Hidrologie și Hidrogeologie

Hidrologia este disciplina care se ocupă de studiul proprietăţilor generale ale apelor de la suprafaţa scoarţei terestre, ale mişcării şi distribuţiei apei pe pământ, legile generale care dirijează procesele din hidrosferă, atmosferă, litosferă şi biosferă, precum şi prognoza evoluţiei elementelor hidrologice, în vederea folosirii raţionale a acestora în economie.

Hidrogeologia este o ramură a geologiei care se ocupă cu distribuţia şi dinamica apei subterane în sol şi în roci permeabile din crusta terestră.

Domenii de aplicare a hidrologiei şi hidrogeologiei:

- Alimentări cu apă pentru diverşi utilizatori (industrie, agricultura, consum menajer);

- Amenajări piscicole;

- Amenajări hidrotehnice;

- Navigaţie.

Apa în natură se întâlnesşte sub formă de apă de ploaie, ape subterane, apele din râuri şi apele mărilor şi oceanelor.

1. Circuitul apei

Din volumul total al apelor subterane, 8,467 milioane km3 corespund acviferelor situate până la adâncimea de 200 m (Scrădeanu, 2005). Din datele UNESCO rezultă că numai 0,63% din volumul total de apă al globului este disponibil pentru om.

Circulaţia apei în natură se realizează sub influenţa a doi factori : evaporare şi gravitaţie.

Mare parte din schimbul de apă (80 – 90%) are loc deasupra oceanului. Circuitul hidrologic este un sistem deschis în care radiaţia solară este principala sursă de energie.

Trecerea apei dintr-o stare de agregare în alta este asociată cu schimbarea energiei termice a acesteia. Circuitul apei poate fi local şi universal.

Factorii ce influenţează circuitul apei în natură pot fi : regimul termic al apelor; precipitaţiile atmosferice; evaporarea; vântul; solul; relieful şi prezenţa vegetaţiei.

Energia necesară ciclului hidrologic global este furnizată în principal de radiaţiile solare. Radiaţia solară este parţial reflectată de atmosferă, fracţiunea reflectată este numită albedou şi se exprimă în procente.

Radiaţiile solare la contactul cu solul şi apele curgătoare de suprafaţă se transformă în energie calorică, provocând încălzirea aerului atmosferic, solului şi apelor de suprafaţă şi subterane.

2. Fundamentele chimiei apei

Fenomenele chimice caracteristice mediului acvatic implică reacţii acid-bază, e solubilizare, de oxido-reducere şi de complexare.

Procesele biologice joacă un rol important în chimia mediului acvatic. Spre exemplu, algele fotosintetizante pot creşte pH-ul apei prin eliminarea CO2-ului. În sistemele acvatice naturale este mult mai greu de descris fenomenul chimic, deoarece acestea reprezintă sisteme deschise cu intrări şi ieşiri de energie. şi masă variabile şi de asemenea conţin faze minerale. Astfel, neputându-se realiza o descriere exactă a chimiei unor sisteme naturale de apă se folosesc metode simplificate, de multe ori bazate pe concepte chimice de echilibru. Cu toate că nu sunt exacte sau realiste în totalitate astfel de modele pot furniza generalizări folositoare şi o bună cunoaştere ce aparţine naturii proceselor chimice acvatice şi pun la dispoziţie ghidare pentru descrierea şi măsurarea acestor sisteme.

Gazele din apă

Gazele dizolvate, O2 pentru peşti şi CO2 pentru algele fotosintetizante sunt cruciale pentru bunăstarea speciilor vii din apă. Fără un nivel apreciabil al oxigenului dizolvat , multe organisme acvatice nu pot trăi în apă. Oxigenul dizolvat este consumat prin degradarea materiei organice.

Unele gaze din apă pot cauza de asemenea probleme cum ar fi moartea peştilor din cauza bulelor de azot formate în sânge prin expunerea la apă suprasaturată cu azot.

Alcalinitatea

Alcalinitatea serveşte drept tampon pentru pH şi rezervor pentru carbonul neorganic. De asemenea, ea poate fi folosită măsură pentru fertilitatea apei deoarece ajută la determinarea abilităţii acesteia de a susţine creşterea algelor. În general, speciile bazice responsabile pentru alcalinitatea din apă sunt ionul hidroxil, ionul bicarbonat şi ionul carbonat. Exprimarea alcalinităţii în termeni de mg/L a CaCO3 poate totuşi genera confuzie şi notarea preferabilă pentru chimişti este echivalenţi/L, numărul de moli de H+ neutralizaţi de alcalinitatea unui litru de soluţie

Aciditatea

Reprezintă capacitatea unor substanţe aflate în compoziţia apei, de a lega o cantitate echivalentă de o bază tare. Ea este condiţionată de prezenţa în apă a anionilor care sunt echilibraţi cu ioni de hidrogen, cu cationii bazelor slabe, îndeosebi ai metalelor grele.

Aciditatea se exprimă prin expresia pH, care reprezintă inversul concentraţiei ionilor de hidrogen.

Aciditatea sau alcalinitatea apei, considerată în funcţie de valoarea pH-ului, se prezintă astfel:

- pH < 7 apă acidă;

- pH = 7 apă neutră;

- pH > 7 apă alcalină.

3. Factorii fiziografici ai bazinului hidrografic şi ai reţelei hidrografice

În cadrul reţelei hidrografice sunt cuprinse, pe lângă apele curgătoare cu caracter permanent şi văile seci ale torenţilor, ravenele şi ogaşele, diferitele canale etc.

Văile colectează cea mai mare parte din apele precipitaţiilor şi a acviferelor, pe care le transmit apoi cursului principal. Dispoziţia ramificaţiei este diversă, în funcţie de relief şi structura geologică, ea ăputând fi caracterizată şi prin anumite elemente morfometrice.

Într-un sens mai larg, prin reţeaua hidrografică se înţelege totalitatea unităţilor hidrografice existente într-un bazin de recepţie (cursuri permanente, temporare, lacuri naturale şi antropice, mlaştini etc.).

Bazinul hidrografic reprezintă domeniul scurgerii de suprafaţă, el fiind delimitat de umpăna apelor de suprafaţă, care urmăreşte punctele de cotă maximă de pe harta.

Bazinul hidrogeologic - domeniu acvifer , simplu sau complex, în care apele curg spre o aceeaşi ieşire sau grup de ieşire . Este delimitat de o linie de partajare a apelor subterane.

Aşadar, bazinul hidrografic îndeplineşte o funcţie de transfer, primind materia concretizată în precipitaţii şi transformând-o în materie care se scurge în albia minoră a râului.