Introducere în problema apelor subterane carstice
Dezvoltarea rapidă a industriei, agriculturii și creșterea constantă a populației creează în mod constant cereri mai mari de cantități de apă folosite. Această creștere a cerințelor poate fi satisfăcută fie din apa subterană, fie din apa de suprafață, în timp ce utilizarea apei de suprafață, în special ca apă potabilă, este de câteva ori mai scumpă decât utilizarea apei subterane. Prin urmare, ca o sursă potențială de rezerve uriașe de apă potabilă și de utilitate, zonele carstice au atras mult timp atenția oamenilor de știință.
Pentru a clarifica terminologia apei carstice, există tipuri de ape subterane a căror apariție este asociată cu roci carbonatice, precum calcar, dolomiți, gips, conglomerate carbonatice sau sare de mare. Apa perturbă rocile carbonatate și creează un sistem complicat de cursuri separate care au propriile bazine. Cu toate acestea, roca compactă de carbonat este practic impermeabilă. Infiltrarea și circulația apei în ea sunt permise prin tulburări, fie prin crăpături și înfrumusețare. Când dioxidul de carbon este dizolvat în apa care curge prin calcarul crăpat, carbonatul de calciu insolubil este transformat în bicarbonat de calciu solubil. Acest proces poate fi scris prin ecuația chimică: CaCO3 + H2O + CO2 → Ca (HCO3) 2. În acest fel, se creează relief carstic și forme de relief carstic, fie de suprafață, fie subteran. Unii autori se referă la apele carstice drept ape de fractură carstică (ape subterane).
Cunoașterea dezvoltării formelor carstice este condiționată de cunoașterea legilor hidrografiei carstice. O parte a teritoriului Slovaciei are o structură geologică foarte adecvată din punct de vedere hidrologic, care permite crearea și concentrarea unor resurse semnificative de apă subterană. Cele mai mari surse și rezerve ale acestora se află în sedimentele cuaternare și carbonatate (calcare și dolomiți) din mezozoicul din Carpații occidentali. Faptul că apa subterană a sedimentelor cuaternare este deja utilizată pe scară largă și că poluarea acesteia este în creștere și degradare a determinat hidrogeologii să se concentreze recent pe cercetarea și utilizarea apelor subterane din rocile carbonice cu fractură carstică. Aceste roci formează zone semnificative în principal în munții de bază din Carpații occidentali și în munții minereului slovac. Structura tectonică complexă condiționată de tectonica de pliere și fractură și structura caracteristică a mantalei au creat o serie de structuri hidrogeologice de fractură carstică. Aceste structuri hidrogeologice ocupă o suprafață de 3280 km2 din suprafața totală a Mesozoicului, care în Carpații occidentali este de aproximativ 9930 km2, ceea ce reprezintă aproximativ 33%.
Conform ultimelor prognoze, cantitatea totală de resurse de apă subterană carstică este de peste 27 m3. s –1. Chiar și din cantitatea cuantificată de resurse de apă subterană carstică, se folosește doar o mică parte. Resursele și resursele semnificative de apă subterană sunt încă neexploatate. Gradul actual și ineficient de utilizare a acestora este cauzat de două grupuri de probleme. Primul grup este legat de complexitatea și claritatea nu întotdeauna suficientă a structurii geologice și a condițiilor hidrogeologice. Problemele care necesită eforturile hidrogeologilor sunt cuantificarea reaprovizionării apei subterane a structurilor hidrogeologice carstice și transferurile apelor subterane din structurile hidrogeologice deschise către mediile roci adiacente. Al doilea grup de probleme este legat de variabilitatea regimului apei carstice și de acumularea acestora. În special, fluctuația mare a abundenței apelor carstice și, de asemenea, lipsa cunoștințelor despre rezervele acumulate ale apelor carstice în structurile hidrogeologice individuale sunt puțin clarificate. Deși există o serie de probleme, principala rămâne volatilitatea mare a resurselor de apă carstică (în special izvoare), ceea ce face imposibilă utilizarea mai optimă a acestui tip de apă subterană fără intervenții artificiale complexe.
Evaluarea apelor carstice ale bazinelor hidrografice hidrogeologice în ansamblu este cel mai bun și mai precis mod de a obține rezultate medii fiabile și de a rezolva o serie de probleme hidrogeologice de bază. Acesta este implementat prin echilibrele hidrologice, în cadrul cărora este posibil să se evalueze relațiile precipitații-scurgeri, evapotranspirația, modificările rezervelor de apă carstică, precum și resursele naturale ale apelor carstice și modificările lor în timp. Soluția acestor probleme evidențiate are o importanță de bază pentru o evaluare cuprinzătoare a condițiilor hidrogeologice ale apelor carstice, precum și pentru evaluarea resurselor acestora și o utilizare mai eficientă și mai economică pentru protecția lor.
Dezvoltarea de opinii cu privire la problema hidrografiei carstice
Legile hidrografiei carstice încă nu sunt pe deplin explicate. A. Grund (1903, 1910) a fost unul dintre primii hidrogeologi care a abordat această problemă. Potrivit acestuia, există un sistem irigat uniform cu un nivel continuu în terenurile carstice. Acest sistem irigat are două zone. Zona inferioară cu apă subterană predominant stagnantă se găsește în fisuri și peșteri la adâncime mare și zona superioară - zona apei curgătoare. Acesta are un nivel al apei înclinat spre zona de drenaj. Stratul stagnant are funcția de izolator, pe care este împrăștiată apa curentă.