Hidrologie

INTRODUCERE

Apa reprezinta unul din elementele naturale indispensabile existentei lumii vii. Ea are are un rol fundamental in desfasurarea proceselor naturale (fizico-chimice, biologice, climatice, in modelarea reliefului) si a activitatilor social-economice, constituind un mijloc important de comunicatie si de aparare, o materie prima pentru industrie, o sursa apreciata pentru energie, pentru irigarea culturilor, alimentarea populatiei.

Prin diferitele ei forme de manifestare si prin larga raspandire pe care o are, apa alcatuieste unul dintre cele mai extinse invelisuri ale Terrei, cunoscut sub numele de HIDROSFERA. Acesta se afla in relatii de interactiune si influenta reciproca cu celelalte sfere ale Pamantului (atmosfera, litosfera si biosfera).

Stiinta care se ocupa cu studiul diferitelor unitati acvatice, cu fenomenele si procesele dinamice, fizice si chimice specifice acestor unitati, precum si cu modul de folosinta a apelor pentru diferitele necesitati social-economice este HIDROLOGIA. Ea este definita pe scurt stiinta apelor sau stiinta care studiaza hidrosfera.

In cadrul Hidrologiei, pot fi distinse doua mari domenii: hidrologia marilor si oceanelor si hidrologia uscatului sau hidrologia continentala. Prezentul curs, cu exceptia primei parti, se refera la hidrologia continentala si abordeaza probleme specifice pentru cinci dintre subdomeniile sale majore, si anume: potamologia (studiaza apele curgatoare, dinamica lor, regimul scurgerii si parametrii hidrologici care le sunt caracteristici, bazinele hidrografice, proprietatile fizico-chimice ale apei raurilor); limnologia si telmatologia (se ocupa cu studierea genezei si evolutiei unitatilor lacustre, baltilor si mlastinilor, a caracteristicilor fizice si chimice ale apei, precum si a dinamicii si procesele de sedimentare din cuprinsul acestor unitati acvatice); glaciologia (cerceteaza modul de formare a ghetarilor, dinamica, actiunile lor de eroziune, transport, acumulare, tipurile de ghetari si raspandirea lor); hidrogeologia (studiaza caracteristicile straturilor acvifere, evolutia suprafetelor piezometrice, circulatia apelor subterane, modalitatile de explorare si exploatare a acviferelor).

Lucrarea de fata se adreseaza, in principal, studentilor de la diferitele domenii si specializari din cadrul Facultatii de Geografie a Universitatii din Bucuresti, ce urmeaza atat cursurile la zi, cat si formele de Invatamant Deschis la Distanta (IDD) organizat de CREDIS si de Invatamant cu Frecventa Redusa (IFR). In acelasi timp, lucrarea poate fi utila profesorilor de geografie din invatamantul preuniversitar in vederea pregatirii pentru obtinerea diferitelor grade didactice, precum si tuturor celor interesati de domeniul hidrologiei.

Prezentul curs constituie o noua editie, revizuita si completata, a lucrarilor anterioare de HIDROLOGIA USCATULUI publicate in anul 2003 de editurile Universitara si Credis. Completarile constau, in principal, in introducerea la sfarsitul partilor majore a unor teme si lucrari practice adecvate anumitor probleme din continutul temei. In acelasi timp, actuala editie reprezinta o varianta sintetizata a cursului de HIDROLOGIE publicat in 2001 si 2002 de Editura Universitatii din Bucuresti si pe care il recomandam pentru completarea informatiilor.

Cursul este structurat in patru parti principale, care acopera problematica esentiala a hidrologiei continentale: I. Probleme generale de hidrologie; II. Apele subterane (Hidrogeologie); III. Hidrologia raurilor (Potamologie); IV. Notiuni de limnologie, telmatologie si glaciologie. Capitolele au fost prevazute la final cu intrebari recapitulative de autoevaluare, care sa permita studentilor pe de o parte sa-si verifice modul in care au inteles si si-au insusit informatiile de baza cuprinse in capitolul respectiv, iar pe de alta parte, sa-si fixeze aceste informatii. In scopul evidentierii termenilor importanti, de retinut, ei au fost redactati cu caractere diferite (aldine, italice, aldine italice). De asemenea, la sfarsitul fiecareia dintre cele patru parti majore au fost realizate sinteze ale notiunilor si termenilor importanti, care sa permita o data in plus studentilor recapitularea si fixarea lor si in final, insusirea lor temeinica.

Intrucat activitatea proprie de investigare este deosebit de importanta in dobandirea si intelegerea cunostintelor, iar hidrologia presupune numeroase activitati practice, in cadrul cursului sunt propuse unele teme de control. Acestea ii pun pe studenti in situatia fie de a dezvolta problematica prezentata in curs prin consultarea unor materiale suplimentare, fie de a aplica concret unele cunostinte teoretice expuse in curs, prin rezolvarea unor probleme ce presupun calcule si masuratori asupra unor parametri morfohidrologici. Realizarea temelor de control este bazata in mare masura pe consultarea lucrarilor practice incluse la sfarsitul temelor majore ale cursului, lucrari ce contin exemple detaliate de rezolvare a unor probleme practice.

Speram ca parcurgerea acestui curs va permite studentilor sa-si insuseasca in conditii optime cunostintele de baza din domeniul hidrologiei continentale si le va trezi interesul pentru aprofundarea acestui domeniu atat de important pentru existenta umana.

CUPRINS

Introducere 7

PARTEA INTAI. PROBLEME GENERALE DE HIDROLOGIE
1. NOTIUNI GENERALE DE HIDROLOGIE. RASPANDIREA SI CIRCULATIA APEI PE GLOB 9
1.1. Obiectul si problemele hidrologiei 9
1.2. Legatura hidrologiei cu alte stiinte si domeniile de aplicare ale hidrologiei 10
1.3. Metode de cercetare in hidrologie 11
1.4. Repartitia apei pe glob 14
1.5. Circuitul apei in natura si bilantul hidrologic 14

2. APA SI PROPRIETATILE EI GENERALE. POLUAREA SI PROTECTIA APELOR 22
2.1. Proprietatile generale ale apei lichide 22
2.2. Poluarea apelor si actiuni privind protectia si conservarea calitatii lor 28

3. IMPORTANTA APEI IN NATURA SI PENTRU ACTIVITATILE SOCIAL-ECONOMICE 31
3.1. Rolul apei in procesele naturale 31
3.2. Importanta apei pentru activitatile social-economice 33

4. RESURSELE DE APA SI VALORIFICAREA LOR IN TURISM 38
4.1. Unitatile acvatice si potentialul lor turistic 38
4.2. Tipuri de turism favorizate de valorificarea resurselor acvatice 40

5. TEME DE CONTROL 44

PARTEA A DOUA. APELE SUBTERANE (HIDROGEOLOGIE)
6. NOTIUNI GENERALE DE HIDROGEOLOGIE 46
6.1. Originea apelor subterane si teorii asupra formarii lor 46
6.2. Proprietatile hidrogeologice ale rocilor 47
6.3. Categoriile de apa din roci 50
6.4. Distributia apelor subterane pe verticala 52
6.5. Circulatia apelor subterane 53

7. STRATURILE ACVIFERE 59
7.1. Consideratii generale 59
7.2. Straturile acvifere libere (freatice) 61
7.3. Straturile acvifere captive (de adancime) si tipologia lor 66
7.4. Nivelul piezometric si regimul sau de variatie 67
7.5. Resursele de apa subterana ale Romaniei si calitatea lor 69

8. IZVOARELE 71
8.1. Clasificarea izvoarelor 71

9. LUCRARI PRACTICE SI TEME DE CONTROL 83
9.1. Intocmirea hartilor tematice privind apele subterane cu hidroizohipse si hidroizobate 83
9.2. Teme de control 89

PARTEA A TREIA. HIDROLOGIA RAURILOR (POTAMOLOGIE)
10. BAZINUL HIDROGRAFIC SI ELEMENTELE SALE CARACTERISTICE 92
10.1. Cumpana de ape 92
10.2. Elementele ce caracterizeaza bazinul hidrografic 93

11. RETEAUA HIDROGRAFICA 100
11.1. Principalele forme de scurgere a apei 100
11.2. Ierarhizarea retelei hidrografice 103
11.3. Elemente ce caracterizeaza reteaua hidrografica 103

12. VAILE RAURILOR 105
12.1. Geneza si elementele vailor 105
12.2. Profilul longitudinal si transversal al albiei 109

13. DINAMICA APEI RAURILOR 113
13.1. Viteza apei raurilor 114

14. NIVELUL APEI RAURILOR 120
14.1. Dispozitive de determinare a nivelului apei raurilor 120
14.2. Masurarea nivelului apei 123
14.3. Prelucrarea nivelurilor 124

15. DEBITUL DE APA 127
15.1. Metode de determinare a debitului de apa 127
15.2. Prelucrarea debitelor de apa 134

16. SCURGEREA APEI RAURILOR 137
16.1. Alimentarea raurilor 138
16.2. Factorii scurgerii raurilor 138
16.3. Modalitati de exprimare a scurgerii apei raurilor 140
16.4. Principalele tipuri de scurgere 141
16.5. Fenomene hidrologice extreme 144
16.6. Regimul hidrologic al raurilor 147
16.7. Bilantul hidrologic al raurilor 148

17. SCURGEREA DE ALUVIUNI (SCURGEREA SOLIDA) 150
17.1. Formarea aluviunilor si factorii care o influenteaza 150
17.2. Aluviunile in suspensie 151
17.3. Aluviunile tarate si sedimentate 156

18. REGIMUL TERMIC SI DE INGHET AL RAURILOR 157
18.1. Temperatura apei raurilor 157
18.2. Regimul de inghet al raurilor 159

19. CHIMISMUL APEI RAURILOR 161

20. LUCRARI PRACTICE SI TEME DE CONTROL 164
20.1. Caracteristicile morfometrice ale bazinului hidrografic 164
20.2. Caracteristici morfometrice ale retelei hidrografice 178
20.3. Masurarea vitezei apei si a debitului lichid cu ajutorul moristii hidrometrice 183
20.4. Tema de control 187

PARTEA A PATRA. NOTIUNI DE LIMNOLOGIE, TELMATOLOGIE SI GLACIOLOGIE
21. LACURILE SI CLASIFICAREA LOR DUPA ORIGINEA CUVETELOR LACUSTRE 189
21.1. Consideratii generale 189
21.2. Originea lacurilor si clasificarea lor dupa geneza cuvetei 190

22. PRINCIPALELE ELEMENTE MORFOLOGICE SI MORFOMETRICE ALE LACURILOR 200
22.1. Principalele elemente morfologice 200
22.2. Principalele elemente morfometrice 201

23. DINAMICA APELOR DIN LACURI 204
23.1. Miscarile permanente 204
23.2. Miscarile periodice 205

24. BILANTUL APEI DIN LACURI SI REGIMUL VARIATIILOR DE NIVEL 208
24.1. Bilantul apei din lacuri 208
24.2. Regimul variatiilor de nivel 209

25. TEMPERATURA APEI LACURILOR 211
25.1. Consideratii generale 211
25.2. Tipuri de stratificatie termica a lacurilor 212
25.3. Tipologia lacurilor in functie de stratificatia termica 213
25.4. Regimul de inghet si de dezghet al lacurilor 216

26. CARACTERISTICI FIZICE SI CHIMICE ALE APEI LACURILOR 217
26.1. Transparenta si culoarea apei din lacuri 217
26.2. Compozitia chimica a lacurilor si clasificarea acestora dupa gradul de mineralizare 217
26.3. Gazele din apa lacurilor 219

27. VIATA DIN APA LACURILOR 220

28. ELEMENTE DE HIDROMETRIA LACURILOR 221

29. NOTIUNI DE TELMATOLOGIE 224
29.1. Geneza si tipologia mlastinilor 224
29.2. Regimul hidrologic al mlastinilor 225
29.3. Raspandirea mlastinilor si importanta lor economica 225

30. NOTIUNI DE GLACIOLOGIE 226
30.1. Limita climatica a zapezilor permanente si formarea ghetarilor 226
30.2. Miscarea ghetarilor 228
30.3. Tipuri de ghetari 228
30.4. Procesele exercitate de ghetari 230
30.5. Raspandirea geografica a ghetarilor si importanta lor hidrologica 232

31. LUCRARI PRACTICE SI TEME DE CONTROL 233
31.1. Elemente de batimetrie a lacurilor 234
31.2. Elementele de morfometrie lacustra 237
31.3. Bilantul hidric al lacurilor 239
31.4. Teme de control 242

BIBLIOGRAFIE 244

Imagini fotografice 246

DESPRE AUTORI

LILIANA ZAHARIA este licentiata a Facultatii de Geologie - Geografie a Universitatii din Bucuresti, specializarea Geografie - Limba Franceza, promotia 1986. In perioada 1986-1989 a functionat ca profesor stagiar la Liceul Industrial nr. 3 din orasul Buzau, iar intre 1989-1992 a activat ca cercetator hidrolog la I.N.M.H. Bucuresti. Din toamna anului 1992 a ocupat postul de asistent universitar la Catedra de Meteorologie - Hidrologie a Facultatii de Geografie din Universitatea din Bucuresti, unde incepand din anul 2002 detine gradul de conferentiar universitar. Este doctor in geografie fizica din 1997. In perioada 2000-2002 a urmat cursul postuniversitar in domeniul gestiunii resurselor de apa organizat in Elvetia de Scolile Politehnice din Lausanne si Zurich si de Universitatea din Neuchatel. In calitate de cadru didactic al Facultatii de Geografie a sustinut cursuri si lucrari practice la discipline hidrologice (Hidrologie, Hidrometrie, Apele Romaniei, Hidrologie frecventiala, Hidrologie urbana, Modificari globale ale mediului si resursele de apa, s.a.) si a desfasurat activitati de cercetare ale caror rezultate au fost prezentate la reuniuni stiintifice nationale si internationale (in Franta, Italia, Maroc, Spania, Olanda). Este autoare a lucrarii „Resursele de apa din bazinul raului Putna. Studiu de Hidrologie” (1999) si coautoare a lucrarilor: „Hidrologie. Lucrari practice” (1995), „Hidrologie” (2001, 2202, 2005), „Hidrologia uscatului” (2003), „Ghid de activitate practica - Hidrologie” (2002, 2003).