Condiţii geologice
Din punct de vedere geologic zona se suprapune zonei flisului extern care cuprinde Unitatea (Pânza) de Tarcău si Unitatea Marginală (Pânza Vrancei).
Unitatea (Pânza) de Tarcău formată din depozite ce aparţin Cretacicului şi Paleogenului apare pe Valea Bistriţei între localităţile Taşca şi Gura Pângărăciorului şi este formată din două litofaciesuri: litofaciesul de Tarcău-Fusaru şi litofaciesul de Tazlău. Lacul Pângăraţi este situat în sectorul de vale suprapus litofaciesului de Tazlău extins între defileul de la Straja şi Gura Pângărăciorului. Depozitele din litofacies aparţin cretacicului (Stratele de Audia, de Cârnu-Şiclău şi Stratele de Hangu) şi Paleocenului (Stratele de Izvor şi de Straja).
Stratele de Hangu, mai extinse în sectorul de vale dintre Straja şi Gura Pângărăciorului, cuprind o gamă largă de roci (calcare argiloase şi grezoase, gresii calcaroase, marne şi argile). Fiind mai puţin rezistente, ele au fost erodate mai uşor astfel că valea în acest sector are aspectul unui bazinet depresionar terasat.
Unitatea (Pânza de Vrancea) sau Unitatea Marginală se extinde de la Pângărăcior şi Secu-Vaduri până la contactul cutelor carpatice (culmile Cozla-Pietricica şi Cernegura) cu Subcarpaţii (Depresiunea Cracău – Bistriţa). Depozitele cele mai vechi aparţin Cretacicului (Stratele de Sarata şi Strate de Lepşa) însă specifice pentru această unitate în sectorul montan inferior al Văii Bistriţei sunt depozitele Paleocen-Eocene din Litofaciesul de Doamna – Kliwa (Stratele de Izvor, de Piatra – Uscata şi de Jgheabul Mare, Calcarele de Doamna, Stratele de Bisericani, Gresia de Lucăceşti şi Stratele de Gura Şoimului). 
Geomorfologia zonei
Sectorul de vale în care sunt amplasate lacurile este delimitat la nord de Munţii Stânişoara. Munţii Stânişoarei sunt alcătuiţi dintr-o culme principală de aproape 60 km orientată nord vest – sud est din care se desprind culmi secundare separate între ele de afluenţii Bistriţei. Altitudinea medie a Munţilor Stânişoarei este în medie de 800 m iar energia medie a reliefului este cuprinsă între 300 şi 400 m. Valea Bistriţei este flancată de cele mai mari altitudini care nu depăşesc însă 1200 m şi scad de la vest la est (Muncelul Pângăraţi,1154 m, Dealul Simon, 968m, Prihodiştea, 806m,Vârful Cozla, 651m). Culmea Munţilor Stânişoarei se termină cu Vârful Pietricica de 528 m, un martor de eroziune, ce reprezintă ultimul ”bastion” al acestor munţi “implantat” în Depresiunea subcarpatică Cracău-Bistriţa pe teritoriul municipiului Piatra Neamţ.
Pe partea sudică a sectorului montan inferior al Văii Bistriţei sunt situaţi Munţii Goşmanului din grupa central estică a Carpaţilor Orientali. Au o culme prelungă orientată pe direcţia nord vest – sud est şi sunt constituiţi predominant din flis grezos-sistos. Altitudinea maximă în zona este de 1293 m în Vârful Murgoci. Înălţimile cresc dinspre Valea Bistriţei spre sud (Vârful Hărmanului – 1226 m, Vârful Murgoci – 1293 m) şi scad către est spre Depresiunea subcarpatică Cracău-Bistriţa (Vârful cel Mare, 876 m, Vârful Cernegura 852 m).
Între Munţii Stânişoarei şi Goşmanului Valea Bistriţei s-a adâncit puternic având aspectul de culoar transversal format din bazinete depresionare între Straja şi Piatra Neamţ. Bazinetele sunt separate de sectoare de vale mai înguste la Straja şi Piatra Neamţ datorate unor formaţiuni geologice mai dure, predominant grezoase. Versanţii râului cu înclinarea cuprinsă între 6-17° şi 17-31° au cea mai mare răspândire însă în sectoarele înguste de la Straja pot depăşi şi 31°. Culoarul de vale al Bistriţei se deschide larg la Piatra Neamţ la ieşirea din munte. Relieful este plan comparativ cu versanţii ce o mărginesc iar formele de relief sunt de origine fluviatilă şi au rezultat în urma proceselor de eroziune, transport şi acumulare. Albia majoră a Bistriţei este despletită în numeroase braţe mai ales înainte de confluenţa cu lacul Bâtca Doamnei fiind însotită de 7 nivele de terase fluviatile cele inferioare având o extensiune mai mare. Terasele sunt parazitate de conurile de dejecţie ale cursurilor de apă ce converg către cursul principal sau de materialele deluviale provenite de pe versanţi.
Hidrologie
– Volum total: 6,75 milioane m³ de apă la nivel normal de retentie;
– Volum util: 2,2 milioane m³;
– Nivel normal de retenţie: 369,6 m;
– Nivel talveg: 349,7 m.
În sectorul analizat lacul primeşte doi afluenţi care nu aduc debite semnificative la nivelul lacului:
– Pârâul Pângăraţi: 7 km lungime, suprafaţa bazinului hidrografic 18 km² (din care 47,5% este ocupată de păduri);
– Pârâul Oanţu: 14 km lungime, suprafaţa bazinului hidrografic 40 km² (din care 70,95% este ocupată de păduri).
Regimul de scurgere al acestor pâraie este caracterizat prin debite lichide mici ( in jur de 0,1 m³/s) pe parcursul a 80% din an. În perioadele cu apele mici şi medii debitele solide sunt reduse, cantitatea de suspensii nu depăşeşte 0,1 g/l iar eroziunea in suprafata in bazinul aferent Lacului Pângăraţi are valori cuprinse intre 0,5-1 t/ha/an. În schimb primavara la topirea zăpezilor şi la viiturile produse de ploile torenţiale din timpul verii valorile turbidităţii pot creşte foarte mult ajungând la valori ale cantităţilor de suspensii de 20 g/l de apă.
Din punct de vedere al intensităţii procesului de colmatare volumul de suspensii reţinut anual în Lacul Pângăraţi este de circa 300 000 m³. Intensitatea procesului nu este uniformă în cuveta lacului, fiind mai mare la vărsarea parâului Oanţu al cărui con de dejecţie se prelungeşte mult în zona lacului.
Calitatea apei este bună fiind influenţată de volumul important de apă adus din lacul Izvorul Muntelui, de la adâncime, pentru producerea de energie electrica şi deversată în lac pe canalul de evacuare, după turbionare. În schimb apele mici ale Bistriţei au o mai mare încărcatură organică.
Din punct de vedere calitativ, indicatorii monitorizați din tabelul de mai jos demonstrează lipsa surselor majore de degradare a calităţii apelor din bazinele hidrografice care alimentează Lacul Pângăraţi.
Tabel: Caracteristici fizico-chimice ale apei din Lacul Pângărați
| Indicator | Punct recoltare 1 | Punct recoltare 2 | Punct recoltare 3 |
|---|---|---|---|
| Oxigen dizolvat (mg/l) | 11,76 | 7,82 | 10,16 |
| Saturație în oxigen (%) | 99,2 | 72,2 | 85,9 |
| Temperatura apei (ºC) | 5,4 | 9 | 5,5 |
| pH | 7,23 | 7,14 | 7,85 |
| Transparența (cm) | 250 | 40 | 120 |
Unde:
Punct recoltare 1 – intrare canal de fugă de la CE “Dimitrie Leonida”;
Punct recoltare 2 – Gura de varsare a Bistritei in lac;
Punct recoltare 3 – Pângărați baraj.
Astfel indicatorii de oxigen au valorile cele mai reduse în zona de vărsare a râului Bistrita, însă se păstrează în limitele clasei II de calitate. Conductivitatea electrică arata o încarcare redusă atât în substanțe dizolvate cât şi în alte categorii de poluanţi. De asemenea şi turbiditarea apei este foarte redusă, transparenţa fiind mai mare de 40 cm.
În ansamblu, conform Ordinului Ministrului Mediului și Gospodăririi Apelor nr. 161/2006 pentru aprobarea Normativului privind clasificarea calității apelor de suprafață în vederea stabilirii stării ecologice a corpurilor de apă, la indicatorii analizaţi consideraţi reprezentativi pentru un lac de baraj din zona de munte calitatea apei este foarte bună nefiind semnalate elemente care să indice un proces de eutrofizare, cu excepţia zonei de la coada lacului.
Din punct de vedere trofic, lacul se încadrează în categoria oligotrof cu floră algală foarte săracă, o apă bine oxigenată, cu încărcare organică scăzută, pH neutru şi mineralizare moderată. Grupa cu cea mai mare pondere la nivelul fitoplactonului este Bacillariophyta – diatomee, cu speciile dominante Cyclotella ocellata şi Achnanthes minutissima, urmată de Chrysophyta, reprezentată prin speciile genului Chrysococcus.
– Volum total: 4,43 milioane m³ de apă la nivel normal de retenţie;
– Volum util: 0,43 milioane m³;
– Nivel normal de retenţie: 349,8 m;
– Nivel talveg: 323,14 m.
Lacul primeşte doi afluenţi:
– Pârâul Pângărăcior: 13 km lungime; suprafaţa bazinului hidrografic 40 km² (din care fond forestier 82,4%).
– Secu-Vaduri: 11 km lungime; suprafaţa bazinului hidrografic 27 km² (din care fond forestier 69,7%).
Cele doua pâraie nu aduc debite lichide semnificative la nivelul lacului. Debite sunt în jur de 0,1 m³/s iar cantitatea de suspensii nu depăşeşte 0,1 g/l pe parcursul a 80% din an. Volumul de material adus prin eroziune de pe versanţi în lac este scăzut (0,5-1 t/ha/an) însă procesul de colmatare se intensifică mult primăvara, la topirea zăpezilor, şi vara în timpul ploilor torenţiale când turbiditatea apei poate depăşi 20 g/l.
Calitatea apei, vezi tabelul de mai jos, este bună, dar este influenţată de volumul important de apă adus din amonte.
Tabel: Caracteristici fizico-chimice ale apei din Lacul Vaduri
| Indicator | PR1 | PR2 | PR3 | PR4 | PR5 | PR6 |
|---|---|---|---|---|---|---|
| Oxigen dizolvat (mg/l) | 1,53 | 6,51 | 10,66 | 8,82 | 10,12 | 12,07 |
| Saturație în oxigen (%) | 13,83 | 59,3 | 97,8 | 76,3 | 81,7 | 108,3 |
| Temperatura apei(ºC) | 9,1 | 9,3 | 9,6 | 7,2 | 4,5 | 8,7 |
| pH | 7,18 | 7,37 | 8,28 | 7,97 | 7,91 | 7,92 |
| Transparența (cm) | 80 | 150 | 140 | – | – | – |
Unde: PR = punct de recoltare.
Calitatea apei din Lacul Vaduri se încadrează în clasa a II-a. La nivelul regimului oxigenului se observă valori caracteristice stării ecologice proaste datorită încărcării organice a sedimentelor din coada lacului. Aportul de substanţe organice din zonele de mal este evidenţiat de caracteristicile chimice şi fizice pe care le are izvorul (punctul 1) care drenează apa subterană de pe malul stâng. Calitatea apei este influenţată din infiltraţii provenite din anexele locuinţelor din zona de mal. Calitatea apei se îmbunătăţeşte semnificativ odată cu creşterea adâncimii apei şi odată cu apropierea de baraj. Turbiditarea apei este foarte redusă, transparenţa fiind mai mare de 80 cm.
În ansamblu, la indicatorii analizaţi, conform Ordinului Ministrului Mediului și Gospodăririi Apelor nr. 161/2006 pentru aprobarea Normativului privind clasificarea calității apelor de suprafață în vederea stabilirii stării ecologice a corpurilor de apă, calitate apei este bună nefiind semnalate elemente care să semnaleze eutrofizarea.
– suprafaţa 235 ha
– volum total de apă de 10 milioane m³
– adâncimea maximă a apei lângă baraj este de 15,5 m
Dimensiunile maxime ale suprafetei cuvetei lacustre la sunt:
– lungime 3200 m
– lăţimea de 1050 m
Principalul afluent care se varsă în lacul Bâtca Doamnei pe dreapta este pârâul Doamna iar în amonte, la coada lacului, canalul de evacuare al apei din lacul Vaduri şi vechiul curs al râului Bistriţa.
Atât pe pârâul Doamna cât şi pe vechiul curs al Bistriţei debitele sunt foarte reduse.
Calitatea apei este bună fiind influenţată de volumul de apă adus din amonte pe canalul de evacuare din lacul Vaduri şi de cei doi afluenţi principali Bistriţa (vechiul curs) şi pârâul Doamna.
Starea ecologică a apei Lacului Bâtca Doamnei este bună, el se încadrându-se în clasa a II-a de calitate.
Clima
Circulaţia atmosferică în zona este canalizată mai ales pe valea principală, vânturile zonale fiind mult mai puţin active ca urmare a culmilor limitrofe culoarului Bistriţei ce împiedică la dezvoltarea fenomenului de descendenţă pe văile secundare. Un rol deosebit în configurarea principalilor parametrii climatici în sectorul de amplasament al lacurilor îl are deci morfologia majoră a reliefului. Pe fondul fragmentării reliefului, a varietăţii expoziţiei şi înclinării diferite a versanţilor caracteristicile climatice generale local apar numeroasele condiţii locale. Astfel climatul acestui sector de vale a Bistriţei apare ca un uriaş puzzle de particularităţi micro şi topoclimatice.
Din punct de vedere climatic, arealul aferent ariei de protecţie specială avifaunistică ROSPA0125 Lacurile Vaduri și Pângărați se află situat la contactul dintre regiunea temperată cu influențe baltice, cu ierni geroase și bogate în precipitații solide şi cea cu nuanţe de excesivitate.
Climatul este specific munților cu înalțimi reduse, fiind caracterizat prin temperaturi medii anuale de 6-7º C, precipitații de 700-800 mm pe an și o circulație dominantă a maselor de aer din sectorul nordic și nord-estic. Amplitudinile termice diurne variază între 10-14º C în timpul verii şi 8-9ºC în timpul iernii. Iarna sunt specifice inversiunile termice cand aerul rece se menţine uneori mai multe zile pe fundul văii. Cantitățile maxime de precipitații se înregistrează în lunile mai-iulie, iar cele minime în intervalul februarie-martie.
Solurile
În zonele inalte, apar districambisoluri, specifice de altfel unui substrat mai acid.
Productivitatea solurilor este destul de redusă ea fiind determinată de limitări impuse de aciditate, volumul edafic redus, scheletul dominant cu roca la zi, pantă şi acoperirea terenului.
Odată cu amenajarea lacurilor solurile aluviale din albia majoră a Bistriţei au fost acoperite de ape.
