ORIGINEA SI CARACTERISTICILE APELOR SUBTERANE

ORIGINEA SI CARACTERISTICILE APELOR SUBTERANE

1.1 ORIGINE SI CARACTERISTICI

Fiind una din cele mai comune substante din naturǎ, apa intrǎ in compozitia chimicǎ a mineralelor din crusta plantei si din nucleul acesteia. In stare liberǎ ea formeazǎ apele subterane si umezeala solului in litosferǎ, oceane, mǎri, lacuri, rauri, ghetari de calote, pentru ca in atmosferǎ sǎ o gǎsim sub formǎ de vapori, picǎturi de apǎ si cristale de gheatǎ, iar in biosferǎ - atat in lumea plantelor cat si in lumea amimalelor - ea sǎ constituie elementul fundamental indispensabil vietii. Astfel, am putea sǎ definim:

Ape subterane sunt apele aflate sub suprafata terenului in zona de saturatie si in contact direct cu solul sau cu subsolul.

Apele pǎtrunse in stratele scoartei terestre, sub influenta gravitatiei terestre, strǎbat rocile panǎ intalnesc un strat impermeabil.

Rocile situate in partea superioarǎ a stratelor impermeabile, saturatǎ cu ape provenite din infiltratie, sunt denumite roci acvifere, iar apa care satureazǎ aceste strate formeazǎ stratul acvifer. in functie de natura golurilor in care se acumuleazǎ apa in terenuri, stratele acvifere pot fi omogene (permeabile prin porozitate) si eterogene (permeabile prin fisuratie). Stratele acvifere pot fi libere si captive.

STRATELE ACVIFERE LIBERE

Acestea se formeazǎ in terenuri permeabile, neacoperite de strate impermeabile, putand sǎ fie alimentate direct din precipitatii, din scurgerea la suprafatǎ sau prin infiltratii din rauri.

Nivelul apelor freatice urmǎreste, in linii generale dar mai atenuat, forma suprafetei terenului, suferind modificǎri odatǎ cu variatia reliefului. Variatia nivelului freatic poate fi influentatǎ pe cale artificialǎ.

Stratele acvifere cu nivel liber pot fi clasificate dupǎ diferite criterii, dintre care cel mai judicios este cel al naturii terenurilor in care sunt situate. In acest sens, putem deosebi strate acvifere libere in depunerile aluvionare, la baza teraselor raurilor, in conuri de dejectie, la baza depozitelor de loess, in roci compacte cu fisuri mici, in roci compacte cu fisuri mari.

Stratele acvifere din depunerile aluvionare se formeazǎ in albiile majore ale apelor curgǎtoare, denumite si sesuri aluvionare.

Stratele acvifere de la baza teraselor raurilor iau nastere prin acumularea apei in materiale sedimentare grosiere care alcǎtuiesc depozitele de terase, mult solicitate pentru sistemele de alimentare cu apǎ.

Stratele acvifere din conurile de dejectie se formeazǎ prin acumularea apei infiltratǎ din precipitatii prin partea superioarǎ. Stratele acvifere de la baza loessului au un nivel care variazǎ in functie de morfologia terenului.

Stratele acvifere din rocile compacte cu fisuri mici - cum sunt cele eruptive, metamorfice, sedimentare cimentate etc. - nu sunt strate acvifere propriu-zise, ci numai retele izolate, in care apele sunt mai putin stagnante.

Stratele acvifere din rocile cu fisuri largi. In rocile compacte, cu fisuri largi si profunde (calcare, dolomite, gipsuri etc.) apa poate circula sau stagna, datoritǎ procesului de dizolvare pe care-l exercitǎ prin intermediul dioxidului de carbon. Stratele acvifere de acest gen sunt frecvente in calcare, unde procesul de dizolvare este mai accentuat. Deoarece calcarele prezintǎ o serie de fisuri, apele de infiltratie pǎtrund cu usurintǎ in masa lor, dizolvand mari cantitǎti de carbonat de calciu si dand nastere unor forme spectaculoase: pesteri, avene, hornuri.

Apele din litosferǎ care circulǎ sau stagneazǎ in fisurile sau porii rocilor si care constituie apele subterane, se pot deosebi de cele superficiale prin dinamicǎ, proprietǎti fizice, chimice, biologice etc.

Ele pot avea origine vadoasǎ, juvenilǎ sau fosilǎ.

Apele subterane provin din diferite surse:

prin infiltratia precipitatiilor (ape vadoase), din condensarea subteranǎ a vaporilor proveniti din rǎcirea si degazeificarea magmelor;

prin condensarea vaporilor de din aerul care circulǎ prin fisurile si crǎpǎturile rocilor;

pot fi emise de magmǎ (asa-numitele ape juvenile insǎ suportul acestor ape nu se poate evalua); in legǎturǎ cu originea apelor subterane de-a lungul timpului, au existat mai multe teorii.

Apele vadoase sau de infiltratie provin din infiltrarea precipitatiilor atmosferice (ploaie, zǎpadǎ), in cadrul circuitului general al apei in naturǎ si din condensarea vaporilor in partea superioarǎ a litosferei. Aceste ape circulǎ prin porii si fisurile rocilor, contribuind in mare mǎsurǎ la formarea rezervelor de ape subterane.

Apele juvenile sau magmatice provin din condensarea vaporilor rezultati din degazeificarea magmelor. Se caracterizeazǎ prin temperaturi ridicate, continut mare de sǎruri si gaze, iar cand apar la suprafatǎ sunt considerate ape minerale. Nu insǎ toate apele minerale sunt de origine juvenilǎ; de cele mai multe ori, apele vadoase, strǎbǎtand terenuri diferite, suferǎ o serie de procese geochimice, mineralizandu-se.

Apele fosile (veterice sau de zǎcǎmant) sunt legate de zǎcǎmintele petrolifere si se prezintǎ sub forma unor strate acvifere sub presiune; ele participǎ la alcǎtuirea nǎmolurilor, in vechi lagune sau bazine maritime, unde s-au format ulterior zǎcǎmintele de petrol prin descompunerea unor substante organice.

Una din caracteristicile importante ale apei este miscarea, mobilitatea care ii conferǎ functia de principal mijloc de legǎturǎ si schimbul de substantǎ si energie intre sferele planetei. Totalitatea cǎilor si formelor de miscare a apei este cunoscutǎ sub denumirea de circuitul apei in naturǎ sau ciclul hidrologic. Acest circuit este general atunci cand fenomenul cuprinde intreaga planetǎ si local cand se produce la scarǎ restransǎ, un lac pe de-o parte si regiunea inconjurǎtoare pe de altǎ parte.

La baza acestui proces stǎ conversia radiatiei solare ca sursǎ de energie, prin care se produce evaporarea apei de la suprafata oceanului si a uscatului si trecerea ei din stare lichidǎ in stare de vapori in atmosferǎ. Masele de vapori se deplaseazǎ la distante apreciabile, iar in anumite conditii se condenseazǎ si revin pe suprafata Terrei sub formǎ de precipitatii, unde mai mult de jumǎtate se evaporǎ, iar restul se stocheazǎ in ghetari, se infiltreazǎ in sol sau se scurge prin reteaua hidrograficǎ.

STRATELE ACVIFERE CAPTIVE

Ca strate acvifere captive se considerǎ cele cuprinse intre douǎ orizonturi impermeabile, care se alimenteazǎ din apele superficiale numai printr-o suprafatǎ redusǎ, deci cele a cǎror zonǎ de alimentare nu corespunde cu zona de dezvoltare a stratului.

Alimentarea acestor strate se face din precipitatii sau din apele superficiale, prin suprafata stratelor permeabile, care datoritǎ, unor accidente de teren (cutǎri, eroziune etc.) au ajuns in contact cu aerul.

Un strat acvifer captiv cuprins intre stratul impermeabil superficial acoperitor si cel inferior (patul) are apǎ sub presiune datoritǎ diferentei de nivel dintre zona de alimentare si punctul de drenare. Dacǎ stratul acvifer captiv sub presiune, situat in strate inclinate, atinge un accident natural (falie) ori este strǎpuns de un put sau foraj, apa se ridicaǎ spre nivelul hidrostatic al zonei de alimentare, pe principiul vaselor comunicante.

Apa care se ridicǎ deasupra nivelului terenului, deversand liber (tasnind) este apa artezianǎ.

In cazul cand apa, in ascensiunea ei, nu depǎseste nivelul terenului, ea este denumitǎ apǎ ascensionalǎ.

Nivelul panǎ la care se ridicǎ apa stratelor acvifere captive in puturi datoritǎ presiunii hidrostatice, se numeste nivel piezometric.

In cazul stratelor acvifere captive cu flancuri situate la niveluri diferite, apa din puturi se ridicǎ la un nivel ce descrie o curbǎ parabolicǎ, nivel piezometric, care poate fi determinat practic prin montarea unui manometru la gura putului artezian.

1.4 factori dterminanTi de formare Si existenTǎ a apelor subterane

Majoritatea apelor subterane provin din infiltrarea apei de ploaie sau a apei rezultatǎ din topirea zǎpezilor. Pǎtrunderea apelor in subsol depinde de permeabilitatea rocilor si de climǎ.

Permeabilitatea se referǎ la mǎrimea golurilor existente in masa rocii si se mǎsoarǎ prin cantitatea de apǎ vadoasǎ care trece prin unitatea de sectiune, in unitatea de timp, sub o presiune hidrostaticǎ datǎ. In scoarta terestrǎ existǎ roci impermeabile si roci permeabile prin fisurare sau prin porozitate.

Permeabilitatea unei roci depinde de o serie de factori:

Mǎrimea granulelor - un teren in care rocile au granule a cǎror diametru nu depǎseste 0,01 mm este practic impermeabil;

Forma granulelor - cu cat granulele sunt mai rotunjite cu atat roca este mai permeabilǎ, deoarece intre granule rǎman mai multe goluri (nisipuri);

Porozitatea - este valoarea intervalurilor dintre granule;

Clima joacǎ un rol important in formarea apelor subterane prin evaporare, regimul ploilor si cuvertura vegetalǎ. In perioada secetoasǎ, dacǎ temperatura este suficientǎ, evaporarea face sǎ revinǎ apa de retentie in atmosferǎ. Capilaritatea produce o veritabilǎ aspirare de ape vadoase de la suprafatǎ.

Ploile violente urmate de perioade secetoase sunt fǎrǎ importantǎ pentru alimentarea panzelor de apǎ subteranǎ deorece scurgerea este intensǎ si evaporarea activǎ. In schim ploile moderate si continui sunt foarte importante pentru cǎ ele satureazǎ solul, iar apoi aceastǎ apǎ coboarǎ spre zonele mai profunde.

Cuvertura vegetalǎ se manifestǎ prin transpiratia plantelor care ajutǎ evaporarea, pe cand frunzele si rǎdǎcinile diminueazǎ sau suprimǎ scurgerea. Prin aceste douǎ actiuni opuse, covorul vegetal regularizeazǎ alimentarea solului cu apǎ.