Gospodărirea apelor
De la Wikipedia, enciclopedia liberă
Gospodărirea apelor este o disciplină tehnică având ca obiect interinfluenţa dintre om şi apele din natură. Ea se ocupă studiul ansamblului de lucrări, măsuri şi activităţi necesare pentru:
- satisfacerea necesităţilor de apă ale activităţilor umane;
- prevenirea, combaterea şi eliminarea efectelor acţiunilor dăunătoare ale apelor, inclusiv măsurile de alarmare, de intervenţie şi de refacere după producerea acestor efecte;
- conservarea resurselor de apă pentru generaţiile viitoare;
- eliminarea influenţelor defavorabile ale activităţilor umane asupra apelor;
- menţinerea funcţiunilor naturale ale apei.
[modifică] Ramurile gospodăririi apelor
Considerente etimologice. |
---|
Cuvântul gospodărire derivă din termenul slavon gospodar cu semnificaţia de suveran . Voievozii ţărilor române aveau titlul de domn care indica puterea voievodului şi de gospodar (adesea întâlnit în cronicile din Europa centrală sub forma de hospodar) care indica rolul de stăpân şi cârmuitor al ţării. În timp aceste titulaturi au trecut asupra populaţiei, denumirea de domn (cu funcţiunea de putere politică) fiind preluată de populaţia urbană iar cea de gospodar (cu funcţiunea de administrare, în special a pământului, care odinioară reprezenta principala formă de avuţie), fiind preluată de populaţia rurală. De aceea, gospodarul este proprietarul gospodăriei, care, pe lângă faptul că îşi administrează proprietarea, are şi puterea de a lua decizii care ar depăşi competenţa unui arendaş neproprietar. Recent au existat încercări de a înlocui termenul de gospodărire a apelor cu cel greşit de management al apelor. Termen englez de management este derivat din cuvântul francez ménage care are sensul de gospodărie. Totuşi management-ul este mai degrabă o activitate de administrare decât una de conducere. Un manager al unei întreprinderi nu este, de regulă, nici proprietarul ei, nici măcar conducătorul ei (care, în terminologia engleză este desemnat chief executive officer sau chairman of the board, pentru a prezenta denumirile cele mai curente), ci un subordonat care răspunde de administrarea anumitor sectoare. Atăt în limba franceză cât şi în cea română, o menajeră (termen utilizat de obicei în forma sa feminină) nu se indentifică cu stăpâna casei. Din acest motiv, managementul apelor este mai restrictiv şi nu cuprinde unele elemente de ale gospodăririi apelor, legate de luarea unor decizii strategice şi de stabilire a unor orientări de politică a apelor. Această diferenţă relativ subtilă nu este totdeauna corect percepută. |
Principalele ramuri ale gospodăririi apelor, diferenţiate după componentele din ciclul natural al apei, sunt:
- gospodărirea apelor atmosferice,
- gospodărirea apelor de suprafaţă,
- gospodărirea apelor subterane,
- gospodărirea apelor oceanice şi maritime,
- gospodărirea apelor gheţarilor şi zăpezilor.
Nu toate aceste ramuri ale gospodăririi apelor s-au dezvoltat încă până la nivelul de a constitui discipline închegate, deşi există preocupări pentru numeroase activităţi care intră în domeniul lor. Majoritatea eforturilor tehnicienilor s-au orientat spre domeniul apelor de suprafaţă. Aceasta se datoreşte în special faptului că necesităţile practice au impus îndreptarea eforturilor cercetătorilor în special spre aceste resurse.
În cadrul fiecăreia dintre aceste ramuri se poate face distincţie între:
- gospodărirea cantitativă a apelor
- gospodărirea calitativă a apelor.
O categorie aparte o constituie gospodărirea debitelor solide care se ocupă de materialele solide antrenate de ape.
Deoarece resursele de apă constituie o parte integrantă a mediului înconjurător, gospodărirea apelor este considerată adesea ca o ramură a gospodăririi mediului înconjurător.
Gospodărirea apelor nu are însă în vedere ciclul natural al apei. Deoarece folosirea apelor este de de multe ori legată de extragerea apei dintr-un punct al acestui ciclu şi de restituţia lor în alt punct al acestui ciclu, s-a dezvoltat un domeniu aparte, cel al ‘’gospodăririi apelor în cadrul folosinţelor’’.
Deşi gospodărirea apelor se concentrează în special asupra influenţei exercitate de om asupra resurselor de apă, obiectul ei include şi influenţa exercitată de apă, de obicei de anumite fenomene naturale, asupra activităţilor umane. Cele mai multe se referă la prognoza diferitelor fenomene care pot influenţa negativ activităţile umane şi la luarea unor acţiuni care să reducă aceste efecte negative. Ansamblul acestor activităţi intră în domeniul gospodăririi dezastrelor provocate de ape.
[modifică] Gospodărirea apelor atmosferice
Gospodărirea apelor atmosferice are drept obiect apa din atmosfă, începând din momentul evaporaţiei până în momentul revenirii lor pe sol, sub formă de precipitaţii. În practică, acţiunile de gospodărire a apelor atmosferice se concentrează doar asupra apei din atmosferă în formă condensată (nori, ceaţă), Unii specialişti consideră că gospodărirea apelor meteorice constituie o parte a meteorologiei aplicate.
Pentru satisfacerea cerinţelor de apă ale folosinţelor, cercetările din domeniul apelor atmosferice s-au concentrat asupra producerii forţate de ploaie prin însămânţarea norilor. Acest procedeu constă în dispersarea unor substanţe în nori, care să servească drept nuclee de condensare şi să ajute la producerea de precipitaţii. Substanţele utilizare cel mai curent pentru producerea de precipitaţii sunt iodura de argint şi gheaţa uscată (bioxid de carbon în stare solidă).
În domeniul combaterii acţiunilor dăunătoare ale precipitaţiilor atmosferice cele mai promiţătoare acţiuni au avut drept scop aplicarea unor măsuri anti-grindină. În cadrul acestora se poate face distincţia între;
- măsuri pasive, care nu opresc formarea grindinii, dar împiedecă ajungerea ei pe culturile agricole (plase anti-grindină);
- măsuri active, care previn formarea grindinii (rachete anti-grindină, tunuri sonice).
Alte acţiuni de combatere a acţiunilor dăunătoare au drept obiect dispersarea ceţii.
Fenomenele de poluare atmosferică afectează nu numai calitatea aerului ci şi cea a vaporilor de apă din atmosferă şi produc efecte dăunătoare în urma atrenării diferitor substanţe poluante de către vaporii de apă. Un exemplu ale unui asemenea fenomen îl constituie ‘’’ploaia acidă’’’, care se produce dacă apa atmosferică conţine substanţe acide. În asemenea cazuri, sunt iniţiate acţiuni de protecţie a calităţii precipitaţiilor în general care constau de obicei în împiedicarea pătrunderii acestor substanţe în atmosferă..
[modifică] Gospodărirea apelor de suprafaţă
Gospodărirea apelor de suprafaţă are drept obiect toate formele de apă de la suprafaţa solului. La rândul ei, aceasta poate fi împărţită în:
- Gospodărirea apelor pe versanţi,
- Gospodărirea apelor curgătoare de suprafaţă,
- Gospodărirea apelor stătătoare de suprafaţă,
[modifică] Gospodărirea apelor pe versanţi
Gospodărirea apelor pe versanţi care se ocupă de scurgerea apelor pe versanţi, înainte de a ajunge în cursurile de apă. Aceast gen de scurgere este influenţat în foarte mare măsură de modul de utilizare a solului. De aceea gospodărirea apelor se ocupă atât de alegerea acelor tipuri de folosinţe care pot duce la efectul dorit asupra regimului resurselor de apă, în general, fie prin reţinerea apei din precipitaţii pe aceste terenuri, fie prin reducerea vitezelor de scurgere. De asemenea, ea se ocupă de soluţiile care pot compensa efectele negative create de anumit tipuri de utilzare, de exemplu, a efectelor acoperirii cu materiale impermeabile (asfalt, beton etc.) a unor mari suprafeţe în aglomeraţiile urbane. Tot în preocupările acestei ramuri intră:
- acţiunile de combatere a eroziunii solului (privită ca măsură de reducere a debitelor solide ale cursurilor de apă) ;
- acţiunile de prevenire a alunecărilor de teren;
- combaterea şi prevenirea inundaţiilor provocate de viiturile torenţiale, care se produc pe cursuri de apă mici, unde scurgerea pe versanţi are ponderea majoră.
Din cauza interdepenţei cu modul de utilizare a terenurilor, există o strânsă legătură între gospodărirea apelor pe versanţi şi alte discipline care se ocupă de folosinţele respective cum sunt agricultura, silvicultura, sistematizarea teritoriului şi altele. Deosebirea constă în faptul că disciplinele respective au ca obiect folosinţele respective în sine, pe când gospodărirea apelor pe versanţi se concentrează asupra influenţei acestor folosinţe asupra resurselor de apă.
[modifică] Gospodărirea apelor curgătoare de suprafaţă.
Gospodărirea apelor curgătoare de suprafaţă are drept obiect cursurile de apă: pâraie, râuri şi fluvii. Principala preocupare a acestei ramuri o constituie mijloacele de modificare a distribuţiei în timp sau pe teritoriu a resurselor de apă sau a caracteristicilor calitative ale apelor astfel încât să se ajunge la o un regim sau o distribuţie teritorială care pe de o parte să corespundă mai bine nevoilor diferitelor folosinţe de apă sau altor obiective ale activităţii umane iar pe de altă parte să reducă sau să elimine efectele dăunătoare ale apelor. Principalele mijloace prin care se realizează aceste efecte sunt:
- Lacurile de acumulare care înmagazinează apa în perioadele în care există un exces peste cerinţe şi care evacuază apele în perioadele deficitare în care resursele naturale sunt insuficiente, modificând astfel distribuţia în timp a resurselor de apă;
- Derivaţiile care preiau apa din cursurile de apă care au resurse de apă care depăşesc cerinţele şi transportă această apă în alte cursuri de apă, ale căror resurse sunt insuficiente, modificând astfel distribuţia în spaţiu a resurselor de apă.
- Îndiguirile care limitează zonele care sunt acoperite permanent sau temporar de apele de suprafaţă, constituind de asemenea un mijloc de repartiţie a resurselor de apă.
În acţiunile de gospodărire a apelor pentru satisfacerea folosinţelor se poate face diferenţierea între folosinţele care nu impun extragerea de apă din cursuri de apă (piscicultura, navigaţia pe cursuri navigabile, amenajările hidroenergetice pe firul apei, etc.) şi folosinţe care extrag apa şi o conduc la locul de folosire (alimentări cu apă ale populaţiei sau industriale, irigaţii, amenajări hidroenergetice cu derivaţii, etc.).
![Inundaţii în zona de confluenţă dintre râul Mississippi şi râul Missouri (Statele Unite ale Americii), 1993. Inundaţiile reprezintă cea mai des întâlnită acţiune dăunătoare a apelor de suprafaţă. Cu toate eforturile făcute în toate ţările lumii, inundaţiile continuă să producă pagube însemnate. [[4]] [[5]]](../../../upload/thumb/9/99/Gosp_Ape_4.jpg/350px-Gosp_Ape_4.jpg)
Inundaţiile reprezintă cea mai des întâlnită acţiune dăunătoare a apelor de suprafaţă. Cu toate eforturile făcute în toate ţările lumii, inundaţiile continuă să producă pagube însemnate. [[4]] [[5]]
În domeniul gospodăririi apelor pentru combaterea acţiunilor dăunătoare ale apelor de suprafaţă se încadrează în primul rând lucrările şi acţiunile de combatere a inundaţiilor şi cele de stabilizare şi regularizare a albiilor. Totuşi, din acest domeniu fact parte orice alte activităţi care elimină efecte neplăcute sau dăunătoare ale apelor. În definirea termenului de acţiune dăunătoare a apelor trebuie ţinut seama de faptul că acţiunile apei nu sunt dăunătoare în sine, dar au efecte care efectează negativ activităţile umane din zonele afectate. Astfel, de exemplu, inundaţiile nu sunt un fenomen dăunător decât în măsura în care afectează bunurile care se află în zonele de revărsare a apelor. De aceea, acţiunile de combatere a acţiunilor dăunătoare ale apelor pot avea două tipuri de soluţii:
- soluţii care elimină efectul apei asupra zonelor afectate;
- soluţii care modifică activităţile umane care suferă din cauza efectului apelor.
![Dinar roman din anul 42 î.e.n. din timpul consulatului lui L. Mussidius Longus, reprezentând-o pe zeiţa Venus Cloacina. Romanii utilizau apele pentru evacuarea deşeurilor. Marele canal de evacuare a deşeurilor din Roma antică se numea Cloaca maxima. La capătul acestuia, lângă forul roman, exista un templu al zeiţei Cloacina sau Venus Cloacina în ipostaza de zeiţă a curăţeniei. [[6]]](../../../upload/thumb/e/e6/Cloacina.jpg/150px-Cloacina.jpg)
Romanii utilizau apele pentru evacuarea deşeurilor. Marele canal de evacuare a deşeurilor din Roma antică se numea Cloaca maxima. La capătul acestuia, lângă forul roman, exista un templu al zeiţei Cloacina sau Venus Cloacina în ipostaza de zeiţă a curăţeniei. [[6]]
Revenind la exemplul inundaţiilor, dacă un sat suferă din cauza revărsărilor unui râu, soluţia care pot fi luate în considerare este fie apărarea satul prin executarea unui dig sau prin alte mijloace tehnice, fie mutarea satul într-un amplasament neinundabil, existând şi alte soluţii intermediare.
Eliminarea unor substanţe străine şi conducerea lor spre zonele lor de vărsare constituie o funcţiune naturală a cursurilor de apă, fiind o parte din circuitul apei din natură. Pe de altă parte, cursurile de apă au o capacitate naturală de eliminare a unora din substanţele străine care intră în ele, în special a unora din substanţele organice, care se descompun în timp. Această capacitate este numită capacitate de autoepurare. Aceste capacităţi naturale sunt însă limitate şi există multe zone în care cantitatea de materialele care intră în apă depăşeşte cu mult aceste limite. Nu toate substanţele străine care intră în ape sunt datorite activităţii umane; există şi zone în care aceste substanţe provin din procese naturale, de exemplu din izvoare puternic mineralizate. De asemenea, cantităţile de materiale care sunt acceptabile sunt adeseori determinate de modul în care este utilizată apa râurilor.
Cu toate acestea, ca urmare a dezvoltării economice şi sociale, menţinerea calităţii resurselor de apă a devenit din ce în ce mai importantă. Cantităţile de deşeuri produse de activităţile umane sunt din ce în ce mai mari şi o parte însemnată a acestora ajunge în cursurile de apă, dacă nu se iau măsuri corespunzătoare. În general se face o distincţie între;
- combaterea a poluării permanente, pentru care soluţia aplicată de cele mai multe ori este eliminarea substanţelor poluante prin staţii de epurare;
- combaterea poluărilor accidentale, pentru care soluţia aplicată de cele mai multe ori este mărirea gradului de siguranţă al folosinţelor care produc poluările accidentale.
Este de remarcat că poluările accidentale pot apare din motive complet independente de utilizarea apelor. Un exemplu îl constituie accidentele rutiere în cursul cărora se pot deversa în cursurile de apă importante cantităţi de substanţe nocive care erau transportate. În asemenea cazuri, rectificarea drumului, pentru eliminarea unei porţiuni de traseu periculoase sau interzicerea transportului anumitor substanţe de drumul respectiv trebuie considerate de asemenea lucrări de gospodărire a calităţii apelor.
Deoarece pe de o parte efectele acestor mijloace de gospodărire a apelor se resimt asupra cursului de apă iar pe de altă parte aceste efecte sunt interdependente gospodărirea apelor curgătoare de suprafaţă poate fi făcută doar pe bazine hidrografice, pentru a putea ţine seama de ansamblul acestor efecte şi interdepenţe,
![Restaurarea zonelor umede din valea râului Kissimmee în statul Florida (Statele Unite ale Americii). Râul Kissimmee a fost regularizat în perioada 1962 – 1971 pentru a preveni inundaţiile periodice ale luncii. În 1992 au început lucrările de restaurare a zonelor umede. În fotografie se vede atât cursul de apă regularizat, cât şi zonele învecinate care au fost readuse în regim de inundabilitate. [[8]]](../../../upload/thumb/4/43/Gosp_Ape_5.jpg/300px-Gosp_Ape_5.jpg)
Râul Kissimmee a fost regularizat în perioada 1962 – 1971 pentru a preveni inundaţiile periodice ale luncii. În 1992 au început lucrările de restaurare a zonelor umede. În fotografie se vede atât cursul de apă regularizat, cât şi zonele învecinate care au fost readuse în regim de inundabilitate. [[8]]
[modifică] Gospodărirea apelor stătătoare de suprafaţă.
Gospodărirea apelor stătătoare de suprafaţă se ocupă de apele din lacuri , bălţi şi alte zone cu exces de umiditate; unii specialişti consideră că în domeniul de preocupări al acestei discipline trebuie incluse şi mările închise, care nu au legătură cu oceanul planetar cum sunt de exemplu Marea Caspică sau Marea Aral. Alimentarea acestor corpuri de apă fiind realizată în cea mai mare parte prin cursuri de apă, această ramură nu poate fi complet separată de gospodărirea apelor curgătoare de suprafaţă, multe din lucrările şi măsurile discutate anterior, fiind aplicabile şi pentru apele stătătoare.
Gospodărirea apelor stătătoare se concentrează asupra proceselor care au loc în lacuri şi bălţi şi care sunt specifice acestor forme ale apei. De exemplu, unele fenomene, cum ar fi stratificarea termică a apei, care au o influenţă redusă în gospodărirea apelor curgătoare, pot fi mult mai importante pentru lacuri.
Multă vreme zonele mlăştinoase erau considerate improprii pentru activităţi economice productive şi făceau obiectul unor proiecte de desecare şi ameliorare, care să asigure aducerea lor în circuitul productiv. În prezent, acest punct de vedere a fost modificat şi importanţa ecologică deosebită a acestor zone a fost recunoscută. De aceea, în prezent, acţiuni cum sunt menţinerea şi protecţia zonelor cu exces de umiditate sau restaurarea lor (adeseori prin revenirea la situaţia anterioară executării lucrărilor de desecare) au devenit obiective majore ale acestei ramuri a gospodăririi apelor. Există însă şi o interdependenţă cu apele subterane din vecinătate şi, în general, cu mediul subteran limitrof al lacurilor şi bălţilor, care face obiectul preocupărilor gospodăririi apelor stătătoare.
![Instalaţie de degazare a lacului Nyos. (Camerun). Lacul Nyos este situat într-o zonă cu emanaţii de gaze vulcanice care se acumulează, fiind menţinute pe fundul lacului de straturile aluvionare. Uneori aceste acumulări de gaze se degajă brusc spre suprafaţă, creend nori otrăviţi care omoară toate vietăţile din jur. Instalaţiile de degazare servesc la prevenirea acestor acumulări de gaze. [[9]]](../../../upload/thumb/0/00/Gosp_ape_6.jpg/250px-Gosp_ape_6.jpg)
Lacul Nyos este situat într-o zonă cu emanaţii de gaze vulcanice care se acumulează, fiind menţinute pe fundul lacului de straturile aluvionare. Uneori aceste acumulări de gaze se degajă brusc spre suprafaţă, creend nori otrăviţi care omoară toate vietăţile din jur. Instalaţiile de degazare servesc la prevenirea acestor acumulări de gaze. [[9]]
Pe de altă parte, vegetaţia din unele zonele umede, cum sunt diferite forme de stufăriş, au un efect pozitiv asupra calităţii apelor. Aceste plante extrag din apă unele substanţe poluante. În multe zone de coastă, vegetaţia din zonele umede are un efect de protecţie a litoralului de efectele negative ale mării sau oceanelor. Gospodărirea apelor se are ca obiect şi creerea artificială a unor zone umede pentru a genera pe cale naturală asemenea efecte.
Deoarece evacuarea apelor din zonele stătătoare se face mai mult prin evaporaţie şi infiltraţii, în multe din aceste zone se constată o acumulare de substanţe, care nu mai pot fi evacuate. De aceea, gospodărirea calităţii apelor în aceste ape capătă o importanţă deosebită. De asemenea procesele biologice din apele stătătoare au o amploare mai mare decât în apele curgătoare. Creşterea conţinutului de substanţe nutritive poate determina dezvoltarea excesivă a anumitor alge sau altor plante acvatice, care la rândul lor influenţează întregul ecosistem acvatic şi pot genera noi procese biologice. Gospodărirea calităţii apelor stătătoare are în vedere ansamblul de lucrări şi de măsuri necesare pentru a menţine sub control aceste fenomene şi, dacă este posibil, restaurarea corpurilor de apă şi revenirea la situaţiile anterioare deteriorării calităţii.
![Podul de la Mărăcineni pe râul Buzău, (România). Podul de la Mărăcineni a fost distrus prin eroziunea provocate din cauza exploatării excesive a balastului din albie. Măsurile de gospodărire a debitelor solide servesc la prevenirea unor asemenea accidente. [[10]]](../../../upload/thumb/f/fb/Gosp_ape_8.jpg/300px-Gosp_ape_8.jpg)
Podul de la Mărăcineni a fost distrus prin eroziunea provocate din cauza exploatării excesive a balastului din albie. Măsurile de gospodărire a debitelor solide servesc la prevenirea unor asemenea accidente. [[10]]
[modifică] Gospodărirea debitelor solide
Gospodărirea debitelor solide are drept obiect materialele solide antrenate de apă. Această ramură se ocupă de influenţarea tuturor proceselor legate de aluviuni, cum sunt cele de formare a debitelor solide pe versanţi, de morfologie a albiilor, de utilizare a materialelor solide din albii şi altele. Unele din caracteristicile calitative ale apelor cum sunt conţinutul în [suspensii|materiale în suspensie]] şi turbiditatea sunt şi parametrii de calitate a apelor, astfel încât între gospodărirea apelor de suprafaţă şi gospodărirea debitelor solide există unele suprapuneri.
În analizele debitelor solide trebuie avut în vedere că râurile au o anumită capacitate de transport a aluviunilor, capacitate care variază de la un sector la altul funcţie de caracteristicile albiei. Dacă, pe un anumit sector al râului, aluviunile aduse din amonte depăşesc capacitatea de transport solid, excesul de aluviuni se depune, determinând ridicări ale fundului albiei; acest proces este denumit colmatare. Invers, în situaţiile în care râurile cu albii în materiale aluvionare nu sunt alimentate cu aluviuni suficiente din amonte, aceste râuri vor antrena din albie materiale solide până la acoperirea capacităţii de transport, ducând la eroziuni. În plus, capacitatea de transport solid depinde de debitele râurilor, fiind, în general, cu atât mai mare cu cât debitul este mai mare. Drept urmare, albiile râurilor se colmatează la debite mici şi se erodează la debite mari, în special în cazul viiturilor.
Aluviunile aduse de râuri au şi un rol util. Ele sunt frecvent utilizate ca balast, pentru diferite lucrări de construcţii, aluviunile aduse de râu alimentând cu noi materiale zonele de extragere, denumite balastiere. Printr-o gospodărire corespunzătoare a debitelor solide se poate ajunge la o menţinere a echilibrului natural, astfel încât să nu se producă nici depuneri nici eroziuni excesive. Acţiuni iraţionale, cum ar fi exploatarea excesivă de material aluvionar poate însă genera efecte nedorite, în general eroziuni al albiei, care să pericliteze diferitele construcţii din albii sau riverane. Alte efecte negative apar în situaţiile în care albiile râurilor sunt barate, fie pentru a permite captarea apei, fie pentru realizarea unui lac de acumulare. Indiferent de scopul lor, lucrările de barare a albiilor reduc vitezele de scurgere şi, ca urmare, reduc şi capacităţile de transport solid, determinând depuneri de materiale solide în amonte de baraje. Lucrări corespunzătoare de acţionare asupra debitelor solide, cum ar fi realizarea unor şenale de spălare a aluviunilor pot atenua aceste efecte, deşi eliminarea lor totală nu este posibilă decât în cazuri cu totul particulare.
O problemă aparte este cea a stabilităţii albiilor. Adeseori, râurile care curg în materiale aluvionare îşi modifică cursul. Aceste modificări pot fi relativ reduse, de exemplu cele provocate prin erodarea locală a malurilor sau pot fi de mare amploare, ducând la formarea unor albii cu totul noi. Asemenea modificări sunt determinate uneori şi de fenomenul de meandrare, cursul râurilor fiind şerpuit şi formând meandre care se dezvoltă în timp, devenind din ce în ce mai pronunţate până în momentul în care ating un regim de instabilitate; în acest moment, râurile ajung să taie cotul care formează meandrul respectiv, dar, pentru a ajunge iar într-o stare de echilibru, creează un nou meandru în amonte sau în aval. Instabilitatea este de obicei mai pronunţată la debite mari, când şi vitezele de scurgere ale apei cresc. De aceea, multe din fenomenele de instabilitate se manifestă în perioadele de viitură. Problemele de instabilitate pot fi stăpânite fie acţionând asupra regimului debitelor lichide, reducând debitele mari în timpul cărora albiile au tendinţe accentuate de a-şi modifica cursul fie prin lucrări de consolidare a albiilor.
![Puţ cu cumpănă (România). Puţurile cu cumpănă sau cu roată sunt cele mai vechi instalaţii utilizate de om pentru extragerea apelor subterane. În prezent sunt din ce în ce mai puţin folosite, atât din cauza introducerii unor staţii de pompare automate, căt şi din cauza poluării apelor freatice, care impune extragerea apei din straturi mai adânci. Cu toate avantajele lor, instalaţiile moderne sunt însă lipsite de farmecul vechilor puţuri cu cumpănă. [[11]]](../../../upload/thumb/4/42/Put_cu_cumpana_1.jpg/200px-Put_cu_cumpana_1.jpg)
Puţurile cu cumpănă sau cu roată sunt cele mai vechi instalaţii utilizate de om pentru extragerea apelor subterane. În prezent sunt din ce în ce mai puţin folosite, atât din cauza introducerii unor staţii de pompare automate, căt şi din cauza poluării apelor freatice, care impune extragerea apei din straturi mai adânci. Cu toate avantajele lor, instalaţiile moderne sunt însă lipsite de farmecul vechilor puţuri cu cumpănă. [[11]]
[modifică] Gospodărirea apelor subterane
Gospodărirea apelor subterane are drept obiect toate formele de ape subterane, care se scurg sub nivelul solului. La rândul ei, aceasta poate fi împărţită în:
- Gospodărirea apelor freatice,
- Gospodărirea apelor subterane de profunzime.
[modifică] Gospodărirea apelor freatice
Gospodărirea apelor freatice se ocupă de apele subterane de mică adâncime, în care majoritatea fenomenelor de scurgere au loc cu nivel liber şi care sunt mai strâns legate de apele de suprafaţă. Deşi apele subterane se scurg şi ele, vitezele de scurgere sunt mult mai mici iar straturile subterane constituie şi rezervoare în care apa se acumulează. De aceea, încă din cele mai vechi timpuri, oamenii au utilizat puţuri care să le permită să extragă apele freatice pentru diferite folosinţe. Rezervoarele subterane şi posibilităţile lor naturale de împrospătare sunt de limitate. De aceea, dacă resursele de apă subterane sunt suprasolicitare, se ajunge la o scădere a nivelului apelor subterane având ca efect secarea puţurilor mai puţin adânci. Gospodărirea apelor freatice urmăreşte menţinerea echilibrului natural al straturilor acvifere precum şi soluţii de sporire a alimentării straturilor subterane prin metode ca reîmprospătarea artificială a straturilor subterane.
Deoarece în cursul proceselor de infiltrare, apele antrenează diferite substanţe poluante de la suprafaţa solului aceste substanţe fie ajung în apele freatice, fie se depun în solurile care constituie straturile acvifere sau în cele de deasupra lor. Ca urmare are loc o deteriorare a calităţii apelor subterane, care le face improprii folosirii. Fenomenul se produce pentru toate formele de apă subterană dar este deosebit de intens pentru apele freatice, tocmai din cauza adâncimilor reduse la care se află. Acest proces poate ajunge atât de intens încât să devină ireversibil. O sursă de poluare a apelor subterane o constituie şi pierderile din conducte şi rezervoare îngropate, care conţin lichide poluante. Apele freatice din subteranul marilor aglomeraţii urbane sunt practic peste tot inutilizabile. Adeseori, solurile de la suprafaţă sunt atât de murdărite, încât singura soluţie este îndepărtarea lor şi înlocuirea lor cu soluri proaspete, soluţie inerent aplicabilă numai pe suprafeţe relativ reduse.
[modifică] Gospodărirea apelor subterane de profunzime
![Rezervorul Ajdabiya de pe Marele Râu Artificial (Libia). Proiectul Marele Râu Artificial este cea lucrarea cea mai amplă de utilizare a rezervelor de apă fosilă- Sistemul captează apele fosile înmagazinate sub deşertul Sahara şi le utilizează pentru irigarea terenurilor agricole din oaze artificiale sau pentru alimentarea cu apă a oraşelor. [[12]]](../../../upload/thumb/a/a2/Gosp_ape_10.jpg/300px-Gosp_ape_10.jpg)
Proiectul Marele Râu Artificial este cea lucrarea cea mai amplă de utilizare a rezervelor de apă fosilă- Sistemul captează apele fosile înmagazinate sub deşertul Sahara şi le utilizează pentru irigarea terenurilor agricole din oaze artificiale sau pentru alimentarea cu apă a oraşelor. [[12]]
Gospodărirea apelor subterane de profunzime se ocupă de apele subterane care sunt înmagazinate la adâncimi mai importante sub suprafaţa solului, fiind mai puţin legate de apele de suprafaţă şi unde majoritatea fenomenelor de scurgere au loc sub presiune. Multe din problemele expuse pentru gospodărirea apelor freatice sunt aplicabile şi pentru apele de profunzime.
În sfera de preocupări ale gospodăririi apelor de profunzime intră şi utilizarea rezervelor de apă fosilă. Ritmul de reîmprospătare a acestora fiind practic neglijabil, aceste ape trebuie considerate ca un zăcământ mineral care este exploatat, oarecum similar petrolului, apa fiind extrasă până la epuizarea zăcământului.
Tot în domeniul apelor de adâncime se poate încadra gospodărirea apelor din zonele cu fenomene carstice, cum sunt peşterile sau alte cavităţi subterane. Un caz aparte îl constituie apele minerale, care au un anumit conţinut natural de săruri sau substanţe gazoase, care le fac proprii pentru folosire în scopuri medicinale sau pentru alimentaţie. Deoarece valoarea acestor ape minerale este determinată tocmai de caracteristicile lor calitative, menţinerea acestor caracteristici este de importanţă deosebită pentru comercializarea lor. Pentru apele minerale, gospodărirea apelor subterane de adâncime se preocupă de eliminarea oricăror acţiuni sau măsuri care ar putea modifica aceste caracteristici calitative.
Unele ape subterane de adâncime sunt ape termale, a căror temperatură este mai ridicată din cauza intrării lor în contact cu straturi geologice, adeseori de natură vulcanică, în care sunt încălzite. Dacă aceste ape au şi un conţinut de săruri care le conferă proprietăţi curative, ele sunt tratate drept ape minerale. Există însă cazuri în care apele termale sunt utilizate în instalaţii de încălzire. În legătură cu apele termale, gospodărirea apelor subterane de adâncime nu se ocupă doar de utilizarea lor, ci are ca obiect şi realizarea de sisteme artificiale, prin care apa de la suprafaţă este condusă artificial până în straturile geologice calde, unde i se ridică temperatura, după care este readusă la suprafaţa solului şi utilizată.
În domeniul combaterii acţiunilor dăunătoare, adeseori provocate prin acţiuni antropogene, se pot încadra măsurile de prevenire a prăbuşirilor de teren ca urmare a extragerii de materiale din subteran. Unele extrageri de apă sau alte lichide din straturile subterane, fără reîmprospătarea lor, lasă în subteran goluri, care ajung în situaţii nestabile, fiind umplute din straturile de deasupra, prin tasare, fenomenul propagându-se până la suprafaţa solului, ducând la producerera de adâncituri. Asemenea procese pot avea şi cauze naturale, dacă materialul fin din sol este spălat prin acţiunea mecanică a apei sau prin dizolvare astfel încât rămân goluri prea mari care, de asemenea, se umple prin prăbuşiri.
Alteori, apa este utilizată în subteran pentru acţiuni miniere, de exemplu, pentru extragerea de sare prin dizolvarea zăcămintelor de sare şi conducerea saramurii rezultate până la punctele de prelucrare. Acest proces lasă în subteran mari caverne, care în multe cazuri se prăbuşesc, formând depresiuni la suprafaţa solului. Asemenea procese pot apare din cauze naturale, un exemplu frecvent fiind cel al ponoarelor din zonele carstice, formate din prăbuşirea unor peşteri.
[modifică] Gospodărirea apelor oceanice şi maritime
Gospodărirea apelor oceanice şi maritime are drept obiect apele existente în mări şi oceane. Chiar dacă nu ar fi decât din cauza proporţiilor oceanului planetar, luarea unor măsuri sau executarea unor lucrări care să aibe influenţe pe zone largi ale acestui ocean este dificilă. Proiecte cum este cel de barare a strâmtorii Bering pentru a influenţa curenţii de apă din oceanul Pacific, nu au depăşit niciodată stadiul de propuneri de principiu şi există puţine şanse ca ele să fie realizate vreodată. În prezent, gospodărirea apelor oceanice şi maritime se limitează în special la zonele litorale, având ca obiect lucrări cum ar fi:
- utilizarea energiei mareelor;
- apărarea unor terenuri de efectele apelor oceanice sau recuperarea de terenuri situate sub nivelul mării;
- împiedecarea intruziei de apă de mare spre interiorul litoralului;
- controlarea eroziunii marine;
- amenajarea şi protejarea zonelor de mangrove, zone litorale aflate subinfluenţa mareelor.
- protecţia recifelor de corali şi a altor zone subacvative.
![Eşuarea petrolierului Exxon Valdez pe coastele din Alaska, (Statele Unite ale Americii). Eşuarea petrolierului Exxon Valdez în 1989 şi vărsarea a peste 100.000 m3 de ţiţei în ocean a provocat una din cele mai grave poluări accidentale. Fotografia arată vasul eşuat şi arcul plutitor din jur instalat pentru a evita disiparea ţiţeiului. [[16]] [[17]]](../../../upload/thumb/8/84/Gosp_Ape_13.jpg/350px-Gosp_Ape_13.jpg)
Eşuarea petrolierului Exxon Valdez în 1989 şi vărsarea a peste 100.000 m3 de ţiţei în ocean a provocat una din cele mai grave poluări accidentale. Fotografia arată vasul eşuat şi arcul plutitor din jur instalat pentru a evita disiparea ţiţeiului. [[16]] [[17]]
În ceea ce priveşte protecţia mărilor şi oceanelor împotriva poluării acestea nu se limitează doar la poluările datorate evacuării de deşeuri de pe litoral ci se referă şi la poluările nepermanente provocate de nave, fie în cazuri de accidente, fie prin evacuarea voită a unor substanţe nocive, de obicei a unor produce petroliere. Multe din cazurile de asemenea poluări sunt cauzate de spălarea rezervoarelor de combustibil ale navelor; deoarece se produc în largul mării, urmărirea cazurilor de poluare şi depistarea vinovaţilor este dificilă.
Protecţia calităţii mărilor şi oceanelor impune adesea măsuri care nu sunt de natură hidrotehnică. Astfel, pentru a reduce riscul de deversare de produse petroliere în caz de accidente navale, s-au realizat nave cu cală dublă, generalizarea utilizării lor urmând să devină obligatorie. Pe de altă parte, gospodărirea apelor oceanice şi maritime se ocupă şi de măsurile de curăţare după ce accidentele se produc. Pentru acţiunile din largul mării, se utilizează diferite tipuri de nave care să extragă reziduurile din rezervoarele navelor avariate sau din apa oceanelor. În plus există diferite măsuri de curăţire a coastelor pentru situaţiile în care reziduurile petroliere sunt împinse spre ţărm de curenţi.
Există acţiuni dăunătoare ale apelor oceanelor care sunt greu dacă nu imposibil de prevenit. În această categorie intră:
- uraganele sau taifunurile, a căror apariţie este generată de încălzirea puternică a apelor oceanului în zonele tropicale;
- tsunamiurile care sunt unde generate de cutremurile submarine care se propagă la suprafaţa oceanelor.
Încercările făcute de a acţiona direct asupra uraganelor nu au dat rezultate promiţătoare şi cercetările în acest sens sunt, în prezent, practic sistate. De aceea, pentru reducerea pagubelor şi, în special, pentru salvarea de vieţi omeneşti sistemele de avertizare şi alarmare sunt de importanţă deosebită.
[modifică] Gospodărirea apelor gheţarilor şi zăpezilor
Gospodărirea gheţarilor şi zăpezilor are ca obiect resursele de apă de la suprafaţa solului, care sunt în stare solidă, fie sub formă de gheaţă, fie sub formă de zăpadă.
Utilizările directe a apei în formă solidă (gheaţă, zăpadă) sunt relativ reduse. De aceea, nici gospodărirea gheţarilor şi zăpezilor nu are largi aplicaţii. Utilizările cele mai cunoscute ale zăpezii sunt sportul şi agrementul. Indiferent dacă sunt practicate pentru performanţă sau pentru agrement, majoritatea sporturilor de iarnă au nevoie de existenţa unui strat de zăpadă şi, de aceea, sunt dependente de condiţiile meteorologice. Pentru eliminarea acestei dependenţe şi a face posibilă practicarea lor şi atunci când, în condiţii naturale, nu ar exista un strat corespunzător de zăpadă, există diferite tipuri de instalaţii care permit înzăpezirea artificială a pârtiilor de sporturi de iarnă. Importanţa economică a acestor sisteme este însemnată, deoarece permite prelungirea sensibilă a duratei sezonului de vârf în staţiunile montane.
Ca urmare a topirii, apele zăpezilor şi gheţarilor alimentează cursurile de apă. Influenţarea ritmului de topire reprezintă un mod de a regla debitele râurilor din aval. O categorie de măsuri cum ar fi acoperirea lor cu un strat de cărbune sau alte materiale de culoare închisă care să reţină căldura razelor solare, în loc de a o reflecta ca o suprafaţă albă, pot avea ca efect accelerarea efectului topirii zăpezii. Asemenea măsuri au fost experimentate în zonele cu climat musonic, în scopul de a obţine o sporire a debitelor râurilor în perioada secetoasă dinainte de apariţia musonului. Chiar fără a influenţa ritmul de topire a zăpezilor, cunoaşterea straturilor de zăpadă şi a evoluţiei lor permite o prognoză a debitelor. Există zone unde se adaptează cerinţele de apă ale folosinţelor la această prognoză, de exemplu, prin irigaţii de aprovizionare, care să utilizeze apele scurse înainte ca debitele să scadă după topirea integrală a stratului de zăpadă.

Avalanşele constituie cel mai frecvent fenomen cu acţiuni dăunătoare provocat de depunerile de zăpadă. Lucrările de gospodărire a gheţarilor şi zăpezilor cuprind atât sisteme de avertizare cât şi lucrări de deviere a avalanşelor.
În domeniul prevenirii acţiunilor dăunătoare ale apei în formă solidă, o activitate foarte curentă este cea de prevenire şi combatere a avalanşelor, în cursul cărora mari mase de zăpadă acumulate pe versanţii munţilor îşi pierd starea de echilibru şi se pun în mişcare, provocând mari distrugeri în calea lor. Cele mai simple metode de diminuare a pagubelor sunt avertizările de avalanşe. Există însă şi construcţii care pot fi realizate pentru devierea avalanşelor sau dispoziţii constructive care să permită construcţiilor să reziste efectelor avalanşelor.
[modifică] Gospodărirea apelor în cadrul folosinţelor
![Cameră de baie. Un obiectiv important al gospodăririi apelor în cadrul folosinţelor îl constituie reducerea consumului de apă. În locuinţe, înlocuirea băilor cu duşuri duce la importante economii de apă. [[19]]](../../../upload/thumb/5/5c/Gosp_Ape_16.jpg/200px-Gosp_Ape_16.jpg)
Un obiectiv important al gospodăririi apelor în cadrul folosinţelor îl constituie reducerea consumului de apă. În locuinţe, înlocuirea băilor cu duşuri duce la importante economii de apă. [[19]]
Gospodărirea apelor în cadrul folosinţelor are ca obiect resursele de apă după prelevarea lor din ciclul natural pentru diferite întrebuinţări până în momentul restituirii lor în alt punct al ciclului natural. Iniţial, gospodărirea apelor se limita doar analiza modalităţilor de satisfacere a cerinţelor sau de evacuare a dejecţiilor, având un rol preponderent reactiv, în care cerinţele folosinţelor erau doar în mică măsură puse în discuţie. Pe măsură ce gradul de solicitare a resurselor de apă a crescut, au apărut preocupări din ce în ce mai mari legate de procesele care au loc în cadrul folosinţelor, având drept obiect reducerea atât a cantităţilor de apă consumate de folosinţe cât şi a substanţelor poluante evacuate de aceste folosinţe. Gospodărirea apelor pentru folosinţe se ocupă astfel de modalităţile de reducere a pierderilor de apă din sistemele de alimentare cu apă ale folosinţelor. Obiectul ei nu se limitează însă la circuitele de apă ale folosinţelor, ci se extinde şi asupra tehnologiilor de producţie, căutând să le identifice pe cele care au nevoie de apă mai puţină sau care produc mai puţine deşeuri. Mai mult, ea studiază comportamentele umane şi modul de a induce comportamente care să reducă consumurile de apă; un exemplu clasic de a ilustra aceste preocupări ale gospodăririi apelor este cel legat de utilizarea duşurilor în locul băilor pentru curăţenia corporală ca mijloc de reducere a consumului de apă. În domeniul industrial, un mijloc frecvent de a reduce consumurile de apă îl constituie recircularea apei (folosirea apei în circuit închis).
În privinţa gospodăririi calităţii apelor, analiza surselor de poluare în cadrul folosinţelor pot duce la soluţii eficiente. Soluţia radicală este de a elimina complet evacuarea în ape a unor substanţe poluante sau greu degradabile. Există multe cazuri în care s-a impus renunţarea la anumite produse care degradau calitatea apelor; un exemplu în acest sens este înlocuirea detergenţilor nedegradabili (care în prezent sunt practic interzişi) cu detergenţi degradabili. Totuşi, deoarece numărul substanţelor poluante este din ce în ce mai mare, în multe cazuri aceste substanţe provin numai dintr-un număr redus de surse. Totuşi odată deversate în canalizări ele ajung să polueze cantităţi din ce în ce mai mari de apă, chiar dacă aceasta înseamnă o diluţie, adică o reducere a concentraţiei. Eliminarea acestor substanţe impune tratarea întregii cantităţi de apă cu procese corespunzătoare substanţei poluante respective; printr-o gospodărire corespunzătoare la folosinţe, tratările se pot limita doar la apele care provin de la punctele de poluare. Identificarea unor asemenea soluţii impune însă a analiză de detaliu a circuitului fiecărei substanţe poluante în parte.
Pe lângă poluările de tip permanent sau semipermanent expuse anterior, apar şi poluări care au un caracter accidental, adeseori datorate defecţiunilor în funcţionarea staţiilor de epurare a apelor sau prin ruperea unor instalaţii de reţinere a apelor, cum sunt iazurile de decantare de la diferite operaţii miniere. Gospodărirea apelor în cadrul folosinţelor are ca obiect şi măsurile de sporire a siguranţei de funcţionare ale diferitelor instalaţii precum şi cele de reducere a efectului poluant în cazuri de accidente, de exemplu, prin realizarea unor rezervoare unde să se acumuleze apele care nu pot fi tratate. Aceste măsuri privesc însă şi posibilităţile de oprire rapidă a instalaţiilor care produc substanţele poluante.
[modifică] Legătura dintre gospodărirea apelor şi alte discipline.
Există diferite alte discipline tehnice care sunt legate de gospodărirea apelor. Toate dintre ele au apa drept obiect şi de aceea, diferenţierile dintre aceste discipline nu sunt foarte totdeauna bine înţelese de nespecialişti, care adesea le utilizează în mod incorect.
Hidrologia este o ramură a ştiinţelor pământului care se ocupă cu studiul mişcării la suprafaţa pământului, cu distribuţia ei în timp şi în spaţiu precum şi de caracteristicile şi acţiunile fizice, chimice şi biologice. Deşi pune la dispoziţie informaţii de bază esenţiale diferitor activităţi umane, multe dintre ele cu caracter tehnic, hidrologia este o disciplină geografică şi nu una tehnică, obiectul ei fiind mediul natural şi cu lucrările de modificare a mediului.
Hidrotehnica este o ramură a construcţiilor care se ocupă de construcţiile legate de ape. Este evident că acestea sunt elemente care realizează măsurile structurale de gospodărire a apelor. Hidrotehnica se ocupă însă în primul rând de construcţiile în sine, pe când în gospodărirea apelor preocuparea majoră este cea a funcţiunilor tehnologice şi a efectelor acestor construcţii. Diferenţierea poate fi ilustrată considerând un proiect de baraj care realizează un lac de acumulare: elementul hidrotehnic al proiectului este barajul, structura care realizează lacul, pe când elementul de gospodărire a apelor este lacul de acumulare.
Hidroenergetica este acea ramură a energeticii care se ocupă de tehnologia transformării energiei hidraulice în energie electrică şi, uneori, în energie mecanică. Pe lângă domeniile specifice energeticii, cum sunt cele legate de definirea rolului centralelor hidroelectrice în cadrul sistemelor energetice, există şi altele cum sunt cele legate de exploatarea părţii hidraulice a centralelor hidroelectrice în care suprapunerile cu gospodărirea apelor sunt numeroase. Diferenţierea majoră constă în faptul că hidroenergetica are ca obiect produsul final, energia, pe când gospodărirea apelor se ocupă de elementul primar, apa.
îmbunătăţirile funciare sau hidroamelioraţiile sunt o ramură a agronomiei care se ocupă îmbunătăţirea condiţiilor de cultură agricolă prin modificarea regimului apelor pe terenurile cultivate. Diferenţierea majoră constă în faptul că îmbunătăţirile funciare au ca obiect terenul agricol, pe când, ca şi în cazul anterior, gospodărirea apelor are ca obiect apa. Diferenţierea poate fi ilustrată considerând proiectul unei îndiguiri, care apără de inundaţii terenuri agricole. Stând pe dig, inginerul de îmbunutăţiri funciare priveşte spre interiorul incintei îndiguite şi este interesat de procesele care au loc în interiorul incintei pe când specialistul în gospodărirea apelor priveşte spre exteriorul incintei şi interesul său major sunt procesele care au loc în albia râului. Mai intervine şi inginerul hidrotehnician care este preocupat doar de digul în sine, nu de procesele din jur.
În mod similar, apar corelaţii cu disciplinele specifice altor folosinţe ale apelor, cum sunt alimentările cu apă şi canalizările, navigaţia, piscicultura şi altele, care au de asemenea ca obiect apa, dar în care atenţia este concentrată asupra modului de utilizare a apei şi nu asupra sursei de apă.
Aceste discipline au apărut, ca urmare a dezvoltării tehnicii, care a condus la creşterea numărului de cunoştiinţe, astfel încât un singur specialist să poată greu să cuprindă totalitatea cunoştiinţelor din domeniile tradiţionale ale tehnicii. Ele nu trebuie însă privite în opoziţie, realizarea practică a unor acţiuni sau lucrări legate de ape necesitând o colaborare a specialiştilor din diferitele discipline înrudite.
[modifică] Bibliografie
- Kemper, Karin et al. - Integrated River Basin Management and the Principle of Managing Water Resources at the Lowest Appropriate Level - When and Why It Does Not) Work in Practice? – World Bank, Washington, 2005.
- Helweg, Otto J. – Water Resources. Planning and Management, Wiley, New York, 1985
- Teodorescu, I. et al. – Gospodărirea apelor. Ed. Ceres, Bucureşti, 1973
[modifică] Vezi şi
[modifică] Legături exterioare
- http://www.lfi.rwth-aachen.de/eLectures - Web Lectures zur Vorlesungsreihe Hydrologie & Wasserwirtschaft an der RWTH Aachen
- http://hydrology.lfi.rwth-aachen.de/ - Lernraum für Otto-Normalverbraucher zum Thema Hydrologie und Wasserwirtschaft
- http://siteresources.worldbank.org/INTSAREGTOPWATRES/Resources/Insti&Pol_Analysis_of_RBMDecent.pdf