Curs de Hidrogeologie

CURS III

CARACTERISTICILE MEDIILOR SUBTERANE PERMEABILE (CARACTERISTICILE APELOR SUBTERANE ŞI ALE MEDIULUI PURTĂTOR)

Factorii fizici care influenţează mişcarea sau situaţia apei subterane sunt proprietăţile apei, ale pământului şi cele determinate de interacţiunea celor două faze.

Vâscozitatea, densitatea şi uneori tensiunea superficială sunt proprietăţi ale apei care intervin în comportarea apei subterane.

Se vor prezenta în continuare principalele proprietăţi ale pământului, care au influenţă asupra mişcării apelor subterane şi parametrii hidraulici ce caracterizează stratele acvifere.

2.1 Parametrii geometrici ai pământului

2.1.1 Compoziţia granulometrică

Prin compoziţie granulometrică se înţelege proporţia în care se găsesc diferite fracţiuni granulometrice, exprimate în unităţi de masă, faţă de masa totală a unui volum de pământ.

Compoziţia unui pământ, din punctul de vedere al mărimii granulelor minerale din care este alcătuit şi al proporţiilor în care se găsesc diferitele mărimi, se determină prin analiză granulometrică. Rezultatele analizei granulometrice se reprezintă prin: curbe de frecvenţă sau histograme, curbe granulometrice şi diagrama ternară.

Cea mai utilizată este curba granulometrică ce caracterizează dimensiunile mediului şi este curba integrală a distribuţiei dimensiunilor particulelor de pământ. Ea se reprezintă pe o diagramă semilogaritmică (Fig. nr. II.1.) la care, în abscisă, la scară logaritmică, se trec dimensiunile particulelor, iar în ordonată procentul, în greutate, al particulelor mai mici decât dimensiunea notată în abscisă [2].

Fig. nr. II.1. Curbă granulometrică

2.1.2 Forma particulelor constituente ale pământurilor şi natura suprafeţelor lor. Suprafaţa specifică.

Granulele minerale au forme foarte variate care pot fi definite prin coeficientul de formă. În cazul unei sfere, raportul dintre suprafaţa ei totală St şi volumul V se poate scrie relaţia:

(2.1.)

Pentru volume de forme diferite de ale sferei, această relaţie se poate generaliza scriind:

(2.2.)

în care af şi av sunt coeficienţi de formă, care se referă atât la suprafaţa totală a granulei cât şi la volumul ei.

Raportul acestor doi coeficienţi se poate înlocui cu notaţia Kf, care este o constantă pentru un corp de formă dată. Pentru o sferă acest coeficient are valoarea 6. Pentru alte forme el diferă fiind: 6,1 pentru granule rotunjite, 6,7 pentru granule tocite, 7 pentru poliedre şi 7,7 pentru granule aciculare, cu colţuri ascuţite sau granule sub formă de plăcuţe [22].

Suprafaţa specifică reprezintă raportul dintre suprafaţa internă care mărgineşte porii şi volumul mediului poros. Suprafaţa specifică a granulelor joacă un rol important în mişcarea apei subterane, ea fiind unul dintre elementele care influenţează semnificativ coeficientul de reţinere specifică, respectiv, diferenţa dintre porozitatea totală şi porozitatea efectivă (Fig. nr. 2.5) [14]. Astfel un material cu o structură poroasă fină va avea o suprafaţă specifică mai mare decât un material grosier. Aceasta face ca într-un sol cu granule grosiere circulaţia apei să fie mai accentuată decât în solurile constituite din particule fine.

2.1.3 Porozitatea

Porozitatea unei roci este rezultatul acţiunilor fizice şi chimice legate de procesele de formare ale rocilor şi interacţiunii şi alterării acestora. Prezenţa fluidelor este condiţionată de porozitatea rocilor.

Porozitatea totală, notată cu n, reprezintă volumul tuturor golurilor (pori, fisuri, caverne) cuprinse în unitatea de volum a rocii respective:

(2.3.)

unde: Vg - volumul golurilor;

Vt - volumul total al probei de pământ.

Porozitatea totală este exprimată adesea în procente.

Porozitatea unui pământ este dependentă de o mulţime de factori (Dottridge ş.a., 1993) printre care cei mai importanţi sunt: curba granulometrică, modul de aşezare a particulelor care alcătuiesc scheletul solid al pământului respectiv şi structura internă a acestuia.(Fig. nr. II.2.)