Identificarea tendintelor existente la nivel international privind aplicarea conceptelor si metodelor de evaluare si cartograf

Transcriere

1 CUPRINS Act IDENTIFICAREA TENDINTELOR EXISTENTE LA NIVEL INTERNATIONAL PRIVIND APLICAREA CONCEPTELOR SI METODELOR DE EVALUARE SI CARTOGRAFIERE A VULNERABILITATII APELOR SUBTERANE INTRODUCERE I. VULNERABILITATEA ACVIFERELOR CONCEPT SI DEFINITII II. ELEMENTE NECESARE PENTRU EVALUAREA VULNERABILITATII ACVIFERELOR II.1. Evaluarea vulnerabilităţii intrinseci (naturale) II.2. Evaluarea vulnerabilităţii specifice (integrată) III. METODE DE EVALUAREA VULNERABILITATII ACVIFERELOR III.1. Metode hidrogeologice complexe III.2. Metode parametrice III.3. Metode bazate pe indecşi si relaţii analogice III.4. Metode bazate pe modelare matematică IV. REPREZENTAREA GRAFICA A VULNERABILITATII ACVIFERELOR Act ELEMENTE DE LEGISLATIE COMUNITARA IN DOMENIUL CERCETAT SI MODUL DE TRANSPUNEREA A ACESTEIA IN SPATIUL ROMANESC BIBLIOGRAFIE 1

2 Act IDENTIFICAREA TENDINTELOR EXISTENTE LA NIVEL INTERNATIONAL PRIVIND APLICAREA CONCEPTELOR SI METODELOR DE EVALUARE SI CARTOGRAFIERE A VULNERABILITATII APELOR SUBTERANE INTRODUCERE In contextul dezvoltării socio economice actuale, care presupune o creştere a cerinţei de apă de bună calitate, dar şi în condiţiile schimbărilor climatice (condiţii hidrometeorologice extreme secete şi inundaţii), apele subterane reprezintă, în ultimii ani, resurse de apă strategice pentru majoritatea ţărilor. Deoarece acviferele nu mai sunt corpuri naturale de apă, ci sunt în permanenţă supuse impactului antropic, protecţia acestora din punct de vedere cantitativ şi calitativ a devenit foarte importantă. In acest sens, apele subterane fac obiectul unor activităţi concretizate prin măsuri, studii şi elaborarea unor metodologii pentru protejarea acestora, atât din punct de vedere cantitativ cât şi calitativ, obiectivul final fiind utilizarea durabilă a resurselor de ape subterane. Eficienţa şi specificitatea măsurilor de protecţie depinde de modul de evaluare şi estimare a vulnerabilităţii acviferelor la impactul antropic, cantitativ şi calitativ. Evaluarea vulnerabilităţii la poluare a acviferelor este necesară în analiza de fezabilitate şi dezvoltare, în managementul de planificare, în deciziile de utilizare a terenurilor (raionare şi protejare, amenajare, ameliorare şi monitorizare prevăzută prin reglementări, asistenţă tehnică), precum şi în educaţia generală şi informare. Pentru îndeplinirea acestor deziderate pe o bază ştiinţifică, orice evaluare trebuie realizată potrivit celor trei legi ale vulnerabilităţii apelor subterane (CTAGWV WSTB CGER NRC,1993): Prima lege = Toate apele subterane sunt vulnerabile. A doua lege = Incertitudinea este inerentă în toate evaluările de vulnerabilitate. A treia lege = Ceea ce este evident poate fi ascuns şi ceea ce este dificil de explicat nu poate fi trunchiat. 2

3 In România, precum şi în multe alte ţării ale lumii, există legi sau decrete pentru protejarea si exploatarea apelor subterane. Prin intermediul acestora se definesc din punct de vedere juridic zone în interiorul cărora activităţile umane sunt reglementate, sau zone protejate. In general, definirea acestor zone este realizată arbitrar, datorită complexităţii realităţilor naturale ale zonei respective (biologice, hidrologice şi în special hidrogeologice) care trebuie luate în considerare şi dificultăţilor legate de abordarea acestor probleme. Unele instrumente eficace, din ce în ce mai mult utilizate în protecţia apelor subterane, sunt hărţile de vulnerabilitate ale acestora. Acestea, deşi nu reprezintă un "panaceu" (J. Vrba, A. Zaporozec, 1994), sunt constituite prin analize ample, create pe baza unor date reale şi complexe, în care informaţia hidrogeologică cantitativă şi calitativă se îmbină prin suprapunere cu datele complementare necesare (utilizarea terenurilor, climă, etc). Hărţile de vulnerabilitate a apelor subterane, apărute la începutul anilor 1970, prezintă, din punct de vedere cantitativ şi calitativ, anumite caracteristici ale mediului subteran, care determină vulnerabilitatea la contaminare a acviferelor. Acestea, împreună cu hărţi de folosinţă a terenurilor, date de calitate a apelor subterane şi surse de contaminare, folosind tehnici GIS, pot constitui baza pentru programele de protecţie ale apelor subterane. Hărţile de vulnerabilitate sunt utile în planificare şi proiectare, pentru organisme implicate în activitatea managerială şi de luare a deciziilor la nivelul oricărui tip de administraţie. Scopul lor primar este să servească ca linie directoare pentru activitatea de amenajare a teritoriului şi dezvoltarea unei politici şi a unei strategii pentru protecţia şi administrarea apelor subterane. Oficialităţile pot utiliza hărţile de vulnerabilitate pentru a determina unde, dacă şi cum trebuie studiate în detaliu problemele potenţiale ale apelor subterane. De fapt evaluarea vulnerabilităţii şi forma grafică prin care aceasta este reprezentată, constituie o prima etapă, esenţială, pentru protecţia apei subterane ca resursă de apă potabilă. Deşi la baza elaborării lor stau analize complexe, specifice, aceste hărţi nu se adresează numai hidrogeologilor sau hidrologilor, ele putând fi citite şi interpretate de toţi specialiştii implicaţi în procesul de decizie cu impact asupra mediului. 3

4 I. VULNERABILITATEA ACVIFERELOR CONCEPT SI DEFINITII Conceptul de vulnerabilitate are la bază ipoteza existenţei unui anume grad de protecţie naturală a apelor subterane împotriva fenomenelor naturale sau activităţilor antropice, mai ales în ceea ce priveşte accesul poluanţilor în sol. Trebuie menţionat că noţiunea de vulnerabilitate al acviferelor include şi aspectul cantitativ. Termenul de "vulnerabilitate a acviferelor la poluare a fost introdus prima oară de J. Margat în anul 1968 şi era definit ca o proprietate a acestora, care depinde în mod direct de sensibilitatea acviferelor la contaminare. Conceptul fundamental de vulnerabilitate a apei subterane este acela că anumite zone de teren contribuie mai uşor la contaminarea apei, şi de aceea sunt mai vulnerabile, iar altele nu (J.Margat, 1968). Deşi de-a lungul timpului s-au făcut multe eforturi pentru a se ajunge la o definiţie unitară a vulnerabilităţii acviferelor, în literatura de specialitate, vulnerabilitatea la poluare a unui acvifer este definită în mai multe feluri, ca de exemplu: caracteristicile intrinseci care determină sensibilitatea diferitelor părţi ale unui acvifer la impactul negativ al unei deversări de poluant (Foster & Hirata, 1988); uşurinţa cu care un contaminant deversat pe sau în apropierea suprafeţei solului poate migra până la stratul acvifer în anumite condiţii date de practicile agricole, caracteristicile pesticidelor şi condiţiile de sensibilitate hidrogeologică (US EPA, 1993). Sensibilitatea hidrogeologică reprezintă, în concepţia EPA, uşurinţa relativă cu care un contaminant poate migra până la stratul acvifer, fiind dependentă de caracteristicile geologice intrinseci ale acviferului şi de materialul stratelor acoperitoare din zona nesaturată. Sensibilitatea hidrogeologică nu depinde de practicile agricole sau de caracteristicile pesticidelor. tendinţa sau probabilitatea pentru contaminanţi de a atinge o anumită poziţie în sistemul acvifer subteran după introducerea acestora într-un anumit loc deasupra celui mai puţin adânc sistem acvifer (CTAGWV WSTB CGER NRC,1993; VRBA & ZAPOROZEC 1994); 4

5 caracteristica dependentă de natura solului şi a oricăror depozite superficiale acoperitoare, de natura depozitelor care formează acviferul şi de grosimea zonei nesaturate sau grosimea stratelor care ţin sub presiune apele subterane (după concepţia Autorităţii Naţionale a Apelor din Marea Britanie, Robins et.al., 1994); VOWINKEL et al. (1996) defineşte vulnerabilitatea ca fiind sensibilitate plus intensitate, unde intensitatea este o măsură a sursei de poluare. În acest context, vulnerabilitatea acviferelor nu depinde numai de caracteristicile intrinseci ale sistemului acvifer, ci şi de apropierea de sursa de poluant, caracteristicile poluantului şi alţi factori care ar putea să marească cantitatea de poluant ajunsă în subteran. Unii autori (Foster&Hirata, 1988, Adams&Foster,1992) nu includ, în definirea vulnerabilităţii acviferelor, procesele din zona saturată, limitând evaluarea vulnerabilităţii la probabilitatea relativă ca poluanţii să atingă zona saturată. Alţi autori (Aller et.al.) ţin seama de posibilitatea de includere a unui factor care să reprezinte scara relativă de transport lateral al poluanţilor în acvifer. In majoritatea ţărilor, termenul de vulnerabilitate este limitat la zona nesaturată. Rezultatele evaluării vulnerabilităţii sunt transpuse pe o hartă ce indică diferite suprafeţe omogene, cu diferite grade de vulnerabilitate. Diferenţierea acestor zone este arbitrară deoarece hărţile de vulnerabilitate exprimă vulnerabilitatea relativă a unor zone faţă de altele şi nu reprezintă valori absolute. Datorită diversităţii şi complexităţii factorilor de vulnerabilitate, incertitudinea este evidentă chiar şi în diferenţierea categoriilor sau claselor de vulnerabilitate a acviferelor la poluare, ca de exemplu urbană, foarte scăzută, scăzută, moderată, ridicată şi foarte ridicată (CTAGWV WSTB CGER NRC,1993) sau neglijabilă, scăzută, moderată, ridicată şi extremă (Robins et.al., 1994) Ca definiţie, în acest studiu, "vulnerabilitatea este proprietatea intrinsecă a unui sistem acvifer ce depinde de sensibilitatea acestuia la impactul uman şi/sau natural." Această formulare a conceptului de vulnerabilitate a acviferelor a fost formulată de Jaroslav VRBA şi Alexander ZAPOROZEC în anul 1994 şi acceptată la nivelul Asociaţiei Internaţionale a Hidrogeologilor. 5

6 Definirea şi formularea noţiunii de vulnerabilitate a apelor subterane şi clarificarea conceptului de hartă de vulnerabilitate sunt esenţiale pentru proiectarea, alegerea metodelor de reprezentare cartografică şi analiza hărţilor de vulnerabilitate. Se pot defini cel puţin două tipuri de vulnerabilitate, general acceptate: - vulnerabilitatea intrinsecă (sau naturală): vulnerabilitatea determinată numai de factorii hidrogeologici (caracteristicile acviferului), caracteristicile depozitelor acoperitoare şi ale solurilor. - vulnerabilitatea specifică (sau integrată): în plus faţă de vulnerabilitatea intrinsecă, aceasta include impactul potenţial al unor folosinţe de teren şi surse de contaminanţi ce pot afecta, în spaţiu şi timp, din punct de vedere cantitativ şi calitativ, resursa de apă subterană. Echipele de cercetare europene reunite în cadrul acţiunii EU COST A620 Cartografierea vulnerabilităţii şi a riscului în scopul protecţiei acviferelor carstice au definit vulnerabilitatea intrinsecă în modul următor: termen folosit pentru a defini vulnerabilitatea unui acvifer la poluarea generată de activitatea umană. El ţine cont de caracteristicile geologice, hidrologice şi hidrogeologice ale zonei analizate, dar nu depinde de natura activităţilor umane care generează poluarea. COST 620 consideră (în prezent) că suprafaţa solului este suprafaţă de referinţă pentru o posibilă deversare de contaminant (sursa de poluare). Se face distincţia între două ţinte diferite ale acţiunii de protecţie: protecţia resursei (adică a acviferului) şi protecţia sursei (forajul utilizat pentru alimentarea cu apă). Vulnerabilitatea intrinsecă este o proprietate relativă non-măsurabilă şi care nu poate fi verificată deoarece depinde de proprietăţile de atenuare şi retardare ale sedimentelor şi rocilor care acoperă acviferul, dar şi de proprietăţile contaminantului. Vulnerabilitatea specifică este definită în cadrul COST 620 ca fiind vulnerabilitatea apelor subterane la un anumit tip sau la grupuri de contaminanţi. Vulnerabilitatea intrinsecă este o proprietate relativă şi non-măsurabilă, care depinde atât de proprietăţile de atenuare şi retardare ale rocilor acoperitoare, cat şi de proprietăţile contaminantilor. În ultimii ani au fost făcute multe eforturi în scopul de a se stabili o metodologie de evaluare a vulnerabilităţii care să fie mai puţin arbitrară în ceea ce priveşte stabilirea claselor de vulnerabilitate. 6

7 Evaluarea vulnerabilităţii apelor subterane, împreună cu metodele pentru reprezentarea grafică a acesteia, reprezintă etapa esenţială în realizarea hărţilor de vulnerabilitate. Conţinutul conceptului de vulnerabilitate, recunoscut şi general acceptat, nu implică o standardizare în alcătuirea hărţilor de vulnerabilitate, datorită complexităţii şi diversităţii mediilor hidrogeologice, acestea neputând fi supuse standardizării. În general, hărţile de vulnerabilitate intrinsecă sunt legate de obiective de management şi politică în domeniul apelor, în timp ce hărţile de vulnerabilitate specifică sunt mai strâns legate de obiective stiinţifice şi necesită interpretări suplimentare din partea autorităţilor de decizie. 7

8 II. ELEMENTE NECESARE PENTRU ANALIZA VULNERABILITATII ACVIFERELOR II.1. Evaluarea vulnerabilităţii intrinseci (naturale) Aşa cum s-a menţionat, vulnerabilitatea intrinsecă se defineşte ca o functie de caracteristicile acviferului, de litologia depozitelor acoperitoare şi proprietăţile stratului sol acoperitor. Pentru evaluarea ei nu este necesară cunoasterea comportamentului diferiţilor poluanţi. În aceste condiţii parametrii necesari pentru evaluarea vulnerabilităţii intrinseci se reduc la acei parametri care determina gradul general de protecţie al cuverturii de sol si rocilor acoperitoare. Această simplificare în evaluarea vulnerabilităţii permite realizarea unor studii la scară mare cu costuri mici şi într-un timp relativ scurt. Studiile de acest gen constituie o bază pentru studiile de vulnerabilitate specifică care pot fi realizate într-un stadiu ulterior, numai în zonele cu adevarat sensibile. Vulnerabilitatea este o proprietate relativă, nemăsurabilă, fără dimensiune, iar eficienţa evaluării acesteia este funcţie de calitatea şi cantitatea datelor considerate ca reprezentative pentru zona aflată în studiu. Selectarea metodelor de evaluare şi datele necesare, depind de scopul evaluării şi de criteriile impuse de specialiştii în domeniul gospodăririi resurselor de apă. Factorii ce sunt luaţi în considerare pentru evaluarea vulnerabilităţii intriseci a acviferelor, se încadrează în două clase: factori principali şi factori secundari. Factorii principali sunt: realimentarea acviferului, natura şi proprietăţile stratului de sol acoperitor şi caracteristicile zonelor nesaturate şi saturate. Realimentarea acviferului, măsurată prin rata de alimentare (infiltraţia eficace) m 3 /an, reprezintă cantitatea de apă ce străbate stratul de sol acoperitor şi zona nesaturată şi pătrunde în acvifer pe o perioadă bine determinată de timp, afectând în mod semnificativ procesele fizico chimice ce au loc în sistemul rocă apă; aceasta este exprimată ca realimentare netă anuală. Realimentarea poate fi evaluată pe baza măsurătorilor în teren, derivată din ecuaţia de bilanţ sau estimată pe baza fotografiilor aeriene sau satelitare. 8

9 Natura stratului de sol acoperitor este exprimată prin parametrii, cum ar fi, textura, structura, grosimea, capacitatea de atenuare sau alte proprietăţi fizice, chimice sau biologice. Solul are o foarte bună funcţie de atenuare a pătrunderii în acvifer a unor substanţe potenţial poluante (Zaporozec,1985) şi reprezintă un atribut important în cazul evaluării vulnerabilităţii apelor subterane la surse de contaminanţi cu dezvoltare areală (fertilizatori, pesticide etc.). Trebuie menţionat faptul că, funcţia solului, ca filtru natural protector în procesul de retardare şi degradare, poate fi alterată foarte uşor, deoarece solul însuşi este foarte vulnerabil. Zona nesaturată, prin unii parametrii cum ar fi grosimea, alcătuirea litologică şi permeabilitatea pe verticală, are o influenţă decisivă în evaluarea gradului de vulnerabilitate, în special în zonele muntoase şi deluroase, unde stratul de sol nu este foarte dezvoltat, atât pe verticală cât şi pe orizontală. Porozitatea, conductivitatea hidraulică, capacitatea de înmagazinare, transmisivitatea şi direcţia de curgere a apei subterane în zona saturată joacă un rol important în evaluare vulnerabilităţii acviferelor. Vulnerabilitatea unui acvifer se diferenţiază pe verticală (funcţie de realimentare şi drenaj) şi pe orizontală (funcţie de întinderea şi poziţia geografică a sistemului acvifer). Faptul că acviferul este cu nivel liber, cu nivel sub presiune sau mixt, este foarte important şi trebuie luat în consideraţie în evaluarea vulnerabilităţii. Factorii secundari ce trebuiesc luaţi în consideraţie în evaluarea vulnerabilităţii acviferelor sunt geomorfologia, reţeaua hidrografică şi natura patului impermeabil. Trebuie subliniat faptul că metodele şi tehnicile de evaluare folosite diferă de la caz la caz, având în vedere complexitatea condiţiilor naturale din fiecare zonă, precum şi scopul urmărit. II.2. Evaluarea vulnerabilităţii specifice (integrată) Dacă se iau în considerare potenţiale surse de poluare cu anumiţi poluanţi, se poate vorbi despre o vulnerabilitate specifică a acviferului la respectivele substanţe. In general, vulnerabilitatea specifică a unui acvifer este evaluată în termeni de risc ai sistemului ce poate fi expus la contaminare. 9

10 In evaluarea vulnerabilităţii specifice a apelor subterane un rol important îl are capacitatea de atenuare a solului, a zonei nesaturate şi a acviferului, avându-se în vedere proprietăţile fiecărui contaminant. Foster & Hirata (1988), Vrba & Zaporozec (1994) şi Morris & Foster (2000) au realizat o trecere în revistă a posibilelor procese si mecanisme care duc la atenuarea unei încărcări de contaminant în diferite medii prin care trece apa contaminată în drumul ei către stratul acvifer (sol, zona nesaturată şi zona saturată). În concepţia lor, principalii factori care determină protecţia efectivă sau efectul de filtrare al rocilor şi cuverturii de sol sunt: - compoziţia mineralogică a rocilor - gradul de compactare a rocilor - stratificaţia şi gradul de fisurare - porozitatea - conţinutul de materie oprganică, carbonaţi, argile, oxizi de metal - ph-ul, potenţialul redox, capacitatea de schimb cationic - grosimea stratului de roci şi a cuverturii de sol - rata de percolare şi viteza apei. De asemenea, când se analizează comportamentul unui poluant în subteran şi timpul de care acesta are nevoie pentru a strabate zona nesaturată şi zona saturată trebuie luate în considerare şi caracteristicile chimice specifice ale poluantului: - temperatura, presiunea - dispersia, difuzia - adsorbţia şi precipitarea - degradarea chimica, biologică Poluanţii au comportamente diferite în subteran şi de aceea este foarte important ca acest comportament să fie bine cunoscut atunci când se face evaluarea vulnerabilităţii specifice. Contaminanţii pot fi transformaţi de procesele geochimice, radiologice şi microbiologice care au loc în mediile prin care sunt transportaţi. Unele transformări pot schimba fundamental caracterul unui poluant, reducănd sau mărind toxicitatea acestuia faţă de ecosistem sau sănătatea umană. Dezintegrarea radionucleidelor poate produce substanţe secundare cu proprietăţi diferite de transport şi cu efecte diferite asupra sănătăţii. Uneori produşii secundari sunt mai des întâlniţi în subteran decât poluantul iniţial. Alteori transformările pot creşte mobilitatea unui poluant şi în acest context un rol important îl are cunoaşterea căilor preferenţiale de infiltraţie şi viteza de infiltraţie. 10

11 In cazul poluanţilor persistenţi şi mobili, rolul de atenuare al solului şi al zonei nesaturate este minim, vulnerabilitatea acviferului depinzând de grosimea şi permeabilitatea sa. Astfel, acviferul trebuie să suporte singur contaminantul persistent şi vulnerabilitatea lui este determinată, în principal, de cantitatea de apă stocată şi de realimentarea netă. Aceşti doi parametri controlează diluţia contaminantului persistent în apa subterană, acesta fiind singurul proces de atenuare a poluării în sistemul acvifer. Un aspect important în evaluarea vulnerabilităţii specifice a apelor subterane îl reprezintă folosinţa terenurilor şi densitatea populaţiei în zona de studiu. In funcţie de scopul pentru care se face evaluarea vulnerabilităţii specifice, aceasta se poate clasifica în: - evaluare cu un singur scop (ţinând cont de un singur contaminant sau de un grup de contaminanţi având caracteristici similare) - evaluare cu scop multiplu (include evaluarea vulnerabilităţii acviferului supus la doi sau mai mulţi contaminanţi sau grupuri de contaminanţi) 11

12 III. METODE ŞI TEHNICI ÎN EVALUAREA VULNERABILITĂŢII ACVIFERELOR Vrba & Zaporozec (1994), COST 65 (1995), Margane et al. (1997), Magiera (2000), Gogu & Dassargues (2000), Focazio et al. (2002) şi Goldscheider (2002) au realizat sinteze de foarte bună calitate în ceea ce priveşte metodele utilizate pentru evaluarea vulnerabilităţii acviferelor şi pe baza lor putem distinge următoarele tipuri de abordări: - metode hidrogeologice complexe - metode parametrice - metode bazate pe indecşi si relaţii analogice - metode bazate pe modelare matematică III.1. Metode hidrogeologice complexe Aceste metode presupun stabilirea unor criterii şi condiţii care să definească vulnerabilitatea pentru o anumită zonă şi compararea cu altă zonă, având în vedere aceleaşi criterii şi condiţii. Sunt potrivite pentru suprafeţe mari, cu o varietate mare de trăsături hidrogeologice, hidrostructurale şi morfologice, iar evaluarea vulnerabilităţii se obţine în termeni calitativi. Evaluarea vulnerabilităţii se realizează prin stabilirea unor clase de vulnerabilitate cu doua sau mai multe nivele de vulnerabilitate, iar datele utilizate sunt în general preluate din hărţi geologice, hidrogeologice şi topografice existente. Harta de vulnerabilitate a acviferelor pentru Franţa, realizată de Albinet & Margat în 1970 şi harta de vulnerabilitate a acviferelor pentru Germania, realizată de Vierhuff et al. în 1981 sunt doua exemple de hărţi obţinute prin această metodă. Ambele hărţi au fost realizate la scara 1: III.2. Metode parametrice Metodele parametrice se pot împărţ în trei categorii: - sisteme matriciale - sisteme prin atribuirea de punctaj parametrilor - sisteme prin atribuire de punctaj şi ponderea parametrilor 12

13 III.2.1. Sisteme matriceale Sistemele matriciale se aplică pentru suprafeţe restrânse şi se bazează pe un număr limitat de parametri, atent selecţionaţi şi reprezentativi pentru suprafaţa respectivă. Parametrii aleşi pentru determinarea vulnerabilităţii se impart în segmente ce constituie clase de vulnerabilitate. Aceste clase se compun după reguli matriciale stabilite de utilizatori, rezultând astfel o evaluare finală a vulnerabilităţii. Spre exemplificare, este prezentat sistemul matriceal utilizat de Palmer (1988) pentru evaluarea acviferelor din zona Lichfield, Anglia. Se observă că Palmer a utilizat tipurile de sol drept parametri pentru evaluarea vulnerabilităţii acviferului. Au fost create patru clase de vulnerabilitate din punct de vedere al tipurilor de sol, definite, începând cu clasa având cel mai mic grad de vulnerabilitate, prin termenii joasă, medie, înaltă şi extremă. Exemplu: - Sistem matriceal folosit în evaluarea vulnerabilităţii acviferelor Lichfield Anglia (Palmer, 1988) CLASIFICAREA ZONELOR DIN 1 CLASIFICAREA 2 SOLURILOR 3 4 ACVIFER 1 EXTREMA INALTA MEDIE JOASA 2 INALTA MEDIE JOASA JOASA 3 JOASA JOASA JOASA JOASA Vrba & Zaporozec (1994) au utilizat şi ei acest tip de metodă, luând în considerare mai mulţi parametric: adâncimea acviferului, rata de percolare, realimentarea acviferului etc. III.2.2. Sisteme de evaluare prin atribuirea de punctaj parametrilor Acest tip de metodă este caracteristică evaluării vulnerabilităţii intrinseci a acviferelor, nefiind specifică unui anume tip de contaminant, şi constă în atribuirea unui punctaj fix oricărui parametru considerat ca fiind necesar pentru evaluarea vulnerabilităţii. 13

14 Punctajul este împărţit în funcţie de intervalul de variaţie al fiecărui parametru, iar suma punctelor exprimă evaluarea vulnerabilităţii atribuită pentru fiecare zonă sau punct. Scorul numeric final, împărţit în segmente, exprimă un grad relativ de vulnerabilitate. O astfel de metodă, caracterizată printr-o structură simplă şi pragmatică, este metoda GOD (Foster, 1987; Foster&Hirata,1991). Metoda GOD estimează vulnerabilitatea unui acvifer, utlizând trei parametri care reprezintă trei tipuri de informaţii spaţiale: - G (Groundwater occurance) tipul de acvifer - O (Overlying lithology) alcătuirea litologică a zonei nesaturate - D (Depth to groundwater) adâncimea la care se află apa subterană) Primul parametru, G, corespunde tipului de acvifer, iar indicele poate varia între 0 şi 1. Mediul subteran, din punct de vedere al prezenţei apelor subterane, poate varia între inexistenţa unui acvifer, evaluat cu indicele 0, şi prezenţa unui acvifer freatic, evaluat cu indicele 1. Intre cele două extreme se află acviferele arteziene, cu nivel sub presiune şi mixte. Al doilea parametru, O, se referă la caracteristicile zonei nesaturate. Aceasta se evaluează considerând două caracteristici: gradul de fisurare şi caracteristicile litologice, exprimate, indirect şi relativ, prin porozitatea, permeabilitatea şi umiditatea zonei nesaturate (Foster&Hirata,1991). Această informaţie se utilizează pentru obţinerea unui indice care poate varia între 0,4 şi 1. Al treilea parametru, D, se referă la adâncimea la care se află nivelul hidrostatic, în cazul acviferelor freatice, şi la adâncimea la care se află coperişul acviferului, în cazul acviferelor cu nivel sub presiune. In funcţie de valoarea adâncimii, acest indice poate avea valori între 0,4 şi 1 Produsul acestor componente este un indice de vulnerabilitate, ce poate varia între 0 şi 1. Se poate corecta faptul că nu a fost luat în considerare, în mod direct, solul, care este un parametru important, cu un indice care exprimă capacitatea de atenuare şi gradul de fisurare al solului (Custudio,1995). Alte metode de acest tip sunt: -sistemul dezvoltat de Marcolongo & Pretto (1987) pentru valea fluviului PO - PRZM Pesticide Root Zone Model, dezvoltata de EPA in SAFE, dezvoltata de Idaho Department of Health and Welfare 14

15 parametrilor III.2.3. Sisteme de evaluare prin atribuirea de punctaj şi ponderarea Aceste metode se bazează pe cele descrise la punctul anterior, reprezentând însă o treaptă mai performantă. Astfel, pentru fiecare parametru luat în calcul, se adaugă un sistem de ponderare, în aşa fel încât să reflecte corect relaţia dintre acesta şi importanţa lui în evaluarea vulnerabilităţii. Un algoritm în conceperea unei astfel de metode este cel propus de Trojan şi Perry (1988), (vezi fig. nr. 1). REDEFINIREA SCOPURILOR SETARE SCOPURI SPECIFICE REDEFINIREA FACTORILOR IDENTIFICAREA FACTORILOR CE TREBUIE SA FIE FOLOSITI IN SCOPURI SI DATE EVALUAREA DATELOR DISPONIBILE PENTRU ANALIZA SCOPURI SI DATE ADAUGARE DE DATE DETERMINAREA TERMENILOR DE CORECTIE SI A IDENTIFICATORILOR PENTRU STABILIREA SCARILOR, PONDERILOR SI TERMENILOR DE IMPLEMENTAREA SISTEMULUI TESTAREA SISTEMULUI AJUSTAREA SISTEMULUI Fig.nr.1 Algoritm pentru dezvoltarea unui sistem parametric ponderat (Trojan, Perry, 1988) 15

16 Din această categorie de metode face parte metoda DRASTIC, dezvoltată de Aller s.a. (1985) pentru Agenţia de Protecţia Mediului a Statelor Unite (EPA). Cei şapte parametri (iniţialele acestora, în limba engleză, formează numele metodei) luaţi în considerare în evaluarea vulnerabilităţii intrinseci a acviferelor sunt: - D (Depth) - adîncimea apei (m) - R (net Recharge) - precipitatiile (mm) - A (Aquifer) - litologia zonei saturate - S (Soil media) - tipul de sol - T (Topography) - panta terenului (%) - I (Impact of vadose zone) - caracteristicile zonei nesaturate - C (hydraulic Conductivity of the aquifer) - conductivitatea hidraulică a mediului acvifer (m/s) Fiecărui parametru i se atribuie o valoare de la 1 la 10, valoarea 1 corespunzând gradului de vulnerabilitate minim, iar valoarea 10 gradului de vulnerabilitate maxim. Această notare este dublată de două şiruri ponderatoare cu un interval de variaţie de la 1 la 5. Primul dintre acestea ponderează parametrii unii în raport cu ceilalţi, în ceea ce priveşte influenţa lor în determinarea vulnerabilităţii. Astfel, parametrul cu influenţă maximă va avea nota 5, iar cel cu influenţă minimă, nota 1. Rolul celui de al doilea şir ponderator este de a cuantifica efectul potenţial al contaminanţilor. Indicele DRASTIC se obţine prin aplicarea formulei: DRASTIC index = Dr*Dw + Rr*Rw+Ar*Aw+Sr*Sw+Tr*Tw+Ir*Iw+Cr*Cw, unde r reprezinta ratingul fiecărui parametru, iar w valoarea de ponderare a fiecărui parametru. Utilizând indicele DRASTIC se pot identifica zonele ce sunt mai susceptibile la contaminare în raport cu celelalte, valoarea maximă a indicelui reprezentând vulnerabilitatea maximă. Pentru evaluarea efectiva a vulnerabilităţii prin această metodă, dată fiind complexitatea ei este nevoie de utilizarea unui program de tip Arc/Info. Metoda este foarte utilizată deoarece este relativ ieftină, directă şi utilizează date care se găsesc cu usurinţă. Produsul final este o hartă simplu de interpretat şi care poate fi încorporată fără prea mari probleme într-un Sistem Suport de Decizie. Principalele dezavantaje ale metodei sunt că subestimează vulnerabilitatea în cazul acviferelor fracturate şi că sistemul de ponderare nu are o bază ştiinţifică. 16

17 Metoda SINTACS (Civita & Chiappone et al. 1990, Civita & Maio, 1997, Civita et al. 1999), ca şi algoritmul DRASTIC, ia în considerare aceeaşi parametri, dar se diferenţiază prin influenţa atribuită fiecărui parametru, în funcţie de condiţiile hidrogeologice şi ţine cont de efectul de diluţie datorat realimentării. Parametrii (iniţialele acestora, în limba italiană, dau numele algoritmului) utilizaţi prin această metodă sunt: - S (Soggiacenza) adâncimea nivelului hidrostatic - I (Infiltrazione) infiltraţia eficace (realimentarea) - N (Effetto depurante del Non saturo) - efectul de autoepurare al zonei nesaturate - T (Tipologia della copertura) natura solurilor - A (Caratteristiche dell Acquifero) caracteristicile litologice ale acviferului - C (Conducibilita idraulica) conductivitatea hidraulică - S (Acclivita della Superficie topografica) caracteristicile geomorfologice ale terenului. Indicele final se calculează cu expresia: I SINTACS = S W x S + I W x I + N W x N + T W x T + A W x A + C W x C + S W x S unde X W reprezintă o valoare a ponderii parametrului X şi X reprezintă punctajul asociat acestui parametru. Indicele final I SINTACS permite o evaluare a gradului de vulnerabilitate al sistemului acvifer studiat. Metoda AVI (Aquifer Vulnerability Index) este o metodologie simplă care cuantifică vulnerabilitatea acviferului plecând de la un parametru denumit resistenţa hidraulică (C), la care corespunde o estimare a timpului parcurs de contaminant prin zona nesaturată (Van Stempvoort, 1992). Această metodă pleacă de la ipoteza că drumul parcurs de contaminant prin zona nesaturată este vertical. Expresia care calculează timpul de parcurs este următoarea: C = i=strat d i K i unde d i corespunde densităţii stratelor omogene situate deasupra zonei saturate, iar K i este permeabilitatea sau conductivitatea hidraulică asociată solului. 17

18 Pornind de la valoarea timpului de parcurs, se estimează vulnerabilitatea acviferului, conform tabelului următor: Evaluarea vulnerabilităţii acviferelor utilizând metoda AVI Resistenţa Hidraulică (C) Log (C) Vulnerabilitate < 10 < 1 extrem de mare foarte mare mare mică > > 4 extrem de mică Metoda GLA a fost dezvoltată pentru The Federal Institute for Geosciences and Natural Resources-BGR de către Hoelting et al. în 1995 şi se bazează pe o serie de factori care determină timpul de staţionare al apei în zona nesaturată, şi care, potenţial, poate conţine contaminanţi. Evaluarea acestui indice permite estimare protecţiei totale efective a acviferului. Metoda nu ia în considerare decât zona nesaturată. Cei trei factori principali care sunt incluşi în această metodă sunt: - grosimea zonei nesaturate (adâncimea la care se află nivelul hidrostatic) - permeabilitatea solului şi a zonei nesaturate - rata de inflitraţie (care include şi realimentarea) Fiecare dintre aceşti factori este evaluat individual şi metodologia constă în alocarea unui indice, care în final, intră intr-o formulă ce va descrie gradul efectiv de protecţie al acviferului. Este o metodă rapidă, care utilizează datele şi informaţiile hidrogeologice disponibile. In această metodă se presupune că factorii care influenţează vulnerabilitatea acviferelor sunt solul vegetal şi zona nesaturată, aflată între solul vegetal şi nivelul apei, în cazul acviferelor cu nivel liber, sau între solul vegetal şi coperişul acviferului, în cazul acviferelor cu nivel sub presiune. 18

19 Pentru determinarea efectului protector al rocilor şi solului vegetal asupra acviferului freatic, se foloseşte expresia: PT = W x S + W x (RxE) +Q + HP Unde: PT = protecţia totală efectivă, este în funcţie de timpul aproximativ de staţionare al apei infiltrate în pătura de sol şi rocile situate deasupra acviferului W = rata de percolare S = capacitatea de protecţie efectivă a solului R = tipul rocii E = grosimea stratului de sol şi roci acoperitoare Q = indică prezenţa acviferelor suspendate HP = indică prezenţa acviferelor arteziene Evaluarea efectului total de protecţie al suprafeţei se face conform tabelului următor: Efectul total de protecţie al suprafeţei Timpul aproximativ de Efectul protector al Protecţia Totală (PT) staţionare al apei de suprafeţei infiltraţie (ani) foarte ridicat > 4000 > 25 ridicat mediu scăzut câteva luni 3 ani foarte scăzut < 500 câteva zile până în jur de un an; în roci carstice şi mai puţin III.3. Metode bazate pe indecşi si relaţii analogice Metodele bazate pe indecşi (IM) şi relaţii analogice (AR) au la bază descrieri matematice standard ale proceselor hidrologice şi hidrogeologice (ca de exemplu ecuaţia de transport) care sunt utilizate în mod analog pentru evaluarea vulnerabilităţii. Cele mai multe dintre ele se folosesc pentru evaluarea vulnerabilităţii specifice la pesticide pentru suprafeţe mici şi medii. Metodele de acest tip iau în considerare proprietăţile stratelor acoperitoare şi proprietăţile contaminantului. 19

20 III.4. Metode bazate pe modelare matematică Aceste tehnici sunt bazate pe simboluri matematice simple sau complexe, din care rezultă un index de vulnerabilitate. Trebuie subliniat faptul că "modelele matematice sunt folositoare când sunt disponibile date geologice semnificative şi când există înregistrări pe mai mulţi ani privind mişcarea contaminanţilor" (Le Grand, 1983). La rândul lor, aceste metode se împart în metode numerice şi metode statistice. Metodele numerice utilizează modelarea matematică a curgerii şi transportului de poluanţi în zona nesaturată şi în acvifere pentru evaluarea vulnerabilităţii acestora. În general sunt folosite pentru evaluarea vulnerabilităţii specifice şi iau în considerare proprietăţile contaminantului (nitraţi şi pesticide, de cele mai multe ori) şi proprietăţile rocilor acoperitoare. Sunt metode foarte eficiente pentru că pot utiliza cantităţi mari de informaţie diversă, păstrznd în acest fel complexitatea problemei. Din păcate sunt costicitoare, pentru ca acest volum mare de informaţii necesită efectuarea unor lucrări de teren şi investigaţii specifice pentru strângerea tuturor datelor necesare. Metodele statistice, punând în practică o abordare statistică sunt o alternativa la metodele parametrice şi au fost utilizate cu succes pentru evaluarea vulnerabilităţii specifice la scară mică spre medie (Magiera,2000). Metodele statistice pot fi verificate şi permit stabilirea fiabilităţii datelor folosite. Primul pas într-o analiză de vulnerabilitate geostatistică constă în cartografierea unui numar de factori selectaţi, cum ar fi adâncimea nivelului freatic, tipul solului, permeabilitatea şi realimentarea. Pasul următor constă în cartografierea distribuţiei spaţiale a concentraţiilor unui anumit poluant din apa subterană. Cel de-al treilea pas permite stabilirea unei corelaţii între factorii cartografiaţi şi concentraţiile contaminantului. Pe baza acestei corelaţii se construieşte harta de vulnerabilitate la contaminantul respectiv. Numărul mare de parametri face ca aplicarea acestor metode sa fie dificilă şi uneori este dificil chiar să găseşti o corelaţie semnificativă între factorii menţionaţi sşi concentraţia poluantului. 20

21 III.5. Evaluarea vulnerabilitatii acviferelor din mediul carstic Apele subterane din mediul carstic reprezinta o parte importanta din resursele de apa potabila pe plan international. Metodele de evaluare a vulnerabilitatii intrinseci discutate anterior (DRASTIC, SINTASC, AVI, GOD etc.) au fost aplicate cu succes in cazul acviferelor de tip poros. Caracteristicile mediul carstic impun insa alte abordari. O parte din metodele de evaluare a vulnerabilitatii intrinseci care pot fi aplicate in cazul acviferelor carstice vor fi descrise succinct in continuare. III.5.1. Metoda EPIK (Zwahlen et Doerfinger, 1998) Deorece aceasta metoda a fost aplicata prima oara in Elvetia, descrierea ei se va referi la exemple din aceasta tara si legislatia acestei tari. Aceasta metoda insa se poate aplica cu success si in cazul zonelor carstice din Romania. Harta vulnerabilitatii in cazul metodei EPIK se obtine luand in consideratie 4 parametri obiectivi: E - Dezvoltarea Epicarstului (Epikarst development) reprezentand zona din apropierea suprafetei care este carstificata intens si are o permeabilitate foarte ridicata. P - Proprietatile cuverturii acoperitoare (Protective Cover Properties) I Conditii de infiltrare (Infiltration Conditions) care pot fi difuze sau punctuale K Dezvoltarea retelei carstice (Karstic Network) Dupa delimitarea zonei de alimentare a izvorului sau forajului de captare metoda se implementeaza in 3 pasi: a. Evaluarea semicantitativa si cartarea celor 4 parametri mentionati pentru fiecare arie unitara din zona delimitata (ideal ar fi folosirea unui grid cu celule patratice a 20 m latura). In timpul evaluarii fiecare parametru este impartit in categorii carora li se da un punctaj de la 1 la 4 functie de influenta categoriei asupra vulnerabilitatii. 21

22 Metodele de evaluare semicantitative sunt: cartarea de suprafata, testele cu trasori, testele geofizice, studii geomorfologice, analiza hidrografelor, interpretarea aerofotogramelor, excavatii cu augerul sau mecanice pentru analiza solului. b. Calcul indicelui de protectie folosind punctajele si ponderile alocate celor 4 parametri pentru fiecare arie unitara din captare (se realizeaza foarte usor cu ajutorul unui GIS) c. Reprezentarea cartografica a distributiei indicelui de protectie pentru intreaga zona. Datorita unei relatii de echivalenta intre acest indice si zonele de protectie sanitara pe harta rezultate se pot delimita foarte clar zonele S1, S2 si S3 conform legislatiei privint protectia apelor subterane din Elvetia. Articolul 20 al Legii de protectie a apei elvetiene ( Swiss Federal Law on the Protection of Water) nr obliga cantoanele elvetiene la determinarea zonelor de protectie sanitarea pentru fiecare captare publica, iar Ordonanta Privind Protectia Apei Subterane din 1998 (nr ) defineste aceste zone dupa cum urmeaza: S1 - Aceasta zona trebuie sa previna distrugerea instalatiilor de captare sau a facilitatilor de realimentare artificiala, precum si poluarea in imediata apropiere a forajului. S2 - Aceasta zona defineste aria potrivita pentru prevenirea contaminarii biologice a apei captate. De asemenea trebuie sa previna poluarea apei subterane prin excavatii sau lucrari la suprafata sau influentarea regimului de curgere spre captare prin lucrari subterane. S3 - Aceasta zona trebuia sa cuprinda destul spatiu si timp astfel incat sa existe posibilitatea remedierii unei poluari accidentale pana sa ajunga la captare. Delimitarea acestor zone in Acviferele carstice folosind medologia de stabilire a zonelor de protectie publicata in Elvetia in 1982 este deficitara, astfel ca s-a cautat stabilirea unei alte metodologii, fapt ce s-a concretizat prin metoda EPIK. a. Evaluarea semicantitativa si cartarea celor 4 parametri Distributia spatiala a parametrilor acviferului carstic, cat si influenta lor asupra vulnerabilitatii sursei sunt legate de 2 parametri importanti in teren: reteaua carstica si epicarstul. RETEAUA CARSTICA (Karstic Network) are o geometrie complexa. Ea poate fi mai mult sau mai putin dezvoltata si subdivizata ca rezultat al trecutului geologic, hidrogeologic, chimic si fizic al zonei carstice. 22

23 EPICARST-ul este definit ca zona foarte fisurata care corespunde formatiunilor decompresate si alterate din vecinatatea suprafetei (Dodge 1982). Aceasta zona carstificata superioara nu este continua. Ea poate avea intre cativa decimetri si cativa metri grosime si poate cantona in partea inferioara acvifere cu nivel freatic, depozitate pe zona cu roci slab permeabile de sub zona epicarstului, zona prin care se dreneaza mai incet sau mai rapid apa infiltrata catre reteaua carstica (Mangin 1975). Daca reteaua carstica este bine dezvoltata si exista legatura intre ea si epikarst atunci sursele de apa (foraje sau izvoare) sunt foarte vulnerabile. Daca epicarstul nu este in legatura directa cu reteaua carstica (lipsa avenelor sau a fisurile in epikarst care sa ajunga in reteaua carstica) atunci resursa subterana este mai putin vulnerabila. Daca vorbim de o retea carstica slab dezvoltata si de lipsa unui epicarst (cazul acviferelor fisurate non-carstice) atunci sursele de apa sunt foarte putin vulnerabile. Acesti 2 parametri nu sunt insa suficienti in analiza vulnerabilitatii in zone carstice. Astfel au mai fost luati in consideratie inca 2 parametri ce se pot cartografia: cuvertura acoperitoare si conditiile de infiltrare. CUVERTURA PROTECTOARE (reprezentand in mare zona nesaturata) reprezinta un factor protector si este luat in consideratie in majoritatea metodelor de analiza a vulnerabilitatii. In functie de caracteristicile acestei zone de protectie naturala (grosime, textura, continutul in materie organica si in minerale argiloase, umiditatea si conductivitate hidraulica) aviferul carstic este mai mult sau mai putin vulnerabil. CONDITIILE DE INFILTRARE se refera la modul prin care este realimentat acviferul (punctual, difuz). In primele 2 cazuri acest factor depinde de proprietatile scurgerii de suprafata (legate de panta si coeficentul de siroire) si de prezenta unor zone preferentiale de infiltrare. Evaluarea acestor parametrii se face in mare parte prin metode amintite anterior dar, avand in vedere ca rezultatele trebuie dispuse pe harti, au fost definite pentru fiecare parametru un numar de categorii (tabelul1) numerotate in ordinea descresterii vulnerabilitatii. Aceste categorii se vor diferentia clar pe hartile ce reprezinta evaluarea fiecarui parametru (fig. 1): 23

24 Fig. 2. Exemplu de harta pentru EPICARST - cu cele 3 categorii stabilite pentru acest parametru (Jurkeiwicz et al., 2004) Categoriile parametrilor metodei EPIK EPIKARST (E) Morfologie carstica observata Morfologie carstica absenta Formatiunea protectoare (P) Absenta E1 Pesteri, avene, doline, lapiezuri, relief accidentat, cueste E2 Zone intermediare situate de-alungul aliniamentelor de doline, uvale, vai seci, canioane, polii E3 Restul zonei de captare a acviferului carstic A. Solul sta B. Solul sta pe direct pe formatiunile calcaroase sau pe formatiuni detritice 24 formatiuni cu conductivite hidraulica scazuta si cu o grosime mai

25 Importanta Conditiile infiltrare (I) Concentrate de cu o conductivitate mare de 20 cm ridicata P cm sol P cm sol cm sol si formatiuni cu conductivitate hidraulica scazuta P3 >1 m sol > 1 m sol si formatiuni cu conductivitate hidraulica scazuta P4 >8 m de formatiuni cu conductivitate hidraulica foarte scazuta >6 m de formatiuni cu conductivitate hidraulica foarte scazuta si >1m de sol I1 Ponoare permenante sau temporare, debit infiltrant important I2 Arii de captare a unui curs de apa ce nu este drenata artificial si unde panta este mai mare decat 10% pentru arii cultivate si mai mare de 25% pentru pasuni I3 Arii de captare a unui curs de apa ce nu este drenata artificial si unde panta este mai mica decat 10% pentru arii cultivate si mai mica de 25% pentru pasuni Difuze I4 In afara zonei de captare a unui curs de apa: baza pantelor sau pante abrupte (mai mari decat 10% pentru arii cultivate si mai mari de 25% pentru pasuni) unde se infiltreaza scurgere de suprafata Restul zonei de captare a acviferului carstic Reteaua carstica K1 Retea carstica bine dezvoltata cu galerii cu diameter de ordinul decimetrilor pana la metri cu putina umplutura si bine interconectate K2 Retea carstica slab dezvoltata cu galerii sau drenuri cu umplutura si slab interconenctate, sau galerii cu diametre de ordinul decimetrilor sau mai mici K3 Zona de descarcare din formatiuni poroase, care poate avea o influenta protectoare posibila- acvifer non-carstic fisurat 25

26 b. Calcul indicelui de protectie folosind punctajele si ponderile alocate celor 4 parametri (Schema 1) Metoda EPIK (Doerfliger si Zwahlen 1997) Indicele de vulnerabilitate prin metoda EPIK (F p ) F = α E + β P + γ I + δ K p i unde: E i =punctajul alocat pentru parametrul epikarst conform tabeluli 2 P j =punctajul alocat pentru parametrul acoperis protector conform tabeluli 2 I k =punctajul alocat pentru parametrul conditii infiltrare conform tabelului 2 K l =punctajul alocat pentru parametrul dezvoltarea retelei karstice conform tabelului 2 α, β, γ, δ= ponderile alocate factorilor EPIK care sunt: α=3, β=1, γ=3, δ=2 Tabel 2: punctaje pentru parametrii E, P, I, K functie de impactul lor asupa potentialului la poluare si al factorilor luati in calcul (diagrama). Cu cat punctajul este mai mic cu atat vulberabilitatea este mai mare E1 E2 E3 P1 P2 P3 P4 I1 I2 j k l I3 I4 K1 K2 K c. Reprezentarea cartografica a distributiei indicelui de protectie pentru intreaga zona (Schema 2) Factorii si metodologia de calcul a parametrilor E, P, I, K ZONAREA CF. AMENAJARII TERITORIALE HARTA TOPOGRFICA HARTA EPIKARSTULUI HARTA GEOLOGICA HARTA PEDOLOGICA SCURGEREA DE SUPRAFATA & COVORUL VEGETAL DEM ZONARE GEOMORFOLOGICA ZONARE LITOLOGIE ACVIFERULUI CONTROL SI PROCESARE ZONARE PANTA CONTROL SI PROCESARE CONTROL SI PROCESARE CONTROL SI PROCESARE PROCEDURA DE SUPRAPUNERE ZONARE DUPA PARAMETRUL I ZONARE DUPA PARAMETRUL E ZONARE DUPA PARAMETRUL K ZONARE DUPA PARAMETRUL I PROCEDURA DE SUPRAPUNERE PONDERATA RECLASIFICARE HARTA INDICELUI DE VULNERABILITATE HARTA FINALA A VULNERABILITATII 26

27 Fig. 3. Exemplu de harta de vulnerabilitate obtinuta prin metoda EPIK (Jurkeiwicz et al., 2004) III.5.2. Metode de evaluare a vulnerabilitatii in mediul carstic propuse de Actiunea COST 620 Abordarea Europeana (metoda COP) Abordarea europeana a analizei vulnerabilitatii, hazardului si riscului la poluare a acviferelor se bazeaza pe modelul origine - cale tinta (fig. 4), care se poate aplica atat in cazul resurselor de apa potabila, cat si in cazul protectiei surselor. 27

28 Fig. 4. Modelul concepual origine (origin) cale (pathway) tinta (target) (Zwahlen et al. 2004) Originea in acest model este termenul folosit pentru a descrie locatia unui potential loc de infiltrare a unui contaminant de la suprafata. Tinta este apa care trebuie protejata. In cazul protectiei resurselor tinta este acviferul, in cazul protectiei surselor tinta este forajul sau izvorul captat. Calea include totul intre sursa si tinta. In timp ce in cazul protectiei resurselor calea o reprezinta trecerea verticala prin patura acoperitoare a acviferului, in cazul protectiei surselor calea cuprinde si curgerea orizontala prin acvifer. Una dintre sarcinile actiunii COST 620 a fost de a dezvolta o abordare generala de cartare a vulnerabilitatii intrinseci care poate fi adaptata si transpusa in metode care pot fi folosite in diferite zone carstice caracteristice din Europa. Drept pentru care, flexibilitatea este caracteristica principala a acestei abordari. Abordarea europeana foloseste 4 factori in analiza vulnerabilitatii intrinseci: stratele acoperitoare (Overlying layers - O), Concentrarea scurgerii (Concentration of flow - C), regimul de precipitatii (Precipitation regime - P) si dezvoltarea retelei carstice (Karst network development - K). Factorii O, C si K reprezinta caracteristici interne ale sistemului acvifer carstic pe cand factorul P reprezinta un stress extern aplicat sistemului. Factorul O poate sa contina 4 strate: sol, subsol, roca necalcaroasa si roca calcaroasa nesaturata. Prin factorul C se ia in consideratie si faptul ca in zonele carstice paturile acoperitoare pot fi traversate usor de scurgerea de suprafata care este concentrata la suprafata si poate intra direct in sistemul acvifer carstic printr-o dolina sau un ponor. 28

29 Pentru analiza vulnerabilitatii resursei unde tinta este partea superioara a zonei saturate, numai factorii O, C si P ar trebui luati in consideratie, pe cand in cazul analizei vulnerabilitatii sursei si factorul K ar trebuie luat in consideratie. Abordarea europeana nu specifica cum ar trebui masurati sau categorisiti factorii componenti sau cum se stabilesc categorii de vulnerabilitate drept pentru care nu este o metodologie in fapt. Metoda PI (Goldscheider, 2004) Metoda PI este o metoda de analiza a vulnerabilitatii intrinseci ce se bazeaza pe conceptul origine-cale-tinta. Originea este suprafata terestra, tinta este acviferul subteran iar calea sunt stratele dintre suprafata terestra si acviferul subteran. De aceea metoda PI poate fi folosita numai pentru cartarea vulnarabilitatii intrinseci a resursei. Cu toate astea, daca harta de vulnerabilitate a resursei este suprapusa pe o harta piezometrica se poate folosi si la cartarea vulnerabilitatii sursei. Acronimul PI vine de la doi factori: cuvertura protectoare (P) si conditiile de infiltrare (I). Factorul P descrie functiile protectoare ale stratelor dintre suprafata terestra si oglinda apei sol, subsol, roci necalcaroasa, roca calcaroase nesaturata. Astfel factorul P este echivalent cu factorul O propus de Abordarea europeana. Factorul P este calculat dupa o metoda germana GLA (Hoelting et al, 1995) putin modificata si este divizat in 5 clase de la P=1 pentru un grad scazut de protectie pana la P= 5 in cazul unor strate acoperitoare cu o grosime mare si foarte protective. Distributia factorului P este figurata pe o harta separata (Harta P). Factorul I descrie conditiile de infiltrare, in mod special gradul in care cuvertura protectoare este strabatuta ca rezultat al scurgerii de suprafata latarela sau a infiltrarii subterane in zona de captare a ponoarelor sau pierderilor de apa de la suprafata. Astfel I este echivalentul factorului C din Abordarea europeana. Factorul I are valoare 1 daca infiltrarea este difuza cum ar fi in cazul suprafetelor plane, foarte permeabile si cu drenaj liber si variaza spre 0 (valoarea lui I in cazul infiltrarii apei de suprafata direct in acviferul carstic prin ponoare, avene etc.) ( Fig. 5). Distributia factorului I va fi si ea prezentata pe o harta separata (Harta I) 29

30 Fig. 5. Valorile factorului I si componentele factorului P (Zwahlen et al. 2004) Indicele final de protectie π este produsul intre P si I si este impartit in 5 clase. Un indice de protectie final π<1 indica un grad foarte scazut de protectie a acviferului castic si o vulnerabilitate extrema la contaminare. Un indice π=5 indica o grad ridicat de protectie si o vulnerabilitate foarte scazuta la contaminare. Distributia indicelui π reprezinta harta de vulnerabilitate (Fig. 6) Fig. 6. Legenda hartilor in cazul metodei PI (Zwahlen et. Al. 2004) 30