Instrucțiunile din 20 aprilie 2011

Articolul 1

Articolul 2

Articolul 3

Dimensionarea zonelor de protecție trebuie să se facă astfel încât în cadrul acestor zone să fie îndeplinite următoarele condiții:

a) să se asigure protecția față de contaminările microbiologică și chimică, ținând seama de capacitatea epuratoare a solului și rocilor;

b) în cazul poluării cu substanțe greu degradabile sau nedegradabile, extinderea zonei trebuie să asigure suficient timp de intervenție prin măsuri de depoluare.

Articolul 4

Articolul 5

Principiul fundamental al dimensionării și instituirii zonelor de protecție este acela de a preveni și combate poluarea surselor de ape subterane. Plecând de la acest principiu, se iau în considerare criteriile menționate la art. 4, alegându-se metoda de dimensionare în funcție de tipul acviferului (freatic sau de adâncime, cu sau fără dinamică inițială), de tipul rocii magazin (cu porozitate interstițială sau cu fisuri și/sau goluri carstice), de dimensiunile și tipul captării.

Articolul 6

Pentru zonele de protecție sanitară, în cazul majorității metodelor de dimensionare, distanța de protecție se determină pe baza ecuațiilor ce caracterizează mișcarea apei subterane, prin folosirea în calcul a caracteristicilor acviferului și captării respective, precum și a timpului de tranzit normat pentru protecția sanitară, 20 de zile (timp care asigură protecția împotriva efectelor imediate ale activității umane), în cazul zonei de protecție sanitară cu regim sever, și 50 de zile (timp care asigură reducerea naturală a unor eventuale contaminări microbiologice sau impurificării chimice cu substanțe ușor degradabile), în cazul zonei de protecție sanitară cu regim de restricție, având în vedere parcursul particulei de apă posibil contaminată prin zona nesaturată și prin zona saturată.

Articolul 7

Perimetrul de protecție hidrogeologică cuprinde arealul dintre domeniile de alimentare și de descărcare la suprafață și/sau în subteran a apelor subterane prin emergențe naturale (izvoare), drenuri și foraje și are rolul de a asigura protecția față de substanțe poluante greu degradabile sau nedegradabile și regenerarea debitului prelevat prin lucrările de captare.

II.2. Determinarea capacității de purificare a apei a formațiunilor din zona nesaturată

Articolul 8

Articolul 9

Capacitatea de autoepurare maximă a apei în zona nesaturată este considerată pentru siguranță:
C(a)^max = 0,5,
astfel încât calculând valoarea lui C(a), conform relației (1), cu utilizarea tabelului nr. 2, în cazul în care rezultă o valoare mai mare decât 0,5, atunci C(a) va fi considerat egal cu 0,5.
Dacă C(a) = 0,5 pentru autoepurarea completă a apei este necesar de parcurs în cadrul acviferului fisural și/sau carstic o distanță corespunzătoare unui timp de tranziție, t(s) = 25 de zile, instituindu-se o singură zonă de protecție cu regim sever, calculată prin relația:
Q ● t
D = R = radical din ────────────── ,

Articolul 10

În cazul captărilor care exploatează acvifere cu porozitate interstițială (acvifere cantonate în depozite granulare), principalele metode matematice utilizate pentru dimensionarea zonelor de protecție sanitară pot fi grupate în trei clase: metode analitice, metode grafice și metode numerice. În cadrul fiecărei clase se găsesc metode cu grade diferite de complexitate. Alegerea metodei se face în funcție de complexitatea structurii geologice, de caracteristicile mișcării apei în acvifer (cu sau fără dinamică inițială) și de dimensiunile captării.

Articolul 11

Pentru captările prin puțuri se poate alege una dintre metodele analitice descrise mai jos:
1. Metoda Trofin, care se aplică în cazul acviferelor uniforme, omogene și izotrope, fără dinamică inițială (gradientul hidraulic i < 0,003).
Pentru un foraj (puț) singular, situat într-un acvifer sub presiune, formula de calcul al distanței, D (m), dintre punctul reprezentat de captare și limita zonei de protecție este următoarea:
Q ● t
D =
radical din ────────────── ,
(4)
M ● n(e) ● Pi
în care:
- Q - debitul exploatat prin puț (mc/zi);
- t - timpul de tranzit normat pentru protecția calității apei furnizate de puț (20 sau 50 de zile);
- n(e) - porozitatea eficace a acviferului (adimensional);
- valori orientative pentru acest parametru, în funcție de granulometria stratului acvifer captat, sunt prezentate în anexa nr. 2;
- M - grosimea stratului acvifer captat (m).
Pentru un acvifer cu nivel liber, în formula (4), M poate fi asimilat astfel:
S(0)
M = H - ──── ,
(5)
2
unde:
- H - grosimea acviferului cu nivel liber (m);
- s(0) - denivelarea în foraj (m).
Zonele de protecție obținute prin această metodă sunt de formă circulară, având centrul în punctul în care se află puțul și raza egală cu distanța calculată D.
2. Metoda Hoffmann-Lillich, care este aplicabilă pentru puțuri perfecte după modul de deschidere în acvifere omogene și izotrope, fără dinamica inițială (i < 0,003).
Metoda se bazează pe calculul unui anumit gradient hidraulic mediu, [i(m)], din zona conului de depresiune al unui foraj de exploatare, pe baza căruia să poată fi determinată distanța D (m) corespunzătoare unui anumit timp de tranzit, t (20 sau 50 de zile), astfel:
K ● i(m)
D = ───────── ● t ● 86400 ,
(6)
n(e)
în care:
- K - coeficientul de filtrație (m/s);
- se determină prin pompări experimentale;
- valori orientative pentru acest parametru, în funcție de litologia și granulometria stratului acvifer captat, sunt prezentate în anexa nr. 2;
- n(e) - porozitatea eficace (adimensional);
- valori orientative pentru acest parametru, în funcție de granulometria stratului acvifer captat, sunt prezentate în anexa nr. 2.
Gradientul hidraulic, i, este variabil în zona de influență a forajului de exploatare, putând fi calculat cu relația (figura 1 din anexa nr. 3):
h - h(0)
i = ──────────,
(7)
l
în care:
- h - înălțimea nivelului apei într-un punct de pe suprafața conului de depresiune față de un anumit plan de referință, în general culcușul acviferului (m);
- h(0) - înălțimea coloanei de apă în forajul exploatat față de planul de referință (m);
- l - distanța orizontală dintre foraj și punctul de pe suprafața conului de depresiune corespunzător înălțimii h a nivelului apei (m).
Variația adâncimii nivelului [h-h(0)] în cadrul conului de depresiune ce se formează în jurul forajului aflat în exploatare este dată de următoarele relații:
- pentru acvifere sub presiune:
l
ln ────
r(0)
h - h(0) = (H-h(0) ───────── ,
(8)
R
ln ─────
r(0)
- pentru acvifere cu nivel liber:
l
ln────
r(0)
[h-h(0)]^2 = [H-h(0)]^2 ───────,
(9)
R
ln────
r(0)
în care:
- H - înălțimea apei față de planul de referință, corespunzătoare nivelului piezometric (m);
- l - distanța orizontală dintre foraj și punctul de pe suprafața conului de depresiune corespunzător înălțimii h a nivelului apei (m);
- r(0) - raza forajului (m);
- R - raza de influență a forajului (m).
Ecuațiile (8) și (9) permit calculul gradientului hidraulic, i, într-un punct situat la distanța l față de foraj. Problema este de a determina distanța l pentru care gradientul hidraulic are o asemenea valoare, i = i(m), încât, dacă se calculează distanța D corespunzătoare izocronelor de 20 sau 50 de zile, distanțele l și D să fie egale, pentru fiecare din cele două cazuri.
Metoda este iterativă, iar procedeul este următorul (figura 1 din anexa nr. 3):
- se alege o valoare a distanței l = l(1) mai mică decât R (raza de influență a forajului); se calculează gradientul hidraulic i(1) și distanța D(1), considerând în relația (6) i(m) = i(1);
- dacă D(1) este diferit de l(1), se reface calculul pornind de la o valoare l(2), cuprinsă între l(1) și D(1);
- prin iterații succesive se ajunge la o valoare l(n) care coincide cu D(n) și aceasta este distanța D corespunzătoare timpului de tranzit normat pentru protecție, de 20 sau 50 de zile, și gradientului hidraulic mediu [i(m)], diferit pentru cele două cazuri, din zona conului de depresiune a forajului aflat în exploatare.
Limita zonei de protecție este, și în acest caz, un cerc cu centrul în punctul în care se află forajul și cu raza egală cu distanța de protecție calculată prin metoda iterativă.
3. Metoda Wyssling, care consideră acviferul omogen și izotrop, cu dinamică inițială
Prima etapă în aplicarea acestei metode se referă la determinarea elementelor specifice zonei de apel a captării (figura 2 din anexa nr. 3).
Lățimea zonei de apel, B (m), se determină din formula:
Q
B = ─────────,
(10)
K ● M ● i
unde:
- Q - debitul exploatat (mc/zi);
- K - coeficientul de filtrație (m/zi);
- se determină prin pompări experimentale;
- valori orientative pentru acest parametru, în funcție de litologia și granulometria stratului acvifer captat, sunt prezentate în anexa nr. 2;
- i - gradientul hidraulic, în condiții naturale de curgere (Q = O);
- M - grosimea acviferului captat (m).
Lățimea zonei de apel în dreptul forajului, b (m), este:
B
Q
b = ─ = ──────────────
(11)
2
2 ● K ● M ● i
Raza de alimentare aval de foraj, x(0) (m), este dată de formula:
Q
X(0) = ───────────────────
(12)
2 ● Pi ● K ● M ● i
Viteza efectivă a curentului subteran, v(e) (mc/zi), este:
K ● i
v(e) = ────── ,
(13)
n(e)
în care n(e) este porozitatea eficace (adimensional);
- valori orientative pentru acest parametru, în funcție de granulometria stratului acvifer captat, sunt prezentate în anexa nr. 2.
Pentru acviferele cu nivel liber se înlocuiește M cu următoarea expresie:
s(0)
M = H ─ ────
(14)
2
în care:
- H - grosimea acviferului cu nivel liber (m);
- s(0) - denivelarea în foraj (m).
Următoarea etapă constă în determinarea distanței corespunzătoare timpului de tranzit, t, de 20 sau 50 de zile, cu relația:
± d + radical din d[d+8●x(0)]
D(a),D(v) = ──────────────────--------------─,
(15)
2
în care:
- d - v(e)t;
- semnul (+) corespunde calculului distanței D(a) (m), amonte de captare, iar semnul (-), calculului distanței D(v)(m), aval de captare.
Această metodă permite calculul aproximativ al distanțelor, obținându-se valori utilizabile mai ales pe direcția amonte, spre deosebire de direcția aval, unde, în special la viteze efective mari, pot apărea valori ale lui D(v) mai mari decât x(0) (ceea ce este imposibil în realitate). În acest caz, distanța de protecție în aval va fi considerată x(0).
Distanța laterală de protecție, D(l), în punctul situat la distanța D(a) (figura 2 din anexa nr. 3) este identică cu distanța de protecție a unui puț care exploatează un acvifer fără dinamică inițială (metoda Trofin), dar nu poate fi mai mare decât b, respectiv B/2. În cazul în care această distanță calculată este mai mare decât b, se va considera D(l) = b.

Articolul 12

Pentru captările prin drenuri, considerând poziționarea acestora în stratul acvifer cu nivel liber, mărimea zonelor de protecție sanitară se calculează pornind de la același criteriu al timpului de tranzit t al unei particule de apă, prin utilizarea ecuațiilor de mișcare ale apei către dren. În funcție de valoarea gradientului hidraulic (i) se deosebesc 3 situații:
1. i ≤ 0,003. Se admite intrarea simetrică a apei pe ambele părți ale drenului (figura 3 din anexa nr. 3). Rezolvarea ecuațiilor de mișcare a apei conduce la următoarea expresie pentru distanța de protecție, D (m):
Relația (16)
unde:
- K - coeficientul de filtrație (m/zi);
- se determină prin pompări experimentale;
- valori orientative pentru acest parametru, în funcție de litologia și granulometria stratului acvifer captat, sunt prezentate în anexa nr. 2;
- q - debitul specific al drenului (mc/zi/m);
- t - timpul de tranzit impus (20 sau 50 de zile);
- n(e) - porozitatea eficace (adimensional);
- valori orientative pentru acest parametru, în funcție de granulometria stratului acvifer captat, sunt prezentate în anexa nr. 2;
- h(0) - înălțimea apei la intrarea în dren (m).
2. 0,003 < i = 0,01. Se admite că apa curge spre dren numai dinspre amonte (figura 4 din anexa nr. 3).
Expresia distanței de protecție, D (m), în acest caz este următoarea:
Relația (17)
în care:
- Eta(0) = h(0)/H;
- Eta(1) = h(1)/H;
- H - grosimea stratului de apă neinfluențat de dren (m);
- i - gradientul hidraulic (adimensional);
- h(0) - înălțimea stratului de apă la intrarea în dren (m);
- h(1) - înălțimea stratului de apă la limita distanței de protecție (m).
Prin integrarea expresiei timpului de parcurgere a distanței, D, se obține relația:
Relația (18)
în care:
t - timpul normat pentru protecția acviferului (20 sau 50 de zile);
K - coeficientul de filtrație (m/zi);
- se determină prin pompări experimentale;
- valori orientative pentru acest parametru, în funcție de litologia și granulometria stratului acvifer captat, sunt prezentate în anexa nr. 2;
ne - porozitatea eficace (adimensional);
- valori orientative pentru acest parametru, în funcție de granulometria stratului acvifer captat, sunt prezentate în anexa nr. 2
H - grosimea stratului de apă neinfluențată de dren;
Eta(0), Eta(1) - cu semnificația de la relația (17).
Din reprezentarea grafică a relației (18) în diagrama din figura 5 - anexa nr. 3, cunoscând Eta(0) și, valoarea expresiei tki^2/n(e)H, se obține valoarea Eta(1).
Având toate elementele din expresia (17) cunoscute, se calculează D.
3. i > 0,01. În acest caz acviferul se consideră cu grosime mică și pantă mare și se admite că viteza de intrare a apei în dren este egală cu viteza apei în strat.
Expresia distanței de protecție, D (m), este:
K ● i ● t
D = ────────── ,
(19)
n(e)
în care:
- K - coeficientul de filtrație (m/zi);
- se determină prin pompări experimentale;
- valori orientative pentru acest parametru, în funcție de litologia și granulometria stratului acvifer captat, sunt prezentate în anexa nr. 2;
- i - gradientul hidraulic în condiții naturale de curgere (adimensional);
- t - timpul de tranzit (zile);
- n(e) - porozitate eficace (adimensional);
- valori orientative pentru acest parametru, în funcție de granulometria stratului acvifer captat, sunt prezentate în anexa nr. 2.

Articolul 13

Metodele grafice, având la bază modele matematice, au fost dezvoltate pentru o dimensionare mai rapidă a zonelor de protecție de diverși specialiști (Sauty și Thiery, Van Waegeningh și Van Duijvenboden, Pettyjohn, Zamfirescu etc.). Acestea au în vedere determinarea distanțelor de protecție prin interpolare, utilizându-se reprezentări grafice (nomograme) realizate pentru diferite condiții hidrogeologice, tipuri și dimensiuni de captări.

Articolul 14

Atât în cazul puțurilor, cât și al drenurilor și izvoarelor, dimensionarea zonelor de protecție poate fi efectuată utilizând metode numerice. Este necesar un volum mare de date experimentale: sarcini piezometrice, coeficienți de filtrație, transmisivități, coeficienți de înmagazinare, coeficienți de drenanță, debite exploatate, variația spațio-temporală a indicatorilor fizici, chimici și microbiologici ai apei, relațiile cu apele de suprafață și cu acviferele adiacente, valorile de realimentare a acviferului, factorii care influențează transportul de poluanți - coeficienții de dispersie și difuzie, factorii de retardare etc.

Principiul acestor metode constă în determinarea spectrului hidrodinamic și calcularea izocronelor pentru timpii de tranzit impuși, astfel:

a) în etapa I se generează un câmp al distribuției sarcinilor piezometrice, cu ajutorul unui model de curgere, pe baza unui set de parametri hidrogeologici și a unui set de condiții de margine;

b) în etapa a II-a, acest câmp de sarcini piezometrice este utilizat pentru simularea transportului de poluanți; sunt determinate direcțiile principale de curgere, vitezele de transport și, în funcție de timpul de tranzit impus, sunt desenate izocronele în jurul captării.

Articolul 15

Articolul 16

În cazul captărilor cu infiltrație prin mal (constituite din puțuri sau drenuri) se va determina relația râu-acvifer, se vor calcula distanțele de protecție sanitară față de râul presupus poluat cu care acviferul se află în legătură, amplasându-se captarea la o distanță minimă față de râu corespunzătoare izocronei de 20 de zile. În cazul când acest lucru nu este posibil (la râurile cu albiile majore înguste sau la captările deja în funcțiune), fie se va proceda la tratarea apei ca și în cazul surselor de suprafață, fie întregul bazin hidrografic al râului, în amonte de captare, va fi supus unui regim special de restricție pentru prevenirea poluării acestuia.

Articolul 17

Articolul 18

Întrucât aplicarea criteriului timpului de tranzit pentru dimensionarea zonelor de protecție sanitară presupune cunoașterea vitezei efective de mișcare a apei subterane, este foarte important ca aceasta să fie determinată experimental, și nu prin calcul, utilizându-se metoda marcărilor cu trasori, cel puțin la captări importante, pentru care sunt asigurate punctele de introducere a trasorilor în acvifer - puțuri preexistente.

II.3.2. Perimetrul de protecție hidrogeologică

Articolul 19

Perimetrul de protecție hidrogeologică se poate delimita utilizându-se metoda analizei complexe hidrostructurale, metoda hidrodinamică sau modelarea matematică a curgerii apei subterane.

1. Metoda analizei complexe hidrostructurale se poate aplica pentru tipurile de captări de ape subterane (foraje, izvoare, drenuri).

Această metodă se bazează pe o analiză complexă a condițiilor geologice (litologia, vârsta și extinderea depozitelor care cantonează acviferul captat), hidrogeologice (parametrii hidrogeologici, direcția de curgere a apei subterane, relația cu apele de suprafață sau cu hidrostructurile adiacente), geomorfologice și hidrografice. Se vor avea în vedere și alte aspecte locale sau regionale care pot asigura o mai bună protecție a resurselor de apă.

Pentru delimitarea perimetrului de protecție hidrogeologică se analizează, în principal, următoarele materiale grafice:

a) harta topografică la o scară convenabilă, 1:25.000 sau 1:50.000, pe care sunt amplasate lucrările de captare;

b) harta geologică a zonei de studiu, la scara 1:200.000 sau 1:50.000, care să prezinte vârsta și extinderea formațiunilor care cantonează acviferul captat;

c) harta hidrogeologică a zonei de studiu care să prezinte direcția de curgere a apei subterane, pe baza hidroizohipselor;

d) secțiunile hidrogeologice care să prezinte legăturile hidraulice cu alte hidrostructuri, după caz;

e) harta cu localizarea surselor de poluare existente și potențiale din zona de studiu.

Pe baza analizei acestor materiale grafice se poate determina zona de alimentare a formațiunilor ce cantonează acviferul captat și localizarea acesteia în raport cu zona de descărcare (naturală sau prin lucrări de captare).

Delimitarea perimetrului de protecție hidrogeologică se determină astfel:

a) în amonte de captare, pe direcția de curgere a apei subterane, limita perimetrului de protecție hidrogeologică poate fi limita (stratigrafică) de dezvoltare a depozitelor ce cantonează acviferul exploatat (zona de alimentare);

b) aval de captare, în dreptul captării, limita perimetrului de protecție hidrogeologică o constituie raza de influență (conul de depresiune) a captării, determinată în funcție de parametrii hidrogeologici ai acviferului și de parametrii de exploatare;

c) lateral, în amonte de captare, limitele perimetrului de protecție hidrogeologică sunt constituite de linii de curent (perpendiculare pe hidroizohipse), care nu sunt influențate de conul de exploatare a captării;

d) rețeaua hidrografică, aflată în legătură hidraulică cu acviferul exploatat poate constitui, în funcție de poziționarea captării, una dintre limitele perimetrului de protecție hidrogeologică;

e) albia minoră a râurilor, așa cum este definită de

Legea apelor nr. 107/1996 , cu modificările și completările ulterioare, nu face parte din perimetrul de protecție hidrogeologică;

f) în funcție de extinderea zonei de alimentare și de morfologia zonei, cumpăna de ape poate constitui o limită a perimetrului de protecție hidrogeologică.

2. Metoda hidrodinamică se aplică în cazul acviferelor freatice și de adâncime exploatate prin foraje.

Perimetrul de protecție hidrogeologică se va determina folosindu-se metoda analitică Wyssling, conform art. 11 alin. (3), astfel încât să fie asigurat un timp de tranzit în subteran de minimum 3.650 de zile pentru orice substanță nedegradabilă sau greu degradabilă, care s-ar infiltra la limita acestei zone și ar ajunge în captare.

3. Modelarea matematică a curgerii apei subterane și transportului de poluanți se poate utiliza în cazul exploatărilor prin foraje, drenuri și izvoare și implică cunoașterea întregului sistem al curgerii, de la constituția geologică și distribuția spațială a corpurilor geologice permeabile până la parametrii hidrogeologici ai acviferului (conductivitate hidraulică, transmisivitate, coeficient de înmagazinare) sau hidrodispersivi ai acviferului (coeficienți de dispersie și difuzie, factorul de retardare).

În mod sintetic, etapele de modelare constau în elaborarea modelului conceptual, fundamentarea matematică a modelării numerice și realizarea modelului de curgere și a modelului de transport de masă prin mediul poros saturat, prin rezolvarea numerică a ecuațiilor utilizate pentru descrierea mișcării apei și a poluanților în sistemul acvifer.

În etapa de realizare a modelului conceptual se urmărește schematizarea hidrostructurii studiate, ținându-se cont de toate aspectele referitoare la regimul de curgere: cu nivel liber sau sub presiune, extinderea spațială a domeniului modelat, geometria frontierelor, condițiile la limită pentru curgere, condițiile inițiale din interiorul domeniului acvifer, caracteristicile litostratigrafice, neomogenitatea, anizotropia, compușii chimici implicați în transfer, mecanismele de transfer în interiorul domeniului, posibilitatea de schimb chimic între faze, variabilele de stare, prezența sau absența surselor poluante și repartiția lor temporală și spațială, procesele chimice și biologice.

În mod concret, modelul conceptual va fi elaborat pe baza întregului ansamblu de date disponibile, în urma unei analize corespunzătoare.

Pentru determinarea perimetrului de protecție hidrogeologică se consideră un timp de tranzit de 3.650 de zile.

II.4. Metode de dimensionare a zonelor de protecție sanitară aplicabile în cazul acviferelor fisurale și/sau carstice

Articolul 20

În cazul acviferelor cantonate în fisurile rocilor vulcanice și metamorfice (acvifere fisurale), precum și în cazul acviferelor dezvoltate în fisurile și golurile rocilor carbonatice (acvifere carstice), criteriul timpului de tranzit este mai puțin relevant decât în cazul acviferelor cu porozitate interstițială, deoarece nu au loc aceleași procese de filtrare, adsorbție și biodegradare care să conducă la epurarea naturală a apelor subterane. De aceea se va acorda atenție sporită celorlalte criterii: caracteristicile morfologice, litostratigrafice, structural-tectonice ale zonei, caracteristicile hidrogeologice, condițiile la limită și vulnerabilitatea la poluare ale acviferului, regimul de exploatare al captării.

Articolul 21

Determinarea zonelor de protecție pentru captările de ape subterane din acviferele fisurale și/sau carstice necesită ca în studiul hidrogeologic menționat în anexa nr. 1 accentul să fie pus pe cercetări minuțioase de teren, constând în: cartare geologică și hidrogeologică de detaliu, teste hidrodinamice, studii microtectonice, estimarea timpului de tranzit prin marcări cu trasori, electrometrie pentru determinarea extinderii structurilor acvifere, studii geochimice pentru determinarea ariilor poluate ale solului, zonei de aerație și acviferului etc.

Articolul 22

Articolul 23

Articolul 24

Articolul 25