Υδρογεωλογική και υδροχημική διερεύνηση των υπόγειων νερών της παράκτιας ζώνης της υδρολογικής λεκάνης Αλμυρού Μαγνησίας

Abstract

The present PhD thesis deals with the hydrogeological and hydrochemical conditions in the coastal part of the hydrologic basin of Almyros in Magnesia Prefecture. The study area covering an area 134 km2, is constituted from two subbasins, Eyxenoypolis and Soyrpis. To the North it is bounded by the Nea Agchialos fault, to the South it is bounded by the village Soyrpi, and to the West it is bounded by the semi mountainous area. From a geological point of view, the Alpine bedrock of Almyros bain comprises formations belonging to the Ypopelagoniki (schist, calcitic schists and ultrabasic rocks) and Pelagoniki (Paleozoic rocks of Permio, crystalline limestones of Triassic- Jurassic age, shales cherts group, limestones and flysch) zone, respectively. The post-alpine sequence comprises Neogene deposits with lignite (marls) of Lower Pliocene, sub-yellow argillic marls of Upper Pliocene and clastic formations, mainly from fluvial origin of Pleistocene. The hydrogeological regime is controlled by the tectonic conditions of the study area. A fault pattern with NNW-SSE (Upper Miocene) and ENE-WSW to E-W (Plio- Pleistocene). The main aquifer systems are developed in Pleistocene deposits and carbonate rocks (karst aquifer). Generally, the recharge of the alluvial aquifer is occurred by the periodical flow of existing streams of region, from karstic formations and from the fissured crystalline rocks, with which they come in contact, as well as from the direct infiltration of rainfall. The geometric and hydraulic characteristics of aquifer systems in the study area are controlled by lithology and the tectonic conditions of region. Thus, the bigger thickness of the alluvial aquifers is recorded in the coastal part of the basin. Transmissivity values range between 8.0·10-4–1.2·10-2 m2/s with mean value 2.3·10-3 m2/s, while the hydraulic conductivity ranges between 7.9·10-6–2.5·10-4 m/s with mean value 6.7·10-5 m/s. The transmissivity of karst aquifers varies between 2·10-4 – 2.6·10-1 m/s, with mean value 2.9·10-2 m/s. Based on results of geostatistical analysis, concerning the distribution of hydraulic parameters of alluvial aquifers it is concluded that CoKriging method is the most reliable in the spatial distribution of transmissivity. The Kefalosi karstic spring is located at a distance of 3250 m form the cost, discharging the Othrys mountain. It is discharged at an elevation of about 26.5 m above sea level. The spring is brackish and plays an important role in hydrochemical conditions of the study area, due to the mixing phenomena. The salinity of the spring is associated with the geological and tectonic regime of the wider area. The piezometric conditions that prevail in the region favours the occurrence of submarine springs and artesian phenomena in the coastal part. Based on historical data of water level measurements, a decline of water level is recorded, due to over exploitation during the last decades and to decrease of natural recharge. From a hydrochemical point of view it is concluded that seawater intrusion phenomenon is related to natural geological structure of the area and to human activities. Seawater intrusion phenomena are presented on the edges of sub-basin Eyxenoypolis and in the coastal and central area of sub-basin Soyrpis, regions what are in hydraulic connection with the brackish water of the karstic aquifers. The absence of seawater intrusion phenomena in the central area of sub-basin Eyxenoypolis can be associated with the high hydraulic head in this area. This conclusion is also confirmed by the application of a mathematic model for simulation of groundwater flow, and from the geological – stratigraphic and tectonic conditions that prevail in the region. Based on the results of chemical analysis of Kefalosi springwater and the appearance of brackish wells in the southern part of the sub-basin Eyxenoypolis it is revealed, that the presence of salinity in the southern part of the study area is related to the presence of sharp of saline water and overpumping of alluvial aquifers. High nitrate concentrations, exceeding the upper acceptable limit (50 mg/l) are observed in groundwater of alluvial aquifers and can be associated with intensive use of fertilisers. For the coastal alluvial aquifer of sub-basin Eyxenoypolis, higher nitrate concentrations are recorded in the central part, south of the military airport, while in the sub-basin of Soyrpis the higher values are presented in its southern part. Finally, a three-dimensional model was developed for the alluvial aquifer of Eyxenoypolis sub-basin, using the MODFLOW code, in order to estimate the groundwater budget. From the estimated groundwater budget it is concluded that a significant amount of water discharges to the sea, mitigating the seawater intrusion towards inland. Furthermore, the model was used to predict the aquifer system response, under different climatic scenarios.

Η παρούσα διδακτορική διατριβή εξετάζει τις υδρογεωλογικές και υδροχημικές συνθήκες που επικρατούν στο παράκτιο τμήμα της υδρολογικής λεκάνης του Αλμυρού, του Νομού Μαγνησίας. Η περιοχή έρευνας αποτελείται από δύο υπολεκάνες, της Ευξεινούπολης και της Σούρπης, και καταλαμβάνει έκταση περίπου 134 km2. Οροθετείται βόρεια από τη ρηξιγενή ζώνη της Ν. Αγχιάλου, νότια φτάνει μέχρι και νότια του χωριού Σούρπη, ενώ περιορίζεται από τα δυτικά στο παράκτιο τμήμα της λεκάνης. Τα αλπικά ιζήματα που παρουσιάζονται στην περιοχή της λεκάνης του Αλμυρού ανήκουν στην Υποπελαγονική και στην Πελαγονική ζώνη και είναι για μεν την Πελαγονική το αλπικό υπόβαθρο, οι σχιστόλιθοι, οι ασβεστιτικοί σχιστόλιθοι και τα υπερβασικά πετρώματα, για δε την Υποπελαγονική τα Παλαιοζωικά πετρώματα του Περμίου, οι κρυσταλλικοί ασβεστόλιθοι Τριαδικού-Ιουρασικού, η σχιστοκερατολιθική διάπλαση και οι οφιόλιθοι, οι επικλυσιγενείς ασβεστόλιθοι και ο φλύσχης. Τα μεταλπικά ιζήματα που παρατηρούνται στην περιοχή είναι τα νεογενή απολιθωματοφόρα και λιγνιτοφόρα ιζήματα (μάργες) τα οποία ανήκουν στο Κάτω Πλειόκαινο, οι υποκίτρινες αργιλικές μάργες του Ανωτέρου Πλειοκαίνου και τα κλαστικά υλικά, κυρίως ποτάμιας και ποταμοχερσαίας προέλευσης του Πλειστοκαίνου. Επίσης, σημαντικό ρόλο διαδραματίζουν οι τεκτονικές συνθήκες της περιοχής στη διαμόρφωση των υδρογεωλογικών και υδροχημικών συνθηκών της περιοχής έρευνας, με την εμφάνιση ρηγμάτων διευθύνσεων ΒΒΔ-ΝΝΑ (Ανώτερο Μειόκαινο) και ΑΒΑ-ΔΝΔ έως Α-Δ (Πλειο-Πλειστόκαινο μέχρι σήμερα). Γενικά η τροφοδοσία των προσχωματικών υδροφόρων στρωμάτων της περιοχής επηρεάζεται από την περιοδική ροή των ρεμάτων της περιοχής, από τους ανθρακικούς όγκους της και τα διερρηγμένα κρυσταλλικά πετρώματα, με τα οποία έρχονται σε επαφή, καθώς επίσης και από τα ατμοσφαιρικά κατακρημνίσματα της περιοχής. Τα γεωμετρικά και υδραυλικά χαρακτηριστικά των υδροφόρων στρωμάτων της περιοχής επηρεάζονται από τη λιθολογία και τις τεκτονικές συνθήκες της περιοχής, με τα μεγαλύτερα πάχη των προσχωματικών υδροφόρων να παρουσιάζονται στο παράκτιο τμήμα της λεκάνης. Οι τιμές της μεταβιβαστικότητας κυμαίνονται μεταξύ 8.0·10-4 – 1.2·10-2 m2/s με τη μέση τιμή να είναι 2.3·10-3 m2/s, ενώ η υδραυλική αγωγιμότητα κυμαίνεται μεταξύ 7.9·10-6 – 2.5·10-4 m/s με την μέση τιμή να είναι 6.7·10-5 m/s. Για τους ανθρακικούς σχηματισμούς της περιοχής οι τιμές της μεταβιβαστικότητας κυμαίνονται μεταξύ 1.2·10-4 – 2.6·10-1 m/s με την μέση τιμή να είναι 2.9·10-2 m/s. Επίσης πραγματοποιήθηκε γεωστατιστική ανάλυση των υδραυλικών χαρακτηριστικών των προσχωματικών υδροφόρων στρωμάτων της περιοχής, με την οποία διαπιστώθηκε ότι η μέθοδος CoKriging είναι η πιο αξιόπιστη στη χωρική κατανομή της μεταβιβαστικότητας των στρωμάτων αυτών της περιοχής. Η πηγή της Κεφάλωσης, που εντοπίζεται μέσα στα καρστικά πετρώματα Όθρυος, εκδηλώνεται σε υψόμετρο 26.5 m πάνω από την επιφάνεια της θάλασσας και σε απόσταση 3250 m από την ακτή παρουσιάζει ξεχωριστό ενδιαφέρον στη διαμόρφωση των υδροχημικών συνθηκών της περιοχής, γιατί παρουσιάζει υφάλμυρο νερό το οποίο και προέρχεται από μίξη θαλασσινού και γλυκού νερού. Η αλατότητα της πηγής και η εκδήλωσή της σ’ αυτό το υψόμετρο συνδέεται με τις τοπικές γεωλογικές και τεκτονικές συνθήκες της περιοχής. Οι πιεζομετρικές συνθήκες που επικρατούν στην περιοχή δημιουργούν συνθήκες υποθαλάσσιων αναβλύσεων και φαινόμενα αρτεσιανισμού. Ωστόσο από διαχρονικές μετρήσεις της στάθμης του υπόγειου νερού στην περιοχή διαπιστώνεται ταπείνωσή της τα τελευταία χρόνια που σχετίζεται με τη μείωση των ποσοτήτων που τροφοδοτούν τα υπόγεια στρώματα της περιοχής, καθώς επίσης και από την υπερεκμετάλλευση των υπόγειων υδροφορέων. Από την ανάλυση των υδροχημικών συνθηκών της περιοχής διαπιστώνεται πως το φαινόμενο της υφαλμύρινσης που παρατηρείται στην περιοχή είναι μόνιμο με τα αίτια της επιβάρυνσης των υπογείων νερών της περιοχής να είναι αρχικά φυσικά - γεωλογικά, και στη συνέχεια ανθρωπογενή που σχετίζονται από τις υπεραντλήσεις των υδροφόρων στρωμάτων. Η εμφάνιση φαινομένων διείσδυσης θαλασσινού νερού παρουσιάζεται στα περιθώρια της υπολεκάνης της Ευξεινούπολης και στο παράκτιο και κεντρικό τμήμα της υπολεκάνης της Σούρπης, περιοχές οι οποίες γειτνιάζουν με τους καρστικούς υφάλμυρους υδροφορείς της περιοχής. ....................................................................................