Originea Apelor Subterane

ORIGINEA ŞI DISTRIBUŢIA GENERALĂ A APELOR SUBTERANE

Originea apelor subterane şi distribuţia lor în cadrul hidrosferei subterane, de la nivelul microscopic până la cel planetar, constituie obiectul cercetărilor hidrogeologice fundamentale cu implicaţii decisive în orientarea corectă pe termen lung a utilizării resurselor de apă subterană ale Pământului.

Evoluţia teoriilor privind originea apelor subterane şi a detalierii distribuţiei lor pe verticală au avansat stimulate de rafinarea a tehnologiilor de investigare şi de extinderea cercetărilor hidrogeologice în adâncime.

2.1. Teorii privind originea apelor subterane

Originea şi modul de formare a apelor subterane au constituit obiectul a numeroase cercetări, unele ipoteze fiind în prezent confirmate prin măsurători experimentale.

Pe baza valorificării unui volum mare de date hidrogeologice, s-a ajuns la o concepţie unitară privind clasificarea genetică a apelor subterane, care reprezintă doar latura calitativă a problemei.

2.1.1. Teoria infiltrării

Teoria infiltrării este în prezent acceptată ca fiind principala explicaţie pentru formarea apelor subterane. Această teorie a fost formulată de francezii B.Palissy (sec.XVI) şi E.Mariotte (sec.XVII) care susţineau că sursa de formare a acviferelor este infiltrarea apelor din precipitaţii, din domeniul marin şi din lacuri.

În procesul de infiltrare, aceste ape pot întâlni un strat impermeabil care favorizează acumularea apelor infiltrate şi implicit formarea unui acvifer.

Fizicianul Mariotte a argumentat această ipoteză pe baza bilanţului apei, întocmit pentru bazinul Senei. Această teorie este dovedită de unele observaţii simple:

- coborârea nivelului hidrostatic al acviferelor freatice în perioadele secetoase;

- creşterea în perioadele ploioase a nivelului hidrostatic al acviferelor freatice;

- variaţia debitelor izvoarelor generate de acvifere freatice.

Teoria Palissy-Mariotte nu poate explica acumulările de apă subterană cu mineralizaţie redusă din regiunile cu climat arid, regiuni cu veri lipsite de precipitaţii şi evaporări intense.

2.1.2. Teoria condensării vaporilor de apă

Teoria condensării vaporilor de apă a fost formulată în anul 1877 de hidrotehnicianul vienez O.Volger, care susţinea că apele subterane provin din condensarea vaporilor de apă din aerul care circulă prin porii şi fisurile rocilor.

Partizanii teoriei condensării combat teoria infiltrării susţinând că în urma ploilor terenurile se umezesc pe o adâncime redusă, sub care urmează o zonă relativ uscată (zona de aerare) şi apoi acviferul. Din aceasta cauză între precipitaţiile atmosferice şi acvifere nu ar exista o legătură directă.

Teoria lui Volger se bazează pe faptul că la scăderea temperaturii aerul saturat cu vapori de apă devine suprasaturat iar o parte din vaporii de apă se condensează şi trec în stare lichidă. În prezenţa unui strat impermeabil această apă se acumulează şi poate forma un acvifer.

Din variaţia umidităţii aerului în funcţie de temperatură (Tabelul 2.1, Fig.2.1) se poate estima cantitatea de apă cedată. De exemplu, un metru cub de aer saturat la 150C conţine 12,7 grame de apă în stare de vapori iar la +50C conţine 5,36 grame; prin răcire se condensează în stare lichidă :

grame de apă

Tabelul 2.1 Variaţia umidităţii aerului saturat în funcţie de temperatură

Temperatura punctului de rouă [0C] 0 +5 +10 +15 +20 +25 +30

[g/m3] 4,80 5,36 9,40 12,70 17,50 22,80 30,80

Umiditatea [mm.col.Hg] 4,56 6,60 9,25 13,20 16,90 22,30 31,40

[milibar(mb)] 6,17 8,96 12,00 20,60 22,80 30,20 42,50

Alimentarea acestui proces are loc când aerul mai cald din atmosferă pătrunde în teren, la o temperatură mai scăzută, cedând o parte din apă sub formă de picături, care sub acţiunea gravitaţiei se infiltrează până la un teren impermeabil, dând naştere unui acvifer.

Acestei ipoteze i s-au adus o serie de critici, şi anume:

- formarea unui acvifer implică o viteză minimă de 5 cm/sec pentru aerul cald şi saturat cu vapori de apă care pătrunde în teren pentru a ceda apa prin condensare ;

- căldura latentă de condensare a apei conduce la încălzirea terenului şi deci la încetinirea procesului de condensare;

- atmosfera nu poate furniza cantitatea de vapori de apă necesară pentru a explica alimentarea exclusivă a acviferelor prin condensare;

- condiţiile meteorologice nu sunt întotdeauna favorabile formării apei subterane prin condensare deoarece:

- în timpul iernii se produce o evaporare a apei din acvifere chiar şi în zilele calde;

- rareori se întâmplă ca aerul să ajungă la umiditatea de saturaţie;