MINISTERUL EDUCATIEI SI CERCETARII

UNIVERSITATEA DE STIINTE AGRONOMICE

SI MEDICINA VETERINARA – BUCURESTI

Facultatea de Imbunatatiri Funciare

si Ingineria Mediului.

RAPORT

Tema: Influenta poluantilor din gospodariile individuale asupra calitatii ape de alimentare din zonele rurale.

Situatia alimentarii cu apa in Romania

Calitatea apei de alimentare

Poluarea si poluantii din apele subterane

Protectia calitatii apelor subterane

Model de calcul privind transportul poluantilor prin medii poroase

Ecuatiile de transport a poluantilor in medii poroase

Metode si tehnici de modelare a transportului poluantilor prin medii poroase

Program de calcul privind transportul poluantilor in medii poroase

Scheme de amplasare a puturilor fata de sursele de poluare locala

Zone de protectie a captarilor de apa subterane

Determinarea marimii zonelor de protectie sanitara

Studii experimentale privind calitatea apei potabile din puturile unor gospodarii rurale

Concluzii.

1. Situatia alimentarii cu apa in Romania.

Apa substanta esentiala care sta la baza vietii constituie unul din elementele cele mai importante ale mediului. Nu este de conceput dezvoltare moderna a unei localitati fara un sistem durabil de alimentare cu apa si canalizare.

Din populatia Romaniei de 22.455.500 de locuitori, aproximativ 55% locuiesc in mediul urban (12.297.000 de locuitori) si 45 % in mediul rural ceea ce reprezinta aproximativ 10 millioane de locuitori.

Din totalul locuitorilor din mediul rural numai 3,4 milioane locuitori beneficiaza de sistem centralizat de alimentare cu apa reprezentand aproximativ 2648 sate si comune. Restul populatiei utilizeaza apa din amenajari locale (fantani si captari de izvoare). In zonele rurale alimentarea cu apa trebuie sa indeplineasca conditiile unei scheme simple cu investitii si cheltuieli de exploatare reduse. Se iau in considerare pentru alimentarea cu apa in zonele rurale sursele subterane din care se pot lua anual aproximativ 10,1 miliarde m³apa/an.

2. CALITATEA APEI DE ALIMENTARE.

In sistemele centralizate de alimentare cu apa, calitatea apei trebuie sa se incadreze in STAS 1342 – 91 Apa potabila. Categorii si conditii tehnice de calitate.

In zonele rurale oamenii isi iau apa pentru nevoi gospodaresti din surse subterane. Din acest motiv in ultimii ani studiile au fost indreptate spre incidente legate de contaminarea apelor subterane si masuri pentru protectia calitatii apei din aceste surse.

3. POLUAREA SI POLUANTII DIN APELE SUBTERANE.

In prezent este unanim recunoscut si studiat conceptul stiintific modern denumit Vulnerabilitatea la poluare a apelor subterane. Cu timpul acest concept a evoluat ajungandu–se la o definitie bazata pe riscul contaminarii apei subterane luand in consideratie interactiunea dintre vulnerabilitatea naturala a unui acvifer si incarcarea cu contaminant existenta sau viitoare ce alimenteaza acviferul, ca rezultat al actiunii umane.

Cea mai recenta formulare a acestui concept este Vulnerabilitatea este o proprietate intrinseca a unui sistem de apa subterana si depinde de sensibilitatea acestui sistem la impacturi umane si/sau naturale.

Notiunea de poluant implica un factor fizic sau o substanta chimica sau biologica generata direct de o activitate umana care provoaca cu o anumita intensitate sau cu o concentratie anormala alterarea calitatii apei raportata la fondul geochimic natural sau initial.

Poluantii al caror numar este urias pot fi contaminantii de origine naturala sau artificiala clasificati dupa natura lor in: fizici, chimici, organici si biologici. Dintre poluantii de origine naturala fac parte mineralele ca: fierul, calciul si seleniul.

Substantele rezultate din activitatile umane includ substantele chimice organice, hidrocarburile, precum si emisiile lichide din depozitele de deseuri menajere si industriale. Cel mai frecvent intalniti contaminanti chimici sunt nitratii rezultati ca urmare a fertilizarii exagerate a solurilor agricole.

Poluantii apei subterane sunt fie substante miscibile sau nemiscibile cu apa avand densitatea mai mica sau mai mare decat aceasta. Sursele de poluare pot fi situate la suprafata terenului (punctiforme sau difuze) in sol sau in subsol (canale deschise, conducte, colectoare de canalizare, foraje puturi absorbante, rezervoare, statii de epurare si altele).

Sursele principale de poluare a apelor subterane sunt: fosele septice, depozitele de deseuri lichide menajere si industriale, activitatile din agricultura, rezervoarele subterane cu produse petroliere si chimice, deversari ilegale sau accidentale de substante chimice sau petroliere, spalarea tonelor de sare utilizate la dezghetarea soselelor.

Caracteristicile poluarii acviferelor sunt:

procesul este foarte lent, in zona de aerare a acviferului inregistrandu–se viteze de percolare verticale 1 m/an cu exceptia acviferelor carstice.

procesul este stabil, acviferul ramanand poluat din cauza dinamicii apei subterane.

migratia lenta a poluarii .

Formele de poluare si modurile de transfer ale poluantilor imiscibili cu apa sunt:advectia (convectia); dispersia;difuzia si retardarea.

Procesele de sorbtie reprezinta transformarea, intarzierea si atenuarea miscarii solutiilor de poluanti miscibili din apa subterana si sunt mecanisme de interactiune reprezentate de adsorbtie, absorbtie, chemiosorbtie si schimb ionic.

Formele de poluare ale poluantilor nemiscibili cu apa (substante organice lichide, insolubile sau partial solubile in apa) sunt: infiltrarea si curgerea multifazica reprezentata de curgerea bifazica si infiltrarea si curgerea trifazica.

4. PROTECTIA CALITATII APEI SUBTERANE.

Pentru protejarea si conservarea calitatii surselor de apa subterana trebuie sa se instituie doua categorii de perimetre de protectie, definite conform STAS 4621 – 91, astfel:

perimetrul de protectie hidrogeologica

perimetrul de protectie sanitara

Model de calcul privind transportul poluantilor prin medii poroase.

5.1.Ecuatiile de transport a poluantilor in medii poroase.

Cele mai importante procese in transportul poluantilor sunt difuzia, advectia si sorbtia.

Difuzia – este fenomenul de patrundere a moleculelor unui corp in masa altui corp cu care se afla in contact datorita diferentei locale de concentratie. In cazul unuii proces stationar, difuzia unui poluant intr-un lichid este descrisa de prima lege a lui Fick:

f = - D_m

in care:

f este fluxul de poluant transportat prin unitatea de suprafata si unitatea de timp [M/L²/T];

D_m este coeficientul de difuzie moleculara a poluantului in mediul considerat [L²/T];

C este concentratia de poluant in punctul de coordonate z la timpul t [M/L³];

este gradientul de concentratie, forta motrica a procesului de difuzie.

In cazul cel mai simplu, difuzia poluantilor intr-un mediu poros saturat este descrisa de prima lege a lui Fick modificata, astfel:

f = - nD_e

unde: n este porozitate efectiva a mediului poros (sunt considerati numai porii prin care poate avea loc difuzia) [adimensional]

D_e este coeficientul de difuzie efectiva in mediul poros.

Transportul prin advectie este deplasarea poluantului impreuna cu curgerea apei. Curgerea apei in pamant este controlata de conductivitatea hidraulica si de gradientul hidraulic, si este exprimata, in cazul pierderilor liniare de sarcina hidraulica, prin legea lui Darcy:

V = - K_H

in care:

V este viteza de infiltratie, Darcy [L/T];

K_H este conductivitatea hidraulica [L/T];

h este sarcina hidraulica [L];

l este lungimea liniei de curent in mediu poros [L];

este gradientul hidraulic [adimensional].

Conductivitatea hidraulica depinde atat de mediul poros, prin permeabilitatea lui cat si de fluid, prin densitatea si vascozitatea lui:

K_H = (4)

unde:

k este permeabilitatea mediului, independenta de caracteristicile apei care se infiltreaza[L²];

r_w este densitatea apei [M/L³];

m este vascozitatea dinamica a apei [M/L/T];

Document online: La Mezza - una regione storica del Medio Oriente che include l'Antico Egitto Proiect: Italia - relieful, natalitatea, sistemul legislativ si Economia

g este acceleratia gravitationala [L²/T].

Transportul poluantilor prin pamant este influentat si de sorbtie. Aceasta este absorbtia si sau adsorbtia fie cu fractiunea de carbon organic din pamant, fie adsorbtie pe suprafetele particulelor mineralelor din pamant.

Procesul de sorbtie poate fi descris prin modele liniare sau neliniare. Forma matematica cea mai simpla a modelului linear este:

S=K_D C                             (5)

unde:

S este concentratia de poluant in faza adsorbita solida[M/M];

K_D este coeficientul de distributie al sorbtiei[L³/M];

C este concentratia de poluant in faza lichida[M/L].

In acest model se presupune ca exista o proportionalitate intre concentratiile de poluant din mediul solid si lichid.

Procesului de sorbtie poate fi descris si printr-un modelul neliniar (midelul Langmuir) cu relatia pentru un sistem solid-lichid este de forma:

S= (6)

in care:

S_max este concentratia maxima de poluant care poate fi adsorbita de mediul analizat.

K_L   este un coeficient care tine cont de fenomenele de adsorbtie si desorbtie care au loc in pamant.

Cu cat coeficientul K_L este mai mare cu atat valoarea maxima  adsorbita este atinsa la o valoare mai mica a concentratiei.

Conform legii de conservare a masei si a fluxului, ecuatia generala care descrie transportul poluantilor prin medii poroase cu grad de saturare variabil si care tine seama de procesele de difuzie, advectie, sorbtie si de descompunere chimica, este:

(7)

in care :

q este umiditatea volumica [L³/L³];

C este concentratia de poluant [M/L³];

t este timpul[T];

r_b este densitatea volumica a mediului poros[M/L³];

S este concentratia de poluant in faza adsorbita [M/M];

D este tensorul coeficientului de dispersie [L²/T];

V este vectorul vitezelor Darcy ( debit specific) [L/T];

l este constanta de descompunere a poluantului[1/T];

Q este debitul introdus[L/T];

C_in este concentratia de poluant in fluidul injectat [M/L³].

Limitele cu concentratii de poluant impuse (conditii de tip Dirichlet) sunt definite astfel:

C=C_d(x_d,y_d,z_d,t) pe limita B_d    (8)

in care:

C_d-concentratie impusa

B_d-portiunea de pe conturul domeniului cu conditia de tip Dirichlet

x_d,y_d,z_d – coordonatele pe contur

Zonele cu apa curate situate amonte de sursele de poluare pot fi aproximate prn aceasta conditie.

Limite cu flux de poluant impus (conditiile de tip Cauchy) sunt limitele domeniului unde au loc infiltratii. Aceste infltratii pot proveni din:

migrarea levigatului din depozitele de deseuri sau din alte suprafete indiguite (halde, iazuri);

aplicarea de pesticide sau fertilizantipe suprafete agricole;

efectul de diluare a poluantilor rezultati din pesticide sau fertilizanti datorat ploii sau irigarii.

Conditia de limita cu flux impus este:

pe limita B_c (9)

in care:

n- versorul normalei la limita

VC - fluxul advectiv

- fluxul dispersiv dat de gradientul concentratiei, gradC

q_c - fluxul impus [M/T/L²]

B_c- portiunea de pe conturul domeniului cu conditia de tip Cauchy

5.2.Metode si tehnici de modelare a transportului poluantilor prin medii poroase.

Metodele de rezolvare ale ecuatiilor care guverneaza fenomenul de transportul a poluantilor prin medii poroase se pot grupa in urmatoarele categorii: rezolvari analitice, rezolvari semianalitice sau metoda stratului finit, metoda elementului de margine, metoda diferentelor finite si metoda elementului finit.

a) Rezolvarile analitice sunt in general considerate ca fiind ideale pentru calcule rapide. Acest lucru se datoreaza solutiilor obtinute pentru concentratii (eventual si pentru fluxul masic), solutii cu care se pot calcula valorile in orice punct din spatiu si timp, fara sa fie nevoie sa se calculeze distributia concentratiilor la pasul de timp anterior. Aceste solutii sunt obtinute pentru probleme simple, ideale.

Solutia analitica cea mai cunoscuta este calculata pentru un strat de grosime infinita, cu sursa de poluare la suprafata, de concentratie c₀ constanta in timp (Rowe, 1988). Aceasta solutie pentru o adancime z si timpul t are forma:

(10)

in care

(11)

unde

(12)

v = v_z – viteza apei subterane pe verticala (dupa Darcy).

D_e = D_ez – coeficientul de difuzie efectiva in directia z (verticala);

n – porozitatea efectiva a pamantului;

r_b – densitatea pamantului in stare uscata;

K_d – coeficientul de distributie a modelului liniar de sorbtie.

Solutia problemei in cazul unui strat cu grosimea finita H, care are la baza un strat acvifer de grosime h, este (Rower si Booker, 1985):

in care:

J(z,t) – se obtine din ecuatia (2) pentru si

iar restul termenilor au semnificatia prezentata mai sus.

Cu toate ca aceasta solutie cere o insumare infinita, in practica s–a observat ca seria converge rapid si necesita doar cativa termeni.

Rezolvarile analitice existente pot fi folosite direct pentru prognozarea transportului de poluanti numai pentru un domeniu restrans de probleme. Cu toate ca, in majoritatea cazurilor, situatia este destul de indepartata de conditiile considerate in rezolvarile analitice, solutiile pot fi folosite pentru a obtine unele indicatii referitoare la poluarea care s–ar putea produce. Pentru o prognoza insa, este necesar un calcul mai exact.

b) Metoda stratului finit implica fie o transformare Laplace (pentru cazul monodimensional) fie o transformare Fourie (pentru bi si tridimensional) a ecuatiilor care guverneaza fenomenul de transport al poluantilor prin medii poroase, iar apoi gasirea unor solutii analitice in spatiul transformat. Din acest punct de vedere exista un paralelism intre aceasta metoda si multe dintre solutiile analitice. Diferenta apare din faptul ca metoda stratului finit necesita mai putine restrictii in schematizarea problemei si ca o consecinta a acestui fapt inversiunea analitica ale transformatelor Laplace si Fourier nu este posibila. Transformatele se pot inversa usor numeric, cu ajutorul calculatoarelor, de unde si denumirea de rezolvare semianalitica.

Aceasta metoda este aplicabila numai pentru situatii care se pot schematiza prin strate orizontale, iar proprietatile pamantului sunt aceleasi in orice punct din strat. Ca o consecinta a acestui fapt, nu se pot varia vitezele verticale si orizontale cu pozitia in plan orizontal. Cu toate acestea pentru multe probleme practice se pot obtine estimari rezonabile in analiza impactului depozitelor de deseuri asupra apei subterane.

c) Metoda elementului de margine se considera ca este potrivita pentru rezolvarea ecuatiilor de transport advectiv – dispersiv a poluantilor prin medii poroase (Brebia si Skerget, 1984). Avantajul principal fata de metoda stratului finit consta in posibilitatea modelarii unorgeometrii mai complicate. Cu toate acestea insa, metoda elementului de margine nu a gasit pana in prezent o aplicare larga in domeniul problemelor de transport de poluanti.

d) Metoda diferentelor finit si metoda elementului finit are o larga aplicare in analiza fenomenelor de transport de poluanti in medii poroase. Exista o multitudine de cercetari in acest sens. Aceste metode se pot utiliza pentru:

analiza curgerii in pamanturi pentru calculul campului vitezelor;

analiza fenomenului de transport a poluantilor utilizand campul de viteze determinat anterior.

Metoda elementului finit este cel mai complex instrument cu care se pot modela atat geometrii complicate cat si nelinearitatile fenomenului. In literatura de specialitate sunt publicate diverse algoritme pentru rezolvarea ecuatiei de transport advectiv – dispersiv a poluantilor in medii poroase. Utilizarea lor nu este insa asa de simpla cum apare la prima vedere. Acest lucru apare clar mai ales in cazul unor viteze de advectie mari si dispersivitate mica, si/sau contraste mari in dispersivitati. In scopul obtineri unor rezultate bune este importanta alegerea corecta a algoritmului, a retelei de elemente finite si a pasilor de timp.

Toate aceste metode de rezolvare ale ecuatiilor care guverneaza fenomenul transportului de poluanti in medii poroase au rolul lor in proiectarea depozitelor de deseuri si a barierelor care impiedica poluarea apelor subterane.

Program de calcul privind transportul poluantilor in medii poroase.

In analiza transportului poluantilor in medii poroase saturate/nesaturate, programul CONCENTR foloseste o aproximare hibrida lagrangiana – euleriana. Aceasta aproximare hibrida consta in evaluarea in sistem lagrangian a termenului advectiv, folosind o schema regresiva a miscarii particulelor si rezolvarea ulterioara a ecuatiei de tip difuzie intr–un sistem fix, eulerian. Avantajele aproximarii hibride fata de metoda elementului finit sau a diferentelor finite conventional sunt:

oscilatiile numerice date de termenul advectiv sunt eliminate complet;

numarul Peclet poate sa ia valori cuprinse intre zero si infinit. Modelele conventionale impun restrictii pentru numarul Peclet;

se pot utiliza pasi de timpi mari, chiar in cazul unei dispersii foarte reduse. De fapt cu cat pasul de timp este mai mare cu atat solutia pentru transportul advectiv este mai buna. Pasul de timp este limitat numai de precizia necesara transportului difuz/dispers, care in conditii normale nu are restrictii foarte severe.

Problemele tipice care pot fi analizate cu programul CONCENTR sunt:

migrarea poluantului (lixiviantului) din depozitele de deseuri, orasenesti sau industriale, sau din alte suprafete indiguite (halde, iazuri, etc.);

influenta folosirii pesticidelor si a fertilizantilor asupra calitatii apelor si

impactul asupra mediului a rezervoarelor sau containerelor neetanse, cum sunt tancurile/rezervoarele de depozitare sub si supraterane.

Alcatuirea programului de calcul CONCENTR

Programul de calcul CONCENTR este alcatuit dintr–un modul principal PRINC si 30 de subrutine.

Schema logica a programului este prezentata in fig. 1.

Fig. 2. Schematizarea unui put in modelul de calcul

prin metoda elementului finit

Rolul subrutinelor este de a controla functionarea programelor pe intreaga durata a calculelor, de a gestiona fisierele si variabilele programului. Printr–o subrutina se introduc datele de baza care se refera la reteaua de elemente finite caracteristice materialelor din domeniul analizat, caracteristicile fizico–chimice ale poluantilor, conditiile de margine si initiale. De asemenea se calculeaza scaderile de concentratie datorita fenomenelor de dizolvare si adsorbtie, precum si datorita descompunerii poluantilor, debitele fluxului masic pe diversele tipuri de limite si concentratii.

Calculele in cazul stationar sau cel nestationar difera doar prin faptul ca in cazul stationar, care corespunde cu cazul nestationar in care Dt , termenul corespunzator fenomenului nestationar este inmultit cu zero, iar evaluarea termenului advectiv se face in sistem fix.

Infiltratia de apa curata se modeleaza prin conditie de flux impus si flux masic nul. Prin termenul generat datorita curgerii apei normal pe limita, se simuleaza dilutia datorita infiltratiei.

Conditia de sursa/pompare este introdusa prin termenul Qc_in. Cele doua variabile pot fi constante sau sa varieze in timp.

Exista doua tipuri de conditii:

sursa/pompare punctiforma sau

sursa/pompare distribuita.

Prin conditia de sursa/pompare punctiforma se modeleaza puturile de alimentare cu apa si puturile prin care se injecteaza un fluid in teren. Debitul in aceste puturi este dat ca debit volumic, q(L³/T), aplicat intr–un nod al retelei de elemente finite sau mai corect intr–un numar de noduri de pe verticala putului, din zona de filtru (fig.2). In acest ultim caz, debitul volumic se distribuie la nodurile din zona de filtru. Distributia debitului se face proportional cu transmisivitatea efectiva, T_e, a fiecarui nod in parte.

Prin conditia de sursa distribuita de modeleaza o suprafata mai mare, prin care este aproximata influenta unui put. In acest caz debitul impus este un debit integrat pe element q₂ (L³/T/L³).

5.4. Scheme de amplasare a puturilor fata de sursele de poluare locala

Sursele de poluare a apelor subterane sunt: fosele septice, depozitele de deseuri lichide menajere si industriale, rezervoarele subterane cu produse petroliere si chimice, deversari ilegale sau accidentale de substante chimice sau petroliere.

In mediul rural principalele surse de poluare ale apelor subterane pot fi: activitatile din agricultura, depozitele de deseuri, fosele septice.

Dintre poluanti pot fi mentionati: poluantii de origine minerala (fier, calciu) si poluantii chimici rezultati din activitatile umane (substante organice – nitratii rezultati ca urmare a fertilizarii solului).

5.4.1. Zone de protectie a captarilor de apa.

Pentru protejarea si conservarea calitatii surselor de apa subterana trebuie sa se instituie doua categorii de perimeter de protectie.

perimetrul de protectie hidrogeologica

perimetrul de protectie sanitara

Perimetrul de protectie sanitara este definit prin: zona de protectie sanitara cu regim sever si zona de restrictie.

5.4.2. Determinarea marimii zonelor de protectie sanitara.

Marimea zonei de protectie de regim sever trebuie determinata cu exactitate intrucat suprafata delimitata se dezafecteaza altor folosinte. Conform Decretului 1059-67, nu poate fi mai mica de 50 m in amonte de captare si 20 m in aval

In (fig 3)este reprezentata limita zonei de protectie sanitara cu regim sever a unei captari de apa subterana, cu elementele geometrice principale.

Pentru determinarea acestor elemente geometrice se admite o schema de calcul simplificata, la care apa parcurge drumul subteran de la limita zonei de protectie sanitara pana la puturile de captare in timpul de filtratie normat, neglijandu-se timpul in care apa impurificata ajunge de la suprafata terenului pana la stratul de apa subterana. Prin aceasta se asigura un grad de asigurare sporit al calculului.Se considera ca stratul acvifer este uniform, omogen si izotrop, iar miscarea apei subterane se face conform ligii lui Darcy.

Fig.3 – Schema unei captari cu elementele geometrice

principale ale zonei de protectie sanitara.

Calculul distantelor de protectie sanitara se poate face prin:

5.4.2.1. Calculul timpului T in care o particula fluida parcurge drumul de la marginea perimetrului pana la put. Prin integrarea ecuatiei diferentiale

(14)

unde:

dl este un element de spatiu pe traiectoria particulei de apa;

v – viteza locala in punctul considerat;

p – coeficientul de porozitate al terenului din stratul acvifer, rezulta:

(15)

T este timpul in care o particula de fluid parcurge o distanta D = D₂-D₁ in care D₁ si D₂ sunt limitele acestei distante. Pentru un put singular in strat acvifer sub presiune distanta de protectie sanitara D₁, masurata de la axa putului, prin rezolvarea ecuatiei (15) intre limitele D₁ si r (raza putului) se obtine:

(16)

Daca se neglijeaza termenul r² rezulta pentru calculul distantei de protectie in aces caz:

(17)

in care:

Q este debitul maxim al putului;

T – timpul de parcurgere de catre apa a zonei de protectie;

p – coeficientul de porozitate efectiva;

M – grosimea stratului acvifer.

5.4.2.2.Egalarea volumului de apa cuprins in interiorul perimetrului de regim sever cu volumul de apa extras din puturi in timpul T, durata necesara pentru purificarea apei.Folosind aceasta metoda rezulta ecuatia

(18)

din care se obtine aceeasi expresie pentru D₁ ca si prin metoda precedenta.

Pentru stratele de apa freatica la care miscarea este potentiala insa spatiala, se poate admite asimilarea formulelor si diagramelor stabilite pentru puturile in apa cu nivel ascendent, luand in calcul:

(19)

rezultand expresia distantei de protectie spre amonte:  

(20)

5.4.2.3. Analiza spectrului hidrodinamic al miscarii si identificarea limitei zonelor care nu aduc apa spre puturi

A treia metoda de calcul, folosita pentru captarile prin puturi in curent subteran, consta in analiza spectrului hidrodinamic al miscarii in scopul identificarii limitei zonelor care nu aduc apa spre puturi.

In cazul curentului subteran sub presiune, miscarea apei spre putul de captare rezulta din compunerea celor doua miscari plane elementare:

miscarea axiala simetrica a apei din strat catre put (sursa negativa cu debitul unitar Q/M)si curentul paralel cu viteza v₀.

Spectrul miscarii pentru un put singular in curent subteran sub presiune este reprezentat in figura nr.5.

Alimentarea putului cu debitul se face de pe o distant:

(21)

Dupa cum se observa din figura 4, spectrul are un punct A, care reprezinta un punct de viteza nula. Alimentarea putului cu apa se face numao din regiunea marcata de linia de curent BAC, ceea ce duce la concluzia ca perimetrul de regim sever al zonei de protectie trebuie sa se gaseasca in interiorul acestei curbe.

Fig. 4. Spectrul miscarii apei dintr-un curent subteran

sub presiune catre un put singular de captare

Valorile limita ale distantelor de protectie se determina prin intersectia axelor Ox si Oy cu curba BAC. Se poate scrie:

si (22)

Pentru determinarea distantei laterale, admitand forma dreptunghiulara a perimetrului se considera in mod acoperitor:

(23)

5.4.2.4. Calculul distantei de protectie sanitara pentru un sir de puturi.

Pentru un sir de puturi sapate in bazin subteran cu nivel ascendent distanta de protectie sanitara D se determina cu ajutorul diagramei din figura 5, calculand distanta de protectie sanitara pentru un put singular D₁.

Pentru un put izolat, rezulta expresia:

adica, grosimea M a stratului acvifer sub presiune se inlocuieste cu expresia:

Tinand seama insa ca la un sir de puturi suprafata de depresiune a apei este mai coborata decat la un put izolat din cauza influentei dintre puturi, se recomanda ca acoperitor sa se adopte expresia distantei de

protectie spre amonte:

pentru siruri de puturi in strate cu nivel liber.

Fig. 5. Diagrama pentru calculul distantelor

de protectie sanitara la un sir de puturi.

Metoda de calcul expusa este aplicabila in cazul studiului si proiectarii captarilor de apa subterana cu puturi care urmeaza a functiona ca surse unice ale folosintelor respective, de aceea calculul se efectueaza pentru conditii la limita inferioara a marimii parametrilor hidrogeologici, cu asigurarea normata.

Fig.6. Put singular in strat cu nivel liber

6.Analize de laborator privind calitatea apei potabile din putul unei gospodarii individuale

6.1. Puturi individuale in localitate rurala din zona de munte

In vederea stabilirii modului in care o sursa de poluare individuala afecteaza calitatea apei potabile dintr-o gospodarie rurala s-au efectuat masuratori privind calitatea apei in conditiile in care in gospodarie este o fosa septica. Amonte de fosa septica, la distantele de 25m si 50 m sunt amplasate doua puturi de apa PJ si PV.

Aprecierea calitativa a probelor de apa, prelevate din cele doua puturi PJ si PV, s-au facut functie de prevederile STAS 1342 – 91 care reglementeaza caracteristicile fizico-chimice si bacteriologice ale apei potabile.

A)  Putul PJ

Caracteristici fizice: Apa prezinta un aspect limpede, este incolora si inodora. Valoarea indicatorului turbiditate (1,41⁰SiO₂) se prezinta mult sub limita admisa in STAS (de 5⁰SiO₂). Caracterul apei este neutru (pH = 7,07 la 20⁰C).

Caracteristici chimice: Valorile indicatorilor chimici (vezi buletin de analiza anexat) se inscriu in majoritatea cazurilor sub limitele admise de STAS 1342-91. Insa, la un numar de patru indicatori, se depasesc prevederile STAS, si anume:

Calciu: Ca²⁺ =139,88 mg/l fata de 100 mg/l (limita exceptionala este de 180 mg/l).

Azotiti: = 0,035 mg/l fata de 0 mg/l (limita exceptionala este de 0,3 mg/l)

Azotati: 67,56 mg/l fata de 45 mg/l.

Se observa ca pentru indicatorii chimici calciu si azotiti valorile se inscriu sub limita exceptionala admisa. In cazul azotatilor normele in vigoare nu prevad o limita exceptionala. Ele pot aparea ca urmare a infiltrarii in acvifer de ingrasaminte chimice aplicate in zona. Valorile mai ridicate ale acestor indicatori au atras dupa sine si o valoare mai ridicata a duritatii totale, respectiv, D_T = 21,7⁰D fata de 20⁰D.

Apa dura aduce inconveniente in consumul casnic si almentar. Dar, deoarece duritatea permanenta nu depaseste valoarea de 12⁰D, nu vor apare probleme in digerare.

Caracteristici bacteriologice: Din punct de vedere bacteriologic apa prelevata este potabila, ea inscriindu-se atat la numarul total de germeni din apa, cat si a celorlalte categorii de bacterii sub prevederile STAS.

B)  Putul PV

Caracteristici fizice: Apa prezinta un aspect limpede; este incolora si inodora. Valoarea turbiditatii este tot 1,41⁰SiO₂, iar caracterul ei este tot neutru (pH = 7,15).

Caracteristici chimice: In cazul probei de apa prelevate din putul PV, valorile tuturor indicatorilor chimici sunt sub limitele admise de STAS.

Caracteristici bacteriologice: Din punct de vedere bacteriologic apa prelevata este potabila. Pe baza analizelor efectuate si in conformitate cu STAS 1342 – 91, au rezultat valori mai ridicate ale indicatorilor calciu, azotiti si duritate totala.

Fantana publica amplasata in localitate rurala zona de ses

Apa subterana din fantana publica analizata depaseste concentratiile admisibile la metale (plumb si aluminiu). Prezenta metalelor in apa subterana freatica se datoreaza aportului adus de sursa de irigare si evacuarii in atmosfera a unor noxe sub forma de oxizi de la platformele industriale aferente zonei.

In intravilanul rural de constata prezenta pesticidelor in concentratii mari (0,0003 – 0,001 mg/dm³), iar numarul total de bacterii (UFC/m³)la aproximativ 600.

Aceste perimetre suporta in prezent o multitudine de surse de poluare directa a apelor subterane, deoarece intensificarea exploatarii resurselor subterane freatice nu a fost sincronizata cu dezvoltarea unui minim de retele edilitare (fose septice vidanjabile sau sisteme de canalizare).

Datorita tendintei de depreciere a calitatii apelor subterane, acestea nu pot fi utilizate direct in scopuri potabile prezentand un pericol de isc pentru sanatate.

7. CONCLUZII

In conditiile actuale aproximativ 80% din locuitorii din zonele rurale folosesc pentru alimentarea cu apa stratul freatic neprotejat impotriva poluarii chimice si bacteriologice. Principalele surse de poluare sunt infiltratiile si scurgerile din fosele septice, grajduri, ape menajere precum si utilizarea unei chimizari necontrolata in agricultura.

Poluantii care pot ajunge la panza freatica pot fi: nitrati, nitriti, fosfor, saruei de fier, plumb, cupru, aluminiu precum si poluanti de origine bacteriana.

Dispersia poluantilor se poate calcula prin metode analitice, metoda stratului finit, metoda elementului finit si diferentelor finite. Fiecare din aceste metode dau rezultate foarte bune pentru domeniul de probleme care a fost initial dezvoltata.

Determinarea corecta a zonelorde protectie sanitara a captarilor de apa subterana asigura prevenirea eventualelor poluari, care este mult mai ieftina decat tratarea si eliminarea efectelor poluarii

Din calculele si masuratorile privind calitatea apei, rezulta ca, in jurul sursei de apa zona de protectie de regim sever este recomandat a fi determinata intr-un perimetru de 50 m amonte pentru a se asigura calitatea de apa potabila a sursei.

Din rezultatele obtinute a rezultat ca la distante de protectie sub 50 m apar modificari ale indicatorilor de calitate a apei care depasesc limitele exceptionale acceptate de STAS 1342-91 – privind calitatea apei de alimentare.