MASTER: INGINERIA CALITĂȚII ȘI MEDIULUI ÎN INDUSTRIILE DE PROCES [309310]
UNIVERSITATEA POLITEHNICA BUCUREȘTI
FACULTATEA DE INGINERIE MECANICĂ ȘI MECATRONICĂ
DEPARTAMENTUL ECHIPAMENTE PENTRU PROCESE INDUSTRIALE
MASTER: INGINERIA CALITĂȚII ȘI MEDIULUI ÎN INDUSTRIILE DE PROCES
LUCRARE DE DISERTAȚIE
„Evacuarea apelor uzate menajere din orașul Pătârlagele și impactul asupra calității apei râului Buzău”
Coordonator științific:
Prof.dr.ing.Cosmin JINESCU
Masterand: [anonimizat] 2018 – 2019
INTRODUCERE – ARGUMENTAREA TEMEI
PARTEA I
CAPITOLUL 1
[anonimizat] A BAZINULUI HIDROGRAFIC BUZĂU …
EVOLUȚIA PALEOGEOGRAFICĂ
PETROGRAFIA REGIUNII
CARACTERIZAREA PRINCIPALELOR UNITĂȚI DE RELIEF CARE SE SUPRAPUNE BAZINULUI HIDROGRAFIC AL RÂULUI BUZĂU
1.2.1. UNITATEA MONTANĂ
CARACTERISTICI CLIMATICE
1.3.1. TEMPERATURA MEDIE ANUALĂ
1.3.2. TEMPERATURI MEDII LUNARE
1.3.3. UMEZEALA RELATIVĂ A AERULUI
1.3.4. NEBULOZITATEA
1.3.5. PRECIPITAȚIILE ATMOSFERICE
1.3.6. DISTRIBUȚIA SPAȚIALĂ A PRECIPITAȚIILOR
1.3.7. STRATUL DE ZĂPADĂ
VEGETAȚIA
SOLURILE
REȚEAUA HIDROGRAFICĂ
CAPITOLUL 2
REGIMUL HIDROLOGIC AL RÂULUI BUZĂU
2.1 SCURGEREA LICHIDĂ
2.2 CALITATEA APEI
CAPITOLUL 3
APE UZATE ȘI METODE DE EPURARE
3.1. APE UZATE ȘI IMPACTUL ACESTORA ASUPRA MEDIULUI
3.2. PROCESE ȘI METODE DE EPURARE A APELOR UZATE
CAPITOLUL 4
[anonimizat] S.E.A.U. PĂTÂRLAGELE
4.1. PREZENTARE GENERALĂ
4.2. STAȚIA DE EPURARE PĂTÂRLAGELE
4.2.1. TEHNOLOGIA ADOPTATĂ PENTRU EPURAREA APEI UZATE ȘI
PENTRU TRATAREA NĂMOLURILOR……………………………………………….
4.2.2. LISTA OBIECTELOR STAȚIEI DE EPURARE……………………………………
4.2.3. DESCRIEREA TEHNICĂ A STAȚIEI DE EPURARE PĂTÂRLAGELE………….
4.2.4. MONITORIZARE APĂ UZATĂ MENAJERĂ……………………………………..
4.2.5. MĂSURI
CONCLUZII……………………………………………………………………………………
BIBLIOGRAFIE……………………………………………………………………………….
ANEXE………………………………………………………………………………………….
INTRODUCERE – [anonimizat], aer, apă, climă, biosferă – cu elemente create prin activitatea umană. [anonimizat] a societății. [anonimizat], este de neconceput în afara mediului. [anonimizat] a acestuia, precum și a [anonimizat]. [anonimizat], [anonimizat]. [anonimizat]. [anonimizat] a [anonimizat] a unor resurse și prelucrarea lor pentru a deservi populația. [anonimizat]-o măsură mai mare sau mai mică mediului. Asigurarea unei calități corespunzătoare a mediului, [anonimizat] a [anonimizat] o problemă de interes major și de certă actualitate pentru evoluția socială. [anonimizat] ale activității umane cu implicații asupra acestuia. Poluarea și diminuarea drastică a resurselor de materii prime regenerabile, în cantități și ritmuri ce depășesc posibilitățile de refacere pe cale naturală, au produs dezechilibre serioase ecosistemului planetar (EEA, 2006).
Cercetările amănunțite legate de calitatea mediului, de diminuarea surselor de poluare s-au concretizat într-un ansamblu de acțiuni și măsuri care prevăd:
cunoașterea temeinică a mediului, a interacțiunii dintre sistemul economic și sistemele naturale, cu consecințele de rigoare;
utilizarea rațională și cu maximum de economicitate a resurselor naturale;
prevenirea și combaterea degradării mediului provocată de om, dar și din cauze naturale;
armonizarea intereselor imediate și de perspectivă ale societății în ansamblu sau a agenților economici privind utilizarea factorilor de mediu
PARTEA I
CAPITOLUL 1. CONDIȚIILE FIZICO-GEOGRAFICE ALE BAZINULUI HIDROGRAFIC BUZĂU
Bazinul hidrografic Buzău face parte din sistemul hidrografic al Siretului, cel mai întins bazin hidrografic de pe teritoriul României, și anume în partea Sud-Vest a acestui sistem din suprafața căreia ocupă 12,9%. Râul Buzău are o lungime de 308 km, iar bazinul pe care-l drenează apele sale atinge o suprafață de 5.505 km2, ocupând din punct de vedere statistic al mărimii locul 6 ca mărime a suprafeței bazinale după râul Bârlad (43.980 km2), Bistrița, Târnava Mare, Jijia și Timișul și locul 9 ca lungime după râul Prut (716 km), Mureș, Siret, Olt, Ialomița, Someș, jiu și Argeș.
Bazinul hidrografic Buzău se grefează pe amfiteatrul morfologic constituit din rama externă a Carpaților de Curbură, Dealurilor Subcarpatice de Curbură și părții de Nord-Est a Câmpiei Române, fiind orientat pe direcția NV – SE în cursul superior și mijlociu, și SV – NE în cursul său inferior. Bazinul hidrografic Buzău prezintă o asimetrie tipică primindu-și majoritatea afluenților principali de pe partea stângă: Bâsca Mare, Bâsca Mică, Bălăneasa, Sărățel, Slănic, Câlnău ș.a. și numai pe Bâsca Chiojdului și Nișcovul de pe parte dreaptă (Figura 1).
Figura 1. Poziția bazinului hidrografic Buzău în cadrul României
Etimologia numelui geografic Buzău a preocupat o seamă de specialiști români și străini. Rădăcina acestui nume purtat de un râu și ulterior de un oraș se regăsește în mai multe derivate, nume de pâraie, de sate sau de forme de relief mai puțin cunoscute.
Vasile Pârvan a crezut că îl găsește atestat într-un document grecesc sub forma „MUSEOS”, ce conduce la ideea că ar avea o vechime mai mare aparținând limbii geților. Cei mai mulți cercetători sunt de părere că originea numelui Buzău se află în denumirea unei plante, o varietate de soc, cu flori albe și fructe negre – „BOZIUL” sau „BAZIA” cum i se mai spune în unele părți ale Munteniei și Olteniei. Alții derivă toponimul Buzău direct de la numele slav al plantei „BUZU”, în schimb unii cercetători admit un intermediar bulgăresc „BOZOVA” – locul unde crește „bozul” – pentru a explica terminația în „-ău”.
Mult mai recent a apărut o altă variantă a etimologiei numelui răului Buzău. Forma „BUZA” ar avea rădăcină comună cu forma arhaică (din greaca veche) „BIZA, BUZA, BAZA” ce ar însemna: strâmtoare, trecătoare. De aici se pare că au derivat și cuvintele „Byzantion, Baziaș, Buzău” care au asemănări apropiate între ele și din punct de vedere geografic.
1.1. CARACTERIZARE GEOLOGICĂ A BAZINULUI HIDROGRAFIC BUZĂU
Diversitatea formațiunilor geologice și problemele complicate de stratigrafie și tectonică pe care le reprezintă regiunea au determinat acumularea unui bogat material de specialitate.
Primele informații asupra depozitelor din zona internă a flișului datează din sec. XIX, fiind transmise de către A. Bone, H. Cequand, C. D. Pilide, Gr. Ștefănescu și C. Botea, aceștia amintind de prezența depozitelor cretacice în regiunea Munților Buzăului. Mai târziu Mrazec și Popescu-Voitești (1914) considera aproape întreaga zonă internă a flișului de pe teritoriul bazinului superior al Buzăului ca aparținând unei singure serii albianomiocenomarniene ce poartă denumirea de “gresia de Siriu” și care pe lângă gresiile masive din pânza șisturilor negre și o parte din gresiile de Tarcău cuprinde depozitele flișului curbocortical; această serie formează corpul pânzei gresiei de Siriu. Tot aceștia consideră marnele roșii senoniene ca alcătuind o pânză de șariaj independentă și citează prezența lor pe Bâsca Chiojdului și în Valea Buzăului.
Asupra vârstei gresiei de Siriu există în literatura geologică mai multe opinii. Filipescu o consideră de vârstă eocenă, Popescu (1951) și Băncilă (1958) îi atribuie vârsta senonian-eocenă. În sfârșit Marinescu (1963) atribuie o vârstă exclusiv cretacică.
O deosebită contribuție la cercetarea geologică a ariei subcarpatice a fost adusă de către Ioana Pană (1966, 1967), ce a stabilit relațiile stratigrafice întâlnite în cadrul regiunii Buzăului. Acestor studii li s-au adăugat și cele întreprinse de I. Andreescu (1972, 1975) mai ales în zona Pârscov, astfel că un subetaj al Dacianului (cel superior) primește chiar denumirea de Pârscovian.
EVOLUȚIA PALEOGEOGRAFICĂ
Alcătuirea geologică a bazinului hidrografic Buzău se axează pe baza a două mari unități structuralo-tectonice: geosinclinalul carpatic și platforma moesică.
Geosinclinalul carpatic ocupă partea de nord-vestică a bazinului și se divizează la rându-i în două zone principale: zona flișului cretacic și paleogen și zona de molasă neogenă. Prima zonă, cea a flișului cretacic și paleogen, corespunde unităților montane cuprinse în bazin iar cea de-a doua corespunde reliefului de dealuri și depresiuni subcarpatice.
Zona montană s-a clădit în geosinclinalul carpatic treptat, din cretacicul mediu până în miocen. Astfel, ca urmare a mișcărilor de la finele senonianului partea vestică, corespunzătoare flișului cretacic, exondează, fiind supusă acțiunii proceselor subaeriene. În eocen, în bazinul marin de la est de această zonă, se producea o activitate de sedimentare puternică, predominând materialul terigen adus de rețeaua hidrografică din vest (S. Pauliuc, 1962). Spre sfârșitul eocenului, în timpul depunerii stratelor de Plopu (marno-argile), se constată o micșorare a aportului de material nisipos, situație care se accentuează în oligocen și care se explică printr-o peneplenizare a reliefului uscatului (N. Grigoraș, 1955, S. Pauliuc, 1965). În miocenul inferior au loc mișcări de ridicare care conduc la cutarea depozitelor paleogene și începutul schițării pânzelor de șariaj din cadrul flișului paleogen (I. Patrut, 1955). Manifestarea unei puternice transgresiuni a redus uscatul în zona flișului paleogen, fapt care explică lipsa elementelor paleogene din conglomeratele burdigaliene (D.M. Preda, 1924). Probabil existau câteva insule corespunzătoare crestelor actuale ale Penteleului și a căror nivelare s-ar suprapune pe finalul modelării suprafeței Chirușca din vest.
O nouă fază de mișcări tectonice se face simțită în tortonianul mediu și se continuă în sarmațian, în urma căreia se definitivează structura flișului paleogen și exondează întreaga regiune. Astfel din sarmațian începe o nouă etapă de modelare a reliefului, care va afecta, în afara flișului intern, și flișul paleogen. Ea debutează cu acumularea elementelor grosiere din sarmațianul mediu și ține până la începutul dacianului. Prezența meoțianului transgresiv și discordant peste depozitele mediteranului I din regiunea Drajna a elementelor remaniate din flișul paleogen în depozite bugloviene (D.M. Preda, 1924), a andezitelor rulate din conglomeratele meoțiene din zona subcarpatică (Ioana Pana, 1966, I. Gherman, A. Damian, 1968), aduse din nord, atestă existența unei suprafețe uscate de mari dimensiuni situată în nordul subcarpaților buzoeni, pe care rețeaua hidrografică vestică și nordică și-a prelungit cursurile. Regiunea sinclinalului Rușavăț (la sud de Cislău) a devenit zonă de țărm, aici depunându-se materiale grosiere ce au condus la formarea de conglomerate și gresii (Ioana Pana, 1966). Această fază de modelare începută din tortonianul superior și căreia îi aparține nivelul Penteleu – Podu Calului se continuă până la finele meoțianului, când noi mișcări afectează regiunea producând exondări. Ponțianul corespunde cu o fază de calm tectonic, chiar cu o ușoară și lentă coborâre a uscatului în zona subcarpatică. În acest interval rețeaua hidrografică extinsă spre sud încă din faza anterioară pare să-și fi stabilit cursurile, tăind în suprafețele mai vechi o suprafață nouă ce pare clar sub forma unor largi culoare suspendate în lungul văilor actuale (Buzău, Bâsca Mare, Bâsca Mică) sau indică paleocursuri.
Acumulările psamitice bogate din dacianul mediu, legate de o nouă ridicare a uscatului, indică începutul altei etape morfosculpturale. La sfârșitul dacianului au loc noi mișcări de ridicare paralel cu retragerea treptată a lacului pliocen care în levantin este colmatat în sectorul subcarpatic.
Mișcările din faza valahă duc la ridicarea puternică a zonei montane cu un maxim în lungul axului format de munții Lăcăuț – Penteleu – Siriu – Ciucaș (Gr. Posea, 1968), la exondarea subcarpaților și definitivarea cutării lor. Buzăul și afluenții săi se adâncesc creând un nou nivel, villafranchian-st.prestien.
În pleistocenul superior, ca urmare a coborârii nivelului de bază (Câmpia Buzăului) și a ridicării treptate a întregului ansamblu munți – subcarpați, pe anumite sectoare de vale s-au format terase. Intensitatea diferită a ridicărilor sau a coborârilor au determinat deformări locale în profilul longitudinal al acestora.
Avanfosa precarpatică, conturată încă de la începutul terțianului, a jucat rolul unui spațiu de acumulare și migrare spre est a geosinclinalului carpatic. Pătrunderea flișului paleogen în molasa neogenă a domeniului subcarpatic face să apară o fâșie de interferență între Carpați și Subcarpați, caracterizată prin prezența unor cute strânse precum și o masivitate pronunțată a reliefului.
Odată cu sfârșitul pliocenului și începutul cuaternarului se fac simțite mișcările valahe prin ridicarea masivelor muntoase, paralel cu reactivarea unor vechi fracturi și accentuarea structurilor din subcarpați. Efectul cel mai important al acestui fenomen tectonic îl constituie accentuarea eroziunii. Amploarea depunerilor va dura mult timp, paralel cu accentuarea și înălțarea cutelor subcarpatice. Acum a avut loc cea mai puternică ridicare în bloc a carpaților și căderea de-a lungul fracturii marginale a molasei subcarpatice, implicit amplificarea structurilor subcarpatice.
În ceea ce privește evoluția văii râului Buzău s-au emis mai multe teorii, dintre care menționăm pe cea a lui G. Vâlsan pentru sectorul din Câmpia Română, pe G. Schilling (1910), N. Orghidan (1932, 1939, 1969), A. Nordon (1931), Gr. Posea și V. Gârbacea (1967, 1969), T. Naum (1961), M. Ielenicz (1971, 1973) pentru sectorul montan.
O altă controversă este aceea privind originea transversală a văii râului Buzău. Și în acest sens sunt emise o suită de variante, prima fiind ce a lui G. Shilling (1910) care afirmă ca acesta s-a format printr-o acțiune de captare. El presupunea un bazin format din două cursuri care drenau depresiunea Întorsurii Buzăului, și care se vărsa în râul Olt. Avansând cu cercetările în acest sens M. Ielenicz stabilește și momentul în care captarea ar fi avut loc, adică în pleistocenul mediu, conform cronologiei stabilite a suprafețelor de nivelare din Munții Ciucaș – Buzău. Cauza captării este pusă pe baza cantității mari de precipitații ce ar fi căzut în acel timp pe versantul Sudic al Carpaților, unde se înregistrau ridicări ce favorizau fenomenul de eroziune. După captare, râul Buzău s-ar fi adâncit treptat, rezultând astfel terasele de 5 – 6 m și respectiv 3 – 4 m. A urmat o fază în care sectorul central al depresiunii s-a lăsat în lungul unor linii de falie, ceea ce a favorizat aluvionări fie într-un lac care se revărsa prin sectorul Crasna – Harțagu spre sud, fie într-o arie mlăștinoasă a cărei rețea ar fi fost treptat preluată de Buzău într-o nouă fază de adâncire.
Unele argumente aduse de Shilling reflectă o realitate morfologică, dar interpretarea este eronată, afirma M. Ielenicz în lucrarea sa de doctorat (1974).
Alți autori consideră sectorul de defileu al Buzăului ca fiind de natură antecedentă. A. Nordon (1933) aduce ca argumente existența în lungul văii a suprafețelor ponțiană și daciană, iar bombarea lor în sectorul central o pune pe seama tectonicii.
N. Orghidan (1939), combătând ipoteza lui Shilling arată că prezența platformelor de eroziune de pe rama nordică a Carpaților de la Curbură și în defileul Buzăului îndeosebi cea de 1000 m și 1243 ÷ 1550 m constituie un argument în spijinul antecedenței acestui râu. Râul Buzău și Bâsca Mare și-ar fi dezvoltat bazine dincolo de marile înălțimi anterior formării suprafeței de 1000 m. Valea largă și panta mică a Hamașului, pietrișurile pliocene de pe unele culmi aflate la 800 m ar aparține unui afluent mai mare care venea dinspre nord, cum ar fi Pârâul Negru, un fel de Bâscă mai veche, captată de râul Olt.
Gr. Posea și V. Gârbacea (1959) susțin formarea cursului râului Buzău prin antecedență, arătând că nivelul de bază din depresiunea Brașov se situa mai jos decât cel din imediata vecinătate a Buzăului (la Întorsură), iar ridicările mai intense pe aliniamentul Siriu – Penteleu n-ar fi permis realizarea unei captări dinspre sud. Tot ei consideră că Buzăul din Ciucaș ar fi fost de fapt un afluent al râului ce venea din nord peste șaua de la Obârșia Lădăuțului Mare. După formarea Depresiunii Brașov și decapitarea râului Nordic, cel cu izvoare în Ciucaș ar fi rămas ca sursă principală. După anii 1971, Posea Gr. Stabilește și principalele momente din evoluția Buzăului.
M. Iancu (1971) explică cotul Buzăului ca fiind dictat de trei factori legați de neotectonică și structură ce s-ar fi opus trecerii Buzăului spre Nord.
Majoritatea autorilor admit că oscilările respective ale cursului râului Buzău sunt datorate în cea mai mare parte nu numai lăsărilor de la gura Siretului dar mai ales și de legile pendulării râurilor în zona de umplere piemontană.
1.1.2. PETROGRAFIA REGIUNII
În general din punct de vedere petrografic unitățile de relief peste care se suprapune bazinul superior al râului Buzău sunt constituite în cea mai mare parte din gresii, marne, argile, șisturi, conglomerate (zona montană), fig.2.
Figura 2 Harta geologică a bazinului hidrografic Buzău (după D. Diaconu)
Fundamentul Carpaților de Curbură constituie sectorul cu cea mai complexă structură geologică. Este alcătuit în general din cristalinul carpatic, care înregistrează o cădere maximă pe axa Odorhei – Buzău. Este puternic fragmentat în horsturi și grabene care corespund la suprafață cu masive montane și depresiuni. La sud-est de acest aliniament se află sectorul intern al soclului baikalian al Platformei Moesice, iar mai la est, fundamentul șisturilor verzi. Soclul baikalian este alcătuit din fose și cordiliere orientate vest-est. Cordilierele, pragurile, horsturile au avut perioade de exondare diferite, constituind surse principale de proveniență a sedimentelor ce se acumulau în fose. Dintre acestea „cordiliera cumană” a jucat un rol important atât ca sursă sedimentogenă cât și ca bloc de rezistență în fazele de cutare. Acest ansamblu structural este acoperit de depozite cretacice, paleogene și miocene, a căror structură reflectă și jocul blocurilor din fundament (M. Ielenicz, 1974).
Sub aspect petrografic, Munții Ciucaș sunt alcătuiți din conglomerate, ce poartă denumirea și de conglomeratele de Ceahlău – Zăganu. Fragmente conglomeratelor sunt formate din șisturi cristaline (gnaise oculare, gnaise granitice, micașisturi, șisturi sericito-cloritoase, cuarțite), roci sedimentare (calcare tithonice, calcare urgoniene), etc. În câteva puncte sunt întâlnite la partea inferioară a gresiilor și conglomeratelor, pachete de calcare cu grosimi de circa 50 m. Sunt calcare recifogene, algolitice, în care, pe lângă alge, se găsesc resturi de corali, pachiodonte etc.
Munții Buzăului sunt constituiți din mai multe unități ale flișului carpatic. Rocile din care sunt formați sunt predominant reprezentate prin gresii, argile și marne. La acestea se mai adaugă și microconglomerate, marnocalcare, menilite, șisturi diolotice ș.a.. Ele alcătuiesc strate cu grosimi ce variază de la câțiva centimetri până la 2 ÷ 10 m, dispuse în alternanță. Deosebirile care apar de la o unitate la alta rezidă, pe de o parte, din compoziția mineralogică a rocilor, pe de alta, din ponderea și grosimea stratelor.
Masivul Siriu este alcătuit din bancuri groase de gresii care adesea trec în microconglomerate. În partea de est apare și o fâșie de depozite oligocene, constituită din alternanțe de gresii, marne, disodile și menilite. Această formațiune grosieră, de culoare cenușie, care alcătuiește principalele culmi ale acestor munți a fost denumită de geologul I. Popescu Voitești „gresia de Siriu”, dat fiind desfășurarea ei în acest masiv.
Masivul Penteleu este format din complexul pânzei de Tarcău (fliș paleogen). Stratele sunt cutate strâns, uneori sub forma unor cute-solzi, dar se remarcă și câteva sinclinale și anticlinale, mai largi, cum ar fi sinclinalul care trece peste creasta Cernatu – Penteleu și anticlinalul Viforâtei. Din punct de vedere petrografic domină formațiunile de fliș grezos (gresia de Tarcău), intercalații șistoase (facies de Fusaru), marne și marno- calcare, fliș bituminos cu gresie de Kliwa, conglomerate. Faciesurile de Fusaru și Kliwa (prezente și în celelalte masive ale Buzăului, cu excepția Siriului) se remarcă prin existența unor orizonturi extrem de variate ca alcătuire și duritate. Gresiile, tari, gălbui-albicioase, predominant silicioase, formează strate de 0,5 ÷ 2 m grosime ce alternează cu formațiuni moi, friabile, ușor de dislocat, reprezentate prin șisturi disodilice, argile, etc..
Masivul Podu Calului este alcătuit predominant din gresii masive cu intercalații argiloase secundare, marne, dispuse în alternanță și pe grosimi diferite.
În Culmea Ivănețu se extinde tot pânza de Tarcău, dar domină faciesul de Fusaru (fliș grezos intercalat cu formațiuni șistoase), faciesul bituminos și gresia de Kliwa. Această culme reprezintă obârșia primului pinten paleogen (de Văleni), ce se desprinde de Carpați și trecând peste Buzău (prin vârful Cătiașu), pătrunde în zona Subcarpatică.
În Munții Monteoru predomină alternanțele de gresii și șisturi argiloase paleogene, strâns cutate și faliate, corespunzătoare pintenului de Homorâciu, ce vin în contact cu depozite miocene și pliocene din Depresiunea Drajna-Chiojd.
Orizonturile și stratele de gresii, argile și marne sunt cutate, ele având o direcții predominant NE-SV. Dacă în jumătatea nordică cutele au o dezvoltare normală, în cea sudică ele au fost faliate și deformate, frecvent fiind aduse chiar la verticală (foto 1).
Foto 1 Gresii la zi într-o deschidere de pe versantul drept al Buzăului în aval de localitatea Nehoiu
Delimitarea dintre zona montană și cea subcarpatică se face printr-o denivelare de circa 200 m, bine marcată mai ales între localitățile Sibiciu și Lopătari; pe această distanță, ca și spre Bisoca, se observă un culoar de contact (între flișul paleogen și miopliocenul subcarpatic) (foto 2, 3).
Foto 2. Vedere generală a contactului dintre zona carpatică și cea subcarpatică pe valea râului Buzău (Păltineni)
Foto 3 Detaliu – contactul dintre zona montană și cea subcarpatică din valea Buzăului în dreptul localității Păltineni
1.2. CARACTERIZAREA PRINCIPALELOR UNITĂȚI DE RELIEF PESTE CARE SE SUPRAPUNE BAZINUL HIDROGRAFIC SUPERIOR
Relieful bazinului hidrografic Buzău se dispune în cadrul a trei trepte principale, care coboară altimetric de la nord-vest spre sud-est: munți (38,6%), dealuri (28,07%) și câmpie (33,33%). Fiecare din aceste trepte sunt, la rândul lor, foarte divizate, determinând diferențierea mai multor subunități de relief, care își pun amprenta asupra regimului hidrologic al râului Buzău și a relațiilor de sinteză determinate între caracteristicile fizice ale bazinului și cele hidrologice.
1.2.1. UNITATEA MONTANĂ
Se suprapune peste marea unitate a Carpaților de Curbură și cuprinde ca subunități principale: Munții Ciucaș, Munții Buzăului, Munții Vrancei.
1. Munții Ciucaș constituie partea cea mai înaltă a bazinului hidrografic, dealtfel și locul de unde izvorăște râul Buzău. Munții Ciucaș se desfășoară între râul Prahova în Vest și culoarul depresionar Slon – Crasna, în Est. În Sud contactul apare evident față de subcarpați din toate punctele de vedere: tectonic, morfometric și petrografic. În Nord intră în legătură cu o suită de culmi joase aflate la o altitudine de 1000 ÷ 1200 m față de care se constată o cădere de câteva sute de metri, limita desfășurându-se prin bazinul mijlociu al Târlungului și Zizinului, apoi pe la localitatea Vama Buzăului. Astfel bazinul hidrografic Buzău nu drenează decât o parte din această unitate montană, dar care prezintă o mare importanță în formarea resurselor de apă ale acestuia.
Pare cel mai bine individualizat masiv față de zonele limitrofe datorită conglomeratelor din care este alcătuit. În peisaj nu se impun treptele de modelare (treapta de 1650 m fiind cea mai bine reprezentată) ci relieful petrografic și structural. Înălțimea maximă se înregistrează în vârful Ciucaș 1959 m, dar există și câteva vârfuri ce depășesc 1800 m precum Tigăile Mari, Gropșoarele. Culmile principale se desfășoară de regulă la 1650 – 1750 m (Gropșoarele – Zăganu, Colții Natrii, Bratocea, Chirușca, etc.). Se evidențiază tipul de relief dezvoltat pe conglomerate cu mai multe subtipuri dezvoltate în funcție de compoziția acestora. Local s-a dezvoltat un relief carstic de suprafață legat de masa Klipelor calcaroase. Apar „turnuri”, „coloane”, „tiglăi” sau „tigăi”, „clăi”, „ciuperci”, „sfincși”, lapiezuri, doline, etc.
Masivul Ciucaș se desfășoară pe lanțuri de creste adesea etajate. În lungul Teleajănului și al afluenților Buzăului, în funcție de stratele secționate s-au format sectoare de chei (Cheița, Cheițele Dălghiului, Cheițele Strâmbului, Cheile Văii, Stânii, ș.a.)
2. Grupa Munților Buzăului se desfășoară între Slon și Crasna, în Vest, și Bâsca Mică în est; alcătuiesc un ansamblu de culmi și masive cu altitudine medie de 1000 ÷ 1200 m, cu o atingere a altitudinii de 1700 m (Vârful Penteleu) și alte câteva de 1600 m; iar în Nord se înregistrează o scădere altimetrică de circa 200 m ce o separă de grupa Clăbucetelor. La Sud limita se axează în general pe o suită de vârfuri de peste 1000 m altitudine din Culmea Ivănețului. Limita nu este foarte evidentă datorită influenței râurilor Bălăneasa și Sibiciu care prin bazinetele lor largi au alterat să spunem această limită. În general munții Buzăului sunt încadrați în vest de Munții Ciucaș, în est de Munții Vrancei, în sud de dealurile Subcarpaților de Curbură, iar în nord de Clăbucetele Întorsurii, având o extensie teritorială de circa 1900 km2.
Evoluția acestor munți începe din sarmațianul superior odată cu exondarea definitivă a lor rezultând patru trepte de modelare. Caracteristicile principale ale grupei sunt date de: înălțimi sub 1700 m, existența unei rețele hidrografice ce traversează linia celor mai mari înălțimi (Buzău, Bâsca Mare, Bâsca Mică); varietate litologică și structurală (gresii de Siriu, Kliwa, de Tarcău, marne, argile, șisturi argiloase etc.). Culoarele de vale ale Buzăului, Bâscei Mari, Bâscei Mici, Nehoiului îi împart în cinci subunități.
a. Munții Siriu, cuprinși între râurile Buzău, Crasna și Siriu sunt formați din mai multe sinclinale și anticlinale orientate NV – SV. O mare parte din masiv este reprezentată de un sinclinal suspendat al cărui ax se desfășoară în lungul văilor Mălâia și Urlătoarea. Flancul vestic dă naștere la abruptul dintre văile Crasna și Siriu Mare, fiind alcătuit din gresii dure; numai în partea estică se adaugă o fâșie de oligocen cu alternanțe de gresii, marne, disodile și menilite. Altitudinal depășește 1600 m prin Culmea Mălâia (1668 m) și Vârful Bocârnea (1653 m), în rest situându-se între 1000 – 1400 m. Există trepte de modelare și numeroase forme de relief structural și periglaciar. Văile principale sunt largi și puțin adânci lka obârșii, cu rupturi de pantă și largi în sectorul din aval, cu formă chiar de bazinete. În estul crestei Mălâia pe o largă suprafață cvasistructurală, există două microdepresiuni a căror geneză se pare a fi periglaciară. Sub creasta Mălâiei se află Lacul Vulturilor (sau Lacul fără Fund).
b. Munții Podu Calului se desfășoară între râurile Bâsca Mare și Buzău, atingând 1.437 m în vârful omonim. Aici treapta de ±1400 m are cea mai clară desfășurare. Ei sunt împărțiți de văile Cașoca și Harțagu în trei culmi, unite prin văi largi. Astfel la Sud de Cașoca se află Culmea Podu Calului, între văile Cașoca (la Sud) și Harțagu (la Nord), Culmea Teherău, iar la Nord Harțagu, Culmea Bota.
Munții Podu Calului sunt formați din gresii, marne, șisturi argiloase în alternanțe cu grosimi diferite, fapt ce reiese din înfățișarea văilor și a interfluviilor. Interfluviile corespund anticlinalelor alcătuite din roci dure. Ei au o altitudine mai redusă cu circa 250 – 300 m față de Munții Siriului, atingând altitudinea maximă în cadrul vârfului Podu calului 1439 m, în dreptul localității Gura Teghii. Se desfășoară între râurile Bâsca Mare și Buzău, fiind masivul unde treapta de 1400 m are cea mai clară desfășurare, fapt important pentru formarea resurselor de apă ale bazinului.
Munții Podu Calului sunt împărțiți de văile râurilor Cașoca și Harțagu în trei culmi unite de șei largi. Astfel, între Bâsca Rozilei (sud), Bâsca Mare (est), Buzău (vest) și Cașoca (nord) se află Culmea Podu calului propriu zisă; între văile Cașoca (sud), Bâsca Mare (est), Harțagu (nord) și Buzău (vest) se află culmea Bota.
Privite de pe Siriu sau din Penteleu, bazinele hidrografice ale acestor râuri par niște amfiteatre uriașe, în care umerii de eroziune se dispun în trepte la 1200 m, 1000 m, 900 m. Afluenții sunt scurți, văile au caracter suspendat, prezentând rupturi de pantă la confluențe. Văile principale prezintă sectoare de chei și cascade la trecerea prin gresia de Tarcău, cum este cazul spre exemplificare cu râul Cașoca în amunte de confluența cu Trestia. Versanții văilor desfășurate în roci moi sunt frecvent afectați de alunecări de teren de diferite mărimi. Alături de pornituri vechi, a căror suprafețe sunt acoperite cu păduri, se desfășoară (pe versanții despăduriți) alunecări recente generate de diferite cauze ce degradează versanții. Un ultim aspect îl constituie lungimea mare a văilor orientate spre Buzău, în comparație cu afluenții Bâscei Mari, și poziția cumpenei de apă în imediata vecinătate a râului Bâsca Mare. Aceasta se explică prin nivelul mai coborât al Buzăului (între 590 și 380 m de la Harțagu la Nehoiaș), față de Bâsca Mare (810 m la Paltinu și 540 m la Varlaam), ceea ce a permis o adâncire și o înaintare rapidă a afluenților săi. În sudul masivului, abundența rocilor moi, plastice, precum și un nivel de bază coborât au favorizat înaintarea rapidă a tributarilor Bâscei Rosilei (Păltiniș, Vinețiș, Tega) care prezintă îngustări în fâșiile formate din gresii și bazinete cu alunecări în depozite plastice.
Figura 3. Unitățile majore de relief peste care se suprapune bazinul râului Buzău
c. Munții Penteleu, cuprinși între Bâsca Mică și Bâsca Mare sunt constituiți din creasta centrală Monteoru (1384 m) – Penteleu (1772 m) – Ciulianoș (1602 m), din care se desprind o serie de culmi secundare ce coboară în trepte spre cele două văi.
Geologic sunt formați din complexe grezoase strâns cutate, unele până la solzi. Gresia de Tarcău se impune în relief prin masivitate, suprafețe relativ netezite și văi înguste. Pe versanții alcătuiți din gresii și roci plastice se desfășoară alunecări masive. În peisaj se impun treptele de modelare de ±1450 m și ±1200 m. Majoritatea afluenților Bâscei Mari au caracter longitudinal față de structură, în schimb cei ai Bâscei Mici sunt transversali.
d. Munții Monteoru sunt formați mai întâi dintr-o creastă semicirculară la peste 1000 m altitudine (Răstoaca 1293 m, Monteoru 1374 m) apoi din culmea secundară, Gherghelău. Structural prezintă aceleași caractere ca și Munții Podu Calului, rezultând, deci, multe afinități morfologice. Astfel în gresia de Tarcău sunt sculptate sectoarele înguste ale văii Nehoiu și sunt prezente blocurile periglaciare; în faciesul de Fusaru se impun alunecări de teren.
Ultima prelungire a muntelui spre Subcarpați este Culmea Cătiaș (1014 m), miocenul sinclinalului Drajna ce pătrunde în munte ca o pană se face simțit în peisaj prin alunecările din cursul inferior al văii Nehoiu și în cele două șei largi (Cătiaș și Prihodiște).
e. Culmea Ivăneț se află la Sud de Bâsca Rozilei, având o orientare est-vest; ea are câteva vârfuri mai importante (Ivăneț 1181 m, Arsenie 1115 m, Zboiul 1115 m și Stănicu 992 m), alcătuite din gresie. Culmea reprezintă obârșia pintenului Văleni, format aici îndeosebi din facies de Colți și facies de Kliwa. Cuveta de Drajna, miocenă, care se interpune între această culme și masivele paleogene nordice se extinde pe Bâsca Rosilei până la localitate Gura Teghii. Pe versanți predomină alunecările de teren, separate de creste ascuțite (din gresii).
Pe versantul nordic al Ivănețului se dezvoltă o serie de văi ce se varsă spre Bâsca. Pe versantul sudic, la obârșia văilor Sibiciu, Bălăneasa, Sărățel, s-au dezvoltat bazinetele de eroziune Colți, Aluniș, Brătilești, Goidești – Fundata.
3. Grupa Munților Vrancei se află pe latura nord-estică a arealului montan peste care se suprapune bazinul râului Buzău, fiind vorba despre o fâșie destul de îngustă ce reprezintă versantul vestic al unor înălțimi cum ar fi: Vârful Lăcăuți (1777 m), Goru (1785 m), Giurgiu (1720 m), Mușa (1420 m), Furu (1415 m). În mod special versanții de sub Lăcăuți și Giurgiu cad ca niște abrupturi puternice către Bâsca Mică. Goru apare mai masiv, iar Furu se desprinde de culmea Măceșul (1354 m) care coboară până spre Lopătari. În peisaj se remarcă masivele Furu și Mușa care apar ca martori structurali ce domină culmi largi de 1300 ÷ 1400 m. Acest sector are o structură și o morfologie apropiată de cea a Penteleului (suprafețe de eroziune și structurale, alunecări și prăbușiri, bazinete și îngustări, etc.). Din acești munți izvorăsc râurile Bâsca Mare și Bâsca Mică.
Între masivele și culmile principale enumerate până acum există culoarele văilor Buzău, Bâsca Mare, Bâsca Mică și Bâsca Rozilei precum și depresiuni cu o extindere teritorială mai mare sau mai mică (Depresiunea Întorsurii, depresiunea Comandău, depresiunea Zăbrătău – Crasna, depresiunea Valaam – Gura Teghii și depresiunea Nehoiu).
Culoarele văilor Buzău, Bâsca Mare, Bâsca Mică au o desfășurare aproximativ N-S, fiind puternic adâncite, înregistrându-se o energie de relief ce variază între 600 – 800 m. În faciesurile grezoase văile sunt înguste cu versanți abrupți și prezentând umeri de eroziune, iar în talveg au rupturi de pantă. În faciesurile mai puțin rezistente la eroziune s-au dezvoltat bazinete depresionare cu 1 ÷ 2 terase, o albie largă și versanți domoli, acoperiți cu deluvii de alunecare.
Culoarul de vale Bâsca Rozilei este paralel cu aliniamentele structurale principale, fiind axat pe un sector de cute solzi intens faliat, care cuprind și depozite miocene. Alternanța faciesurilor plastice și friabile cu gresii dure și tectonizarea puternică au favorizat o intensă dinamică de versant, axată pe deplasări de teren.
Grupa Clăbucetelor cuprinde culmi mai joase, cu altitudini ce oscilează între 800 ÷ 1200 m, teșite și rotunjite, desfășurate în nordul grupei anterioare. Individualizarea grupei s-a realizat în pliocen superior – cuaternar, în condițiile în care, în Nord, s-a format Depresiunea Brașov, iar in Sud, masivele montane au suferit o puternică înălțare. Poziția grupei la interferența celor două arii tectonice cu acțiuni opuse s-a materializat inițial printr-o ridicare ușoară a Clăbucetelor, apoi în unele lăsări locale (Întorsura Buzăului, Comandău). Crearea Depresiunii Brașov a dus și la formarea unei rețele de râuri noi care, ulterior, a înaintat regresiv spre sud, captând afluenții din bazinele Buzăului.
Clăbucetele sunt împărțite în 5 subunități, de câteva discontinuități morfologice, după cum urmează: Clăbucetele Giuvalei sau Brănene, Clăbucetele Predealului, Clăbucetele Târlungului, Clăbucetele Întorsurii și Clăbucetele Brețcului.
Foto 4 .Râul Buzău in aval de barajul de la Siriu
Clăbucetele Întorsurii se desfășoară între văile Târlung (la Vest) și Zagon (la est), fiind încadrate în Sud și NE de masive ce le domină cu circa 300 m. Contactul cu Depresiunea Brașov este marcat de conuri piemontane, glacisuri proluvio-coluviale și măguri la 650 ÷ 700 m. geologic sunt formate din depozite marno-grezoase. Cele mai extinse trepte de nivelare sunt la ±1150 m și ±950 m. La contactul cu masivele sudice ase păstrează în unele vârfuri, martori din treapta imediat următoare (la ±1400 m). La obârșia unor afluenți există șei largi care indică paleocursuri previllafranchiene cu obârșii în la nord.
Depresiunea Întorsurii, dezvoltată pe cursul superior al râului Buzău, are vatra la 700 m; culmile limitrofe o domină cu circa 300 ÷ 350 m. Numele este legat de cotul brusc pe care-l face aici râul, între localitățile Vama Buzăului și Zăbrătău. Depresiunea s-a individualizat în cadrul flișului cretacic, îndeosebi în unitatea est-internă, prin manifestarea intensă a eroziunii laterale, în condițiile ridicării regiunilor montane sudice și a existenței unui fond litologic variat. Nu trebuie neglijat nici aportul ușoarei subsidențe din pleistocen (în sectorul central – vestic) la definitivarea depresiunii. În spațiul depresionar există două nivele de eroziune, la ±850 m și 770 m, care înclină spre centrul acestuia și 1 ÷ 3 nivele de terasă. În compartimentul central vatra depresiunii este formată dintr-un șes în care pot fi reconstituite vechile cursuri ale râului Buzău.
Pe Bâsca Mare s-a individualizat Depresiunea Comandău cu aceeași geneză ca și Depresiunea Întorsurii (eroziune diferențială într-o arie cu mișcări de înălțare mai reduse, afectată local și de unele mișcări subsidente). Vatra se află la o altitudine de circa 1000 m, fiind formată dintr-o luncă largă cu numeroase sectoare mlăștinoase și o terasă cu o înălțime de 1,5 ÷ 2 m. În partea centrală a depresiunii ea are 3 m și un pod intens coluvionat (Ielenicz M. 1984).
1.3. CARACTERISTICILE CLIMATICE
Rețeaua Națională de Observații Meteorologice cuprinde stații meteorologice, stații aerologice, centre radar și posturi pluviometrice, in arealul de studiu existand mai multe puncte de masurare a acestor caracteristici (tabel 1).
Teritoriul care face obiectul de studiu se suprapune peste teritoriul Carpaților de Curbură și Depresiunea Întorsura Buzăului.
Tabelul 1
Caracteristicile stațiilor și posturilor pluviometrice din bazinul Buzău
Relieful bazinului hidrografic Buzău este principalul factor generator al climei și topoclimei. El influențează aspectele de vreme prin altitudine, orientarea pantelor, configurația locală, microrelief, etc..
Datorită diferenței mari de altitudine (cca. 1700 m), pe suprafața bazinului fiecare element climatic variază conform zonalității verticale a peisajelor geografice. Pe acest fond formele de relief (pozitive sau negative) introduc aspecte locale în variația regimului termic, de mișcare a curenților de aer, etc.
De asemenea orientarea culmilor și înclinarea pantelor joacă un rol important, în genere constituind un baraj orografic în calea maselor de aer. Astfel culmile sudice sunt supuse descendenței maselor de aer oceanic în cadrul advecției lor dinspre Vest, determinând apariția fenomenelor de föhn, care determină o încălzire și uscăciune mai mare.
Figura 4 Harta topoclimatică a bazinului hidrografic Buzău
Tabelul 2
Datele caracteristice topoclimatului din arealul bazinului hidrografic Buzău
Sursa date: Atlas RSR, 1977, ANM 2018.
1.3.1. TEMPERATURA MEDIE ANUALĂ
Arealul carpatic din cadrul bazinului hidrografic Buzău este caracterizat de temperaturi medii anuale ce variază între +2 ÷ +4 0C, în funcție de mai mulți factori specifici, dar care ne indică mai ales o anume altitudine a acestora și nu în ultimul rând o consecință a plasării zonei montane a Buzăului în cadrul arcului carpatic.
Orientarea versanților față de direcția de deplasare a maselor de aer cu diferite caracteristici termice și de umezeală, precum și frecventele procese de descendență a aerului fac ca să existe o distribuție pe altitudine a valorilor medii ale temperaturii în cadrul bazinului dar și ca temperatura medie multianuală să fie mai mare cu 1 ÷ 2 0C față de regiunile înconjurătoare.
Distribuția spațială a valorilor medii anuale ale temperaturii aerului prezintă o zonalitate verticală (gradientul termic vertical fiind de 0,50 ÷ 0,7 0C/100m) ce se reflectă și în cadrul celorlalte elemente climatice (precipitații, umiditate, evaporație, etc.). În raport cu scăderea altitudinii, se înregistrează o creștere a valorii temperaturii medii anuale, care la 1600 m se apropie de +2,0 0C, la 1200 m +4,0 0C , 800 m +6 0C, la 200 m se atinge +9,5 0C iar în zona de câmpie, unde se ating cele mai reduse valori ale altitudinii se înregistrează o temperatură medie multianuală de +10,5 0C (Făurei +10,8 0C) (fig.4).
Figura 5 Variația temperaturii medii anuale cu altitudinea în arealul bazinului hidrografic Buzău
1.3.2. TEMPERATURILE MEDII LUNARE
Pentru zona montană, ca de altfel pentru întreg arealul studiat, situată între 1800 ÷ 1000 m altitudine luna cea mai rece din decursul anului este ianuarie cu valori termice ce variază în jurul a –8 0C. În cadrul depresiunile intramontane, unde inversiunile de temperatură duc la o “sedimentare” a aerului rece, alunecat descendent pe pante și răcit prin efectul radiației nocturne, temperaturile medii lunare cele mai scăzute se înregistrează de asemenea în luna ianuarie fiind în jur de –5 0C (-5,8 0C la Întorsura Buzăului).
Regimul termic al lunii ianuarie, se caracterizează prin valori ale temperaturii de –2 0C, în culoarul Buzăului fiind mai precis de –1,7 0C (Pârscov, Pătârlagele) iar pe cele mai înalte dealuri valorile scad sub –3 ÷ – 4 0C. Chiar și în cei mai geroși ani temperaturile medii ale lunii ianuarie nu scad foarte mult comparativ cu versanții exteriori. Cele mai mici medii ale lunii ianuarie au avut valori sub –6,9 0C/ 1954 la Pârscov și –5,1 0C/ 1969 la Pătârlagele. Asemănătoare sunt și valori înregistrate în zona de câmpie, ele ne depășind –3 ÷ – 4 0C.
Temperaturile minime absolute însă au atins valori de –30,5 0C la Istrița în data de 24.01.1942 (când s-a înregistrat dealtfel și cea mai rece lună a secolului pentru toată partea sudică a țării) și mai ridicate în depresiuni și culoare: -23,6 0C pe 6.02.1954 la Pârscov și –25,5 0C pe 23.01.1963 la Pătârlagele (tab.4).
Începând din luna martie, evoluția temperaturii aerului cunoaște o curbă ascendentă care se păstrează până în lunile iulie-august în funcție de altitudine. Pe versantul estic datorită efectelor de föhn, valoarea temperaturilor medii a lunii iulie atinge +20 0C.
Tabelul 3
Temperatura medie lunară și anuală a aerului (oC)
Tabelul 4
Temperatura minimă absolută (oC)
Fenomenul de răcire și încălzire a aerului nu corespunde ca timp fenomenelor astronomice (solstițiu de vară și de iarnă). Astfel, în luna solstițiului de iarnă, decembrie, când se realizează cea mai mică intensitate a radiației globale, nu se înregistrează cea mai scăzută temperatură medie a aerului. Aceasta are loc în luna ianuarie datorită pătrunderii în țară a maselor de aer cu temperaturi scăzute și stabile din partea de nord a continentului european. Se constată astfel că în cadrul reliefului depresionar temperaturile minime absolute au fost cu mult mai coborâte față de cele înregistrate la 1700 m altitudine. Și acest fapt pune în evidență frecvența și intensitatea inversiunilor de temperatură in depresiunile intramontane (Mihai Elena, Teodoreanu Elena 1969).
Inversiunile se produc de obicei în sezonul rece al anului (ianuarie-februarie) mai ales noapte din cauza radiației nocturne mari în condiții de calm atmosferic, atingându-se intensitatea maximă dimineața (în jurul orei 700). Frecvența mică și intensitatea redusă a fenomenului au o influență redusă asupra regimului hidrologic al râului Buzău, având un rol mai important în calitatea mediului atmosferic mai ales.
De asemenea în luna solstițiului de vară, iunie, nu se înregistrează cea mai mare temperatură medie datorită creșterii gradului de nebulozitate și consumului ridicat de căldură pentru realizarea procesului de evaporație, temperatura maximă lunară înregistrându-se în luna iulie (tab.6).
Tabelul 5
Temperatura maximă absolută (oC)
Regimul termic al lunii iulie este de asemenea caracterizat de valori distincte, astfel pentru limita cu câmpia media este de 21 ÷ 22 0C iar spre cea cu muntele de 17 ÷ 18 0C. Valorile medii maxime ale lunii au atins valori de 21 ÷ 26 0C.
Temperaturile maxime absolute în semestrul cald al anului au atins valori de +40,5 0C pe data de 05.07.2000 la Făurei, +39,2 0C pe data de 08.1952 la Istrița, +38,4 0C în 08.1960 la Pârscov și +37,0 0C în 07.1968 la Pătârlagele, valori care se produc ca urmare a unor invazii de aer cald tropical și a insolației mari.
Analiza diferențelor dintre valorile maxime și cele minime ale temperaturii aerului înregistrate în cursul unui an pune în evidență contrastele termice de la iarnă la vară, cauzele ce determină diferențele amplitudinilor de temperatură constau în altitudinea locului, cifrându-se la 18,9 0C la stația Lăcăuți și 21,8 0C la stația Întorsura Buzăului. Pe fondul scăderii amplitudinilor termice odată cu creșterea altitudinii se înregistrează firesc și unele abateri, uneori notabile cauzate de expoziția și înclinarea versanților. Astfel la altitudini identice amplitudinile termice anuale sunt mai mari pe versanți însoriți (în general cei sudici) și mai mici pe cei umbriți. Același fenomen se produce și pe versanți expuși vânturilor dominante care cunosc o nebulozitate accentuată, ce determină în final, descreșterea amplitudinilor medii anuale (în general vestice).
Amplitudinile medii anuale de temperatură în spațiul subcarpatic al bazinului sunt de asemenea diferențiate în funcție de contactul cu unitățile de relief limitrofe, astfel cele mai mari contraste (>25 0C) se remarcă la contactul cu câmpia și în câmpie, după care se situează depresiunile din cadrul culoarului Buzău (22 ÷ 23 0C) cu valori ceva mai mici (tab.6).
Tabelul 6
Cea mai mare (M) și cea mai mică (m) medie lunară și anuală (oC)
1.3.3. UMEZEALA RELATIVĂ A AERULUI
Gradul de umezeală a aerului reflectă influența circulației locale precum și caracteristicile suprafeței active. Astfel din cauza apariției fenomenului denumit föhn, aerul se încălzește adiabatic și pierde o anumită cantitate de apă mărindu-și gradul de uscăciune.
Variația umezelii relative a aerului în cursul anului înregistrează un maxim iarna, în luna decembrie, fiind în jur de 85% provocat de frecvența mare a invaziilor de aer cald și umed de pe Marea Mediterană (Clima R.S.R., vol.I, 1962). În regiunea montană a bazinului Buzău maximul principal se produce în lunile februarie și martie (90%), iar în depresiunea intracarpatică a Întorsurii Buzăului în luna ianuarie când temperatura înregistrează cele mai mici valori și inversiunile de temperatură au intensitatea cea mai mare.
Și în ceea ce privește umezeala s-a identificat un gradient vertical de variație de circa 2%/100 m (Potențialul mediului…, 1989).
Tabelul 7
Umezeala relativă a aerului. Media lunară și anuală (%)
1.3.4. NEBULOZITATEA
Norii sunt aglomerări de particule lichide ori solide în suspensie în atmosferă. Ei iau naștere prin condensarea ori/și sublimarea vaporilor de apă din atmosferă. Norii constituie un element meteorologic important fiind sursa precipitațiilor și un “ecran” care diminuează intensitatea radiației solare directe.
Compararea valorilor nebulozității ne arată că ea crește direct cu altitudinea, respectiv 5,9 zecimi în zona depresionară, și 6,3 zecimi pe culmile montane. În dealul Istriței și depresiunile subcarpatice iese în evidență o „insulă” de luminozitate mai bună, datorată în parte și fenomenelor de föhn. Nebulozitatea diferă de la un versant la altul pentru aceeași altitudine. Astfel, pe versanți nordici și nord-vestici expuși pe direcția principală a maselor de aer nebulozitatea este mai pronunțată ca efect al intensificării activităților frontale. Pe versanți adăpostiți descendența maselor de aer provoacă destrămarea sistemelor noroase.
Nebulozitatea medie anuală variază în limite mari pornind de la mai puțin de 5 zecimi și ajungând până la 6,5 zecimi. Cele mai mici valori se întâlnesc pe pantele sudice și sud-estice ale subcarpaților incluzând și depresiunile sudice (Cislău, Pârscov) și culoarele largi ale văii Buzăului cu Slănicul. Odată cu creșterea altitudinii nebulozitatea are valori mai ridicate, variind între 5,0 și 5,5 zecimi (tab.9).
Zonalitatea verticală a nebulozității scoate în evidență pe de o parte rolul de baraj orografic pe care-l joacă Carpații de Curbură. Variația în timpul anului înregistrează un maxim în sezonul rece și un minim în cel cald (sfârșitul verii – începutul toamnei).
Numărul mediu al zilelor senine în această regiune este un criteriu care pune în evidență influența föhnului pe pantele sudice și sud-estice ale subcarpaților externi. Astfel, în aceste regiuni se înregistrează anual cel mai mare număr de zile senine (peste 60). La nord de această regiune în subcarpații interni cu altitudini între 300 ÷ 500 m, inclusiv în depresiuni, numărul de zile senine se reduce variind între 50 ÷ 60 de zile.
Mai sus între 500 ÷ 700 m altitudine numărul zilelor senine variază între 40 ÷ 50.
În cursul anului în conformitate cu variația lunară a valorilor nebulozității cele mai multe zile senine se realizează în lunile august-septembrie, când predomină advecția aerului uscat continental.
Tabelul 8 Nebulozitatea. Numărul mediu lunar și anual de zile senine și acoperite (1970 ÷ 1993)
Zile senine
Zile acoperite = se consideră ziua în care suma nebulozității de la cele patru termene de observații este cel puțin “33”.
Iarna procesele termodinamice sunt mai atenuate iar formarea norilor se datorează circulației și proceselor frontale. Acum cele mai frecvente sisteme noroase sunt legate de stratul de inversiune, norii aparținând tipului Stratus cu extindere redusă pe verticală. În acest caz zona mai joasă este acoperită de pătura de nori iar cea înaltă, deasupra norilor, prezintă timp senin. Vara procesele termoconvective se intensifică, nebulozitatea crește în comparație cu zona depresionară, unde descendența aerului impune destrămarea sistemelor noroase.
1.3.5. PRECIPITAȚIILE ATMOSFERICE
Precipitațiile atmosferice reprezintă parametrul meteorologic cu ce mai mare variabilitate în timp și spațiu în ceea ce privește frecvența, intensitatea și durata.
Astfel, versanți înalți, orientați perpendicular pe direcția de advecție a maselor de aer umed determină intrarea în ascensiune, intensificând procesele atmosferice generatoare de precipitații, față de versanți adăpostiți, unde cantitatea de precipitații este diminuată. La formarea precipitațiilor mai contribuie și factori locali precum: sursele de umiditate (suprafețele lacurilor artificiale îndeosebi și cele naturale), intensitatea mișcărilor verticale ale aerului.
1.3.6. DISTRIBUȚIA SPAȚIALĂ A PRECIPITAȚIILOR
Teritoriul studiat este supus influențelor maselor de aer provenite din vest și nord-vest, respectiv mase de aer oceanice încărcate cu o mare cantitate de vapori de apă. În drumul lor masele de aer întâlnesc bariera carpatică, prin ascensiune și răcire adiabatică provoacă căderea de precipitații la o anumită altitudine. De la un anumit nivel masele de aer sărăcite în vapori de apă își continuă ascensiunea fără a mai produce precipitații. La coborâre pe pantele descendente masele de aer se încălzesc.
Repartiția diferențiată a cantităților de precipitații de o parte și de alta a lanțului montan, intensificarea acestora în funcție de înălțimea munților sau crearea unei zone întinse cu precipitații reduse în spatele paravanului montan sunt rezultatul cel mai evident al influenței Carpaților de Curbură asupra distribuției cantităților de precipitații.
Posturile aflate în partea de sud – est a regiunii studiate, la limita cu Câmpia Română sau pe Valea Buzăului înregistrează cantități care nu depășesc 600 mm. Cu cât înaintăm spre munte cantitățile de precipitații cresc, sumele fiind cuprinse între 600 ÷ 800 mm. În general, cantitățile lunare sunt mai crescute în sezonul cald (mai-iulie), un al doilea maxim mai redus înregistrându-se în special toamna și anume în noiembrie, mai ales la stațiile de pe versantul exterior al Subcarpaților. Minimul principal din cursul anului apare în luna octombrie mai ales în zona de contact a subcarpaților cu Câmpia Română, și în luna martie în regiunea subcarpatică propriu-zisă (tab.10).
Lunile cu cele mai sărace cantități de precipitații sunt lunile ianuarie-februarie iar cele mai bogate fiind iunie-iulie.
Tabelul 9 Precipitațiile medii lunare (mm) înregistrate pe suprafața bazinului Buzău
Figura 6 Variația cantității medii anuale a precipitațiilor în bazinul Buzău
Din analiza graficului de variație a cantității medii de precipitații cu altitudinea (fig.6) se constată etajarea pe altitudine a cantității de precipitații ce cad pe bazin, constatându-se un gradient de circa 40 mm/100 m, dar ceea ce este și mai pregnant cantitatea mică de precipitații dacă considerăm că altitudinea medie a bazinului Buzău este de circa 670 m, căreia îi revine o cantitate medie de aproximativ 750 mm anual.
Cantitățile extreme de precipitații au caracter accidental și se înregistrează în anumite condiții sinoptice. Situația cantitativă pe teritoriul bazinului se prezintă astfel (tab.10):
Tabelul 10
Cele mai mari și cele mai mici cantități lunare de precipitații (mm) în intervalul de timp 1984 ÷ 1993
Anotimpul cu cele mai multe precipitații căzute este vara cu un procent mediu de 40% din totalul anual de precipitații. Primăvara s-au înregistrat 24% din cantitatea anuală, toamna 19% iar iarna este cel mai sărac sezon în precipitații ea însumând în medie 17% din cantitățile anuale de precipitații.
Tabelul 11
Cantitățile medii anotimpuale și anuale ale precipitațiilor (1970 ÷ 1993)
Detaliind analiza se poate constata unele diferențe ce apar în distribuția cantității medii anotimpuale pe suprafața bazinului, pe cele trei trepte de relief caracteristice. Astfel în regiunea de munte ordinea descrescătoare a cantității de precipitații căzute ar descrie o formulă de tipul: V, P, T și I, în cea subcarpatică una de tipul: V, P, I, T, iar în zona de câmpie: P, V, T și I. De precizat este faptul că totuși diferențele cantitative nu sunt foarte mari.
Putem concluziona că cele mai mari cantități de precipitații se înregistrează în perioada caldă a anului cu valoarea maximă în luna iunie. În această perioadă are loc intensificarea proceselor locale ale convecției termice și dinamice care generează averse de ploaie cu intensitate mare.
Cantitatea minimă lunară se realizează în regim anticiclonic cu deosebire în lunile ianuarie și martie. Formula definitorie a repartiției precipitațiilor în cadrul bazinului superior al râului Buzău fiind: V P T I .
1.3.7. STRATUL DE ZĂPADĂ
În semestrul rece al anului precipitațiile cad adesea sub formă de zăpadă, iar stratul astfel format reprezintă o rezervă importantă de apă. Acest strat acoperă solul, mai mult sau mai puțin uniform, în funcție de viteza și direcția vântului precum și de alți factori. Stratul de zăpadă se definește prin grosime, caracterul așezării și prin structura sa.
Pentru zona montană în studiu este exclusă uniformitatea stratului de zăpadă deoarece aici acționează efectul direct al vântului în timpul ninsorii. De asemenea stratul de zăpadă poate scădea datorită ploilor sau vânturilor calde de tip föhn.
Durata stratului de zăpadă este direct proporțională cu numărul zilelor cu precipitații solide, cantitatea lor, persistența temperaturii scăzute a aerului și solului.
Aceste efecte dinamice ale circulației maselor de aer au ecouri fizico-geografice ușor de remarcat în această regiune. Astfel în anotimpul rece climatul pantelor extracarpatice ale Curburii nu se oprește, realizându-se un topoclimat care menține o floră și o faună endemică cu caracter submediteranean. Aceste elemente de floră și faună se situează aproximativ între următoarele limite: Nehoiaș în Nord și Nord-Vest, Pietroasele în Sud și Buzău în Est. În cadrul acestei “enclave” mojdreanul (Fraxinus ornus), scumpia (Cotinus cogygria), liliacul (Syringa vulgaris), cărpinița (Carpinus orientalis) predomină în special pe pantele însorite și mai rar pe văile adânci (Raul Calinescu și colab.1966).
Alături de acestea se întâlnesc și câteva specii endemice pentru țara noastră (1,22% din totalul speciilor) precum Nitraria schöberi, Salvia Transilvanica, Iris sintenisii etc. (Maria Patroescu, 1996)
De asemenea aceste modificări termice au un cuvânt de spus și în regimul termic al râului Buzău și al afluenților săi. Dacă în zona montană superioară unde râul are debite mici, variația temperaturii apei urmărește fidel pe cea a aerului, bineînțeles cu un anumit decalaj valoric, în aval mai ales spre sectorul mijlociu – inferior apar unele abateri. Acest lucru s-a observat prin analiza temperaturilor medii ale apei pe o perioadă de 34 de ani (1955 ÷ 1994, cu excepția anilor 1970 ÷ 1972), realizându-se unele prelucrări ce pot reliefa acest lucru (tab.12).
Tabelul 12
Temperaturile medii lunare și multianuale ale apei (0C)
1.4. VEGETAȚIA
1.4.1. Vegetația zonală
Desfășurarea pe verticală a reliefului a determinat o dispunere etajată a asociațiilor de plante, remarcându-se etajul subalpin, format din pajiști și tufărișuri subalpine (ienupăr, jneapăn), etajul vegetației forestiere boreale, etajul vegetației forestiere nemorale (făgete, precum și făgete cu rășinoase în amestec), zona silvostepei (stejărete și pajiști secundare), zona stepei (salcâm și graminee).
Etajul subalpin cuprinde vegetația culmilor alpine situate între limita inferioară a etajului alpin și limita superioară a pădurii. Are un aspect insular fiind întâlnit doar la altitudini mari în masivele Ciucaș, Penteleu, Siriu și parțial Podu Calului.
Acest etaj este caracterizat de asociații de tufișuri formate din specii de arbuști boreal-alpini și alpini, precum: jneapănul (Pinus montana), ienupărul pitic (Juniperus sibirica), smârdanul (Rhododendron kotschyi), afinul (Vaccinium myrtillus), etc.
Pajiștile sunt formate din graminee ca părușca (Festuca supina), iarba vântului (Agrostis rupestris), țepoșica (Nardus stricta), specii de Sesleria și mai multe dicotiledonate.
În partea inferioară a acestui etaj se întâlnesc pâlcuri de molizi ce au dimensiuni invers proporționale cu altitudinea la care se află.
Etajul forestier boreal este situat imediat sub etajul subalpin și se caracterizează prin păduri de conifere boreale (molid). Apare sub formă insulară în masivele Ciucaș, Penteleu și Siriu. Limitele altitudinale între care acest etaj se dezvoltă sunt cuprinse între 1100 – 1300 m (limita inferioară) și 1600 – 1650 m (limita superioară), ivindu-se mici oscilații care sunt date de expunerea versanților sau de acțiunile de împădurire.
Vegetația etajului boreal este dominată de molid (Picea excelsa) și mai rar scoruș (Sorbus aucuparia) și paltin (Acer platanus). În partea inferioară a etajului se regăsesc din ce în ce mai des specii de fag (Fagus silvatica) și brad (Abies alba). Din gama arbuștilor întâlnim: socul roșu (Sambucus racemosa), coacăzul de munte (Ribes alpinum), iar dintre subarbuști afinul (Vaccinium myrtillus).
Vegetația ierboasă este reprezentată prin măcrișul iepurelui (Oxalis acetosella), degetăruțul (Soldonella montana), perișorul (Pyrda uniflora), ferigi (Anthyrium filix femina) precum și mușchi (Politrichum commune).
Zonele defrișate sau doborâte de vânt sunt ocupate cu vegetație de tipul zmeurișului, murului sau a sălciei căprești până când pădurea se reface limitând lumina necesară supraviețuirii acestor specii.
Există specii de molid și brad care au vârstă seculară fiind ocrotiți prin constituirea Rezervației forestiere de la Milea- Viforâta din Masivul Penteleu.
Etajul forestier nemoral se caracterizează prin păduri de foioase mezofile, de tip central european, cuprinzând zona montană situată la altitudini mai joase față de etajele superioare. Limita superioară a acestui etaj este situată pe linia ce desparte molidișurile pure în masive neîntrerupte de pădurile de amestec (rășinoase și fag) sau păduri pure de fag; limita inferioară fiind ce a gorunetelor (300 m altitudine). În acest etaj identificăm câteva subetaje: cel al pădurilor amestecate de rășinoase cu fag, cel al pădurilor de fag și cel al pădurilor de gorun.
În etajul pădurilor cu amestec de rășinoase și fag vegetația specifică este alcătuită din specii de molid, brad și fag, alături de care se mai întâlnesc și specii de paltin, ulm și scoruș. Arborii acestui etaj sunt cel mai bine dezvoltați, ocupând culmile muntoase cu altitudini medii.
Subetajul pădurilor de fag se dezvoltă între altitudinea de 650 ÷ 1300 m, sub formă insulară, ne fiind un etaj continuu. La vest de Buzău acest subetaj își recapătă caracterul zonal.
În acest etaj interesante sunt fenomenele de inversiune a vegetației, când molidul coboară pe văi (mai ales cele cu orientare nordică) rai fagul urcă mult (pe versanții însoriți).
Stratul inferior este alcătuit din ierburi și arbuști, format din specii de ferigi, mur, rogoz (carex silvatica) și graminee (festuca silvatica).
Subetajul gorunului se desfășoară predominant în dealurile subcarpatice. Pătrunde totuși mai la nord sub formă de pâlcuri sau insular, pe versanții cu expunere sud-vestică. Însă, pe cea mai mare parte a teritoriului, gorunetele ocupă versanții cu un grad de luminozitate mare, iar pe cei umbriți și pe văi pătrund făgetele din subetajul fagului. Local, se întâlnesc și făgeto – gorunete și șleauri de deal (rezultate prin degradarea gorunetelor), în acer, alături de gorun, sunt specii ca teiul, carpenul ș.a. (Cristina Muica, 1989). Pe latura externă a subcarpaților se află și păduri de stejar pufos (Quercus pubescens) sau de cărpiniță (Carpinus orientalis), gorunetele ocupând versanții umbriți (Foto 11).
Foto 5. Pădure de amestec în zona Subcarpaților de Curbură
Pajiștile naturale din regiunea subcarpatică prezintă o mare varietate floristică. Asociația cea mai reprezentativă fiind cea de iarba vântului (Agrostis tenuis), însoțită de flocoșică (Holcus lanatus), coada șoricelului (Achillea millefolium), trifoiul (Trifolium montanum), păiușul de livadă (Festuca pratensis).
Dintre tufărișurile cele mai răspândite sunt cele cu caracter xerotermofil, de liliac (Syiringa vulgaris), mojdrean (Fraxinus ornus) și cătină (Hippophaẽ rhamnoides) (Cristina Muica, 1989).
1.4.2. Vegetația azonală
În ceea ce privește vegetația luncilor speciile de aici sunt hidrofile și mezofile, având și capacitatea de a suporta inundațiile. Acestea se întâlnesc în luncile principalelor râuri: Buzău, Bâsca Mare (depresiunea Comandă), Bâsca Mică, Bâsca Rozilei, Siriul Mare.
Speciile caracteristice sunt sălciile, răchitele (Salix alba, Salix fragilis), plopul (Plopulus tremula, Plopulus nigra). Stratul erbaceu cuprinde specii de rogoz (Carex gracilis), stânjenelul de baltă (Iris pseudocorus), troscotul (Polygonum hidropiper) și specii mezofile – iarba câmpului (Agrostis alba) și firușca (Poa pratensis).
În lungul drumurilor, căilor ferate și împrejurimile așezărilor umane este bine dezvoltată vegetația ruderală, care invadează adesea și pășunile, îndeosebi în lungul micilor văi. Printre cele mai caracteristici specii se numără pălămida (Cirsium arvense), turta (Carlina vulgaris), diferite crucifere, brusturele (Arctium lappa), varga ciobanului (Tussilago farfara) (Cristina Muica, 1989).
În luncile Buzăului s-au dezvoltat zăvoaie formate din plopi, ulmi, sălcii și cătină (Foto 13). Arborele de cătină roșie (Tamarix pallasii) și albă (Hippophae ehamurides) ocupă terenurile cele mai joase. Local apar și tufișurile cu elemente halofile.
Foto 6 Vegetație de luncă
Figura 7 Harta geobotanică a bazinului hidrografic Buzău
(după I. Șerbanescu, I. Dragu, Gh. Babaca, 1973, sc. 1:1000000)
Legenda:
Vegetația zonală
Culturi și pajiști din zonele stepei, antestepei și silvostepei; în pajiști se întâlnesc asociații de Festuca valesiaca, de Bothriochloa ischaemum, de Poa pratensis ssp. angustifolia, de Poa bulbosa, de Stipa capillata, de Agropyron pectiniforme și local Artemisia austriaca .
Pajiști și culturi în locul pădurilor de Quercus cerris, de Quercus frainetto, local și de Quercus robur, în pajiști se întâlnesc și asociații de Festuca valesiaca, de Poa pratensis ssp. Angustifolia, de Bothriochloa ischaemum și local de Agrostisis tenuis, în culturi apar speciile: Caucalis daucoides, Ranunculus arpensis, Veronica hederifolia, Euphorbia virgata, etc.
Păduri de Quercus sessiliflora cu sau fără Fagus silvatica, Quercus cerris, Quercus frainetto și asociații de Poa nemoralis, de Galium vernum, de Luzula luzuloides, de Carex montana, de Melica uniflora, cu: Campanula persicifolia, Veronica officinalis, etc.
Păduri de fagus silvatica cu sau fără sessiliflora, Picea excelsa, Abies alba și asociații de Asperula odorata, de Asarum europaeum, de Galeobdolon luteum, de Festuca drymeia, de Salvia glutinosa, de Symphytum cordatum, cu: Sanicula europaea, Hieracium silvaticum, Cardamine impatiens, Pirola secunda, specii de mușchi și de ferigi.
Păduri de amestec din Fagus silvatica, Picea excelsa și Abies alba, cu: Campanula abientina, Ranunculus carpaticus, Soldanella montana, Symphytum cordatum, Paris quadrifolia, etc.
Pajiști cu asociații de Festuca supina, de Nardus stricta, de Festuca rubra ssp. fallax, de Agrostis rupestris, de Potentilla ternata, de Geum montanum, de Meum mutellina și local cu tufărișuri de Vaccinium vitis idaea, Vaccinium myrtllus, de Pinus montana, etc., din etajul alpin inferior și pajiști cu asociații de Carex curvula, de Juncus trifidus, de Salix herbacea, de Primula minima, etc., din etajul alpin superior.
Păduri de Picea excelsa cu sau fără Abies alba, Fagus silvatica, și asociații de Polytrichum, de Hypnum triquetrum, de Dryopteris filix mas, de Aspidium spinulosum, de Oxalis acetosella, de Soldanella montana, de Luzula silvatica cu: Lycopodium annotinum, Lycopodium selago, Listera cordata, etc.
Vegetația intrazonală
Culturi și pajiști cu asociații de Agrostis stolonifera, de Festuca pratensis, de Alopecurus pratensis, de Poa pratensis, etc. în luncile din regiunile de câmpie și dealuri și de Agrostis canina, de Holcus lanatus, de Arrhenatherum alatius, etc. în luncile din regiunile de dealuri și depresiuni subcarpatice.
Asociații de Puccinellia distans, de Bassia sedoides, de Suaeda maritima, de Salicornia herbacea, de Petrosimonia triandra, de Aster tripolium, de Obione pedunculata, de Orbione verrucifera etc.
Vegetația reduce impactul ploilor asupra solului, reține o parte din apă și reglează scurgerea pe versant și în albii, opunându-se astfel pluviodenudării, șiroirii, ravenării și eroziunii fluvio-torențiale. Ploile, întrucât nu cad direct pe sol, nu exercită o acțiune distructivă asupra agregatelor acestuia și nici nu acoperă interstițiile care asigură infiltrarea apei în sol. Apa precipitațiilor întârzie pe frunze și ramuri (de unde o parte se evaporă), iar odată ajunse la nivelul solului scurgerea este diminuată de stratul ierbos, de subarboret și de litieră (Argiriade C., 1977). Totuși, în timpul desfășurării ploilor intercepția tinde să scadă odată cu umezirea frunzișului până la saturație. Astfel ca în cazul averselor mici ne putem aștepta la pierderi mari de apă în detrimentul scurgerii datorită infiltrației. În plus, o parte din apa provenită din precipitații este consumată de plante pentru îndeplinirea funcțiilor biologice, micșorându-se și pe această cale debitul de scurgere. Volumele de apă consumate în acest fel variază în funcție de temperatură, umiditate și intensitatea vântului, ca și în funcție de volumul de apă înmagazinată în sol, de dezvoltarea și adâncirea sistemului radicular și periodicitatea averselor.
Pădurile sunt cele mai eficace în retenția apelor, în regularizarea scurgerilor pe bazin și în atenuarea eroziunii solului. Reținerea apei de către coronament este mult mai mare decât în cazul pajiștilor datorită suprafeței incomparabil mai întinse a frunzelor, mulțimii planurilor pe care se află acestea și ramurilor, la aceasta se mai adaugă reținerea apei de către litieră. Retenția apelor se deosebește după consistența pădurii și speciile dominante, după intensitatea și durata ploilor. O parte însemnată din apa ajunsă în sol este utilizată de vegetație în funcțiile sale vitale, ea fiind redată atmosferei prin evaporație. Ca urmare a marilor cantități de vapori restituiți de pădure în atmosferă prin transpirației și evapotranspirație, acestea conturează topoclimate mai umede decât spațiile ne împădurite din zone limitrofe lor. Pădurile acumulează un surplus de umiditate și prin ploile “orizontale”, ca rezultat al condensării vaporilor de apă de pe coronamente. De asemenea pădurile, de foioase mai ales, rețin mai multă zăpadă, iar topirea ei se petrece mult mai lent decât pe terenurile deschise din jur. Cantitatea sporită de umezeală pe care o primește pădurea se împarte aproape exclusiv între evaporare și infiltrare, micșorând la minim scurgerile superficiale. Din cauza acestui complex bilanț hidrologic, scurgerea este redusă în pădure la proporții însemnate, iar eroziunea este de regulă exclusă în pădurea de consistență plină.
Vegetația, îndeosebi cea forestieră, constituie un factor de mărire a stabilității versanților prin sistemul radicular care funcționează ca o armătură pentru formațiunile superficiale (sol, depozite de cuvertură, rocă). Însă vegetația arborescentă nu se poate opune tuturor tipurilor de pornituri, unele dintre acestea fiind chiar stimulate (creeping-ul, desprinderile). Favorizând umezirea și infiltrarea apei, pădurile nu anihilează factorul de bază în producerea porniturilor umede. Ele nu pot opune nici un fel de rezistență alunecărilor masive cu talpa de glisare profundă.
Retenția în coronamente a apei s-a analizat pentru circa 20 de specii forestiere principale, în condiții diferite de vânt elaborându-se pentru acestea indicele de retenție. S-a constatat că apar numeroase diferențe între specii, datorită în general de mărimea și numărul frunzelor. De exemplu rășinoasele conțin cantități foarte mari de ace a căror cantitate reprezintă 70% la molid, 50% la pin și 47% la larice, din greutatea arborelui înfrunzit. La puieții de foioase greutatea totală a frunzelor reprezintă 28% la frasin și ulm, 30 ÷ 32% la cvercinee, cireș și paltin și 38 ÷ 43% la anin alb și salcâm, iar la arbuști 27% la lemn câinesc și anin verde și 40% la sânger și cătină albă.
În cazul ploilor însoțite de vânt a rezultat indici de reținere mai mici cu 36 ÷ 37% față de indicii de retenție în cazul coronamentelor solicitate la ploi neînsoțite de vânt.
În cazul coronamentelor desfrunzite solicitate de ploi neînsoțite de vânt, indicii de retenție rezultați sunt mai mici decât în cazul anterior cu 82% la larice și 75% la arbuști. În cazul coroanelor desfrunzite solicitate la ploi însoțite de vânt indicii de retenție au fost mai mici doar cu circa 16 ÷ 23%.
Efectul cel mai evident al pădurii asupra scurgerii este cel regularizator, el evidențiindu-se în toate fazele scurgerii, dar cel mai clar în timpul viiturilor. În linii mari acest efect se manifestă printr-o începere mai târzie a scurgerii și prin debite mai reduse în bazinele împădurite, dar în același timp printr-o menținere în timp mai îndelungat a scurgerii în aceste bazine, comparativ cu scurgerea din bazinele neacoperite cu vegetație.
Tabelul 13
Valorile gradului de acoperire cu păduri a suprafețelor bazinele controlate de principalele posturi hidrometrice din bazinul Buzău
Sursa date: Atlasul cadastrului apelor din R. S. România
1.5. Solurile
Solurile au o influență foarte importantă în procesul formării scurgerii superficiale și în procesul alimentării apelor subterane prin infiltrații. Ele joacă rolul de interfață între factorii climatici și scurgere. Astfel în cazul solurilor cu permeabilitate mare, precipitațiile bogate nu asigură întotdeauna apariția unor valori ridicate ale scurgerii din cauza infiltrațiilor rapide care au loc pe parcurs.
Prin analiza factorilor pedogenetici, roca de solificare, relieful, apa freatică, clima, vegetația, se poate înțelege particularitățile fiecărui tip de sol format, dar și comportamentul său în ceea ce privește interacțiunea cu apa.
De obicei, factorii pedogenetici se împart în: factori externi (condiții bioclimatice: vegetație și climă, la care se mai adaugă și factorul timp), și factorii interni (condiții geologico-morfologice: rocă, relief și apă freatică).
Roca de solificare ca factor pedogenetic
În general, acțiunea rocii considerată ca factor de formare a solului este subordonată altor factori pedogenetici. Acest lucru este scos în evidență de faptul că pe roci deosebite ia naștere același tip de sol, dacă celelalte condiții de solificare sunt aceleași (Florea, 1963). Totuși, în unele cazuri, compoziția, granulometria și alte caractere ale rocii pot să influențeze ritmul de solificare.
Sub aspectul naturii petrografice, rocile de solificare se împart în două mari grupe: roci compacte – aflate adesea în locul de formare (roci cristaline, eruptive) și roci afânate – sedimente cuaternare (nisipuri, loess). Apar astfel diferențe privind grosimea, compoziția chimică, indici morfologici ai tipului de sol.
Clima, factor pedogenetic
Clima cu elementele sale componente, precipitații, temperatură, umiditate, vânt este un factor activ în formarea solului. Clima influențează modul de formare a solurilor afânate, determinate de temperatură și umiditate. Aceste caracteristici pot fi puse în evidență prin intermediul indicilor ce indică relația dintre temperatura medie și cea a precipitațiilor, cum este dealtfel și indicele de ariditate (umiditate) „de Martonne” [Iar = P/(T+10)], la noi în țară solurile zonale fiind caracterizate prin următorii indici de ariditate:
Sol bălan 10-20
Cernoziom 20-24
Cernoziom levigat 23-30
Soluri brune de pădure 29-35
Podzol secundar 35-55
Soluri montane > 55
Acești indici sunt insuficienți pentru a caracteriza clima solului, însă ei oferă posibilitatea de a compara și caracteriza solurile din diferite regiuni sub raport hidrotermic.
Factorul biologic (vegetația și fauna)
Vegetația și microorganismele reprezintă cel mai important factor de formare a solului, astfel că solurile pot fi definite numai prin cunoașterea vegetației sub care ele apar.
Astfel modul cum circulă apa în soluri ce se află sub tipuri diferite de vegetație este cu totul diferit. Sub pădure cea mai mare cantitate de apă se pierde prin evapotranspirație, pe când sub o vegetație ierboasă prin evaporație. Solurile de pădure vor fi unele intens spălate de săruri și baze și cu un orizont iluvial în coloizi. De asemenea vegetația poate modifica elemente precum temperatura, umiditatea, eroziunea solului.
Fauna produce o afânare a solului pe o adâncime de 50 ÷ 70 cm, ce induce o accelerare a proceselor și a însușirilor de solificare.
Relieful ca factor de solificare
Relieful are un rol direct și unul indirect în formarea solului. Cel direct se manifestă sub forma unor procese geologice (procesele de deplasare a maselor de pământ) mai ales în zonele montane, iar cele indirecte prin repartiția neuniformă a temperaturii, umidității, vântului.
Precipitațiile ce cad și pătrund în sol sunt diferite în funcție de formele de relief, cu cât panta este mai mare cu atât infiltrația este mai redusă, iar scurgerea mai mare. De expoziția pantei depinde intensitatea evaporației, pantele sudice fiind în general mai uscate decât cele nordice.
Din aceste cauze solurile de pe pante sunt mai slab diferențiate și au profilul mai scurt.
Influența apei freatice în formarea solului
Apa freatică intervine în formarea și evoluția solului numai în cazul că ea se situează la adâncimi reduse. În zonele umede, unde apa este la mică adâncime, iau naștere soluri mlăștinoase, puternic gleizate. Poziția apei freatice are o strânsă legătură cu salinizarea solului, poziția propriu-zisă variind în funcție și de alte condiții, climatice mai ales.
Distribuția teritorială a solurilor se supune în general a două legi, legea zonalității orizontale și cea a zonalității verticale.
Principalele tipuri de soluri sunt răspândite sub formă de zone, ce nu coincid cu zonele de vegetație sau de climă, iar în interiorul zonei dezvoltarea tipului de sol specific nu este aceeași pe toată lățimea zonei și apar și unele diferențe.
Diferențierea verticală a tipurilor de sol este determinată de diferențele în condiții geomorfologice. Astfel zona respectivă se poate deplasa la nord sau la sud, fiind de fapt o modificare relativ redusă.
În ceea ce privește comportarea tipurilor de soluri în procesele hidrologice, și cuantificarea lor în activitatea de metrie și prognoză în țara noastră, spre deosebire de alte școli de acest gen din lume (în speță școala americană reprezentată de Serviciul de Conservare a Solului), în România se face următoarea încadrare a solurilor:
Tabelul 14
Caracterizarea solurilor pe grupe hidrologice
(Dupa Schwab și colab.)
Pentru solurile din grupa C se furnizează direct valorile coeficientului de scurgere, pentru celelalte grupe indicându-se valorile unor coeficienți cu care se înmulțesc valorile cunoscute pentru grupa de soluri C. Astfel coeficienții de scurgere pentru solurile din grupa C sunt:
Tabelul 15
Valorile coeficienților de scurgere în funcție de tipul de plante ce acoperă terenul
(Mita, 1986, 1992)
Figura 8. Caracteristicile granulometrice ale solurilor din bazinul hidrografic Buzău
1.6. Rețeaua hidrografică
Formarea rețelei hidrografice. Procesul de formare și evoluție a rețelei hidrografice este deosebit de complex, pornind de la eroziunea de pe versant și ajungând la cea fluviatilă.
Pluviodenudația, eroziunea în suprafață și șiroirea constituie etape premergătoare apariției talvegurilor elementare. Trecând de la eroziunea liniară prin ogașe și ravene, se realizează deja primele formațiunile unui sistem de drenaj. Evoluția ulterioară a acestora desfășurându-se apoi în funcție de condițiile fizico-geografice locale, având caracter temporar sau permanent. Acest proces este condiționat de caracterul precipitațiilor, a solului, cu panta terenului și gradul de acoperire a lui cu vegetație, etc..
Ca proces elementar, eroziunea exercitată de picăturile de ploaie este foarte importantă, amploarea acestui fenomen fiind dată de studiile care au arătat că o aversă de 100 mm poate răscoli 300 tone de sol la hectar (W.D. Ellison, 1952). Începutul acestui proces este marcat de ridicarea particulelor fine de sol în aer, care dau mirosul specific de praf. Umezirea solului continuă prin absorbirea apei care se infiltrează și-i dă o coeziune mai mare. Uneori, particulele de sol smulse sunt aruncate la înălțimi de 0,6 m până la 0,8 m, și de la 1,0 la 1,5 m distanță laterală (V.Tufescu, 1966). În timpul ploilor torențiale particulele de sol de 2 mm pot fi transportate la o distanță de 40 cm, iar cele cu dimensiuni de 4 mm la o distanță de 20 cm.
Energia cinetică a unei picături de ploaie (Ec) depinde de masa (m) și viteza (v) acesteia, conform relației:
Ec= ½(mv2)
Pentru estimarea cantității de material (E) desprins de la suprafața solului de către o ploaie cu durata de 5 minute și o intensitate de 25 mm/oră se utilizează formula:
E = -0,515 + 0,1Ec (Eken, 1950, citat de Motoc M. și colab., 1975)
Amploarea proceselor de scurgere pe versant depinde însă de capacitatea de infiltrație (f) care la rândul ei este controlată de textura și structura solului, de covorul vegetal, de umiditatea anterioară, etc. Expresia cantitativă a acestei variabile a fost stabilită de R.E. Horton (1945) sub următoarea formă:
f = fc – (f0-fc)e-kft,
unde: e – baza logaritmului Neperian,
t – timpul exprimat în ore,
Kf – coeficient de proporționalitate,
f0 – valoarea inițială a capacității de infiltrație,
fc – valoare constantă a capacității de infiltrație.
Dacă cantitatea de apă căzută depășește capacitatea de infiltrație a solului, la suprafața acestuia se formează o lamă de apă, care la o anumită grosime frânează smulgerea particulelor de sol.
Eroziunea în suprafață apare când acest excedent de apă se scurge pe pantă în pânză și umple în primul rând microdepresiunile solului.
Dacă panta terenului este mică lama de apă poate atinge 5-10 mm grosime, iar dacă panta crește atunci grosimile lamei de apă scad, formându-se niște firișoare de apă. Aceste firișoare de apă dau naștere unor șănțulețe care-și modifică în mod continuu traseele prin microcrăpături (R.E. Horton, 1945).
Șiroirea apare ca o continuare a scurgerii de suprafață, atunci când durata și intensitatea ploii depășesc anumite limite impuse de mărimea suprafeței de pe care se produce scurgerea, panta sa, natura terenului respectiv, umiditatea inițială, etc.. Pentru a găsi punctul de declanșare a șiroirii s-a combinat durata (t) cu intensitatea excesivă a ploii (Ie) în mm/oră și s-a obținut formula:
(formulă elaborată de Riou, 1963 și citat de A. Feodoroff, 1965).
Odată apărut, efectul de șiroire va acționa asupra solului, smulgând din acesta particule de sol de diferite dimensiuni care sunt transportate în diverse modalități și pe diverse distanțe.
Rezultatul final al acestor procese conduce la modelarea suprafeței terestre și la apariția formelor elementare de transport ale apei (șănțulețe, rigole ș.a.m.d.) prin care apa antrenează cantități mari de sol spre baza versantului sau în cadrul rețelei hidrografice ce drenează suprafața respectivă. Când acțiunea de adâncire a unui astfel de organism intersectează o pânză freatică, funcția de curgere, pentru care a fost creat, devine sezonieră sau permanentă. În aceste condiții noul curs tinde să-și dimensioneze elementele morfometrice ale albiei în funcție de energia hidraulică disponibilă.
Toate aceste etape au ca rezultat final permanentizarea unui talveg elementar, a unei celule de bază a oricărei sistem hidrografic. Din unirea lor se vor forma artere mai mari și bazine cu particularități proprii în funcție de condițiile fizico-geografice care își pun amprenta pe formarea și evoluția acestor sisteme spațiale.
CAPITOLUL II – REGIMUL HIDROLOGIC AL RÂULUI BUZĂU
2.1 SCURGEREA LICHIDĂ
2.1.1. Programul de măsurători la stațiile hidrologice
Numărul și distribuția în timp a măsurătorilor hidrometrice se stabilesc ținând seama de specificul elementului hidrologic măsurat, de durata și variația acestuia în timp.
La stațiile hidrometrice de râu se va urmări ca măsurătorile să se execute pe toată durata anului, pe întregul ecart de variație a elementului și pentru condițiile deosebite de scurgere pe râu (fenomene de iarnă, vegetație).
Pentru realizarea acestui obiectiv, stației hidrologice îi revine sarcina de a îndruma muncitorii hidrometri, ca aceștia să aibă inițiativa în efectuarea numărului necesar de măsurători, distribuite în timp, pe baza urmării evoluției zilnice a regimului hidrologic al râului.
Pentru stațiile hidrometrice de evidență și control a debitelor la folosințele de apă, la stabilirea numărului și distribuției în timp a măsurătorilor se va avea în vedere:
regimul de funcționare a folosințelor;
executarea măsurătorilor de tarare în funcție de caracteristicile constructive ale evacuatorilor și ale elementelor morfometrice ale albiei în bieful aval.
Programul standard de măsurători la stațiile hidrometrice de râu:
Nivelul apei
Măsurarea nivelului, constând din citiri la mira hidrometrică (inclusiv mira de maxime), se efectuează la următoarele termene:
De două ori pe zi, la orele standard, 07 și 17;
În perioadele cu ape mari și viituri, în funcție de cotele
generale și locale de apărare, se fac citiri extraordinare la intervale de timp de la 10 minute la 4 ore, în funcție de intensitatea variației, ritmul de creștere a nivelului, mărimea suprafeței bazinului hidrografic aferent stației hidrometrice, durata medie a viiturilor;
De mai multe ori pe zi în timpul apelor medii la stațiile
hidrometrice situate aval de folosințe, la care se produc variații diurne mari, care pot influența media zilnică a debitului de apă cu mai mult de 10%;
De mai multe ori pe zi în timpul modificărilor rapide ale
fenomenelor de iarnă (slăbirea sau intensificarea podului de gheață).
La stațiile hidrometrice dotate cu limnigraf se procedează la schimbarea diagramelor la interval de 24 ore, săptămânal sau lunar și verificarea permanentă a înregistrărilor.
Vântul
La stațiile hidrometrice se fac determinări calitative, pe bază de observații vizuale, asupra direcției și tăriei vântului, care se efectuează în același timp cu măsurarea nivelului apei. Se efectuează și măsurători asupra direcției și intensității vântului.
Fenomenele de îngheț
Programul de activitate pentru cunoașterea fenomenelor de îngheț cuprinde următoarele:
observații vizuale zilnice asupra formațiunilor de gheață, aprecieri asupra gradului de acoperire a suprafeței apei în secțiunea mirei și asupra grosimii gheții, ce se efectuează la orele de măsurare a nivelului apei;
pentadal, executarea de măsurători, în profilul mirei, asupra elementelor următoare: nivelul apei sub fața inferioară a gheții sau deasupra feței superioare a gheții, grosimea stratului de zăpadă deasupra gheții, grosimea totală a gheții, grosimea gheții și a năboiului cufundate în apă.
Pe lângă observațiile vizuale asupra formațiunilor de gheață, în zilele de 5; 10; 15; 20; 25 și ultima zi a lunii, la toate stațiile hidrometrice se execută măsurători asupra podului de gheață continuu acoperit de zăpadă sau nu, în contact cu apă inclusiv total scufundat sau suspendat deasupra apei. Aceste măsurători se fac în copci făcute în gheață, numai cu condiția ca stratul de zăpadă să susțină fără pericole pe cel care execută măsurătorile.
Dacă podul de gheață nu este extins pe toată suprafața râului, măsurătorile se pot face numai în zonele în care podul de gheață permite accesul fără pericole al muncitorului hidrometru.
Astfel se execută măsurarea grosimii zăpezii de pe gheață, grosimea totală a gheții, grosimea gheții cufundate în apă, nivelul apei peste fața de sus a gheții și sub fața de jos a gheții, grosimea năboiului.
Toate măsurătorile arătate mai sus se execută în dreptul mirei la ambele maluri și la mijloc, de fiecare dată făcându-se copci noi, la distanță de 1 m amonte sau aval de copcile vechi.
Punctele unde se fac copcile vor fi întotdeauna la aceeași distanță de mal, în funcție de lățimea și adâncimea râului la nivelurile scăzute de iarnă, încât să nu rămână pe uscat.
Temperatura apei și aerului
Măsurătorile asupra temperaturii apei și aerului se execută la aceleași ore cu măsurătorile de nivel. În perioada cu fenomene de îngheț, temperatura apei nu se măsoară.
Precipitațiile
La stațiile hidrometrice care nu sunt dotate cu pluviometre se execută numai observații vizuale, privind felul precipitațiilor , intensitatea și durata ploii, care se înscriu în „Carnetul pentru înscrierea măsurătorilor și observațiilor hidrometrice” la ora de măsurare a nivelului.
La stațiile hidrometrice prevăzute cu pluviometre, pe lângă observațiile vizuale, se efectuează la orele 7 și 19 măsurarea cantităților de apă colectate din ploile căzute în ultimele 12 ore, conform instrucțiunilor meteorologice.
În cazul producerii unor precipitații deosebit de abundente se efectuează măsurători suplimentare când se depășesc praguri critice de 15 l/ m2 în 6 ore. După depășirea pragului se măsoară fiecare circa 10 mm nou căzuți într-un interval maximum 3 ore.
Pentru stațiile hidrometrice care avertizează unitățile de exploatare a lacurilor de acumulare (având suprafețe de bazin aferente mici), pragurile critice sunt date în „Instrucțiuni unice pentru elaborarea și transmiterea avertizărilor privind fenomenele meteorologice și hidrologice periculoase” – INMH – 1992.
Pantele suprafeței (oglinzii) apei
La stațiile hirdometrice dotate cu miră de pantă, se măsoară nivelurile după program identic cu cel al nivelurilor la mirele principale.
La stațiile hidrometrice fără mire de pantă, după fiecare viitură se procedează la marcarea urmelor pe sectorul de râu al mirei principale și la efectuarea ridicărilor topografice.
La aceste stații, specialiștii stației hidrologice au sarcina de a măsura panta apei cu nivela sau teodolitul, la principalele faze de scurgere (viituri, ape mari, ape mici de vară-toamnă, după fenomene de iarnă).
Vegetație acvatică
Pentru stațiile hidrometrice cu vegetație acvatică, programul constă din următoarele:
efectuarea de observații vizuale zilnice privind felul vegetației, dacă vegetația se află sub apă sau deasupra oglinzii apei și lățimea pe care se întinde la fiecare din maluri, dacă vegetația este rară sau deasă;
efectuarea de măsurători în verticale fixe, în 2-3 profile transversale, pentru determinarea înălțimii și densității vegetației între verticalele respective și a suprafeței ocupate; determinările se fac decadal și la fiecare măsurătoare de debit.
Vegetație în albie
La anumite stații hidrometrice, unde vegetația are o influență deosebită asupra scurgerii, o dată cu observațiile vizuale la 10 zile se vor executa și măsurători asupra înălțimii vegetației și lățimii pe care se întinde vegetația în albia minoră a râului.
Măsurătorile asupra vegetației se execută în 1-3 profiluri situate la miră și în aval de miră. Profilurile pentru măsurători asupra vegetației vor fi stabilite pe teren de specialiștii stației hidrologice.
Profilurile vor fi bornate și li se vor stabili verticalele fixe de către tehnicienii stației hidrologice.
Măsurătorile se execută în zilele de 10, 20 și ultima zi a lunii și de fiecare dată când se execută măsurători de debite.
Măsurătorile asupra vegetației se efectuează cu mira portativă, cu o prăjină gradată sau cu tija moriștii. Măsurătorile constau din sondaje în verticale fixe, prin care se stabilește adâncimea apei, înălțimea vegetației sub apă și gradul de desime a vegetației între verticale.
Debitele de apă
În practica hidrometrică sunt cunoscute mai multe metode de determinare a debitelor de apă ce se aplică în funcție de aparatura utilizată și de condițiile locale de scurgere prin albie și pe sectorul de râu.
Cele mai folosite metode sunt:
Metoda secțiune-viteză (cu morișca hidrometrică și /sau cu flotor);
Metoda volumetrică;
Metoda deversorilor hidrometrici.
Măsurarea debitului de apă folosind morișca hidrometrică
Măsurarea debitului de apă folosind morișca hidrometrică se efectuează pe toate râurile, în profe proprii pentru măsurarea secțiunii și vitezelor.
Înainte de efectuarea măsurătorilor muncitorul hidrometru trebuie să-și pregătească morișca hidrometrică, cablu, soneria, tija, greutatea lestată, cronometrul, carnetul pentru măsurători (inclusiv completarea tuturor rubricilor), echipamentul de protecție și de lucru.
La stația hidrometrică trebuie să se controleze starea construcțiilor și instalațiilor hidrometrice, făcând reparațiile sau amenajările necesare siguranței la lucru.
Principalele lucrări la efectuarea măsurătorilor cu morișca hidrometrică sunt următoarele:
Observații vizuale asupra stării timpului și asupra stării râului și notarea lor în carnet;
Observarea și notarea nivelului apei din râu;
Măsurarea adâncimilor secțiunii transversale;
Măsurarea lățimii apei;
Fixarea verticalelor de viteză;
Măsurarea vitezei apei.
În cele ce urmează se prezintă programul în care se recomandă frecvența măsurătorilor de debite de apă la stațiile hidrometrice de râu.
Ape mari de primăvară și viituri din ploi.
În cazul undelor de viitură singulare, independent de gradul de stabilitate a albiilor măsurătorile se vor distribui uniform pe ramura de creștere (2-3 măsurători), pe ramura de scădere (3-4), precum și la vârful viiturii. Numărul măsurătorilor ce se indică este în funcție de durata de creștere și de scădere a viiturilor, care sunt cunoscute ca ordin de mărime pentru fiecare stație.
În cazul undelor de viitură succesive se vor face măsurători atât la nivelurile maxime, cât și la nivelurile minime dintre viiturile succesive.
La stațiile hidrometrice cu albii temporar stabilite, urmărirea condițiilor de scurgere trebuie să conducă la o intensificare a măsurătorilor de debite de apă, în perioadele cu modificări ale condițiilor de scurgere pentru ca trecerea de la o ramură H-Q la alta să fie bine determinată. La râurile cu regim torențial (de exemplu – râurile din Dobrogea) este necesar ca să se efectueze măsurători de debite de suprafață cu morișca sau cu flotorii.
Ape mici de vară-toamnă
În perioadele cu ape mici de vară-toamnă măsurătorile se execută la intervale egale de timp indicându-se ca frecvență:
O măsurătoare la 10-15 zile în cazul albiilor cu stabilitate permanentă, intervalul dintre măsurători crescând în raport direct cu mărimea debitului de apă din râuri;
O măsurătoare la 5 zile în cazul albiilor instabile.
3. Ape mici de iarnă
Programarea măsurătorilor de debite de apă, trebuie să urmărească realizarea unei distribuții în timp a acestora, corespunzătoare condițiilor hidraulice de scurgere a apei create de formațiunile de gheață în evoluția lor. Frecvența măsurătorilor de debite de apă în fazele caracteristice ale perioadei cu fenomene de îngheț se prezintă după cum urmează:
O măsurătoare de debit în prima zi de apariție a fenomenelor de iarnă;
Cel puțin o măsurătoare în intervalul de timp cu formațiuni de gheață premergătoare gheții la mal (năboi, curg sloiuri etc.);
Măsurători de debite care să indice intensificarea, menținerea sau diminuarea gheții la mal;
Măsurători de debite în perioada de trecere de la o situație relativ stabila la altă situație relativ stabilă și în perioadele cu evoluții rapide (aglomerări de gheață, zăpoare, dislocări de gheață etc.);
O măsurătoare la instalarea podului de gheață,
Măsurători mai dese la începutul podului de gheață până la stabilizarea stratului de gheață;
Măsurători cu frecvență la 3-5 zile în intervalul de timp cu grosimea stabilizată a podului de gheață;
Măsurători mai dese în faza de sfârșit a podului de gheață, marcată prin stabilizarea temperaturii pozitive a aerului;
Cel puțin o măsurătoare imediat după distrugerea podului de gheață;
O măsurătoare imediat după scurgerea năboiului, a sloiurilor de gheață.
4.Situații speciale
În perioadele cu lucrări în albie se vor efectua măsurători de debite la 1-3 zile.
În cazul existenței vegetației acvatice (permanente sau temporare) frecvența măsurătorilor de debite de apă va fi:
O măsurătoare la 2-3 zile în intervalul cu dezvoltare/dispariție rapidă a vegetației;
O măsurătoare la 5-7 zile în intervalul cu condiții asemănătoare de scurgere (instabilitate în dezvoltarea vegetației);
O măsurătoare la 5 zile după ce vegetația este cosită.9
9. Debite de aluviuni
A. Măsurători asupra scurgerii de aluviuni în suspensie
Pentru obținerea datelor de bază necesare determinării caracteristicilor scurgerii de aluviuni în suspensie, se folosesc următoarele măsurători:
Complete;
Simplificate (la „0.6 h” și „suprafață”);
Probe unice (simple).
Măsurătorile de debite de aluviuni în suspensie „complete” și„simplificate” se execută o data cu măsurătorile de debite de apă.
Programul de măsurători de aluviuni în suspensie se desfășoară după principiul care prevede ca efectuarea măsurătorilor să se execute pentru perioadele din an cu debite zilnice mai mari de un anumit debit „limită” (Qlimită) definit ca debitul apei pentru care la debite superioare lui, se scurge pe perioadă multianuală, 90% din volumul scurgerii solide în suspensie.
Ape mari de primăvară și viituri din ploi
Recoltarea probelor unice (simple) se efectuează după cum urmează:
– în fiecare zi, pe durata apelor mari și viituri, la orele standard de măsurare a nivelurilor apei;
– suplimentar, pe întregul ecart produs (creștere, scădere, pentru diferite trepte de variație a nivelului apei, care se stabilesc de către stația hidrologică.
Măsurători „complete” și /sau „simplificate” se vor programa astfel:
„- obligatoriu pentru toate viiturile se vor executa măsurători „complete” sau „simplificate” – una cel puțin de creștere, una cel puțin la descreșterea și una în preajma maximului viiturii;
– cel puțin două viituri mai importante din cursul anului se vor acoperi complet cu măsurători (complete/simplificate) în fazele de creștere și scădere.
Ape mici de vară-toamnă
Pentru debite mai mici decât debitul „limită”, recoltarea probelor simple și măsurători complete se execută numai în cazuri speciale prevăzute în programele de activitate și consemnate în „Caietul de servici”.
2.2. CALITATEA APEI RÂULUI BUZĂU
2.2.1. Starea apelor de suprafață și a apelor subterane
Apele de suprafață provin din precipitații atmosferice, din topirea zăpezilor și din izvoare, curgând sau staționând la suprafața solului în funcție de înclinația acestuia. Compoziția apelor variază în limite largi, în raport cu caracteristicile bazinului de alimentare, în funcție de natura rocilor terenurilor din care își adună apele și pe care le traversează, în funcție de anotimp, de aportul și de proprietățile altor ape pe care le primesc etc. Ploile și topirea zăpezilor produc modificări importante atât cantitative cât și calitative deoarece, curgând la suprafața solului și spălând suprafața acestuia, antrenează tot felul de impurități (germeni microbieni, suspensii, pesticide, fertilizanți etc.) pe care le transportă în apă. Dar, în afara acestor modificări inevitabile, apele de suprafață își modifică compoziția pe unele sectoare și uneori pe distanțe apreciabile din cauza folosirii lor în diverse scopuri (menajere, industriale, agricole etc.) și îndeosebi după deversări de ape reziduale care pot denatura brusc proprietățile fizico-chimice și biologice ale apei atunci când nu se respectă regulile igienice la deversarea lor.
Orașul Pătârlagele este amplasat pe malul drept al râului Buzău, pe cursul superior al acestuia.
Descrierea principalelor cursuri de apă
Râul Buzău își adună afluenții de pe teritoriul a patru județe, Brașov, Covasna, Buzău și Brăila. El izvorăște din partea de vest a masivului Ciucaș, traversează munții Buzăului, drenează o serie de depresiuni și apoi străbate câmpia Buzăului, având o lungime de 302 km și un bazin de recepție de 5264 km/p, pe teritoriul județului Buzău fiind 142 km si o suprafață de 3660 km/p. Afluenții cu cel mai important aport de debit sunt: Bâsca Mare, Bâsca Mică, Bâsca Chiojd, Bălăneasa, Murătoarea, Slănic, Sărățel, Nișcov și Câlnău.
În dreptul municipiului Buzău, are o albie îndiguită, în lărgime de 200-300 m, putând prelua apele, chiar și la viituri, neexistând posibilități de a se produce inundații.
Râul Buzău îndeplinește multe funcții: constituie principala sursa de apă pentru diverse folosințe; principalul receptor natural al apelor uzate; este o importanta cale de transport, tăind dealurile și munții perpendicular; importantă sursă hidroenergetică; sursă de recreere în numeroase puncte (rafting și alte activități); sursă de hrană.
Alături de râul Buzău se află râul Călmățui, râul Sărata și râul Râmnicu Sărat.
Resursele de apă
Spre deosebire de alte resurse naturale care cunosc un proces de epuizare în timp, apa este o resursă regenerabilă, fiind supusă unui proces continuu de reîmprospătare, urmând ciclul natural care îi asigură continuitatea.
Resursele de apă ale județului Buzău sunt :
ape de suprafață – râurile și lacurile naturale sau antropice.
ape subterane – rezerve de apa existente în straturi acvifere freatice și straturi de mare adâncime.
Surse de apă de suprafață
Sunt de trei ori mai bogate decât cele subterane, daca se iau în considerare debitele medii multianuale. Dat fiind că folosirea surselor subterane este mai puțin costisitoare și sunt teoretic de calitate mai bună, acestea sunt rezervate în majoritatea cazurilor pentru alimentări cu apa potabilă, iar cele de suprafață pentru cerințele industriale, care de regulă sunt mai mari decât cele menajere, pentru irigații, piscicultură și alte folosințe.
Pentru județul Buzău, sursa de apǎ de suprafațǎ o constituie râul Buzău, de unde apa este preluatǎ prin intermediul drenurilor (Pătârlagele) sau a prizelor.
Surse de apǎ subteranǎ
Sursele de apă subterane pot fi:
straturi freatice, straturi de apa cu nivel liber sau de unica presiune;
straturi de mica adâncime (sub 50 m )
straturi de medie adâncime (50 – 100 m )
straturi de mare adâncime (peste 100 m )
Prelevarea apei pentru Municipiul BUZAU se realizează din două surse:
sursa de suprafață râu Buzău – priza de mal pentru apa industrială
sursa subterana din stratele aqvifere și straturi de mare adâncime în 4 fronturi cu un număr de 89 puțuri, cu adâncimi cuprinse între 27-150 m și un debit exploatat de 600l/sec.;
Prelevarea apei pentru orașul Nehoiu se realizează din lacul de acumulare Siriu și se prelucrează în stația de tratare Siriu, de unde pleacă prin rețeaua de distribuție în oraș și localitățile limitrofe. Prelevarea apei pentru orașul Pătârlagele se face din râul Buzău prin drenuri făcute sub albie. Prelevarea apei pentru orașul Pogoanele se face din subteran.
Resurse de apă teoretice:
Surse din apă de suprafață: 8878 l/s
Surse de apă subterană: 2606 l/s
Prelevările de apă:
Pentru Municipiul BUZAU, societatea R.A.M. administrează sistemul de alimentare cu apă. Apa brută de suprafață este folosita numai în industrie.
Apa din subteran, potențial potabilă, este exploatată prin 4 fronturi: Crâng – Lipia, Sud, Zahar, Est și după o tratare simplă este distribuită populației.
Pentru orașul Nehoiu, societatea SERVCOOM administrează sistemul de alimentare cu apă, prin prelevarea din sursa de suprafață lac de acumulare Siriu și tratarea acesteia în propria stație de tratare.
Pentru orașul Pogoanele, societatea Serviciul Public administrează sistemul de alimentare cu apă, prin prelevarea apei din sursa subterană.
Pentru orașul Pătârlagele, societatea Serviciul Public administrează sistemul de alimentare cu apă, prin prelevarea apei din sursa subterană, dren din râul Buzău. Multe din comunele județului Buzău au alimentări cu apa mai vechi sau chiar foarte noi din subteran pentru satisfacerea cerințelor populației.
Starea apelor de suprafață
Evaluarea calității apelor de suprafață pe teritoriul județului Buzău s-a bazat pe prelucrarea datelor primite lunar de la Direcția Apelor Buzău-Ialomița pe diferite secțiuni de control. Principiile care au stat la baza evaluării calitative ale apelor de suprafață au fost:
încadrarea secțiunilor de control în clasele de calitate prevăzute de O.M. 1146/10.12.2002 ;
evidențierea secțiunilor de apă degradate – analiza surselor de poluare;
îmbunătățirea calității apelor de suprafață pe tronsoane;
tendința de evoluție pe termen scurt (prin comparație cu anul precedent).
Indicatorii de calitate analizați:
regimul oxigenului – oxigen dizolvat, CBO5, CCO – Cr, CCO – Mn;
nutrienți – amoniu, azotiți, azotați, ortofosfați, fosfor total;
ioni generali, salinitate- reziduu filtrabil, fier total, sodiu, calciu, magneziu, cloruri, sulfați
substanțe toxice organice – fenoli, detergenți.
La nivelul județului Buzău s-au monitorizat următoarele cursuri de apă: Râul Buzău cu afluenții săi; Râul Sărata; Râul Călmățui; Râul Rm. Sărat.
În cele ce urmează, se vor prezenta succint, principalele elemente de calitate ale cursurilor de apă importante din județul nostru și tendințele acestora, în funcție de o serie de factori cunoscuți sau previzionați, cum sunt: capacități de producție industriale și agricole, volumul precipitațiilor, temperatura mediului ambiant, măsuri adoptate de agenți economici, programe de investiții în obiective de mediu, obiective noi generatoare de noxe, eficiența activității de control la sursele generatoare de emisii în mediu. Monitorizarea acestor cursuri s-a efectuat, ca și în anii precedenți în secțiuni caracteristice de ordinul I (Buzău), care sunt stabilite pe tronsoane ale râurilor, în puncte de interes național, pe baza unor criterii ce au în vedere următoarele elemente: confluența cu alte cursuri de apă, existența unor sisteme centralizate de alimentare cu apă, prezența unor factori cu impact negativ asupra cursurilor de apă, și secțiuni de ordinul II (Sărata, Călmățui), care sunt stabilite în puncte de interes local (regional): programe de urbanizare, zone de reconstrucție ecologică, folosințe importante.
2.2.2. Evoluția calității apelor de suprafață
Urmărirea calității cursurilor de apă se face permanent, de regulă în secțiuni de control caracteristice fiecărui curs natural în parte, avându-se în vedere următoarele:
clase de calitate necesare (Normativul privind obiectivele de referință pentru clasificarea calității apelor de suprafață aprobat prin O.M.1146/2002);
frecvențe de prelevare;
surse de poluare potențiale;
confluența cu afluenții principali;
așezări umane.
La interpretarea datelor analitice s-au avut în vedere, în primul rând, limitele admise pe grupe de poluanți și cantitățile acestora, pe unitate de timp (debitele poluanților). Aceasta, pentru a stabili clasa de calitate pe tronsoane de râuri (între secțiunile caracteristice), cât și pentru a depista mai ușor eventualele emisii generate de surse de poluare punctuale sau difuze.
Supravegherea calității apelor râului Buzău s-a efectuat atât în flux informațional rapid, cât și în flux informațional lent. Monitorizarea în flux informațional rapid a asigurat în mod operativ cunoașterea situației de poluare zilnică. Prin monitorizarea în flux informațional lent s-a realizat evaluarea tendințelor globale ale calității apelor în decursul anului.
În tabelul de mai jos este prezentată evoluția indicatorilor de calitate rezultați în urma monitorizării în anul 2004, în următoarele secțiuni caracteristice: Nehoiu (Km 233), Am. Mun. Buzău (Km 160), Banița (km 131)
Tabelul 16
Evoluția indicatorilor de calitate este prezentată sintetic în tabelul următor
Pot concluziona din datele prezentate anterior că râul Buzău este un râu cu debit foarte redus de apă, caracteristicile solului influențează în mare măsură calitatea apei iar gradul de poluare crește dina monte în aval.
Tabel 17
Clasele de calitate ale râului Buzău în anul 2004
Pentru aprecierea stadiului calității apelor curgătoare, au mai fost efectuate evaluări statistice pe bazine hidrografice și la nivel național iar încadrarea secțiunilor de control a fost într-o categorie de calitate globală, conform efectului ponderat al tuturor indicatorilor dintr-o grupă principală.
În anul 2004 în sub-bazinul Buzău, analiza saprobiologică a fost efectuată pe 626 km, 15 secțiuni de supraveghere.
Din lungimea totală de râuri, 340km (54,31%) s-au încadrat în clasa I de calitate-stare ecologică foarte bună; 225km (35,94%), în clasa a II-a de calitate-stare ecologică bună; 61km (9,75%) în clasa a III-a de calitate-stare ecologică moderată.
Tabel 18 Clasa de calitate în Sub-bazinul Buzău
Figura 9
Repartiția lungimii râurilor din b.h. Buzău pe
clase de calitate-stare ecologică în anul 2004
În anul 2005 în sub-bazinul Buzău analiza saprobiologică a fost efectuată pe 626 km, 15 secțiuni de supraveghere.
Din lungimea totală de râuri, 15 km (2 %) s-au încadrat clasa I de calitate – stare ecologică foarte bună; 249 km (40 %) în clasa a II a de calitate – stare ecologică bună; 221km (35 %) în clasa a III a de calitate – stare ecologică moderată și 141 km (23 %) clasa a IV a stare ecologică slabă.
În anul 2006 în sub-bazinul Buzău, analiza saprobiologică a fost efectuată pe 597km, 18 secțiuni de supraveghere.
Din lungimea totală de râuri 274km (45%) s-au încadrat în clasa I de calitate – stare ecologică foarte bună; 209km (35%) în clasa a II-a de calitate – stare ecologică bună; și 114 km (19,1%) în clasa a III-a de calitate – stare ecologică moderată.
Conform raportului „privind protecția calității apelor” pentru bazinul hidrografic Siret, sub-bazinul hidrografic Buzău – 2008 al Administrației Naționale „Apele Române” Direcția Apelor Buzău – Ialomița, au fost stabilite mai multe puncte de control la nivelul întregului bazin. Acesta poate fi descris după cum urmează:
Rețeaua apelor de suprafață:*Bâsca Mare/Cașoca Mare/Harțag/Giurca/Bâsca/ Bâsca Chiojdului/ Bălăneasa/ Slănic/Câlnău/ Balta Albă/ Buzoel.
Lacuri:*Naturale: Jirlău/ Balta Albă/ Amara/ Ciulnița;*Artificiale: Siriu/ Cândești.
Ape uzate: Au fost urmărite 35 de societăți, în plus, mai mulți parametri selectați au putut furniza informații prompte privind „sănătatea” râului și au putut indica anumite surse de poluare (atunci când sunt constatate valori înalte) sau locurile în care situația poate fi ameliorată prin intervenția umană (scăderea debitului, plantarea de vegetație specifică etc.). Parametrii folosiți ca exemplu sunt:
*Temperatura apei: furnizează informații privind activitatea biochimică si biologică a organismelor acvatice, din două considerente principale:
1)Temperatura afectează direct reacția oxigenului dizolvat în apă. Cu cât apa este mai rece, cu atât este mai importantă dizolvarea. Oxigenul constituie baza procesului respirator atât pentru organismele terestre, cât și pentru cele acvatice. Prin urmare, temperatura apei furnizează date importante privind sănătatea mediului acvatic. Apa este bine oxigenată atunci când cantitatea de oxigen depășește 5 mg/l, moartea peștilor apărând atunci când cantitatea scade sub 3 mg/l.
2) Temperatura influențează, de asemenea, dezvoltarea și reproducerea organismelor acvatice. În fapt, peștii, insectele sau larvele sunt poichilotermi (temperatura organismului depinde de temperatura mediului natural). Metabolismul acestora nu funcționează în lipsa unei temperaturi mai mult sau mai puțin adecvate. Prin urmare, temperatura furnizează date importante privind dezvoltarea, reproducerea si activitatea organismelor acvatice.
*pH-ul: exponentul de hidrogen se cifrează între 0 si 14 si este utilizat pentru a măsura gradul de aciditate. Apa pură are un așa numit pH neutru cu o valoare de 7. pH-ul urmează un ciclu circadian: maxim în timpul zilei, minim în timpul nopții. În general, este mai mare în timpul iernii si scade în timpul verii. pH-ul este un factor fizic, care contribuie în aceeași măsură cu conductivitatea, alcalinitatea și temperatura la distribuirea organismelor în ecosistemele acvatice. Astfel, pentru asigurarea unei reproduceri acceptabile a peștilor (și multe alte funcții și utilizări), valorile pH-ului trebuie să se situeze între 6,5 și 8,5. pH-ul natural al apei depinde de factori geologici, de geochimia rocilor și de activitatea biologică a solului din bazin. Activitatea biologică poate modifica pH-ul din sistemele acvatice.
Descărcarea efluenților industriali și urbani poate provoca, de asemenea, fluctuații importante ale pH-ului râurilor.
*Oxigenul dizolvat: este un indicator al activității biologice, în special al fotosintezei, și permite evaluarea capacității de autoepurare a râului.Variază în funcție de precipitații, deversările din baraje, practicile agricole și activitatea biologică sau biochimică. Temperaturile scăzute favorizează dizolvarea gazului, în timp ce temperaturile înalte o limitează. Conținutul maxim teoretic de oxigen dizolvat în apă este: 11,25 mg/l la 10°C, 8,25 mg/l la 25°C. Acest fenomen este influențat de variații naturale anuale si zilnice.
Oxigenul influențează în mod hotărâtor viața acvatică. Se consideră că echilibrul acesteia este perturbat când concentrația de oxigen scade sub 5 mg/l, moartea peștilor având loc la o concentrație sub 3 mg/l. Nitrați: nitrații sunt utilizați în principal ca îngrășământ și sunt un indicator al activității agricole. Își au originea în întregul bazin hidrografic. Ca urmare a prezenței în solul cultivat, concentrația acestora în apă variază în funcție de anotimp si precipitații. Acest parametru nu trebuie să depășească 50 mg/l în cazul producției de apă potabilă. Nitrații pot proveni din: mineralizarea materiei organice, îngrășăminte pe bază de azot, îngrășăminte naturale, apă menajeră si industrială etc.)
*Cloruri: acestea pot proveni din mediul natural (acțiunea agenților atmosferici si percolarea rocilor sedimentare), activități agricole (irigații, drenare), industrie (uleiuri, alimente) sau zone urbane (sare antiderapantă pentru drumuri, deșeuri menajere etc.)
*Sulfat: poate fi găsit în aproape toate apele naturale. Majoritatea compușilor de sulf provin din oxidarea minereurilor care conțin sulfiți, șist sau deșeuri industriale și urbane. Sulfatul este, de asemenea, o parte importantă a compușilor dizolvați în apa pluvială.
*Materii în suspensie (MS): acestea afectează compoziția chimică a apei de suprafață deoarece pot concentra unele produse dizolvate prin adsorbție sau schimb de ioni. În plus, majoritatea microorganismelor din apă (bacterii, viruși) pot adera la suprafața lor. O concentrație ridicată de MS poate avea urmări negative asupra mediului:
1) Turbiditate crescută
2) Colmatarea fundului râului cu depuneri
3) Iritarea branhiilor peștilor
Într-un regim hidrologic mediu, MS provin în principal din apa uzată industrială și menajeră si din plancton. Totuși, în timpul inundațiilor sau doar al precipitațiilor, MS apar adesea în urma eroziunii solului din bazin.
Pe de o parte, raportul lunar va urmări evoluția intraanuală a acestor parametri, iar repetarea acestor înregistrări va face obiectul unei comparații interanuale. Aceste tipuri de analiză ne permit:
evidențierea problemelor persistente (eroziunea malurilor râurilor, aportul de efluenți)
localizarea acestor probleme (vârf de poluare, poluare limitată sau difuză)
examinarea unor soluții alternative (desființarea sursei, planuri de gestionare a zonelor)
Într-adevăr, aceste rezultate ale analizelor, combinate cu GIS (topografie a zonelor urbane, de exemplu), vor contribui la crearea unor metode de identificare și de rezolvare a problemelor. Pe de altă parte, toți acești parametri sunt adesea combinați pentru a aborda mai multe ipoteze.
Tabel 17tt
Debitul maxim calculate la stațiile hidrometrice
Datele prezentate in Tabelul 17 încearcă să reprezinte o grilă de interpretare a acestora. Într-adevăr, unii parametri pot fi utilizați ca: marker biologic (clorură, nitrat), compararea lor putând evidenția, pe baza unor observații simultane, condițiile de debit din bazin.
Indicatori ai stării sănătății (MS, O2, T), observarea lor simultană putând permite detectarea zonelor în care este necesară efectuarea de investigații pe termen mediu.
Informațiile colectate de la serviciile responsabile nu ne permit să efectuăm această analiză. Dar multe informații pot fi întârziate pentru a reflecta calitatea de ansamblu a apelor de suprafață din bazin.
Controlul și clasificarea apelor a fost realizată utilizând Ordinul 161/2006 pentru aprobarea standardelor legate de starea ecologică si pragurile pentru substanțe chimice, incluzând cinci indicatori: oxigen, nutrienți, salinitate, poluanți toxici din surse naturale si alte tipuri de indicatori chimici. Pentru a obține o bună reprezentare a calității mediului, 22 de puncte au fost distribuite pe toată rețeaua, astfel: 7 pe cursul principal (Buzău) si 15 pe afluenții principali.
Analiza evoluției indicatorilor de calitate de-a lungul râului Buzău:
În 2008, secțiunile râului Buzău au fost clasificate astfel:
3 secțiuni în clasa 1 (42,86%);
1 secțiune în clasa II (14,28%);
3 secțiuni în clasa III (42,86%);
Se poate concluziona că 57,14% din secțiunile monitorizate se încadrează în clasele „foarte bine” si „bine”.
Următoarele figuri evidențiază evoluția indicatorilor fizico-chimici (oxigen dizolvat, N-NH4 și Cl -) pe Buzău
Evoluția concentrației de oxigen dizolvat în Buzău – 2008
Figura 10
Evoluția concentrației de N-NH4 în Buzău – 2008
Evoluția concentrației de Cl în Buzău – 2008
Figura 11
CAPITOLUL III
APELE UZATE ȘI IMPACTUL ACESTORA ASUPRA MEDIULUI
Apa ca și aerul, este un factor de mediu indispensabil vieții. Apa se găsește întotdeauna acolo unde există viață și formează substanța cea mai răspândită pe Pământ. Ea a avut un rol de prim ordin in apariția vieții pe planeta noastră. Combaterea poluării apelor se realizează prin măsuri ce urmăresc, în primul rând, prevenirea poluării apelor. Pentru multe ramuri industriale, pentru zootehnie și diverse activități sociale, modalitatea cea mai eficienta de combatere și limitare a poluării este epurarea apelor uzate înainte de evacuare. În această operație, apele uzate sunt supuse unor tratamente succesive, prin care conținutul de poluanți este diminuat astfel încât, în urma diluării cu apele râurilor în care ajung să înregistreze concentrații cât mai mici.
Tratamentele care se aplică include tehnologii bazate pe procese și fenomene naturale: fizice, chimice și biologice, aplicate diferențiat la diferite categorii de apă uzată, iar în cadrul acestora se deosebesc diferite tehnici și metode de lucru în funcție de compoziția apelor uzate.
Calitatea apelor este cel mai mult afectată de deversarea de către om de ape uzate. Prin urmare, principala măsură practică de protecție a calității apelor de suprafață este să epurăm apele uzate. Primul pas spre epurare este colectarea apelor uzate, care se face prin sisteme de canalizare, ele sunt mai simple la poluanți industriali, dar foarte vaste și complicate în cazul canalizării localităților, deoarece trebuie să preia ape uzate fecaloid-menajere de la un foarte mare număr de surse; toate chiuvetele, wc-urile, căzile de duș sau baie. Apele acestea trebuie apoi conduse la stația de epurare de unde apoi de regulă sunt restituite în emisar, de obicei un rîu. În final vom revedea o serie de reglementări în domeniu, pentru a înțelege mai bine problema epurării apelor. Pagubele și neajunsurile produse în urma evacuării apelor uzate neepurate sau insuficient epurate sunt numeroase, astfel în zonele învecinate ale cursurilor de ape infectate se produc epidemii de boli hidrice (febră, dizenterie, etc.). Pagubele la șeptelul de vite sunt importante, astfel apele uzate de la abatoare provoacă în aval epizotii de pestă porcină, cele provenite de la sanatoriile de TBC, epizotii de tuberculoză de tip uman, cele evacuate din fabricile de vopsele, terebentină, săpunuri, provoacă moartea vitelor mari.
În România începe să se acorde prioritate problemelor de poluare a mediului după 1989, când se înființează Ministerul Apelor, Pădurilor si Mediului Înconjurător.
De protecția apelor naturale este responsabilă Regia Autonomă – Apele Române. Indiciile de calitate pentru apele naturale sunt stabilite printr-o serie de reglementări. Legea mediului menționează că protecția apelor de suprafață și subterane și a ecosistemelor acvatice, are ca obiectiv menținerea și ameliorarea calității și productivității naturale a acestora în scopul evitării unor efecte negative asupra mediului, sănătății umane și bunurilor materiale.
Poluarea apei reprezintă modificarea în mod direct sau indirect a compoziției apei normale ca urmare a activității omului într-o astfel de măsură încât influențează negativ caracteristicile apelor, împiedicând folosirea lor în stare naturală.
Apa conține în urma poluării mai multe categorii de substanțe și particule cum ar fi: particule solide (fibre de lemn), produse chimice organice (săruri de fier, zinc, crom, săruri amoniacale) și produse ale industriei metalurgice, extractive (ape acide, cianuri, cloruri, benzen).
Pentru determinarea acestor categorii de substanțe poluante, apele naturale pentru a fi utilizate într-un anumit domeniu sunt supuse unor analize. Aciditatea apei este determinată de prezența bioxidului de carbon liber a acizilor minerali și a sărurilor cu hidroliză acidă.
Legislația în domeniul protecției apelor naturale constituie baza legală a organizării și a măsurilor de ordin tehnic și organizatoric în domeniul protecției calității apelor. Rolul legislației este de a crea prin prevedere de sancțiuni penale și contravenționale, în interesul celor care sunt în situația de a impurifica apele naturale și a limita impurificarea apelor la nivelul impus de societate.
Complexitatea acțiunilor de protecție a calității apelor, depinde de normele și standardele aflate în vigoare la nivelul fiecărei țări și pe plan mondial.
Protecția calității apelor constituie partea integrantă a protecției mediului înconjurător, ea fiind o necesitate obiectivă a civilizației sub orice formă.
Protecția calității apelor se realizează în cadrul bunei gospodăriri a apelor care, în ansamblu, asigură dezvoltarea judicioasă a tuturor folosințelor, ca de exemplu cele privind alimentarea cu apă a orașelor, industriilor și unităților agrozootehnice, irigarea terenurilor agricole, navigație și piscicultură.
Toate resursele de apă de suprafață și subterane constituie un bun de preț național, care trebuie gospodărite în mod unitar, urmărindu-se păstrarea proprietăților lor naturale, împiedicarea impurificării, a poluării lor, îmbunătățirea caracteristicilor fizico-chimice și biologice a apelor, în scopul unei cât mai bune gospodăriri a acestora.
3.1. POLUANȚII ȘI SURSELE DE POLUARE ALE APEI
Se consideră poluanți acele substanțe care în concentrație suficienta, pot produce un efect măsurabil asupra omului, animalelor, plantelor și materialelor. Dată fiind multitudinea și varietatea surselor de poluare, precum și numărul mare al elementelor poluante a apărut și necesitatea unei împărțiri a lor.
A) După proveniența și caracterele comune se disting mai multe categorii de poluanți: substanțe organice (hidrocarburi, detergenți, pesticide), substanțe anorganice (metale grele, azot, fosfor), suspensii (fibre de lemn și celuloză, păr, deșeuri de carne, steril de la exploatări miniere sau din cariere), substanțe radioactive (din atmosferă, în urma exploziilor nucleare, de la reactoarele uzinelor nuclearo-electrice, din laboratoarele de cercetări cu izotopi radioactivi), produse petroliere (de la foraj-extracție, din rafinări, din uzinele petrochimice, de la transportul naval, auto și prin conducte), ape fierbinți (din industrie sau centrale termoelectrice), microorganisme patogene (din spitale, crescătorii de animale, ștranduri și locuințe).
După natura lor, poluanții de proveniență artificială pot fi: poluanți fizici (substanțe radioactive și apele termale), poluanți chimici (plumb, mercur, azot, fosfor, hidrocarburi, detergenți și pesticide), și poluanți biologici (microorganismele).
B) După modificările pe care le produc apei, poluanții pot fi:
a) Poluanți care modifică proprietățile chimice și/sau biologice ale apei:
– compuși toxici anorganici (plumb, mercur, cupru, zinc, crom și cianuri);
– compuși organici greu sau nedegradabili (pesticide, detergenți);
– săruri organice provenite din mine sau exploatări petroliere;
– substanțe fertilizatoare (azot și fosfor);
– microorganisme (bacterii, viruși și paraziți);
pH-ul reprezintă logaritmul cu sens schimbat al concentrației ionilor de hidrogen (hidroniu). pH-ul normal al ploii și zăpezii este de 5,1. În apa naturală acest pH variază în jurul valorii neuter. Apele continentale prezintă variații mai mari ale pH-ului decât cele marine datorită în mare parte poluării.
Valoarea pH-ului este determinată în mare măsură de procese biologice și chimice; condiționează tratamentele aplicate apei. Pentru desfășurarea normală a proceselor biochimice, pH-ul trebuie să fie cuprins la apele naturale între 5,6 și 8,5. pH-ul este datorat prezenței în apă, în diferite concentrații a bioxidului de carbon, carbonaților,și bicarbonaților care formează un sistem tampon. Apele reziduale cu pH acid sau alcalin, împiedică desfășurarea proceselor biologice, procese ce asigură autopurificarea apei.
b) Poluanți care modifică proprietățile fizice sau organoleptice ale apei pot fi: uleiurile, coloranții, substanțe degradabile care consumă oxigenul din apă și substanțe solide cum ar fi suspensiile cu ajutorul organelor de simț. Proprietățile organoleptice ale apei sunt cele caracteristice care pot fi detectate
Gustul apei este determinat de substanțele și gazele dizolvate în apă. Dacă aceste componente sunt prezente în apă într-o cantitate prea mare sau prea mică, pot da apei un gust neplăcut, care poate fi: sărat, dulce amar, metalic, fad sau sălciu. Determinarea gustului apei, o fac în general, persoanele dotate cu finețea simțului gustativ. După clătirea gurii cu apă fără gust și fără miros, se gustă de câteva ori din proba de analizat, după care se compară gustul astfel simțit cu un gust cunoscut.
Mirosul apei este determinat de prezența unor substanțe naturale sau provenite din poluare precum și de transformările chimice ale substanțelor dizolvate. Determinarea mirosului apei se realizează în anumite condiții de temperatură și de către persoane care au consumat, în prealabil, anumite elemente și băuturi iritante pentru mucoasa buco–nazală. Determinarea constă în compararea mirosului unei probe de apă de analizat cu o probă de apă cu miros cunoscut. Analiza se face mai întâi la temperatura camerei, iar apoi la temperatura de 60 grade Celsius.
Exprimarea mirosului și gustului apei este dată prin intensitate și grad
Tabel 19
Caracteristici organoleptice ale apei
3.1.2. Influența poluanților apelor asupra mediului.
A).Substanțele organice de origine naturală (vegetală) consumă oxigenul din apă atât pentru dezvoltare, cât și după moarte. Lipsa oxigenului din apă are ca efect oprirea proceselor aerobe printre care și autoepurarea.
Fenolul este pentru pești un toxic nervos, el imprimă gust și miros neplăcut cărnii peștilor.
Detergenții se plasează la suprafața apei sub formă de spumă și împiedică autoepurarea apei și folosirea ei pentru irigații.
Pesticidele pot constitui cauza unor boli grave (cancer), tulburări neurologice, afecțiuni ale glandelor endocrine.
B) Substanțele anorganice pot provoca creșterea durității, iar apele cu duritate mare produc depuneri și micșorează capacitatea de transfer a căldurii.
Clorurile, peste anumite limite, fac apa improprie pentru alimentare și pentru irigații.
Metalele grele au acțiuni toxice asupra organismelor acvatice, inhibând în același timp și procesele de autoepurare. Metalele grele produc intoxicații grave ale organismului uman.
O intoxicație cu plumb duce la anemie, insomnie, iritabilitate, greață, gust metalic (absorbția plumbului din apă este mai mică decât a celui prezent în apă).
Intoxicația cu mercur are ca manifestări dureri de cap, amețeli, insomnie, oboseală, tulburări de memorie (absorbția mercurului din apă este relativ mică).
Mercurul se acumulează în organism mai ales în rinichi și ficat.
Intoxicația cu cadmiu se manifestă prin afecțiuni ale rinichilor, ficatului, cordului (absorbția cadmiului din apă este mică).
Intoxicația cu arsen are ca efect asupra organismului: cefalee, amețeli, oboseală, dureri abdominale, reacții cutanate. Arseniul reținut de organism se concentrează în piele, ficat, rinichi, plămâni și splină.
Sărurile de azot și fosfor produc dezvoltarea rapidă a algelor la suprafața apei.
Suspensiile organice, cât și cele anorganice se depun, formând bancuri care împiedică navigația, consumă oxigenul din apă.
Dacă substanțele în suspensie sunt numai de natură organică ele conduc la formarea de gaze rău mirositoare.
3.1.3. Evacuarea apelor uzate radioactive
Evacuarea acestora în apele de suprafață și subterane, prezintă pericole deosebite datorită acțiunii radiațiilor asupra organismelor vii. Radiațiile pot acționa din exteriorul sau interiorul organismului. Efectul biologic al radiațiilor poate fi somatic (asupra sistemului nervos central, gastrointestinal), sau genetic (perturbări ale codului genetic prin mutații).
Produse petroliere. Datorită nemiscibilității țițeiului cu apa, cea mai mare parte a lui se ridică la suprafață și formează o peliculă uleioasă împiedicând difuzia și accesul aerului atmosferic în mediul acvatic și blocând aproape total asimilația clorofilă și respirația organismelor.
Produsele petroliere dau apei gust și miros neplăcut, se depun pe diferite instalații, obturându-le, uneori chiar blocându-le, colmatează filtrele pentru tratarea apei, sunt toxice pentru flora și fauna acvatică, fac inutilizabilă apa pentru alimentarea instalațiilor de răcire, împiedică folosirea apei pentru irigații și agrement.
Apele calde, împiedică dezvoltarea normală a peștilor, pentru că apa caldă stă deasupra, peștele se retrage la fund, zonă în care nu se produce dezvoltarea lui normală. O dată cu mărirea temperaturii, concentrația de oxigen devine mai mică și viața organismelor este pusă în pericol.
Microorganismele sunt puternic vătămătoare, produc infectarea apei, făcând-o inutilizabilă.
Încă din antichitate, apa a fost considerată ca una din cele mai importante căi de transmitere a unor boli zise ,,molipsitoare”.
Bolile infecțioase transmise prin apă se pot împărți în: boli microbiene (febră tifoidă, dizenterie și holeră), boli virotice (poliomielita și hepatită epidemică) și boli parazitare.
3.1.4. Sursele de poluare ale apei
Sursele de poluare sunt multiple. Poluanții solizi, lichizi sau gazoși, ajung în apele naturale direct sau, în cele mai multe cazuri, prin intermediul apelor uzate.
Din punct de vedere al provenienței, sursele de poluare pot fi:
– artificiale – rezultate ca urmare a evacuării unor ape uzate în receptori;
– naturale – consecința poluării apelor datorită unor procese naturale.
Pentru cele două mari categorii de receptori de ape uzate – apele de suprafață (fluvii, râuri, lacuri, mări), și apele subterane (straturi acvifere, izvoare), sursele de poluare sunt în general aceleași.
Unele aspecte specifice ale poluării apelor de suprafață sau subterane, vor fi puse în evidență atunci când va fi cazul .
Poluarea apelor de suprafață și subterane se datorează, în principal, unor proprietăți specifice apei, astfel:
*starea lichidă a apei, la variații mari de temperatură care face ca apa să poată fi ușor transportată pe albii, canale și conducte, luând ca diferite substanțe, plutitori care sunt poluanți .
*proprietatea apei de a construi un mediu propice și de a ușura realizarea a numeroase reacții fizico-chimice, ca de exemplu dizolvarea unor substanțe naturale sau artificiale și sedimentarea suspensiilor. Datorită tuturor acestor proprietăți specifice care, în câteva cuvinte, o face să fie indispensabilă peste tot, apa pe de o parte, este în permanență amenințată a fi impurificată, iar pe de o altă parte, în orice moment trebuie protejată contra poluării .
Sursele de poluare cele mai importante sunt următoarele:
Apele uzate publice, care de exemplu apa de la hoteluri, restaurante, instituții publice, asemănătoare în mare parte cu apele uzate menajere.
Apele provenite de la satisfacerea nevoilor tehnologice de apă ale sistemelor de canalizare, ca: spălarea canalelor, pregătirea soluțiilor de reactivi, ape provenite din spălarea unor obiecte din stația de epurare.
Apele uzate provenite de la spălatul și stropitul străzilor, de la stropitul spațiilor verzi și din drenarea câmpurilor de irigație.
Apele uzate rezultate din contactul apelor de ploaie cu depozitele de deșeuri de orice natură (deșeuri menajere și industriale, cenușa de la termocentralele care ard cărbuni, zgurile metalurgice, sterilul de la preparațiile miniere, nămolul de la fabricile de zahăr, de produse clorosolide sau de la epurarea apelor uzate).
Apele meteorice care la prima vedere par a fi curate, acestea în timpul șiroirii lor la suprafața solului, se încarcă cu diferite substanțe în suspensie și nocive și sunt de cele mai multe ori, mai nocive ca celelalte ape uzate; de exemplu, nocivitatea apelor de ploaie atunci când acestea antrenează îngrășăminte, pesticide sau alte asemenea substanțe, este deosebit de periculoasă.
Containerele cu deșeuri concentrate, au nocivitate mare, care se aruncă pe fundul mărilor ori se îngroapă sau se depozitează în cavități subterane, constituie surse potențiale de impurificare a apelor, deoarece etanșeitatea sau viața containerelor nu poate fi evacuată cu suficiență certitudine. Deosebit de periculoase în acest sens sunt containerele cu deșeuri radioactive care se aruncă pe fundul mărilor și oceanelor, acestea constituind, în prezent, modul cel mai frecvent de îndepărtare a acestor substanțe.
Apele uzate menajere, care rezultă din utilizarea apei în locuințe, instituții publice, băi, spălătorii, spitale, școli, hoteluri, unități comerciale și de alimentație publică. Peste 80% din totalul apelor utilizate în scopuri casnice se evacuează poluate. Apa este un excelent agent de spălare pus la dispoziție de natură. Apa spală și singură, ploile antrenează gunoaiele, uleiurile benzina de pe străzi, fumul și praful din aer, de pe clădiri și de pe plante. Rezultatul curățeniei făcute este poluarea apei. Impuritățile acestor ape sunt de proveniență biologică (microorganisme și paraziți), substanțe organice (produse petroliere), substanțe minerale (rezultate din operații casnice sau edilitare).
Apele uzate industriale sunt apele care rezultă din diverse procese de fabricație și care constituie cea mai masivă și nocivă categorie de poluare. Caracteristica esențială a apelor uzate industriale o constituie varietatea nelimitată de poluanți și nocivitatea lor deosebită. Astfel, unele conțin germeni patogeni, precum cele din industria alimentară, altele, substanțe în suspensie, ca cele provenite de la stațiile de flotație, iar cele mai multe conțin substanțe chimice potențial toxice. Numărul substanțelor chimice poluante este foarte mare, cele mai frecvente fiind metalele grele, acizii minerali și organici, substanțe azotate, coloranți, fenoli și detergenți. Unele pot fi degradabile, dar cele mai multe au o persistență îndelungată. Industriile cele mai poluante sunt: chimică, metalurgică, minieră, alimentară și forestieră. Apele uzate industriale provin de la industrii de orice natură (alimentară, metalurgică, minieră și chimică).
Apele uzate agrozootehnice, care rezultă din utilizarea apei în scopuri agricole (irigații), alimentarea animalelor și salubrizarea crescătoriilor de animale. În compoziția acestor ape intră dejecțiile animalelor, produși de eroziune a solului, îngrășăminte naturale sau sintetice, substanțe chimice folosite împotriva dăunătorilor agricoli, biostimulatori, agenți infecțioși specifici animalelor.
Sursele de poluare neorganizate sunt prezentate de apele meteorice, (ploaie sau zăpadă), reziduuri solide de tot felul, diversele utilizări necorespunzătoare (topirea inului sau a cânepei). Ele au un caracter intermitent, de obicei debite reduse și o compoziție diversă, producând o poluare difuză, dificil de stabilit și mai ales de stăpânit. În compoziția lor intră, în general, suspensiile organice sau minerale, germenii patogeni, paraziții antrenați de pe sol și unele substanțe toxice.
3.1.5. Modul de dispersie a apelor poluate.
Apa este un rector important al agenților poluanți. Răspândirea acestora prin apă se face cu o viteză mai redusă decât prin aer, deoarece circulația apei este mai înceată decât circulația aerului datorată vânturilor. Apa este foarte importantă pentru echilibrele ecologice și perturbarea circuitului ei duce prejudicii imediate în comunitățile ecologice.
Caracteristicile apei ca agent poluant sunt:
poate dizolva multe substanțe nocive, mobilizându-le în loc să le lase pe locul de producere;
poate vehicula și materiale mai dense care în atmosferă sar depune ușor;
prezintă condiții favorabile pentru concentrări fizice, chimice și biologice ale agenților poluanți.
Fiind cea mai importantă substanță pentru procesele biochimice, poluarea ei poate influența în cel mai înalt grad întreaga textură a lanțurilor alimentare. În țara noastră, aproape toate unitățile industriale își evacuează apele uzate în emisarul învecinat. Emisarul reprezintă apa de suprafață, curgătoare sau stătătoare, care colectează apele reziduale provenite de la întreprinderile industriale sau apele menajere. Curenții de apă au un mare rol în dispersarea agenților poluanți: în apele stătătoare, curenții verticali și orizontali au ca efect o simplă amestecare, în apele curgătoare însă fluxul de apă antrenează continuu, unidirecțional și dă o direcție privilegiată dispersă a agenților poluanți. În masa de apă poluată (efluentul), de-a lungul evoluției acesteia, de la punctul de emisie, până la dispersia și diluția sa completă, se disting trei zone principale: zona de etaj, zona de tranziție și zona de dispersie.
Zona de etaj, care apare la punctul de emisie și se continuă atâta timp cât sursa de energie preponderentă este aceea proprie efluentului.
Zona de tranziție, care apare atunci când energia proprie a efluentului ajunge de același ordin de mărime cu cea a emisarului.
Zona de dispersie, este zona în care efluentul își pierde toată energia proprie și evoluează numai sub acțiunea dinamicii emisarului. Parametri externi care influențează evoluția și amestecul apelor poluate cu emisarul sunt de natură hidrodinamică (curentul transversal sau coezial din emisar și vântul) și termică (procesele de transfer termic la interfața apă-atmosferă și stratificarea termică a maselor de apă aflate în repaus). În apele curgătoare, turbulența lor ajută la difuzia agenților poluanți; încetinește sedimentarea și accentuează aerarea.
Apele freatice nu sunt ferite de poluare: unii poluanți pot difuza până la adâncimi de zeci și sute de metri, infiltrându-se prin straturile de roci până la apele subterane. Dacă poluanții sub formă de suspensii întâlnesc în sol o barieră se opresc, poluanții sub formă de soluție ajung cu ușurință până la apele freatice. Căile prin care agenții poluanți sunt vehiculați de ape sunt: ingerarea directă a apei contaminate de către plante și animale, utilizarea apei contaminate pentru irigații și acumularea agentului poluant pe plaja bazinelor de apă, utilizate în scopuri sportive sau recreative.
3.2. PROCESE ȘI METODE DE EPURARE
Combaterea poluării apelor se realizează prin măsuri ce urmăresc, în primul rând, prevenirea poluării apelor. Pentru multe ramuri industriale, pentru zootehnie și diverse activități sociale, modalitatea cea mai eficientă de combatere și limitare a poluării este epurarea apelor uzate înainte de evacuare. Prin această operație, apele uzate sunt supuse unor tratamente succesive, prin care conținutul de poluanți este diminuat, astfel încât, în urma diluării cu apele râurilor în care ajung să înregistreze concentrații cât mai mici.
3.2.1. Epurarea mecanică.
Se mai numește epurare primară și se bazează pe procese fizice de separare a poluanților din apele uzate .
Epurarea mecanică realizează în prima etapă îndepărtarea materiilor grosiere în suspensie, mai mari de 1 milimetru, în general solide organice plutitoare, prin reținerea lor pe grătare și site. În a doua etapă, prin procese de decantare gravitațională, în instalații numite deznisipatoare, se îndepărtează suspensiile constituite din particule minerale (sol și nisip). Materiile grosiere se îndepărtează pentru protejarea pompelor și evitarea înfundării conductelor. Apele uzate, după primele două etape, sunt conduse în instalații numite decantoare primare, unde se sedimentează restul de substanțe în suspensie și parțial cele aflate în dispersie coloidală, care conțin și substanțe organice. Există mai multe tipuri de decantoare, în funcție de natura apelor și procedeul aplicat. Decantoarele sunt construcții din beton de formă dreptunghiulară sau radială în care apa uzată curge cu viteză mică pentru a grăbi depunerea particulelor în suspensie. Nămolul rezultat din depuneri e colectat, periodic și evacuat din instalație. Unele stații de epurare mecanice sunt prevăzute suplimentar cu separatoare de uleiuri și grăsimi.
3.2.2. Epurarea chimică
Această metodă utilizează pentru îndepărtarea poluanților prin procese chimice și fizico-chimice. Metoda se aplică apelor uzate industriale și altor categorii de ape când se urmărește o epurare rapidă și eficientă. Epurarea chimică se aplică atât poluanților în suspensie, cât și celor dizolvați.
Astfel materiile în suspensie fină care nu se decantează în decantorul primar, ele aflându-se dispersate coloidal, se elimină cu ajutorul unor reactivi chimici, numiți coagulanți, se mai folosesc și coagulanți sintetici numiți polielectroliți. Aplicarea produsului de decantare cu coagulanți, asigură eliminarea materiilor în suspensie și reduce conținutul de substanțe organice dizolvate.
Pentru eliminarea poluanților dizolvați se recurge la reacții chimice în care reactivul introdus formează cu poluantul un produs greu solubil, care se depune pe fundul bazinului de reacție sau e descompus sau transformat într-o substanță inactivă. Astfel se pot elimina din soluție: metale grele, cianuri, fenoli și coloranți. Ca reactivi se utilizează laptele de var, clorul și ozonul.
Apele uzate acide sau alcaline, datorită agresivității lor chimice, se supun preepurării, operație ce constată în neutralizarea lor în bazine cu ajutorul unor reactivi chimici.
3.2.3..Epurarea biologică
I se mai spune epurare secundară și se aplică pentru eliminarea din apă a poluanților organici biodegradabili, care pot constitui hrană pentru microorganisme.
Eliminarea substanțelor organice dizolvate în apă se face prin absorbția lor la suprafața celulelor, microorganismelor, în principal bacterii.
Ca urmare apar noi celule de bacterii și așa numiți metaboliți (bioxid de carbon, săruri minerale). Se practică trei procedee principale de epurare biologică.
Cu nămol activ
Instalația de epurare include un bazin de aerare numit aerotanc, în care apa uzată provenită de la decantorul primar este aerată puternic cu ajutorul unor dispozitive de insuflare a aerului și un bazin de sedimentare – decantorul secundar. Nămolul sedimentat în decantorul este utilizat parțial pentru însămânțarea aerotancului, iar excesul este îndepărtat sau condus în altă instalație a stației de epurare.
Cu biofiltre
Instalația de epurare conține biofiltru propriu-zis, care este un turn de 1-4 metri înălțime, ce conține o umplutură de material inert, formată din piatră sau mase plastice, și un decantor secundar.
Apa uzată provenită de la decantorul primar este introdusă prin partea superioară a biofiltrului și cade liber pe materialul de umplutură, contra curent cu aerul. În timp ce la nămolul activ biocenoza este relativ uniformă în masa aerotancului, datorită agitării continuie a apei, în biofiltru are loc o stratificare a grupelor pe înălțime, în funcție de gradul de epurare realizat.
Cu iazuri de oxidare.
Se utilizează de obicei ca un procedeu de epurare globală pentru ape uzate cu volum relativ mic. Iazul biologic poate fi amenajat în bazine de pământ cu adâncime mică, sub un metru și dotat sau nu cu instalații de agitare și reaerare. El poate prelua toate operațiile efectuate în treptele stației de epurare, sau poate fi utilizat în completarea decantoarelor primare ca treaptă de epurare biologică, așa cum se practică de obicei pentru epurarea apelor uzate provenite de la fermele zootehnice. Populațiile de microorganisme care participă la epurare, în iazuri sunt aceleași ca și în instalații și în plus se adaugă și algele care prin procesul de fotosinteză aduc un aport de oxigen. În plus algele asimilează pentru hrană proprie, ionii de amoniu și sărurile fosfatice care rezultă din descompunerea substanțelor organice și de către bacterii, realizând în acest mod epurarea apelor și sub acest aspect.
3.2.4. Epurarea avansată
Prin aplicarea procedeelor de epurare mecanică și biologică nu pot fi eliminate din apele uzate multe dintre substanțele, organice nedegradabile biologic, astfel încât, pentru unele folosințe importante, cum sunt alimentările cu apă pentru populație și unele alimentări industriale, epurarea clasică, convențională, nu este suficientă. Este necesară o epurare mai avansată din punct de vedere al îndepărtării poluanților și datorită neutilizării surselor de apă, care conduce la concentrarea poluanților neepurați în treapta primară și secundară.
Epurarea avansată a apelor uzate, ca și a apelor reutilizate se poate obține prin aplicarea procedeelor care se bazează pe procesele fizico-chimice cunoscute și folosite deja în tehnologiile chimice de fabricație: absorbție, extracție, distilare, spumarea, denitrificarea, schimbul ionic și oxidarea chimică.
Procedee de epurare cu absorbție
Se aplică pentru eliminarea cantităților mici de substanțe organice rămase după epurarea biologică. În practică se utilizează, în special, pentru epurarea avansată a fenolilor, detergenților și a substanțelor care pot împrumuta miros și gust neplăcut apei de băut.
Ca material absorbant se utilizează, cel mai des cărbunele activ obținut prin condiționarea specială a cărbunelui vegetal sau fosil.
Procedeul de epurare cu schimbători de ioni
Se aplică în general pentru demineralizarea apelor uzate sau de alimentare, sărurile organice nefiind epurate în instalații clasice. Schimbătorii de ioni se utilizează frecvent pentru eliminarea poluanților minerali aflați în apă sub formă ionică: fenoli, detergenți și coloranți.
Procedeele de oxidare chimică
Utilizează o gamă largă de produși chimici cu proprietăți oxidante, dintre care cele mai uzuale sunt substanțele care degajă oxigen: ozonul, apa oxigenată și clorul cu produșii săi.
3.2.5. Epurarea apelor fenolice
În prezent se procedează la extracția fenolului prin dizolvare selectivă în hidrocarburi aromatici, diizopropil eter, sau se aplică procedee de epurare biologică, mai lente decât cele catalitice și care necesită volum mare de investiții și consumuri energetice ridicate.
Dacă se urmărește recuperarea fenolului din apele uzate de la fabricarea fenolului se poate realiza o epurare în trepte; în primul rând prin extracția fenolului dintr-un amestec rezultat intermediar și din care nu poate fi separat prin distilare cu soluție de hidroxid de natriu, urmat de descompunerea acestuia cu acid sulfonic. Distrugerea fenolului din apa reziduală sulfatică în care concentrația fenol este mai mică de 20 ppm. și se face în continuare prin epurare biologică.
3.2.6. Injectarea profundă – o alternativa la epurare.
O soluție mai puțin ecologică în locul tratării în stații de epurare sau altă metodă este injectarea profundă a apelor uzate, în zone și adâncimi unde nu contaminează surse de apa subterana în uz curent sau cunoscute. În funcție de natura poluantului, unele sperăm să își modifice sau reducă conținutul de poluanți, dar la majoritatea se speră doar să nu ne deranjeze în următoarele secole sau chiar milenii, ceea ce nu este deloc o abordare durabilă, dar se practică, la fel ca depozitarea deșeurilor nucleare puternic radioactive.
Injectarea se face la adâncimi, de regula de 500-2000 metri, cu extreme de la câteva sute de metri până la peste 4000 de metri. Depinde și de tipul de rocă – formațiune geologică în care se injectează, de regulă nisip, gresie, dolomit sau calcare.
Debitul și presiunea sunt și ele variabile, iar tipurile de ape uzate care se injectează sunt de regulă ape grav contaminate și foarte greu de epurat sau în cantități foarte mari.
Categorii de ape uzate injectate profund:
ape uzate comunale și industriale
ape sărate de la exploatări petroliere
ape utilizate la minerit prin solvire a diverselor minerale (clorura de sodiu, potasiu, fosfați, uraniu, cupru etc.).
ape utilizate în procedeul de ardere în situri a combustibililor fosili (cărbune, șisturi bituminoase,etc.).
Producerea de energie electrica pe baza celei geotermale ;
ape radioactive sau încărcate cu substanțe de înaltă toxicitate din industria farmaceutică, chimică etc.
ape de răcire,
ape meteorice colectate de canalizări locale și alte structuri.
Se practică și reinjectare de ape ne sau puțin uzate din rațiuni hidrogeologice, cum sunt reîncărcarea acviferelor, injecții de barare a intruziunii apei sărate în acvifer, injecții de solide sub forma de suspensie apoi in golurile de unde au fost extrase, exemplu: steril înapoi în mine. În Statele Unite ale Americii, cel mai frecvent au fost injectate ape uzate de proveniență din industria chimică, farmaceutică, petrochimică, rafinării și industria extractivă de gaze naturale și industria metalurgică.
Evacuarea apelor uzate în rețelele de canalizare ale localităților este permisă numai daca prin aceasta:
nu se aduc prejudicii igienei și sănătății publice sau personalului de exploatare;
nu se diminuează prin depunere capacitatea de transport a canalelor colectoare;
nu se degradează construcțiile și instalațiile rețelelor de canalizare, ale stațiilor de epurare și ale echipamentelor asociate;
nu sunt perturbate procesele de epurare din stațiile de epurare, sau nu se diminuează capacitatea de preluare a acestora;
nu se creează pericole de explozie.
Apele uzate care se evacuează în rețele de canalizare ale localităților și direct în stațiile de epurare nu trebuie să conțină:
– materii în suspensie, în cantități și dimensiuni care pot constitui un factor activ de erodare a canalelor, care pot provoca depuneri sau care pot stânjeni curgerea normala cum sunt:
– materialele care, la vitezele realizate în colectoarele de canalizare corespunzătoare, debitele minime de calcul ale acestora, pot genera depuneri;
– diferitele substanțe care se pot solidifica și astfel pot obtura secțiunea canalelor;
– corpurile solide, plutitoare sau antrenate, care nu trec prin grătarul cu spațiul liber de 20 mm între bare, iar în cazul fibrelor și firelor textile ori al materialelor similare (pene, fire de par de animale – care nu trec prin sita cu latura fantei de 2 mm);
– suspensiile dure și abrazive ca pulberile metalice și granulele de roci, precum și altele asemenea, care prin antrenare pot provoca erodarea canalelor;
– păcura, uleiul, grăsimile sau alte materiale care prin formă, cantitate sau aderență pot conduce la crearea de zone de acumulări și depuneri pe pereții canalului colector;
– substanțele care, singure sau în amestec cu alte substanțe conținute în apă din rețelele de canalizare, coagulează existând riscul depunerii lor pe pereții canalelor, sau conduc la apariția de substanțe agresive noi.
1. substanțe cu agresivitate chimică asupra materialelor din care sunt realizate rețelele de canalizare și echipamentele și conductele din stațiile de epurare a apelor uzate.
2. substanțe de orice natură, care, plutitoare sau dizolvate în stare coloidală sau de suspensie, pot stânjeni exploatarea normală a canalelor și stațiilor de epurare a apelor uzate sau care împreună cu aerul pot forma amestecuri explozive, cum sunt: benzina, benzenul, eterii, cloroformul, acetilena, sulfura da carbon, solvenții, dicloretilena și alte hidrocarburi clorurate, apa sau nămolul din generatoarele de acetilenă.
3. substanțe toxice sau nocive care, singure sau în amestec cu apa de canalizare, pot pune în pericol personalul de exploatare a rețelei de canalizare și a stației de epurare.
4. substanțe cu grad ridicat de periculozitate, cum sunt:
– metalele grele și compușii lor;
– compușii organici halogenați;
– compușii organici cu fosfor sau cu staniu;
– agenți de producție a plantelor, pesticide-fungicide, erbicide, insecticide, algicide – și substanțele chimice folosite pentru conservarea materialului lemnos, a pieilor sau a materialelor textile;
– substanțele chimice toxice, carcinogene, mutagene sau teratogene, ca: acrilonitril, hidrocarburi policiclice aromatice, ca benzpiren, benzantracen, și altele asemenea;
– substanțe radioactive, inclusiv reziduurile;
– substanțe care, singure sau în amestec cu apa din canalizare, pot degaja mirosuri ce contribuie la poluarea mediului;
– substanțe colorante ale căror cantitate și natură, chiar în condițiile diluării realizate în rețeaua de canalizare și în stațiile de epurare, determină prin descărcarea lor o data cu apele uzate modificarea culorii apei receptorului natural;
– substanțe inhibitoare ale procesului biologic de epurare a apelor uzate sau de tratare a nămolului;
– substanțe organice greu biodegradabile;
Apele uzate provenite de la unitățile medicale si veterinare, curative sau profilactice, de la laboratoarele și institutele de cercetare medicală și veterinară, întreprinderile de ecarisaj, precum și de la orice fel de întreprinderi și instituții care prin specificul activității lor pot produce contaminarea cu agenți patogeni, microbi, virusuri, ouă de paraziți, se descarcă în rețelele de canalizare ale localităților și în stațiile de epurare numai în condițiile în care s-au luat toate masurile de dezinfecție/sterilizare prevăzute de legislația sanitară în vigoare.
CAPITOLUL IV
STAȚII DE EPURARE- STUDIU DE CAZ S.E.A.U. PĂTÂRLAGELE
4.1. PREZENTARE GENERALĂ
Stația de epurare poate funcționa cu una, două sau trei trepte după proveniența și caracteristicile apelor uzate. Astfel, apele uzate provenind din industriile prelucrătoare ale materiilor prime și ale materialelor anorganice necesită, după caz, tratamente în treapta mecanică, treapta chimică sau ambele trepte în succesiune. Apele uzate provenind din industria prelucrătoare de materii prime organice, ca și cele provenite din activitatea socială și zootehnică, necesită, după caz, tratament mecano-chimic, mecano-biologic sau mecano-chimic-biologic, în succesiune.
În instalația de epurare se urmărește, în general, epurarea sau inactivitatea tuturor substanțelor care pot polua mediul înconjurător. Astfel, materiile organice, reținute în separatoarele mecanice și în decantorul primar, împreună cu o parte din depunerile decantorului secundar sunt trecute în instalația numită metatanc și supuse unui proces de fermentație anaerobă.
Prin această operație, substanțele volatile, cu miros neplăcut, rezultate în urma hidrolizei enzimatice a substanțelor organice, îndeosebi a lipidelor și protidelor, sunt transformate în gaz metan și bioxid de carbon .
În continuare, reziduul obținut în metatanc, nămolul, este deshidratat de păturile de uscare, de unde rezultă un produs în mare parte mineralizat și în general inactiv. Pe de altă parte, apa reziduală din decantorul secundar este trecută printr-o instalație de dezinfecție, în care apa este tratată cu clor și în acest mod cea mai mare parte a bacteriilor, în formă vegetativă, este distrusă, râul receptor primind o apă cu potențial infecțios mai redus.
Schemele tehnologice de epurare menționate sunt deseori completate, în practică, cu diferite instalații și mecanisme suplimentare cu scopul asigurării unei eficiențe avansate. La fiecare treaptă de epurare, timpul de staționare al apelor uzate variază între 30 minute și 2 – 4 ore, funcție de tehnologia aplicată.
Apele uzate industriale au de regulă nivele înalte de încărcare cu poluant și mai ales au caracteristici frecvent foarte diferite de cele uzate fecaloid-menajere.
De aceea ele nu pot fi epurate direct în stațiile de epurare orășenești, ci trebuie supuse unui proces de preepurare specifică, adaptată naturii poluantului sau poluanților în cauză, și apoi eventual descărcate în canalizarea orășenească și duse la stația clasică de epurare.
Se poate face și o stație complet separată pentru apele industriale, care sa asigure epurare pana la nivelul la care pot fi descărcate legal in emisar. O asemenea stație complet separată se poate justifica economic la mari întreprinderi.
La noi în țară s-a realizat un astfel de experiment la centrul de cercetare științifică Piatra Neamț.
Modul natural de purificare a apelor reziduale descoperit în mlaștinile populate cu macrofite, a fost testat în laborator, unde a fost îmbunătățit și modificat astfel încât să se poată folosi, la tratarea apelor poluate, instalații de purificare.
Biomasa este compusa din: Typha angustifolia, Typha latifolia (păcura), Scirpus lacustria (rogos), Phragmites australis (stuf) si Iris pseudacorus (stânjenel).
Apele industriale uzate sunt și cele ce provin din spălarea gazelor, inclusiv a celor de la centralele termice sau termoelectrice, unde apele încarcă bioxid de sulf, rezultând gaze mai puțin poluante pentru atmosferă dar ape foarte poluate, ce trebuie epurate.
Uneori apele uzate industriale au încărcări de poluanți pentru care nu exista tehnologie de epurare adecvată, singura soluție rămânând în acest caz injectarea profundă.
4.2. STAȚIA DE EPURARE PĂTÂRLAGELE
4.2.1. Tehnologia adoptată pentru epurarea apei uzate și pentru tratarea nămolurilor
Stația de epurare din aglomerarea Pătârlagele prelucrează apele uzate brute și le transformă în ape convențional curate, cu indicatorii de calitate corespunzători NTPA-001/2002, pentru a putea fi descărcate direct în râul Buzău.
Amplasamentul stației de epurare are o suprafață de 6750 m² iar proprietarul terenului este Consiliul Local Pătârlagele.Stația de epurare este dezvoltată pe două linii tehnologice de epurare cu funcționare independentă.
Treapta mecanică cuprinde:
Grătare rare – 2 buc
Grătare dese – 2 buc
Deznisipator și separator de grăsimi aerat – 2 buc
Debitmetru ultrasonic – 2 buc
Stație de pompare intermediară
Treapta biologică cuprinde următoarele componente:
Camera de distribuție la bazine biologice
Bazine anaerobe – 2 buc
Bazine biologice – 2 buc
Stație de suflante
Camera de distribuție la decantoare secundare
Decantoare secundare – 2 buc
Stație de pompare nămol activ și nămol în exces
Debitmetru ultrasonic
Treapta de prelucrare a nămolului cuprinde următoarele componente:
Bazin tampon nămol în exces
Stație de îngroșare mecanică nămol în exces
Bazin stocare nămol îngroșat
4.2.2. Calitatea apei epurate
Efluentul din stația de epurare îndeplinește standardele pentru apa uzată tratată conform cerințelor avizului de gospodărire a apelor care corespund unei stații cu îndepărtare a nitriților corespunzătoare cu NTPA 001/2002 respectiv Directiva 91/271/EEC.
Tabelul 18
Standarde apă uzată stație de epurare
Pentru atingerea valorilor impuse de NTPA 001/2005 este necesară realizarea în cadrul procesului de epurare a următoarelor grade de epurare:
Consum biochimic de oxigen CBO5 92%
Materii în suspensii 93%
NH4 90%
Fosfor total 90%
Azot amoniacal 98%
Detergenți sintetici biodegradabili 98%
4.2.3. Lista obiectelor stației de epurare
Noua stație de epurare Pătârlagele are în componența sa următoarele:
Linia apei
Camera acces amonte grătare rare cu deversor de apă meteorică
Grătare rare + Grătare dese – 2 linii independente
Deznisipator – separator de grăsimi cu insuflare de aer – (2 linii independente)
Debitmetru influent – (2 linii independente)
Punct prelevare probe influent
Stație de pompare apă uzată degrosisată
Cameră distribuție debite la BNA+amestec apă uzată cu nămol recirculat
Bazine anaerobe – (2 linii independente)
Bazin de aerare – tip Carousel – (2 linii independente)
Stație de suflante
Cameră de distribuție debite către decantoarele secundare
Decantor secundar – (2 linii independente)
Debitmetru și punct de prelevare probe efluent
Canal de evacuare efluent + gura de descărcare în râul Buzău
Stație de pompare nămol activ recirculat
Linia nămolului
Stație de pompare nămol în exces – se realizează în aceiași structură cu stația de pompare nămol activ recirculat
Bazin tampon nămol în exces
Stație de îngroșare mecanică nămol cu dozare de polimer
Bazin tampon nămol îngroșat
Lucrări conexe
Pavilion de exploatare și laborator
Gospodărie electrică
Rețele tehnologice
Drum de acces, alei și platforme
Împrejmuire și porți de acces
4.2.4. Descrierea tehnică a Stației de epurare Pătârlagele
Apele uzate care provin din rețeaua de canalizare a orașului Pătârlagele întră în stația de epurare, în căminul de canalizare existent C1, de unde sunt preluate de o conductă din PVC Dn mm până în camera de admisie și deversor intrare, amplasată în amonte de stația grătarelor.
Stația de epurare este structurată pe linia de tratare a apei uzate și linia de gospodărire a nămolurilor generate de epurarea apei.
Linia de tratare a apei a fost proiectată și construită pentru un debit influent de Qzi med = 1030 m³/zi, Qorar max pe timp de ploaie = 41 l/s și lucrează în două trepte:
Treapta mecanică
Treapta biologică
a) Procesul de exploatare al treptei mecanice se face prin cele două grătare rare, două grătare dese, prin deznisipator și prin separator de grăsimi. Echipamentele mecanice sunt montate în hala mecanică și în canalele deznisipatorului. Apa epurată mecanic curge gravitațional prin două canale debitmetru în bazinul de aspirație al stației de pompare intermediare. De aici, prin pompare, este transportată către camera de distribuție la bazinele biologice.
b) Tratarea biologică a apelor epurate mecanic se face în două bazine anaerobe (pentru eliminarea biologică a fosforului) și în două bazine biologice prevăzute cu zone de aerare și zone neaerate care asigură nitrificarea și denitrificarea. Aerul necesar este asigurat de o stație de suflante. După bazinele biologice, apa curge în două decantoare secundare care asigură sedimentarea și evacuarea nămolului activ și în exces și evacuarea apei epurate (la partea superioară).
Cele două linii tehnologice sunt identice ca principiu de funcționare și din punct de vedere constructiv.
Tratarea mecanică
C1.Camera admisie și deversor intrare
Foto 6
Apele uzate care provin din rețeaua de canalizare a orașului Pătârlagele intră în stația de epurare în căminul de canalizare existent C1, de unde vor fi preluate de o conductă din PVC Dn 400 mm până în camera de admisie și deversor intrare, amplasată în amonte de stația grătarelor.
Camera de admisie și deversor intrare este prevăzută în aval cu o conductă din PEID Dn 200 mm care evacuează apele în clădirea grătarelor.
Camera este racordată și la conducta de by-pass general al stației de epurare din PEID De 315 mm. By-pass-area stației de epurare se realizează prin închiderea stavilelor electrice prevăzute în amonte de cele două canale ale grătarelor, în clădirea grătarelor.
C2. Stație grătare rare și dese
Foto 7
Grătarele rare și dese sunt montate în două canale de beton armat cu dimensiunile interioare de (0,6 x 7,00) m și adâncimea de circa 2,10 m de la cota teren.
Funcționarea grătarelor este intermitentă, fiind condiționată de senzorii de nivel: (pornire grătar), (oprire grătar), (oprire avarie).
Grătarele pornesc în momentul în care nivelul apei din canalul în care este amplasat crește până la o cotă prestabilită datorită materialelor acumulate în timpul procesului de filtrare, nivel indicat de cei doi senzori de nivel amplasați în amonte și aval de utilaj sau când se atinge o valoare prestabilită a diferenței de nivel măsurată de cei doi senzori din amonte și aval.
Grătarul se oprește când nivelul apei respectiv a diferenței dintre cele două nivele (amonte și aval) revin la valorile prestabilite.
Particulele mai mari de 40 de mm sunt reținute de grătarele rare, respectiv particulele mai mari de 6 mm sunt reținute de grătarele dese.
Reținerile sunt preluate de greblele cu dinți ale grătarelor, care le transportă și evacuează în compactoarele aferente.
Grătarele sunt curățate de periile montate pe periferia greblelor. Greblele se rotesc un timp prestabilit, timp în care preiau, transportă și evacuează materialele reținute.
C3. Deznisipator și separator de grăsimi aerat
Foto 8
Reținerea nisipului și grăsimilor se va realiza pe două linii independente în cadrul unei structuri speciale de deznisipare și separare grăsimi cu aerare.
Cele două bazine asigură retenția debitului de apă influent pentru o perioadă de minim 10 minute, suficientă pentru realizarea separării materialelor granulare și a grăsimilor prin flotație cu aer comprimat.
Fiecare linie de deznisipare/separare grăsimi este prevăzută cu un pod raclor.
Podul raclor funcționează în mod automat după un program impus de SCADA.
Aerul necesar pentru aerare va fi furnizat de către 2 + 1 suflante (1 suflantă pentru fiecare linie + 1 suflantă în rezervă) amplasate în hala grătarelor într-o încăpere separată.
Nisipul depus în baza structurii este evacuat de către podul raclor spre zona în care se amplasează pompa de nisip.
Sunt montate două pompe de nisip aferente celor două linii de epurare.
Nisipul colectat este pompat către un clasificator de nisip care asigură spălarea și deshidratarea nisipului precum și evacuarea acestuia în container pentru transportul spre groapa de gunoi sau spre alte folosințe.
Grăsimile colectate în canalele special amenajate sunt evacuate tot de către podul raclor într-un canal de colectare și stocare temporară a grăsimilor, amplasat în partea aval a structurii, de unde sunt evacuate prin pompare într-un cămin din beton amplasat în apropierea structurii.
Se va monta o pompă de grăsimi și se va livra încă o pompă care se va depozita „la rece”.
În cămin se evacuează și spuma colectată de la decantoarele secundare.
Căminul este prevăzut cu un preaplin care se conectează la rețeaua de canalizare pluvială a stației de epurare.
În amonte de preaplin este un perete submers, care are scopul de a permite evacuarea prin preaplin doar a ape, nu și a grăsimilor( grăsimile fiind mai ușoare ca apa vor fi reținute în prima parte a căminului).
Căminul este prevăzut cu un capac pentru acces și pentru realizarea vidanjării periodice.
Din căminul de stocare, grăsimile și spumă vor fi preluate prin vidanjare pentru a fi transportate la cea mai apropiată unitate de epurare care dispune de echipamente de fermentare anaerobă.
C4. Debitmetru și punct de prelevare probe influent
În aval de cele două canale ale deznisipatorului și separatorului de grăsimi se vor realiza două canale (câte unul pentru fiecare linie de epurare) în care se vor monta debitmetre ultrasonice pentru măsurarea debitului influent în stația de epurare.
În aval se racordează la conducta de evacuare către bazinul de aspirație al stației de pompare.
Este instalată o stație automată de prelevare probe de apă uzată influentă, care va extrage apa din canalul debitmetru.
C5.Stație de pompare apă uzată degrosisată
Datorită cotei de intrare a colectorului principal în stația de epurare, este necesară o treaptă intermediară de pompare în amonte de treapta de epurare biologică.
Sunt montate 2 + 1 pompe submersibile cu următoarele caracteristici:
– Tipul: pompe submersibile
– Q = 90 mc/h, H = 10 m
– Convertizor de frecvență
– Motorul și pompa formează o unitate integrală adecvată pentru operare în condiții de montaj submers
– Pornirea și oprirea pompelor este comandată automat de senzorii de nivel montați în bazinul de aspirație.
Pompele au fost dimensionate pentru vehicularea debitului maxim orar și vor intra în funcțiune în cascadă în funcție de debitul influent în stație.
Treapta biologică
C6. Camera distribuție la BNA
Împărțirea debitelor la cele două linii biologice în aval de treapta de deznisipare + separare grăsimi se realizează într-o cameră de distribuție prevăzută cu pereți deversanți și stavile manuale pentru accesul pe fiecare linie de epurare.
De asemenea în cadrul acestei camere se va recircula nămol activ pentru asigurarea proceselor de epurare biologică din bazine.
Împărțirea debitelor se realizează prin două deversoare de tip deversoare cu prag lat, având lățimea de deversare de 0,80 m prevăzute cu stavile electrice cu comandă automată.
Camera de distribuție este prevăzută la partea superioară cu podeț metalic pentru acționare stavile și balustrade.
C7. Bazine cu nămol activat
C7.1. Bazine anaerobe
Tehnologia de epurare a apelor uzate aleasă prevede realizarea unor bazine anaerobe în amonte de bazinele de aerare.
Aceste bazine au rolul de reducere biologică a fosforului. Volumul total al bazinelor asigură timpul minim de contact de 0,75 ore.
În fiecare bazin se va amplasa un mixer submersibil pentru asigurarea omogenizării conținutului apei uzate.
Mixerele sunt prevăzute la partea superioară cu macara pentru manipulare și tijă. Evacuarea apei către bazinele de aerare se realizează prin conducte Dn 180 mm.
C7.2. Bazine de aerare
Foto 9
În cadrul bazinelor de aerare (bazine cu nămol activ) se realizează procesul de epurare biologică a apelor uzate în prezența oxigenului introdus artificial prin aerare și a nămolului activat de recirculare.
Fenomenul este analog celui de autoepurare a cursurilor de apă dar mult intensificat prin aerare artificială și recircularea nămolului activat.
Prin aerare artificială se înțelege îmbogățirea cu oxigen a masei de apă din bazin prin introducerea de aer în apa uzată care conține substanțe biodegradabile.
În bazinele de aer are se amestecă trei elemente:
– apa uzată conținând substanțe organice care constituie hrana bacteriilor mineralizatoare (substrat organic).
– aerul, care conține oxigen și care este furnizat prin procedee mecanice (suflante)
– nămolul activat de recirculare, care conține materialul celular viu, necesar menținerii unei anumite concentrații a nămolului activat în bazinul de aerare, corespunzător unui anumit grad de epurare necesar.
Epurarea biologică se va realiza în două bazine cu nămol activat care includ zone anoxice și aerate.
Bazinul biologic este de tipul caroussel, cu zone aerate și zone anoxice. Bazinul este o construcție circulară, semiîngropată, neacoperită, executată din beton armat.
Zona de denitrificare
Mixarea apei se va realiza prin câte un mixer amplasat în fiecare bazin.
Zona de nitrificare
Pe radierul zonei aerobe se amplasează difuzori de aer cu bule fine care se racordează la sistemul de distribuție aer de la stația de suflante.
În bioreactor se montează senzori de pH + T, turbiditate și de O2 care se conectează la sistemul SCADA. Evacuarea apei din bioreactor se realizează prin intermediul unui deversor.
Succesiunea zonelor aerate și neaerate asigură:
Descompunerea produșilor carbonului și nitrificarea, în zonele arate
Denitrificarea în zonele neaerate.
Stație suflante
Oxigenul necesar pentru procesul de nitrificare este asigurat de o stație de suflante realizată din 4 + 1 suflante cu convertizor de frecvență.
Pornirea suflantelor este comandată de sistemul SCADA care primește date de la senzorii de O2 amplasați în bioreactoare.
Controlul și reglarea aerării se va face individual, pentru fiecare bazin de aerare. O suflanta are o capacitate de 200 Nmc/h la o diferență de presiune de 0,72 bar.
Suflantele vor fi prevăzute cu convertizor de frecvență pentru asigurarea unei aerări optime în bazinul cu nămol activat.
C8. Camera distribuție la DS
Foto 10
Împărțirea debitelor la cele două decantoare secundare se realizează într-o cameră de distribuție formată dintr-o cameră de încărcare care se racordează la conductele de evacuare de la cele două bazine de aerare, două deversoare și două camere de distribuție către decantoare.
Împărțirea debitelor se realizează prin două deversoare de tip deversoare cu prag lat, având lățimea de deversare de 0,80 m prevăzute cu stavile electrice cu comandă automată.
Camera de distribuție este prevăzută la partea superioară cu podeț metalic pentru acționare stavile și balustrăzi.
C9. Decantoare secundare
Foto 11
Apele uzate din bioreactoare se evacuează gravitațional în două decantoare secundare pentru definitivarea procesului de epurare.
Se prevede realizarea a două decantoare secundare circulare cu diametrul interior de 8,60 m și înălțimea apei la peretele perimetral de 4,50 m. Apa limpezită este evacuată în aval prin intermediul deversoarelor perimetrale.
Decantoarele secundare vor fi prevăzute cu câte un pod raclor având dimensiunile conform cu dimensiunile construcției. Podul raclor asigură colectarea nămolului activ de pus pe radierul decantorului și evacuarea în aval.
Decantoarele secundare sunt construcții care au rolul de a reține nămolul biologic produs în bazinele cu nămol activat. Se vor executa două decantoare secundare cu aceleași dimensiuni.
Sub radierul decantorului sunt montate:
-conducta de apă uzată de la camera de distribuție (PEID De 180 mm)
-conducta de evacuare nămol activat (PEID De 180 mm)
-conducta pentru cablurile electrice (PEID De 110 mm)
Admisia apei se realizează central prin intermediul unei conducte. Circulația apei se face orizontal și radial, de la centru spre periferie.
Din conducta de acces, apa iese din cilindrul central prin intermediul unor goluri executate în peretele acestuia.
Camera centrală (cilindrul) sprijină pe radierul bazinului prin intermediul unor stâlpi. Pe partea superioară a camerei centrale va sprijini pivotul podului raclor care se montează în cadrul decantorului secundar.
Podul raclor este de tip radial și este alcătuit dintr-o grindă ce sprijină pe structura de rezistență centrală prin intermediul unui pivot, iar extremitățile sprijină prin intermediul unor roți pe peretele exterior al bazinului.
Radierul decantorului este prevăzut cu o pantă ce realizează un unghi de 40 spre centru- basa colectoare.
Decantorul secundar se va echipa cu un pod raclor care va fi realizat pe dimensiunile structurii decantorului.
Colectarea nămolului se face în basa centrală de unde este evacuat prin diferența de presiune hidrostatică către stația de pompare nămol activat de recirculare și în exces.
De podul raclor este prins un braț metalic prevăzut cu o lamă racloare de suprafață care împinge nămolul plutitor, grăsimile și spuma de la suprafața apei spre un dispozitiv de colectare, de unde sunt evacuate într-o stație de pompare care se amenajează în apropierea decantoarelor.
Stația de pompare este prevăzută cu 1 + 1 pompe submersibile. Din stația de pompare, spuma este pompată în căminul de grăsimi, care este prevăzut cu perete submers pentru evacuarea excesului de apă în canalizarea interioară a stației de epurare.
Spuma, împreună cu grăsimile vor fi preluate prin vidanjare. În bazinul de aspirație al pompelor de spumă se montează un senzor de nivel pentru măsurarea continuă a nivelului apei. Semnalul analog este preluat de automatul programabil și se afișează valoarea nivelului.
Stația de pompare este prevăzută cu două pompe: acestea funcționează pe rând, una dintre pompe rămânând în rezervă. Pompele sunt comandate de senzorul de nivel din bazin. Rigola de colectare a apei decantate este așezată perimetral, în interiorul suprafeței de decantare și are o lățime de 0,50 m.
Canalul de colectare va fi prevăzut cu deversoare metalice cu dinți triunghiulari, reglabile pe verticală. Colectarea apei limpezite se va face prin deversare neînecată. Canalul de evacuare are o pantă dublă de 0,5% către conducta de evacuare apă epurata. La ieșirea din decantoarele secundare, apa epurata îndeplinește condițiile de calitate impuse.
C10. Debitmetru și punct de prelevare probe efluent
Foto 12
În aval de cele două decantoare secundare se va realiza un canal unic în care se va monta un debitmetru ultrasonic pentru măsurarea debitului efluent din stația de epurare. În aval se racordează la conducta de evacuare apa epurată.
Este instalată o stație automată de prelevare probe de apă uzată efluentă care va extrage apa din canalul debitmetru.
C12. Stație de pompare nămol recirculat și în exces
Foto 13
Stația de pompare face parte din structura unică împreună cu camera de distribuție la BNA, bazinele anaerobe de distribuție la DS.
Stația de pompare este formată dintr-un bazin de aspirație în care să amplasează cele două stații de pompare. Bazinul de aspirație are o formă paralelipipedică cu baza (3,00 x 3,00)m și înălțimea construcției de 6,00 m .
Înălțimea maximă a apei este de 3,30 m. Bazinul de aspirație asigură un volum util de retenție a apei pentru cinci minute aferent debitului maxim orar.
Stația de pompare nămol activ recirculat este formată din 2 + 1 pompe cu caracteristicile:
– Tipul: pompe submersibile
– Q = 55 mc/h, H = 8 m
– Convertizor de frecvență
– Motorul și pompa vor forma o unitate integrală, adecvată pentru operare în condiții de montaj submers
– Pornirea și oprirea pompelor este comandată automat de senzorul de nivel montat în bazinul de aspirație și de sistemul SCADA pentru recircularea unui debit procentual în funcție de debitul influent în stație
– Suport pentru montaj pompă
Pe conducta de refulare de la stația de pompare se va amplasa un debitmetru electromagnetic pentru măsurarea debitelor recirculate.
Stația de pompare nămol în exces este formată din 1 + 1 pompe cu caracteristicile:
– Tipul: pompe submersibile
– Q = 15 mc/h, H = 8 m
– Motorul și pompe vor forma o unitate integrală adecvată pentru operare în condiții de montaj uscat
– Pornirea și oprirea pompelor este comandat automat de senzorul de nivel montat în bazinul de aspirație și de sistemul SCADA
– Suport pentru montaj pompă
Pe conducta de refulare de la stația de pompare se va amplasa un debitmetru electromagnetic pentru măsurarea debitelor de nămol în exces.
Stația de pompare este prevăzută la partea superioară cu planșeu din beton armat cu goluri în zonele de acces la stațiile de pompare.
A2. Linia de gospodărire a nămolurilor
C13. Bazin tampon nămol în exces
Nămolul în exces este stocat într-un bazin circular cu diametrul de 8,0 m și înălțimea apei de 4,0 m. Pentru evitarea sedimentarii nămolului se va prevedea un mixer.
Bazinul va funcționa ca bazin tampon pentru nămolul în exces și ca bazin de aspirație pentru pompele aferente instalației de îngroșare nămol.
În bazin se va afla un senzor de nivel pentru monitorizarea permanentă a nivelului nămolului în bazin pentru a se evita acționarea pompelor și funcționarea mixerului în gol.
Bazinul este prevăzut cu un preaplin care va fi conectat la conducta de supernatant care descarcă în bazinul stației de pompare apa uzată (C5).
C14. Stație concentrare mecanică nămol
Foto 14
Nămolul umed stocat în bazinul tampon de nămol este extras prin intermediul a 1 + 1 pompe cu șurub către instalația de îngroșare.
Îngroșarea mecanică a nămolului are loc în timpul normal de serviciu al personalului din stația de epurare.
Pentru asigurarea îngroșării este prevăzută o instalație compactă automată.
Pentru optimizarea procesului se tratează nămolul cu reactivi de coagulare de tip polielectroliți preparați sub formă de soluții și dozați de o instalație corespunzătoare.
Nămolul îngroșat este evacuat de 1 + 1 pompe șurub către bazinul tampon nămol îngroșat.
Descrierea instalației de îngroșare nămol
Unitatea este destinată pentru îngroșarea sedimentului care se formează în cursul sedimentarii cu aplicare de substanțe chimice.
Unitatea pentru îngroșarea nămolului este proiectată ca un monobloc compact și design-ul permite amplasarea echipamentului în clădiri încălzite.
Racordare:
-conducta de apă tehnologică;
-conductele de alimentare nămol în exces;
-conducta evacuare apă, conectată la rețeaua de colectare supernatant;
-alimentare cu energie electrică.
Alimentarea cu floculant pentru mineralizare se face automat cu ajutorul pompei pentru dozarea floculantului
Procesul de îngroșare a nămolului se realizează cu ajutorul următorului echipament tehnologic:
-pompe șurub pentru alimentarea instalației (1+1) buc; Q = 6 mc/h, H=6 m
-debitmetru nămol în exces;
-unitate de preparare /dozare polielectrolit;
-mixerul static amestecat polielectrolit cu nămol în exces;
-unitatea pentru îngroșare propriuzisă; Q = 6 mc/h; încarcare = 45 kg/h
-pompe șurub evacuare nămol îngroșat (1+1) buc; Q = 1 mc/h, H=8 m
Pompa șurub
Va fi o pompă progresivă cu variator. Acest tip de pompă permite asigurarea unui debit optim pentru într-un domeniu extins, datorită variatorului, precum și menținerea cu o mare precizie a capacității setate.
Mixerul static
Este un mixer static standard, necesar pentru amestecarea sedimentului cu floculantul.
Unitate de îngroșare sediment
Unitatea pentru îngroșare a sedimentului este de tip filtru bandă. Concentrația nămolului îngroșat este de 5%.
C15. Bazin tampon nămol concentrate
Bazinul tampon pentru nămolul concentrat are o capacitate de 1000 mc. Aici nămolul îngroșat mecanic va fi stocat pentru un timp de retenție de 6 luni.
Bazinul este prevăzut cu două mixere pentru prevenirea sedimentarii. Din acest bazin, nămolul îngroșat va fi preluat cu autovidanje pentru deshidratare finală la stația de epurare Nehoiu.
4.2.5. MONITORIZARE APĂ UZATĂ MENAJERĂ
Am ales spre monitorizare anul 2018 cu rapoartele de încercare din fiecare lună a anului, prelevarea probei fiind luată aleatoriu o anumită zi din lună.
În urma efectuării analizei apei uzate de către laboratorul Companiei de Apă Buzău, indicatorii urmăriți au fost centralizați în Tabelul 20.
Tabel 20
Gradul de reducere a principalilor indicatori. Randament stație de epurare
Grafic intrare influent în stația de epurare
Figura 12
Grafic ieșire efluent după parcurgerea procesului de epurare
Figura 13
CONCLUZII
BIBLIOGRAFIE
Arghiriade C., (1977), Rolul hidrologic al pădurii, Editura Ceres, București.
Badea L., (1967), Terasele Buzăului din zona subcarpatică și mișcările neotectonice, SCGGG-G, XIV, 1.
Bogdan Octavia, Iliescu Maria, (1971), Fenomene climatice caracteristice perioadei reci a anului în zona Subcarpaților de la Curbură (Între valea Prahovei și valea Putnei) în Geografia județului Buzău și a împrejurimilor, București.
Bogdan Octavia, Mihai Elena, Teodoreanu Elena, (1974), Clima Carpaților și Subcarpaților de Curbură dintre văile Teleajănului și Slănicului de Buzău. Lucr. Șt. Staț. Pătârlagele. Institutul de Geografie București.
Ciulache S., (1971), Topoclimatologie și Microclimatologie, Centrul de multiplicare al Universității București.
Ciulache S., (1985), Meteorologie și climatologie, Tipografia Universității București.
Ciulache S., Ionac Nicoleta (2003), Dicționar de meteorologie și climatologie, Editura Ars Docendi, București.
Diaconu, C., Lăzărescu, D., (1965), Hidrologie generală; Editura Didactică și Pedagogică, București.
Diaconu D., (1999), Caracteristici ale scurgerii medii în bazinul hidrografic al râului Buzău în zona de Carpaților de Curbură. Revista Hidrotehnica, nr. 1-2, București.
Doniță N., Roman N., (1976), Vegetația, Atlas R.S.R., Pl.VI-2, Editura Academiei, București.
Florea, N. (1963), Curs de geografia solurilor cu noțiuni de pedologie, Editura Didactică și Pedagogică, București.
Florea, N., Munteanu , I., Raport Camelia, Chițu C., (1968), Geografia solurilor României, Editura Științifică, București.
Gâștescu P., (1963), Lacurile din R. P. România – geneză și regim hidrologic, Editura Academiei, București.
Gâștescu P., (1971), Lacurile din România – limnologie regională, Editura Academiei, București.
Gâștescu P., Negu I., (1986), Resursele de apă ale județului Buzău, Cercet. Geogr. as. Med. Înconj. În județul Buzău, Institutul de Geografie.
Grecu Florina, Comănescu Laura, (1998), Studiul reliefului, îndrumător pentru lucrările practice, Editura Universității din București.
Grecu Florina, Zăvoianu I., (1997), Bazinul morfohidrografic, Revista de geomorfologie, I.
Ielenicz M.,(1972), Considerații privind evoluția reliefului Carpaților de Curbură, AUB – Geogr., XXI.
Ielenicz M., (1973), Probleme de morfolitologie în zona montană din bazinul superior al Buzăului, AUB – Geogr., XXII.
Ielenicz M., (1984), Munții Ciucaș-Buzău. Studiu geomorfologic. Editura Academiei R.S. Române, București.
Ielenicz M., (2000), România. Harta fizică sc. 1: 1 500 000, Editura Amco Press, București.
Ielenicz M. și colab., (1999), Dicționar de geografie fizică, Editura Corint, București.
Iordan I., (1963), Toponimie românească, București.
Lăzărescu D., Panait I., (1958), Sursele de alimentare ale râurilor din R.P. Română, M.H.G.A., 3,2, București.
Posea Gr., (1971), Evoluția văii Buzăului, în vol. Geografia județului Buzău și a împrejurimilor, București.
Posea Gr., Badea L., (1980), Harta geomorfologică a R.S.R., sc. 1: 400 000, Editura Didactică și Pedagogică, București.
Posea Gr., Badea L., (1984), România – unitățile de relief, hartă scara 1: 750 000, Editura Științifică și Enciclopedică, București.
Posea Gr., Ielenicz M., (1976), Județul Buzău, Editura Academiei, București.
Posea Gr., Popescu N., Ielenicz M., Popescu Dida, Popescu C., (1971), Județul Buzău, Editura Academiei, București.
Ujvari I.,(1959), Hidrografia R. P. R., Editura Științifică, București
Ujvari I.,(1972), Geografia apelor României, Editura Științifică, București.
Velcea Valeria, Savu Al., (1982), Geografia Carpaților și Subcarpaților Românești, Editura Didactică și Pedagogică, București.
Vladimirescu, I., (1984), Hidrologie, Editura Didactică și Pedagogică, București.
Zăvoianu I., (1978), Morfometria bazinelor hidrografice, Editura Academiei, București.
***, (1951-1972), Anuare hidrologice INMH, București.
***, (1960), Atlas climatologic al R.S. România, Editura Academiei, București.
***, (1966), Clima R. S. România, Institutul Meteorologic, București.
***, (1967), Monografia hidrologică a bazinului hidrografic al Siretului, Studii de hidrologie XXII, Institutul de Studii și Cercetări Hidrotehnice, INMH, București.
***, (1971), Râurile României. Monografie Hidrologică, I.M.H, București.
***, (1971-1979), Harta solurilor R. S. România, scara 1:200000, ICPA, București.
***, (1974), International Glossary of Hydrology, UNESCO, WMO/OMM/BMO – No. 385.
***, (1975), Atlas R.S.R., Editura Academiei R. S. Române, Institutul de Geografie, București.
DOCUMENTAȚIE TEHNICĂ de fundamentare a solicitării AUTORIZAȚIE DE GOSPODĂRIRE A APELOR privind obiectivul “Sistem de alimentare cu apă, sistem centralizat de canalizare menajeră și stație de epurare în comuna Unguriu, județul Buzău” – S.C. HIDROPROIECT S.R.L.
Copyright Notice
© Licențiada.org respectă drepturile de proprietate intelectuală și așteaptă ca toți utilizatorii să facă același lucru. Dacă consideri că un conținut de pe site încalcă drepturile tale de autor, te rugăm să trimiți o notificare DMCA.
Acest articol: MASTER: INGINERIA CALITĂȚII ȘI MEDIULUI ÎN INDUSTRIILE DE PROCES [309310] (ID: 309310)
Dacă considerați că acest conținut vă încalcă drepturile de autor, vă rugăm să depuneți o cerere pe pagina noastră Copyright Takedown.