ulterior și prin canalul Sondei, care a funcționat în perioada 1972 – 1996. Acest canal a fost cea mai importantă arteră de evacuare, având o capacitate între 5 – 100 m3/s, dar a fost închis în anul 1996 prin construirea digului litoral dintre Sulina și Sfântu Gheorghe. În aceleași condiții a fost închisă și Gârla Împuțită.

Canalul Ivancea, ce făcea legătura între lacul Roșu și brațul Sfântu Gheorghe (km 20), n-a avut o funcție de alimentare numai a depresiunilor alungite din complexul de grinduri Cerbului – Ivancea. Acest canal a fost colmatat, fiind nefuncțional la priza din brațul Sfântu Gheoghe. Un alt canal, de asemenea lipsit de importanță sub aspect hidrologic, a fost și Tătaru – gârla Vătafu, care lega lacul Roșu pe brațul Sfântu Gheorghe, din apropierea localității omonime.

Un canal, realizat în anii 1980 – 1985 și care nu are o funcțe hidrologică importantă, este cel care leagă lacul Puiu de lacul Erenciuc.

Construirea digului litoral Sulina – Sfântu Gheorghe și a canalului însoțitor pe același traseu, în concepția proiectanților a fost de apărare împotriva eroziunii cordonului litoral (digul) și de drenare a apelor din depresiune, atât către brațul Sulina cât și spre brațul Sfântu Gheorghe (canalul). Pe toată lungimea digului a fost construit un deversor în dreptul cherhanalei Roșuleț, la o cotă destul de ridicată (+130 cm), fapt ce atrage după sine stocarea unui volum mai mare de apă în depresiunea Roșu – Lumina – Puiu și ridicarea nivelului lacurilor și apelor freatice din grindul Caraorman cu consecințe negative asupra ariei strict protejate- forestieră și a așezării cu același nume.

În condițiile anterioare construirii canalului Crișan – Caraorman și a digului litoral Sulina – Sfântu Gheorghe, spre exemplu la nivelul anului 1970, circulația apelor în unitatea Caraorman se realiza prin aporturile canalelor Litcov (în principal), Gorgova, Ceamurlia, Uzlina și a altor gârle mai mici desprinse din brațul Sulina, iar drenajul prin gârla Împuțita, canalul Sondei și suita de gârle efemere ce străpungeau cordonul litoral; la faza apelor mari, exista, de asemenea, o scurgere printre grindurile Ivancea și Sărăturile către brațul Sfântu Gheorghe.

În prezent, circulația apei în unitatea Caraorman cuprinde două compartimente:

Rusca – Isac, delimitat în est de grindul Caraorman, constituit din sectorul vestic (Rusca – Bălteni) complet amenajat prin îndiguiri și care a fost lipsit, până în anul 1990, de circulație activă ca urmare a închiderii canalului Litcov (redeschis ulterior) și sectorul estic reprezentat de aria depresionară lacustră Isac-Gorgova. Acest din urmă sector este bine alimentat prin canalele Litcov, Filat și Uzlina, parțial prin canalul Gorgova, cu ape din arealul Sfântu Gheorghe și Sulina, dirijate în proporții aproape egale spre vest, nord și est; gârla Perivolovca nu are importanță deosebită în alimentarea acestui sector ci, mai mult în drenarea lui;

Roșu – Lumina – Puiu, situat între brațul Sulina, grindul Sărăturile, grindul Caraorman și Marea Neagră, se prezintă ca o vastă depresiune, care a rămas în cea mai mare parte în regim natural.

Pentru stabilirea particularităților circulației apei în depresiunea Roșu – Lumina – Puiu, s-a calculat bilanțul hidrologic pentru anii caracteristici 1964 (ape cu niveluri scăzute), 1970 (an cu niveluri ridicate), 1982 (anul deschiderii canalului Crișan – Caraorman). Ecuația bilanțului hidric este de aceeași formă ca și cea folosită la complexul Matița-Merhei-Trei Iezere, și anume: X + Y1 – Z – Y2 = ± ΔV.

Având în vedere condițiile specifice ale complexului lacustru Roșu – Lumina – Puiu în care există în permanență o alimentare și o evacuare de ape pe anumite artere hidrografice, nu s-a mai pus condiția de reversibilitate a gârlelor și canalelor și, prin urmare, a semnificației termenului ± ΔV din ecuație (adică aceea de a accepta numai o alimentare a complexului lacustru prin întreaga rețea de gârle și canale când înregistrăm un + ΔV, și invers când se înregistrează – ΔV.

În acest context s-a considerat ca principală sursă de alimentare canalul Litcov – Caraorman (debitele înrgistrate la Caraorman), iar din 1982 debitele măsurate pe canalul Crișan-Caraorman la grindul Caraorman („Nisipuri”); pentru a lua în considerare și debitele vehiculate pe canalele Vătafu, Busurca și Macovei, în anul 1982, când nu au existat măsurători pe aceste artere s-a amplificat debitul de intrare în perioada apelor mari (ianuarie – iulie) cu 10 %.

Valorile evaporației s-au calculat pe baza datelor de la pluta evapometrică de pe lacul Gorgova (până în 1975, iar după această dată prin extindere pe baza corelației cu deficitul de umiditate de la stația meteorologică Gorgova). Precipitațiile folosite în ecuația bilanțului sunt cele înregistrate la stația meteorologică Sulina.

Anul 1964, caracterizat prin niveluri scăzute pe Dunăre și precipitații reduse (231 mm), relevă ponderea mare a evaporației (47,4 % din totalul pierderilor), dar și faptul că față de cele 614 mil.m3 apă intrate prin canale, s-au scurs în mare doar 346 mil.m3, ceea ce reflectă o slabă circulație și primenire a spațiului depresionar (anexa nr. 6). Menționăm că în 1964 canalul Sondei nu exista, iar scurgerea în Marea Neagră avea loc, în principal, pe gârla Împuțita; la ape mari și peste grindul litoral.

Anul 1970, cu niveluri deosebit de ridicate pe Dunăre s-a caracterizat prin ponderea mare a aporturilor din fluviu (96,2 %) dar și a evacuărilor către mare (86,4%), în raport cu participarea precipitațiilor recepționate (3,8 %) și pierderilor prin evaporație (13,6 %); ca urmare în cursul întregului an, volumul de apă cantonat în întreaga depresiune a fost înlocuit (primenit) de cinci ori (tabelul 13.2).

Bilanțul hidric al Complexului Roșu – Lumina – Puiu Tabelul 13.2

Anul 1982, ca urmare a deschiderii canalelor Crișan – Caraorman (de alimentare) și canalul Sondei (de evacuare), s-a caracterizat printr-o dinamică mult mai activă a circulației apei. În bilanțul hidrologic al acestui an, componentele fundamentale au avut o pondere extrem de redusă, 2,7 % precipitațiile și 11,4 % evaporația. În schimb, intrările prin canale cu o pondere de 97,3 % și ieșirile cu 88,6 %, au determinat o vehiculare prin complexul lacustru de șapte ori mai mare în raport cu capacitatea de înmagazinare.

Cu toate acestea, se apreciază că sub acest aspect, anul 1970 a fost mai favorabil decât 1982, întrucât schimbul de ape a fost realizat la cote mai ridicate de nivel, alternând cu perioade scurte cu intrări și ieșiri; în 1982 volumul mare acumulat în ianuarie s-a redus treptat și continuu, fără posibilitatea refacerii stocului la cote de nivel favorabile unui schimb optim.

Circulația generală a apelor în unitatea Caraorman se află, în prezent, sub influența aporturilor din brațul Sulina (prin canalul Crișan – Caraorman, cu influențe determinante în depresiunea Roșu – Puiu) și din brațul Sfântu Gheorghe (prin canalul Litcov – redeschis în 1990 și parțial Gorgova, ce asigură primenirea sectorului Rusca – Isac; canalele Filat și Uzlina au fost închise datorită consecințelor ecologice negative asupra lacurilor limitrofe prin procesele intense de colmatare).

Drenarea spațiului deltaic este mai slabă în sectorul vestic și mai intensă în cel estic (datorită canalelor Sondei și Împuțita închise în anul 1996, când s-a definitivat digul și canalul litoral Sulina – Sfântu Gheorghe).

Deoarece canalul Crișan – Caraorman are partea terminală în vecinătatea dunelor de la Caraorman, două sunt consecințele mai importante:

Din măsurătorile expediționare de debite, efectuate între 1982 – 1985, rezultă că o mare parte din debitele de apă preluate de acesta din brațul Sulina sunt dirijate pe canalul Vătafu – Împuțita și Iacob (la nord de lacurile Puiu, Roșu și Lumina), asigurându-se o bună circulație în această parte. Funcția vechiului canal Caraorman (între canalul Crișan-Caraorman și lacul Puiu) a fost redusă la 10-15% din debitul Crișan-Caraorman la ape mari. Canalul Puiu – Roșu primește, pe lângă debitul din canalul Caraorman vehiculat prin lacul Puiu, o bună parte din apele venite prin canalul Vătafu și lacul Lumina, fapt ce face ca volumul la ape, la satul de vacanță Roșu, să fie de 2,5 ori mai mare în raport cu cel de pe canalul Caraorman – cherhana. Se constată, prin urmare, o nouă redistribuire a apei în acest compartiment estic.

O altă cantitate de apă din noul canal magistral Crișan – Caraorman se infiltrează probabil prin grindurile Caraorman orientându-se spre sud (către brațul Sfântu Gheorghe); este posibil ca, în parte, aceste ape să fie drenate către lacul Erenciuc (figura 13.3).

Pe întreaga rețea de canale și gârle se remarcă o strânsă corelație între debitele acestora și variațiile brațelor Dunării, ca urmare a unei drenări mai eficiente decât în depresiunea Matița – Merhei – Trei Iezere, dată fiind descărcarea directă în mare, până în 1996, când s-a definitivat digul și canalul litoral Sulina – Sfântu Gheorghe.

Volumele de apă înmagazinate lunar au variații mai moderate oscilând, în perioada analizată, între 690 mil.m3 (aprilie 1981) și 219 mil.m3 (octombrie 1985)

Figura 13.3 Sistemul circulației apei în unitatea Caraorman (2004)

Pe întreaga rețea de canale și gârle se remarcă o strânsă corelație între debitele acestora și variațiile brațelor Dunării, ca urmare a unei drenări mai eficiente decât în depresiunea Matița – Merhei – Trei Iezere, dată fiind descărcarea directă în mare, până în 1996, când s-a definitivat digul și canalul litoral Sulina – Sfântu Gheorghe.

Volumele de apă înmagazinate lunar au variații mai moderate oscilând, în perioada analizată, între 690 mil.m3 (aprilie 1981) și 219 mil.m3 (octombrie 1985)

Debitul de primenire a apei, estimat în l/s/ha, a fost analizat, pe perioada 1982 – 1985, pe două eșantioane: în secțiunea Caraorman – Nisipuri și în secțiunea Caraorman – cherhana. Dată fiind diferența debitelor între cele două secțiuni, la ape mari valoarea debitului de primenire la prima secțiune este de 10,9 ori mai mare decât la a doua secțiune, la ape mici raportul fiind de 3,1 : 1. Valorile maxime au variat între 5,187 l/s/ha și, respectiv, 0,470 l/s/ha la cele două secțiuni în aprilie 1982, iar cele minime de 1,272 l/s/ha (octombrie 1985), respectiv 0,051 l/s/ha (decembrie 1983).

Indicele schimbului specific de apă, exprimat procentual, este foarte ridicat dacă se iau în considerație debitele înregistrate pe canalul Caraorman la „Nisipuri”, el atingând 94,0 % în aprilie 1982 și 4,2 % în august 1985, fiind strâns legat de variația nivelurilor pe brațul Sulina. Dacă se ia în calcul debitele înregistrate pe canalul Caraorman la cherhana, valorile indicelui schimbului specific de apă sunt mult mai mici, variind între 8,6 % în aprilie 1982 și 1,2 % în octombrie 1985. Cu toate acestea, comparativ cu valorile aceluiași indice în depresiunea Matița – Merhei – Trei Iezere, în acest complex se constată o circulație mult mai eficientă a apei până în 1996, ceea ce atrăgea și o primenire corespunzătoare a acesteia

Unitatea Dranov.

Spațiul deltaic cuprins între brațul Sfântu Gheorghe și lacul Razim, acoperind peste 85 800 ha (24,1 % din suprafața deltei și 14,2 % din cea a RBDD) se caracterizează prin prezența pe circa o treime din întreaga suprafață, a unei arii depresionare situată în partea de vest sub nivelul mării și a unui complex de grinduri (Crasnicol – Perișor) în est cu altitudini până la 1,5 m.

Această unitate este slab drenată prin rețeaua de gârle naturale, coeficientul de acoperire lacustră fiind de 4,3 %, existând doar 90 lacuri nesemnificative ca suprafață, cu excepția lacului Dranov, cel mai mare lac din Delta Dunării (2 170 ha).

Gradul de amenajare al acestei unități este destul de ridicat (26,2 %) prin cea agricolă – Murighiol, și cele piscicole – Dranov, Dunavăț, Holbina, Periteașca și Perișor.

În consecință, dată fiind slaba circulație a apelor, aici au predominat procesele de acumulare biologică într-un regim hidrologic de mlaștină; în condiții naturale aveau loc schimburi hidrologice sezoniere între brațul Sfântu Gheorghe și lacul Dranov, prin intermediul gârlelor Cerneț și Dunavăț.

Din aceste motive, cât și pentru a reactiva potențialul piscicol al Complexului lacustru Razim – Sinoie, între 1904 și 1906 a fost săpat canalul Dunavăț, iar în 1914 canalul Dranov (Ferdinand). Canalul Lipovenilor realizat după 1950, asigura alimentarea cu apă (cca 10 m3/s) a tuturor amenajărilor piscicole din nordul lacului Razim, însă a fost închis la priza din brațul Sfântu Gheorghe, după 1984, prin amenajarea incintei agricole Murighiol, dar preluând apele din canalul Dunavăț. Ceva mai jos, canalul Crasnicol, executat între 1933 – 1935, cu un debit mediu de 8,4 m3 ce alimenta cu apă nord-estul depresiunii Dranov, a fost colmatat parțial și inundat cu vegetație, încât i s-a redus capacitatea de transport, iar prin tăierea meandrelor de pe brațul Sfântu Gheorghe se va reduce și mai mult. Mai în aval, la Km 10, se găsește canalul Palade, care joacă, și acesta, un rol limitat în alimentarea cu apă a acestei unități. Un alt canal, cu priză din brațul Sfântu Gheorghe la Km 3, este canalul Buhaz – Zătoane care urmărește la mică distanță litoralul marin până la canalul și cherhanaua Perișor, acesta având un rol mic în alimentare, dar mai semnificativ în drenaj.

Analiza raporturilor hidrice dintre brațul Sfântu Gheorghe și aria depresionară Dranov s-a făcut pe baza observațiilor și măsurătorilor de debite existente în perioada 1967 – 1976, precum și a măsurătorilor expediționare efectuate în 1988. Volumele de apă cedate de brațul Sfântu Gheorghe în unitatea Dranov (cca 100 m3/s) se face, în principal, prin canalele Dunavăț, Dranov și Palade.

În prezent, prin rectificarea brațului Sfântu Gheorghe și al îndiguirilor aferente, datorită creșterii pantei de curgere și a vitezei apei pe braț, se vor modifica volumele de apă înmagazinate în depresiunea Dranov.

Figura 13.4 Sistemul circulației apei în unitatea Dranov

La nivelul anului 1959 debitele preluate de canalele Dranov și Dunavăț din brațul Sfântu Gheorghe erau relativ egale între ele, însumând 46 m3/s la un debit mediu al Dunării de 6 300 m3/s și 100 m3/s la debit al Dunării de 10 000 m3/s. Din același studiu reiese faptul că cele două canale principale deversau în lacul Razim între 32,5 – 64 m3/s, iar canalul Lipovenilor și Crasnicol participau cu cantități mici de apă.

Din analiza datelor existente, în intervalul 1967 – 1976, cel mai mare debit de apă era preluat din brațul Dunării de canalul Dunavăț (42,3 m3/s) urmat de Dranov (22,9 m3/s), Lipovenilor (cca 10 m3/s) și Crasnicol (8,4 m3/s), toate însumând 84 m3/s (medii multianuale); acest debit reprezintă 62,2 % din volumul de apă cedat de brațul Sfântu Gheorghe între Ceatalul Sfântu Gheorghe și Km 8.

Aceste ultime estimări, mai mari decât cele menționate anterior pot fi puse pe seama creșterii generale a nivelurilor Dunării în urma îndiguirilor din ultimele decenii pe sectorul inferior, dar și pe redimensionarea secțiunii canalelor impuse de realizarea sistemului de irigații din Dobrogea de Nord și transformarea lacului Razim într-un bazin de acumulare în acest scop.

Pe baza acestor valori se apreciază că volumul anual de apă ce intră în depresiunea Dranov din Dunăre este 2,47 miliarde m3.

Mediile lunare multianuale ale debitelor intrate ating un maxim în mai (60,6 m3/s pentru Dunavăț, 37 m3/s pentru Dranov, 19,3 m3/s pentru Crasnicol) și un minim în septembrie – octombrie (28,3 m3/s pentru Dunavăț, 12,4 m3/s pentru Dranov și 3,64 m3/s pentru Crasnicol); cele mai mari debite lunare înregistrate corespund lunii mai 1970, 250 m3/s (din care Dunavăț 91,6 m3/s și Dranov 79 m3/s).

Începând din 1972, pe fondul unei tendințe accentuate de creștere a debitelor, canalul Dunavăț devine din ce în ce mai mult, principala arteră de alimentare a depresiunii Dranov, în detrimentul celorlalte canale; astfel în decembrie 1976, debitul preluat de acest canal reprezintă 90 % din totalul cedat de brațul Sfântu Gheorghe pe acest sector.

Măsurătorile expediționare executate la 5 mai 1988, într-o perioadă cu niveluri ridicate (348 cm la Tulcea și 103 cm la Sulina pe 6 mai) pun în evidență un debit de 199,7 m3/s pe canalul Dunavăț, din care 85,2 m3/s se dirijau către canalul Lipovenilor. Tot din canalul Dunavăț debușa în canalul Dranov 41,2 m3/s prin intermediul unui nou canal paralel cu brațul Sfântu Gheorghe, ce intersectează canalul Dranov și iese în brațul Sfântu Gheorghe la Km 29. Așadar, din cei 200 m3/s preluați de Dunavăț din Dunăre, numai 74 m3/s (37 %) se orientează pe această arteră spre lacul Razim. La aceeași dată, canalul Dranov prelua din Dunăre 49,5 m3/s, destinat în cea mai mare parte lacului Razim.

Compartimentul sud-estic al depresiunii Dranov, mai exact Crasnicol – Zătoane, drenează o bună parte din apele întregii depresiuni fie în braț, fie către mare; majoritatea canalelor de aici au funcție reversibilă, în raport cu nivelul Dunării. La 5 mai 1988, prin canalul Palade se evacua către Dunăre un debit de 10,8 m3/s, iar prin canalul Buhaz – Zătoane doar 3 m3/s.

Cu toate că după 1980 lacul Dranov a fost îndiguit și transformat în amenajare piscicolă, bilanțul său hidric, calculat pentru perioada 1967 – 1978, oferă indici importanți asupra particularităților circulației apei lacurilor din depresiunea Dranov în regim natural.

Ecuația bilanțului hidric utilizată a fost aceeași ca și în cazul depresiunilor Matița – Merhei – Trei Iezere și Roșu – Lumina – Puiu.

Datele precipitațiilor de la postul Dranov indică o medie multianuală de 318,7 mm (cu cca 100 mm mai mici decât cea înregistrată la Gorgova și Sfântu Gheorghe și aproape egală cu cea de la Gura Portiței), înregistrând un minim de 195,9 mm în 1968 și un maxim de 459,9 mm în 1972.

Evaporația s-a estimat pe baza corelației dintre datele directe de la Gorgova (1961 – 1970), cu deficitul de saturație și temperatura aerului la Jurilovca, rezultând o medie multianuală de 1 002,8 mm oscilând între 882,7 mm în 1974 și 1 199,5 mm în 1971.

Din analiza componentelor bilanțului hidric se constată că depresiunea Dranov, ca de altfel și complexul lacustru Roșu – Lumina – Puiu, se află într-o arie mult mai deficitară în umiditate decât sectorul fluviatil al deltei (precipitațiile mai reduse cu cca 100 mm, iar evaporația mai mare cu 50 – 60 mm/an).

Pentru perioada multianuală precipitațiile au reprezentat 31,7 % din totalul aporturilor, iar debitele canalului Dranov 68,3 % .

Pierderile sunt reprezentate prin evaporație, neputând fi însă exclusă, pe intervale scurte de timp, scurgerile prin canale către complexul Razim – Sinoie și Marea Neagră.

Așa de pildă, în ianuarie 1973, evaporația fiind practic nulă (temperatura aerului negativă), pierderile au fost reprezentate prin scurgerea din lac; precipitațiile neputând echilibra bilanțul, a rezultat un deficit de volum de 3 mil.m3 (7 % din volumul lacului).

În schimb, în octombrie, același an, precipitațiile lipsind în totalitate, aportul din brațul Sfântu Gheorghe nu numai că a anulat pierderile cauzate de evaporație, dar a creat și un surplus de 2,4 mil.m3 în volumul lacului.

Dar, aportul din Dunăre se putea reduce sau lipsi complet (ianuarie, martie, iunie), fie pe seama satisfacerii capacității de înmagazinare a apei de către regiunea deltaică înconjurătoare (în faza apelor mari), fie datorită drenării puternice a apelor din interior către brațul Sfântu Gheorghe, când scurgerea din lac depășește substanțial aportul prin canale (la sfârșitul verii și începutul toamnei (tabelul 9.8).

Dacă anul 1973 a fost un an cu niveluri scăzute, anul 1975, deși cu niveluri ridicate, a avut tot un bilanț deficitar, cu fluctuații apreciabile de la o lună la alta, în special datorită evaporației mari (1 133,5 mm); cea mai mare pierdere de volum s-a înregistrat în august (5,6 mil.m3, adică peste 10 % din volumul lacului), în această lună, aportul reprezentând precipitațiile (de altfel foarte reduse, 12,5 mm) care nu au putut compensa pierderile prin evaporație (177,4 mm) și scurgerea din lac (111,0 mm).

Bilanțul hidric al Lacului Dranov (1967-1976) Tabelul 13.3

Dacă anul 1973 a fost un an cu niveluri scăzute, anul 1975, deși cu niveluri ridicate, a avut tot un bilanț deficitar, cu fluctuații apreciabile de la o lună la alta, în special datorită evaporației mari (1 133,5 mm); cea mai mare pierdere de volum s-a înregistrat în august (5,6 mil.m3, adică peste 10 % din volumul lacului), în această lună, aportul reprezentând precipitațiile (de altfel foarte reduse, 12,5 mm) care nu au putut compensa pierderile prin evaporație (177,4 mm) și scurgerea din lac (111,0 mm).

În intervalul august – octombrie, deficitul de volum (9 mil.m3) s-a datorat, în special, evaporației ridicate (7,7 mil.m3) și scurgerii prin canale, față de numai 1 mil.m3 provenită din precipitații și 0,8 mil.m3 din Dunăre.

Această perioadă continuă cu pierderi de volum a putut fi posibilă, ea precedând o perioadă cu acumulări (martie – mai) de cca 4,2 mil.m3, în care aportul din brațul Sfântu Gheorghe a jucat un rol esențial (între 74 % și 91 %).

Se poate deci afirma că, în cazul anilor cu ape mari pe Dunăre și, implicit, în lacurile interioare, se pun în evidență mai bine fazele de acumulare și de pierdere precum și sensurile de circulație a apelor

Complexul lacustru Razim – Sinoie.

Acest complex reprezintă a doua mare unitate morfohidrografică, după delta propriu-zisă, care intră în componența Rezervației Biosferei Delta Dunării. Suprafața întregii unități, care se axează pe fostul golf Halmyris, este de 1 145 km2 (19,4 % din suprafața RBDD).

Din suprafața întregii unități morfohidrografice, acvatoriul lacurilor componente ale complexului lacustru ocupă 863,47 km2 (75,4 %). Dintre lacurile care intră în complex, lacul Razim are cea mai mare extindere – 415 km2 (48,1 %), urmat de lacul Sinoie cu 171,5 km2 (19,9 %), Golovița cu 118,7 km2 (17,7 %), Zmeica cu 54,6 km2 (6,3 %), Babadag cu 3,7 km2 (2,7 %), Nuntași – Tuzla cu 10,5 km2 (1,2 %), la care se mai adaugă lacurile Istria, Coșna, Periteașca, Leahova, Edighiol, amenajările piscicole Sarinasuf-Agighiol, Tauc și Topraichioi, Săcele, Jurilovca și stufăriile din golful Ceamurlia.

Analizând configurația morfohidrografică a complexului, dată de unitățile lacustre și grindurile care le separă, se identifică două compartimente, și anume: compartimentul nordic constituit din lacurile Razim, Golovița și Zmeica, separate de compartimentul sudic constituit din lacurile Sinoie, Istria și Tuzla – Nuntași, prin grindul Lupilor.

Bazinul hidrografic al complexului lacustru, în suprafață de 2 438 km2, este constituit din mai multe artere hidrografice care drenează dealurile Niculițelului și ale Tulcei, Podișul Babadagului și o parte a Podișului Casimcei și anume: Taița (594 km2), Telița (288,6 km2), Slava (331,6 km2), Hamangia (238,8 km2), Nuntași (150 km2), Săruri (70 km2), Săcele (58 km2), Istria (43 km2). Aceste artere hidrografice însumează 1768 km2. Diferența de 670 km2 o reprezintă suprafața din bazinul hidrografic care nu are o scurgere lichidă organizată.

Datorită condițiilor climatice semiaride care caracterizează bazinul hidrografic, scurgerea lichidă este extrem de redusă de numai 1,44 m3/s, reprezentând doar 1,1 % din bilanțul hidrologic al complexului lacustru.

În condiții naturale, neamenajate, unde precipitațiile căzute la suprafața lacurilor acoperă numai 8,8 % la aporturi, iar evaporația 19 % la pierderi, persistența lacurilor a fost posibilă prin aportul din Dunăre, respectiv brațul Sfântu Gheorghe cu 40 % și a relației reciproce cu Marea Neagră prin cele mai importante legături (Gura Portiței și Periboina).

Înainte de primele intervenții ale omului în modificarea relațiilor hidrice cu zona înconjurătoare, bilanțul hidric cu consecințele acestuia erau determinate de aportul de apă dulce din Dunăre și a celor marine. Apele complexului lacustru erau salmastre în compartimentul nordic (lacurile Razim, Golovița și Zmeica) și sărate în cel sudic (Sinoie, Istria, Nuntași-Tuzla).

Valorificarea potențialului piscicol al acestui complex, îndeosebi a compartimentului nordic, care era supus unor stări deficitare sub aspectul aportului de apă dulce, savantul Grigore Antipa, la începutul secolului al XX-lea a propus și s-au realizat trei canale de legătură între brațul Sfântu Gheorghe și lacul Razim. Primul, construit în 1905, a fost canalul Carol (actualul Dunavăț), în anul 1913 a fost construit canalul Elisabeta (dintre lacurile Babadag și Razim – denumit astăzi canalul Enisala) și, în anul 1914, canalul Ferdinand (actualul Dranov). Tot Grigore Antipa avea în vedere și închiderea Gurii Portița pentru a întrerupe pătrunderea apelor sărate în Marea Neagră.

Prin construirea amenajărilor piscicole din unitatea Dranov și din nordul lacului Razim, după anul 1950, au fost săpate mai multe canale, dar rolul principal în alimentarea cu apă dulce au rămas tot canalele Dunavăț, Dranov și Lipovenilor.

O altă etapă în intervenția omului în Complexul Razim – Sinoie este în anii 1970 ai secolului XX, când compartimentul nordic a fost transformat, prin lucrări corespunzătoare, într-un bazin cu apă dulce care, pe lângă funcția piscicolă, să fie și cea de alimentare cu apă a sistemelor de irigație din zona limitrofă în suprafața de cca. 120 000 ha. În acest scop a fost închisă Gura Portiței, s-au construit stăvilare pe grindul Lupilor (canalele II și V), care fac legătura cu compartimentul sudic, redimensionarea canalelor Dunavăț și Dranov la o capacitate de 100 m3/s la debite medii. Prin aceste lucrări hidrotehnice, nivelul normal de retenție al compartimentului nordic este de +0,80 m (față de nivelul Mării Negre la Sulina), iar a compartimentului sudic (Sinoie) la +0,65 m.

Comunicarea cu Marea Neagră, în prezent, se face prin stăvilarul-gard piscicol Periboina și stăvilarul Edighiol, de pe grindul Chituc.

Volumul util de apă dulce (0,3 – 0,5 g/l reziduu fix) în compartimentul nordic este de 500 milioane m3. Acest volum de apă a fost utilizat în sistemele de irigații în perioada de funcționare la aproape capacitatea normală până în 1989 prin 6 stații de pompare, care au produs și produc, și în prezent, numeroase probleme asupra puietului de pește din lacuri, care este aspirat.

Starea actuală sub aspect ecologic și piscicol, a complexului lacustru face obiectul mai multor studii, dintre care teze de doctorat de o valoare științifică deosebită au fost susținute de către specialiști din Institutul Național de Cercetare Dezvoltare Delta Dunării și Rezervația Biosferei Delta Dunării.

Bilanțul hidric al Complexului lacustru Razim – Sinoie.

Modelul bilanțului hidrologic al acestui vast complex lacustru, în condițiile în care n-ar fi intervenit omul cu anumite modificări, ar fi fost de forma X + YB+ YD – Z – YM = ± ΔV, în care:

X – precipitațiile căzute la suprafața lacurilor;

YB – scurgerea superficială din bazinul hidrografic aferent;

YD – scurgerea din brațul Sfântu Gheorghe-Dunăre, prin gârle sau la inundații;

Z – evaporația de la suprafața apei;

YM – scurgerea superficială în Marea Neagră prin spărturile cordoanelor litorale (portițe sau periboine);

ΔV – diferența de volum de apă acumulată (+) sau pierdută (-) în perioada analizată față de cea anterioară.

Un bilanț hidrologic, în condiții total naturale, nu se poate face din lipsa datelor de nivel, evaporație și debite lichide pentru o astfel de stare.

S-au făcut două modele de bilanț: pentru perioada 1956 – 1970, când lacul Razim avea legătură cu Marea Neagră prin Gura Portiței, și pentru perioada 1984 – 1987, când lacul Razim a fost transformat într-un rezervor de apă pentru sistemele de irigații, Gura Portiței fiind închisă, scurgerea spre lacurile din sud (Zmeica, Sinoie) a fost reglată prin construcții hidrotehnice adecvate (P. Gâștescu, Ariadna Breier,1976).

Ecuația bilanțului hidric pentru perioadele:

1956 – 1970 X + YB + YD – Z – YM = ± ΔV

1984 – 1987 X + YB + YD – Z – YM – Ir = ± ΔV

În prima perioadă (1956 – 1970) se constată o pondere mare a componentelor YD și YM în raport cu precipitațiile și scurgerea din bazinul hidrografic autohton. Evaporația a avut un rol important în echilibrul hidrologic.

În a doua perioadă (1984 – 1987), când bilanțul a fost dirijat în scopuri strict economice (irigații), prin mărirea aportului de apă din brațul Sfântu Gheorghe și limitarea scurgerii în Marea Neagră, se constată o modificare a ponderii componentelor, respectiv creșterea lui YD, reducerea lui YM la jumătate și evident participarea la bilanț a componentei irigații (Ir) (tabelul 9.7).

Bilanțul hidric al complexului Razim-Sinoie Tabelul 13.7

The water balance of the Razim-Sinoie Lacustrine Complex

Aceste modificări de bilanț au dus la transformări esențiale în ecosistemul lacustru ale lacurilor Razim și Golovița și într-o oarecare măsură și în a celor din sud (Sinoie, Istria, Nuntași).

13.2.3 Modelul și bilanțul hidric global.

Considerații asupra modelului hidrologic.

Delta Dunării este considerată un sistem natural deschis și complex, în care intervențiile omului se manifestă deosebit de puternic prin ansamblul de modificări în rețeaua de canale, în complexele lacustre, prin îndiguirile laterale pe brațele principale, prin amenajările făcute (agricole, piscicole, silvice), care au scos cca 30 % din suprafață de sub efectul direct al fazelor de regim hidrologic al Dunării.

Sistemul deltaic funcționează în etapa actuală în anumite limite, sub influența omului și, deci, tot astfel trebuie privită problema ajustării subsistemului hidrologic cu scopul de a redresa cât este posibil, disfuncționalitățile ecologice la nivelul unor ecosisteme, dat fiind obiectivul principal de conservare și protecție a acestora în cadrul Rezervației Biosferei Delta Dunării.

Subsistemul hidrografic se detașează de celelalte subsisteme prin rolul pe care îl are în sistemul deltaic, deoarece dacă n-ar fi Dunărea și n-ar primi fluxul de materie și energie prin debitul acestui fluviu (debit lichid, solid, chimic si caloric) n-ar exista mozaicul ecosistemelor cu valențele floristice si faunistice.Dar, în aceeași măsură spectrul biogeografic ar fi altul dacă n-ar primi cantitatea de energie calorică specifică zonei temperate și n-ar fi ca poziție geografică la marginea unui bazin marin (Mării Negre).

Deci, rolul oarecum determinant al Dunării și al circulației apei în interiorul spațiului deltaic trebuie privit în contextul subliniat și fără a neglija importanța din ce în ce mai mare a factorului uman, atât sub aspectul calității fluxului de apă primit cât, și prin modificările directe făcute în interiorul deltei.

Subsistemul hidrografic este constituit din componente autohtone si alohtone, din aspecte statice si dinamice ale modului de manifestare, respectiv funcționare.

În categoria componentelor autohtone considerăm întregul ansamblu morfohidrografic din perimetrul deltaic – brațele principale ale Dunării (Chilia, Sulina, Sfântu Gheorghe), canalele și gârlele de legătură dintre brațe și spațiile interioare, lacurile și complexele lacustre și evident, apele marine din frontul deltei. În privința componentelor alohtone menționm una singură și cea mai importantă, Dunărea. Aspectele statice sunt date de prezența în spațiu a lacurilor și complexelor lacustre, a gârlelor, canalelor și brațelor cu dimensiunile lor morfometrice, iar cele dinamice sunt considerate debitul lichid, solid, chimic și caloric al Dunării la vârful deltei, pe brațe, gârle și canale, viteza, variațiile de nivel și volumul pe întregul ansamblu hidrografic.

Debitul Dunării, în care includem cele patru componente (apă, aluviuni, săruri minerale dizolvate, energie calorică reflectată prin temperatura apei), are un rol deosebit atât sub aspect energetic cât si material. Partea materială, respectiv debitul lichid, solid și chimic, este mult mai mare și importantă decât cea energetică (temperatura apei) în fizionomia și funcționarea sistemului deltaic. Pe o perioadă medie multianuală, cele patru componente ale apei Dunării la vârful deltei au următoarele valori: 205 km3/an volum apă, 48 mil.tone/an aluviuni, 74 mil.tone/an săruri dizolvate și 2 576,1 * 1012 kcal./an.

Din valorile menționate (de materie și energie) 92 – 95 % sunt tranzitate pe cele trei brațe în spațiul marin și numai între 5 – 7 % trec în spațiile interioare prin rețeaua de gârle și canale, direct peste maluri în perioada cu ape mari, reprezentând între 10 și 14,3 miliarde m3/an.

Acest volum de apă este stocat parțial timp de 3 – 9 luni pe an în depresiunile lacustre și stufărișuri contribuind la gama proceselor biologice specifice ecosistemelor lacustre și mlăștinoase. Se poate aprecia că fără fluxul lichid și solid dunărean, existența și evoluția deltei, cu excepția câtorva mici areale (Câmpul Chiliei, grindurile Letea și Caraorman), n-ar fi posibilă.

Modelul hidrologic deltaic se exprimă prin forma generalizată a ecuației bilanțului hidrologic si care constă dintr-o parte dată de intrări (input I) și alta de ieșiri (output 0), balanța dintre cele două măsurându-se prin volumul stocat la un moment dat (V) care poate fi (+ V) sau (-V) în raport cu perioada anterioară. Deci vom avea expresia

I + O = ± ΔV

Fiecare din cele două părți este configurată prin mai multe componente, și anume:

precipitațiile căzute la suprafața sistemului (X);

evaporația și evapotranspirația la aceeași unitate (Z);

aportul de apă prin debitul Dunării (Y1);

scurgerea în spațiul marin prin intermediul brațelor principale și alte artere hidrografice (canale, gârle) sau chiar la nivelul perisipurilor joase în faza apelor mari în deltă (Y2);

aportul subteran (U1) și pierderea subterană (U2) care sunt nesemnificative.

Componentele mai sus menționate se înscriu în ecuația de forma:

X + Y1 + U1 – (Z + Y2 + U2) = ± ΔV

Exprimarea cantitativă a componentelor ecuației bilanțului hidrologic este posibilă la un anumit nivel pe baza măsurătorilor făcute într-o perioadă mai mare de ani asupra unora (X1, Y1, Y2) și pe o perioadă mai mică asupra evaporației și evapotranspirației (Z). Asupra componentei Y2 , măsurătorile sunt concludente dacă avem în vedere cele trei brațe principale (Chilia, Sulina și Sfântu Gheorghe), valori estimative privind canalele și gârlele cu scurgere în apele marine și cu aprecieri din ecuația bilanțului privind scurgerea neorganizată peste perisipurile litorale.

În condițiile climatului spațiului deltaic, respectiv evaporație și evapotranspirație (Z) de 2 – 3 ori mai mare față de precipitații (X), reiese un bilanț hidrologic deficitar și deci necesitatea unei legături eficiente a spațiilor interioare cu brațele Dunării si a unei circulații active a apelor prin acestea. Rezultă, deci, că în condițiile geografice ale Deltei Dunării, importanța deosebită revine celor două componente date de intrarea (Y1) și ieșirea (Y2) din sistem a unui anumit volum de apă care să asigure nivelul trofic și ecologic corespunzător. Chiar în condițiile unui aport de apă dunărean în parametri normali de calitate se impune identificarea acelor praguri-limită până la care ciclurile anuale ale ecosistemelor deltaice se desfășoară normal. Cu atât mai mult se pune problema, în prezent, când nutrienții și substanțele poluante sunt peste capacitatea de asimilare si autoepurare.

Subliniem acest aspect al ponderii Y1/Y2 în modelul bilanțului hidrologic pentru Delta Dunării, deoarece nu se pot extrapola modelele altor delte, cum ar fi cele din regiunile subpolare sau din regiunile umede intertropicale, unde raportul X/Z poate regla și dimensiona pe Y2.

Revenind la situația concretă, actuală a Deltei Dunării, în care raportul dintre X/Z are valori între 0,25 în stufărișuri și 0,35 pe lacuri iar cantitățile de nutrienți au crescut – nitrații de 1,7 ori și fosfații de 1,5 ori cu consecințe în intensificarea procesului de eutrofizare; circulația apei în interiorul spațiului deltaic, rata de primenire al volumului de apă din ecosistemele lacustre, cele mai afectate de acest proces, reprezintă principalul obiectiv al modelului hidrologic.

Procesul de eutrofizare este procesul major care se desfășoară în ecosistemele acvatice din interiorul deltei și orientează evoluția acestora (A. Vădineanu și colab.1986).

Prin intensificarea procesului de eutrofizare, în evoluția ecosistemelor acvatice din Delta Dunării s-au produs modificări în principalele componente structurale și funcționale ale acestora.

Astfel, sub aspect structural se constată următoarele: fluxul de energie care tranzitează prin fitoplancton si macrofite, în prezent acest proces are loc predominant prin fitoplancton; dispariția vegetației submerse și a faunei fitofile, a unor grupe de nevertebrate (amfipode, tricoptere), unele populații bentonice (chironomide, oligochete) a dus la simplificarea biocenozelor; creșterea ponderii substanței organice dizolvate (peste 30 mg C/l), a detritusului în suspensie (5 – 30 mg C/l), a bacterioplanctonului (de la 0,1 la peste 0,3 mg C/l); înlocuirea macrozooplanctonului cu microzooplancton; reducerea ponderii speciilor de pește cu valoare economică (crap, știucă, lin etc) și creșterea ponderii carasului. Din punct de vedere funcțional se constată: energia acumulată de producători (colonii de alge mari) este transferată detritusului în suspensie și sedimentat fiind folosită de bacterioplancton (microzooplancton); creșterea ratei de regenerare a fosforului, datorită modificărilor structurale survenite la nivelul zooplanctonului filtrator și a celor funcționale ale fitoplantocnului și bacterioplanctonului prin creșterea gradului de trofie (bacteriile au 5 % din greutatea uscată în raport cu algele 1 % și zooplancton 1 – 2 %); fauna bentonică simplificată la 1 – 3 specii de chironoide și 2 – 4 specii de oligochete reprezintă singura verigă de tranzitare a fluxului de energie la peștii bentonofagi (caras).

Eutrofizarea are ca bază deci, circuitul azotului și fosforului, iar creșterea cantităților acestor elemente se datorește regimului de circulație a apelor în interiorul deltei.

Deci, o intensificare a ratei de primenire a volumelor de apă din complexele lacustre cu ape din Dunăre încărcate cu nutrienți ar determina creșterea concentrației acestora si în aceste acvatorii. Iată deci o problemă de care trebuie să se țină seama în ajustarea modelului hidrologic al diferitelor ecosisteme și compartimente deltaice.

Dar, oare suntem suficient de pregătiți în această problemă, adică cunoașterea ratei de primenire a apei și conținutul de nutrienți?

Răspunsul la această problemă poate fi dat prin efectuarea unor studii pe complexe lacustre sau lacuri pilot pentru stabilirea acelor praguri-limită privind rata de primenire a apei în aceste unități acvatice, prin care reținerea și evacuarea nutrienților să conducă la menținerea unui echilibru în productivitatea biologică a acestor ecosisteme.

Înainte de a preciza unele cerințe cărora trebuie să le răspundă un model hidrologic din Delta Dunării, este necesar a trece în revistă principalele trăsături și funcții ale sistemului hidrologic în interconectarea sa cu alte procese sau cu alte subsisteme ale sistemului deltaic.

Astfel, trebuie avut în vedere că:

circulația apei în interiorul deltei și în complexul lagunar este un factor esențial care condiționează numeroase procese ecologice de fond, procese ce se exprimă în final prin calitatea condițiilor de viață, prin producția biologică și prin evoluția geomorfologică a bazinelor interioare;

ieșirea apei din deltă spre Marea Neagră, cu încărcătura sa de aluviuni, este determinantă pentru procesele de înaintare sau de retragere a liniei de țărm;

în condițiile în care doar 5 – 7 % din debitul Dunării tranzitează prin interiorul deltei, funcția de filtru a ecosistemelor interioare capătă o notă discutabilă din punctul de vedere al caracterului protectiv al Deltei Dunării asupra calității apei din Marea Neagră; ca urmare, conexiunea esențială se realizează între sistemul hidrologic deltaic cu funcția sa de transport de aluviuni și procesul de sedimentare a acestora în mediul marin costier;

desfășurarea proceselor bioproductive și a celor morfodinamice în ecosistemele interioare din deltă este nemijlocit determinată de funcționarea sistemului hidrologic și, ca urmare, cunoașterea și controlul asupra relației dintre structura și funcționarea subsistemului hidrologic și procesele menționate trebuie să se afle la baza strategiei de conservare a ecosistemelor, de valorificare a resurselor regenerabile și de intervenție în structura sistemului hidrologic;

distanța dintre sursa furnizoare (respectiv, apele Dunării) și ecosistemele lacustre (ca zone de stocare de aluviuni și nutrienți) este de importanță majoră, aceste ecosisteme fiind avantajate de distanțe mari și de interpuneri de ecosisteme palustre cu funcție de filtru;

în dirijarea circulației apei trebuie să se adopte soluția unei artere interioare lungi care să plece din vârful Deltei, așa cum a fost canalul Sireasa (închis în prezent) pentru spațiul dintre brațele Chilia și Sulina și canalul Litcov (redeschis în anul 1992) pentru spațiul dintre brațele Sulina și Sfântu Gheorghe (concepția lui Antipa, 1914);

se impune închiderea totală sau redimensionarea canalelor scurte (cum sunt canalele Mila 35, Arhipenco, Crânjală٭, Mila 22, Crișan – Caraorman, Filat, Uzlina) care introduc direct în ecosistemele lacustre atât un exces de nutrienți, cât mai ales, aluviuni dunărene care contribuie (prin formarea de conuri de dejecție) la colmatarea ecosistemelor lacustre, așa cum deja s-a întâmplat în lacurile Lungu, Tătaru, Meșter, Furtuna (în spațiul dintre brațele Chilia și Sulina) sau Gorgova, Gorgovăț, Uzlina, Iacob, Puiu și Roșu (în spațiul dintre brațele Sulina și Sfântu Gheorghe);

este necesară elaborarea unei concepții privind reducerea numărului și lungimii canalelor și gârlelor cu circulație reversibilă și creșterea circulației unidirecționale a apei prin interiorul deltei, ca factor de îmbunătățire a condițiilor ecologice, precum și identificarea pragurilor la care se schimbă sensurile de circulație a apei, în funcție de variația nivelelor apelor la ceatalul Chilia și în alte puncte semnificative pentru fiecare subsistem în parte;

este oportună analiza variantelor de organizare a circulației interioare a apelor în sistemul deltaic prin realizarea de construcții și lucrări hidrotehnice de natură să asigure, la ape normale, un control eficient al circulației apei și o evoluție acceptabilă a ecosistemelor.

Elaborarea modelului hidrologic, testarea și calibrarea sa, necesită, însă, date de observație, insuficiente în momentul de față, atât din punctul de vedere al lungimii perioadei de observație, cât și din cel al densității rețelei de observații.

De aici decurge necesitatea organizării rețelei de măsurători hidrologice, mai ales în interiorul deltei, rețea care să asigure atât datele necesare și suficiente elaborării modelului, cât și recalibrării lui; aceasta ar putea însă, să se transforme într-o primă fază de lucru, indiferent că este vorba de adaptarea unui model existent sau de elaborarea unuia nou. Pe lângă aceasta, rețeaua de măsurători hidrologice ar trebui să rămână în funcțiune și să constituie baza sistemului de monitoring hidrologic în Delta Dunării.

Nu mai puțin importantă ar fi, însă, și o repunere în analiză a unor date utile (în special datele hidrochimice și hidrofizice), selectate în mod adecvat și care ar putea orienta unele premize în elaborarea modelului hidrologic, în special în ceea ce privește punctele de conectare cu modelele altor subsisteme; în același sens, s-ar cere verificate unele ipoteze, deja formulate, privind corelația dintre gradul de primenire al apei și stocarea nutrienților în ecosistemele deltaice.

Modelul hidrologic deltaic trebuie să pornească de la premiza că, dincolo de performanța în sine de a-l elabora, trebuie să îndeplinească unele servicii concrete, dintre care enumerăm: determinarea capacităților de stocare a apei în diferite compartimente, pe baza structurii hipsometrice a zonelor respective; determinarea debitelor necesare la intrarea în canalele longitudinale care să asigure alimentarea spațiilor mlăștinoase din amunte și din avale și, totodată, menținerea unei circulații a apei prin complexele lacustre; identificarea ratelor de primenire a apelor în complexele lacustre în raport cu procesul de acumulare/evacuare a nutrienților și poluanților, ca și a materiei organice produse in situ; prognozarea comportamentului ecologic al ecosistemelor, a căror dimamică și evoluție sunt direct și puternic dependente de dinamica sistemului hidrologic; simularea de scenarii și variante pentru stabilirea modalităților optime de intervenție în sistemul hidrologic, în sensul modificării lui din rațiuni diverse; interpretarea proceselor fizice de modificare a litoralului marin în funcție de aportul în aluviuni al Dunării.

Pentru a putea îndeplini aceste cerințe pe care le considerăm indispensabile, modelul trebuie să întrunească unele calități fără de care eficiența sa în utilizare rămâne discutabilă; menționăm dintre acestea: modelul având un caracter global și fiind realizat la nivelul sistemului deltaic, necesită o structură modulară în așa fel încât modulele sale spațiale să poată: fi detașabile și să funcționeze separat; modelul să poată fi interconectat cu ușurință, spre exterior, cu modelele altor subsisteme (cu precădere ale subsistemului biologic); modelul să fie flexibil în interior și să permită cu ușurință includerea în analiză a altor componente decât debitul lichid (se are în vedere submodelele ce privesc debitul solid și debitul chimic); modelul să fie elaborat în concordanță cu complexitatea structurală a sistemului hidrologic și a subsistemelor sale spațiale și să țină seama de caracteristici extrem de importante cum sunt: reversibilitatea circulației apei pe majoritatea arterelor interioare, existența (cel mai adesea) de căi de intrare/ieșire multiple, intrarea și ieșirea „în pânză” a apei, peste malurile sau grindurile joase, în perioadele de viitură.

Indiferent de faptul că este un model deterministic sau este un model de simulare, el trebuie să aibă capacitatea de a fi predictiv, pentru a fi util în luarea de decizii atât pe termen scurt, cât și pe termen lung. Modelul hidrologic rămâne incomplet din punct de vedere spațial și nu rezolvă problemele importante de simulare a evoluției litoralului marin, dacă rămâne restrâns la limitele administrative ale Rezervației Biosferei Delta Dunării și nu este inclus/integrat și subsistemul Deltei secundare a Chiliei.

Din estimările făcute, parametrii principali ai bilanțului hidrologic global al Deltei Dunării au următoarele valori:

Y1 (volumul de apă al Dunării la Ceatalul Chiliei la nivel mediu multianual) este de 205 kmc/an;

X (precipitațiile căzute pe suprafața deltei fără complexul lacustru Razim-Sinoie) sunt de 1,3 kmc/an;

Z (evaporația de la suprafața apei și evapotranspirația formațiunilor vegetale) însumează 4,5 kmc/an;

Y2 (scurgerea directă prin cele trei brațe în Marea Neagră), reprezintă 194,0 kmc/an.

Deci Y1 + X – Z – Y2 = ± ΔV.

Dacă înlocuim termenii ecuației cu valorile respective rezultă:

205 + 1,3 – 4,5 – 194 = + 8,3 kmc.

Volumul de apă de 8,3 kmc poate fi considerat ca volum stocat în spațiul Deltei Dunării.

Este normal ca în deltă să rămână un anumit volum de apă, în funcție de capacitatea de retenție, prin care se asigură condițiile specifice ecosistemelor deltaice, inclusiv rata anuală de primenire.

Modificările intervenite în deltă prin realizarea diferitelor incinte îndiguite, modifică capacitatea de stocare, dar nu și rata anuală de primenire (vehiculare) a apei, care s-a intensificat prin reducerea volumului stocat.

9.2.4 Inundabilitatea Deltei Dunării (Găstescu, P., Știucă, R., 2006)

Inundabilitatea spațiului deltaic, ca proces hidrologic complex, este foarte importantă în dinamica evoluției tuturor componentelor sistemului natural.

Strâns dependent de regimul apelor Dunării, gradul de inundabilitate susține atât procesele de aluvionare (în suprafață, la niveluri ridicate, și liniar, la niveluri scăzute), cât și alimentarea cu apă a depresiunilor lacustre interioare. Cel de al doilea aspect, prin periodicitate, gradul de primenire a apei vehiculate într-un sistem optim de circulație, asigură evoluția normală a ecosistemelor terestre și acvatice. De asemenea, procesul de inundare a teritoriului deltaic impune restricții în amplasarea, dimensionarea și realizarea diverselor construcții, suprafețe locuibile etc.

Principalele premize care condiționează procesul inundabilității deltei sunt particularitățile hipsometrice ale acesteia, amplitudinea și periodicitatea nivelurilor maxime ale Dunării, la acestea adăugându-se, în prezent, restrângerea suprafețelor supuse inundabilității, ca urmare a îndiguirii unor areale.

Aparent lipsită de diversitate, hipsometria Deltei Dunării, dezvoltată pe un ecart de câțiva metri, de la -3 m (în depresiunile lacustre) la 12,4 m (pe grindul Letea), prin mozaicul grindurilor și zonelor depresionare, face deosebit de complex procesul fizic al inundabilității, fiecare subunitate teritorială reacționând diferit în aceleași condiții hidrologice generale. Este suficient să reamintim că 20,5 % din suprafața deltei se află sub nivelul mării, 54,6 % are altitudini cuprinse între 0 și +1 m, iar 77,5 % din suprafața totală se desfășoară între 0 și +3 m altitudine. Aceleași diferențieri teritoriale se manifestă de la o zonă la alta, în timpul fazelor de regim ale nivelurilor (creștere sau descreștere). Ecartul de variație al nivelurilor în Delta Dunării scade, cum este și normal, de la vârful ei către mare. Din șirul de observații existente acest ecart scade de la 506 cm la Tulcea la cca 150 cm la Sulina.

Procesul de inundație corespunde, evident, fazelor de creștere ale nivelului Dunării, dar, în funcție de mărimea acestora, ele afectează proporțional un anumit procent din suprafața deltei. Hidrograful tip la postul Tulcea pune în evidență trei faze de niveluri ridicate, și anume: primul, la sfârșitul lunii ianuarie și începutul lunii februarie, de 257 cm r.M.N.; cel mai important în lunile mai – iunie (362 cm r.M.N.); ultimul, la sfârșitul lunii noiembrie (246 cm r.M.N.).

La nivelul anului 1956, deci anterior executării lucrărilor de amenajare prin îndiguire din Delta Dunării, alimentarea efectivă cu ape a zonelor interioare începea când nivelurile Dunării depășeau 3 hidrograde (respectiv cca 150 – 160 cm r.M.N. la Tulcea); până la acest nivel, lacurile interioare comunicau foarte slab între ele prin rețeaua de gârle și canale. Alimentarea și circulația apei se intensifică pe măsura creșterii nivelului apei de la hidrogradul 3 la hidrogradul 7; de la 7 – 7,5 hidrograde în sus (respectiv un nivel de 350 – 375 cm r.M.N. la Tulcea), apele Dunării se revărsau peste grindurile fluviale longitudinale, inundarea interiorului deltei generalizându-se.

Când nivelul Dunării depășea 8,5 hidrograde (cca 425 cm r.M.N. la Tulcea), grindurile fluviale longitudinale ale brațelor Dunării, în regim neîndiguit, erau complet inundate, egalându-se valoric nivelul din interiorul deltei cu cel din brațe. La depășirea hidrogradului 9, nivelul apei în zonele interioare ale deltei fluvio-marine, ajunge, și chiar depășește nivelul din brațele Dunării, revărsându-se în sens invers. Și în faza de descreștere, nivelele din spațiile interioare scad mai lent decât cele din brațele Dunării, scăderea apei prelungindu-se mai mult în timp, în funcție de cota fundului canalelor de legătură și, ceea ce este mai important, de cota pragurilor submerse de la gurile acestora. Menționăm că în faza de descreștere, o serie de canale și gârle interioare orientate longitudinal (cum ar fi Sireasa – Șontea, Litcov – Caraorman etc.) îndeplinesc funcția de drenare și evacuare a apelor interioare.

În analiza actuală a inundabilității teritoriului deltaic trebuie să se țină seama că aceasta se complică mult, datorită faptului că cca 31,2 % din suprafața Deltei Dunării (respectiv 100 000 ha) este îndiguită, nefiind supusă inundației; cele trei mari unități ale deltei se diferențiază mult între ele din acest punct de vedere; astfel, unitatea Letea este îndiguită în proporție de 42,8 %, pentru unitatea Caraorman, acest procent este de 13,2 %, iar unitatea Dranov corespunde unui procent de 26,2 %. În condițiile în care debitul are aceleași valori, volumul de apă stocat la un anumit moment în spațiul deltaic se raportează la o suprafață mai mică decât înaintea îndiguirilor, ceea ce atrage după sine o ușoară creștere „artificială” a nivelurilor, previzibilă, dar mai dificil de estimat.

Elaborarea hărții inundabilității deltei nu este o problemă nouă și nici ușoară. O asemenea hartă are valabilitate doar pentru o viitură individuală de la un moment dat, bazându-se pe situația hipsometrică concretă pentru aceeași secvență de timp, aceasta deoarece fiecare viitură (și ele pot avea o frecvență de 2 – 3 pe an) introduce modificări hipsometrice (prin aluvionare sau eroziune), aparent mărunte, dar la ecartul de câțiva metri al hipsometriei deltei, destul de importante.

Prima hartă a inundabilității deltei a fost întocmită în 1910 – 1911, de către ing. I. Vidrașcu, pe baza valorii hidrogradelor stabilite pentru brațele Dunării. Pe această hartă sunt trasate izoliniile corespunzând hidrogradelor 3, 5 și 7. De o mare valoare teoretică și chiar practică, harta din 1910 – 1911 nu mai corespunde în prezent, datorită modificărilor naturale și antropice intervenite ulterior.

Între timp, volumul datelor și observațiilor hidrologice asupra deltei a crescut permițând abordarea inundabilității ei cu mai multă precizie. Ca urmare, în 1958, Consiliul de Stat al Apelor a întocmit o nouă hartă a inundabilității deltei valabilă pentru anul 1958 (an caracterizat ca mediu din punct de vedere al regimului nivelurilor Dunării). Harta a fost elaborată pe baza analizei materialului hidrometric existent și al efectuării unor profile topometrice transversale în deltă, ca mod de reprezentare fiind tot hidrogradele.

Actuala hartă a inundabilității Deltei Dunării s-a bazat pe hipsometria reflectată pe hartă în sc. 1 : 50 000 elaborată de Institutul de Geografie (1983) și prelucrarea statistică a datelor de nivel existente pentru Delta Dunării. Între posibilitatea de a analiza inundabilitatea pe baza nivelurilor la diverse asigurări sau pe baza hidrogradelor, s-a optat pentru aceasta din urmă.

Valoarea unui hidrograd (1hg) într-un anumit punct reprezintă 1/10 din valoarea amplitudinii din acel punct pe întreaga perioadă de observații avută la dispoziție. În estimarea diferențiată a valorii unui hidrograd s-au luat în considerație nivelurile maxime omologate în prezent la diverse stații hidrometrice față de „0” miră raportat la nivelul Mării Negre – r.M.N. (cum ar fi 506 cm la Tulcea, 481 cm la Ceatalul Sfântu Gheorghe, 328 cm la Crișan, 130 cm la Sulina pe brațul Sulina; 360 cm la Uzlina, 148 cm la Ivancea, 109 cm la Sfântu Gheorghe pe brațul cu același nume; 320 cm la Chilia Veche, 162 cm la Periprava pe brațul Chilia etc.) .

Pentru o acoperire teritorială corespunzătoare au fost analizate și nivelurile înregistrate la posturile din interiorul deltei, din păcate acestea având perioade scurte și discontinui de funcționare; unde a fost posibil, șirurile de date au fost prelungite prin metode statistico-matematice.

Pe baza acstor niveluri s-au estimat valorile hidrogradelor pentru cele 26 subunități naturale ale deltei. Așa de pildă, valoarea unui hidrograd este de 50 cm pentru subunitatea Sireasa, 48 cm pentru Gorgova – Isac, 25 cm pentru Caraorman, 20 cm pentru Matița – Merhei, Letea și Caraorman – sud, 15 cm pentru Letea – sud, Dranov, Roșu – Puiu, Sărăturile etc. S-a ținut cont apoi de panta suprafeței apei la diverse asigurări precum și de lungimea medie a fiecărei subunități, de suprafețele închise de curbe de nivel (din 50 în 50 cm). Astfel, au fost posibile estimările privind nivelul (în cm) orizontal și real pentru fiecare hidrograd, suprafețele inundate și volumele de apă înmagazinate la diverse hidrograde. Astfel, la hg 6, în condiții neamenajate, 83 % din suprafața Deltei Dunării (275 265 ha) era acoperită de ape, aceasta asigurând un stocaj de 4 332 mil.m3 apă. Procesul inundabilității se extinde la aceste valori, din aval spre amonte, cuprinzând și sectoare din delta fluviatilă, în timp ce în sectorul fluvio-maritim se remarcă o acumulare progresivă forțată, ceea ce duce la deversarea apelor interioare către brațele Dunării.

Nivelurile caracteristice hidrogradului 6 și mai mari decât acesta, au loc în principal în mai-iunie, ca urmare a topirii zăpezilor în aprilie (la altitudini de 1 200 – 1 800 m) și în mai (la peste 2 000 m); în 70 % din cazuri, aceste cantități de apă rezultate prin topirea zăpezii, li se suprapun apele mari provocate de ploi (din bazinele râurilor Drava și Sava).

Frecvent pentru Delta Dunării, hidrogradul 7 – 7,5 corespunde mediei maximelor apelor mari (350 – 375 cm r.M.N. la Tulcea); atingerea și depășirea acestor valori marchează începerea procesului de inundare în suprafață pe întreg teritoriul deltei. La atingerea hidrogradului 10, suprafața deltei este inundată în proporție de 93,4 % (309 470 ha), volumul de apă acumulat estimându-se la 6,2 miliarde m3. La acest hidrograd rămân neinundate arealele cele mai înalte de pe grindurile Letea, Caraorman, Stipoc, mai puțin Sărăturile și de pe Câmpul Chiliei; se remarcă, că în unitatea Dranov doar 0,3 % (respectiv 961 ha) rămâneau neacoperite de ape.

După cum s-a menționat, în prezent 31,2 % din suprafața deltei este practic scoasă de sub efectul inundațiilor, fiind îndiguită. În aceste condiții, procesul inundabilității a suferit modificări cantitative și calitative. Semnificativă este diferența apreciabilă dintre volumele de apă reținute în deltă în regim natural și în regim amenajat; cum era și normal, scoaterea de sub efectul inundațiilor a unei suprafețe de cca 103 000 ha, în majoritatea cazurilor în zone cu altitudini reduse, a avut drept consecințe reducerea volumului de apă stocat cu circa 30 % (respectiv 1 860 mil.m3). În aceste condiții, o cantitate mai mare de apă a Dunării tranzitează spațiul deltaic rămas în regim liber, datorită realizării a două condiții: creșterea vitezei de curgere (cu efecte benefice asupra primenirii apei, dar și cu altele mai puțin dorite, ale creșterii aluvionării și eroziunii) și realizarea unei creșteri ale nivelurilor apei în interiorul deltei.

BIBLIOGRAFIE

Androne, I.: ș.a. „Epurarea apelor uzate industriale”, vol. II. Editura Tehnică, București, 1989

Antoniu, R. ș.a.: „Epurarea apelor uzate industriale”, vol. I, Editura Tehnică, București, 1987

Arad, Susana, Arad, V., Chindriș Gh., Geotehnica Mediului Editura Plaidava 2000 ISBN – 973-994-58-0-5

Azevedo, N. J.: „Filtracao Biologia”, XI, Cursor de Tratamiento Da Aquas Residuarias, Revista DAE del Brasil, Nr. 55, 1964

Babbit, H.E.; Baumann, E.R.: „Sewarege and Sewage Treatment”, New-York, Ed. John Willey and Sons Inc., London. Chappman and Hali Ltd., 1958

Beunza, G. A.: ”Metodo de la Fraccion Remanente para Estimar el Valor de las Constantes K y Lo de la Curva de Demando Bioquimico de Oxigeno en su Primero Etapo”, Publicacion de la Universidad Nacional de Ingenieria, Lima, 1956

Bosset, E.: „Eliminarea materiilor eutrofizante – a treia treaptă de epurare a apelor uzate”, La Technique de L'Eau, nr. 6, 1970

Botnariuc, N.; Vădineanu A.: „Ecologie”, Editura Didactică și Pedagogică, București, 1982

Camp, T.R.: „Sedimentation and the Design of Settling Tanks”, A.S.C.E, paper Nr.2285, vol.lll, 1946, p. 895-930

Certousov, D.M.: „Hidraulica”, Editura Tehnică, București, 1966

Ciulache, S., Meteorologie și Climatologie Editura Univesitară 2004 ISBN 973-85744-8-X

Crețu, Gh. Economia apelor Editura Didactică și Pedagogică București 1976

Culea, Monica. Nicoară, Simona. Culea, E. Pop, I. Monitorizarea factorilor de mediu. Editura Risoprint Cluj-Napoca 2003 ISBN 973-656-484-3

Dauthuixe, P. ș.a,: „Association de reacteurs a cultures fixées pour l'elimination de la pollution carbonée et azotée”, T.M.S. – L'Eau, vol. 87, nr.4,1992, p. 177-185

Dîrja, M., și alții Eroziunea hidrică și impactul asupra mediului – Editura RISOPRINT 2002 ISBN 973-656-254-9

Degremont E.: „Memento technique de l'Eau”, Paris, 1988;

Dima, M.,: „Proiectarea stațiilor de epurare”, Editura I.P. Iași, 1981

Eckenfelder, W.W.,: „Water Pollution Control”, New-York, 1970

Fair, G.M., Geyer, J.,: „Water Supply and Waste-Water Treatment”, cap. 25,1956

Gavril, L. Gavrilă Daniela,. Apele industriale. Editura Tehnică Chișinău 2002 ISBn 9975-63-173-8

Găstescu, P., Știucă, R., 2006, Delta Dunării, Rezervație a Biosferei, Editura Dobrogea, p. 498.

Iliuță, I, Bulearcă, Maria, Acte normative referitoare la mediu. Editura Univ. Politehnica București 2004

Lujerdean, Augusta – Chimia apei și solului – Editura MEDIAMIRA 2006 ISBN 973-713-129-0

Macoveanu, M. Teodosiu, C., Epurarea avansată a apelor uzate conținând compuși organici ne-biodegradabili, Editura Gh. Asachi Iași 1997 ISBN 973-9178-43-X

Mitsuharu, O., Controlul calității mediului, Editura Cartea Universitară București 2003.

Mohan, Gh. Ardelean, A., – Ecologia și Protecția Mediului. Editura “Scaiul” București, 1993.

Muntean, L. Stirban, M., – Ecologie. Editura Dacia, 1995.

Neag, Gh. Culic, Ana. Gerard, V., Soluri și ape subterane poluate – tehnici de depoluare. Editura Dacia Cluj-Napoca 2001 ISBN 973-35-1246-X

Negrei, C., Instrumente și metode în managementul mediului. Editura Economică 1999

Negulescu, M. Epurarea apelor uzate industriale. vol. I și II Editura Tehnică București 1989 . ISBN – 973-31-0068-4

Negulescu, M., Epurarea apelor uzate orășenești. Editura Tehnică București 1978.

Negulescu, M. și alții – Politica mediului înconjurător. Editura Tehnică București, 1995.

Negulescu; M., Epurarea apelor uzate industriale. Editura Tehnică București 1968.

Niac, G. Nașcu, H., Chimie ecologică. Editura Dacia Cluj-Napoca 1998 ISBN 973-35-0779-2

Pănuescu, Daniela. Rusu, T. Ecologia sistemelor de fabricație. Editura Alma mater 2004 ISBN 973-9358-81-0

Pârvulescu, C., Econimisirea și valorificarea intensivă a apelor –Editura Ceres 1978 –

Pișota, I., și alții Hidrologie Editura Universitară 2005 ISBN 973-749-002-9

Robescu Diana, Vereștoy, A, și alții Modelarea și Simularea proceselor de epurare , Editura Tehnică București 2004

Rojanschi, V. și alții – Economia și protecția mediului Editura Tribuna Economică 1997.

Rojanschi, V. și alții – Legislația de mediu și activitatea agenților economici. Buletin Economic Legislativ Nr. 7/1996.

Roman, P. Introducere în fizica poluării fluidelor. Editura Stiințifică și enciclopedică București 1980.

Roș V., și alții Controlul poluării apei în agricultură , Editura TEDESCO Cluj-Napoca 2.003

Rusu, Gh. Rojanschi, Gh. Filtrarea și tehnica tratării și epurării apelor. Editura Tehnica București 1980

Rusu, T – Protecția mediului industrial Editura Mediamira Cluj-Napoca 1997 ISBN 973-9358-81-0

Rusu, T. Moldovan, L. Avram, Simona. – Managementul activităților pentru protecția mediului industrial Editura Mediamira Cluj-Napoca 2003 ISBN – 973-9358-80-2

Rusu, T. Protecția mediului și a muncii. Editura Mediamira Cluj-Napoca 1999. ISBN – 973-3358-39-X

Rusu T. Procedee și echipamente pentru tratarea și epurarea apelor Editura UTPRES Cluj-Napoca 2008 ISBN 978-973-662-366-0

Rusu , T., Tehnologii și echipamente pentru tratarea și epurarea apelor Editura UTPRESS 2008 ISBN 978-973-662-366-0

Serban, P. Stanescu, Al. Roman, P. Hidrologie dinamică. Editura Tehnică București 1989 ISBN 973-31-0101-X

Varduca, A Monitoringul integrat al calității apelor Editura H.G.A. București ISBN 973-98530-9-9

Vasilescu, I. – Protecția mediului înconjurător C.I.D.E. București, 1994.

Vida, S., Popescu, Violeta. Metode de separare a poluanților. Editura U.T. Pres Cluj-Napoca 2003 ISBN – 973-662-008-5

Vișan, S., și alții – Mediul înconjurător – poluare și protecție Editura Economică 2000

Zamfir, Gh. – Efectele unor poluanți și prevenirea lor. Editura Academiei României, 1979.

Zamfir, Gh. – Poluarea mediului ambiant. Editura Junimea Iași, 1974.

Zamfir, Gh. – Poluarea mediului ambiant. Editura Junimea Iași, 1975.

* * * Standardul Internațional ISO 14.000