Διερεύνηση της θαλάσσιας διείσδυσης σε παράκτιους υδροφορείς σε δελταϊκό περιβάλλον: η περίπτωση του Δέλτα του Ποταμού Νέστου

Abstract

The present doctoral thesis deals with the hydrogeological and hydrochemical conditions prevailing in the eastern part of the Nestos River Delta, which belongs to the Prefecture of Xanthi, Greece. It investigates the phenomenon of seawater intrusion, as it appears and evolves in this lowland coastal area, taking into account issues and procedures within the framework of integrated management of groundwater resources. The salinization of groundwater has both environmental and socioeconomic impact.The research area is located in the southwestern coastal part of the Prefecture of Xanthi and is bounded by Nestos River and Laspias torrent (from West to East) and from the southern parallel to the shore irrigation ditch of the Thalassia - Kremasti network to the coastline (from North to South). Nearly all of the research area is used for agricultural activities, with the exception of built-up areas, pastures, swamps and a small forest land. The area of investigation has a spatial extent of 143.0 km2, including the structured, fallow, swampy and forested areas. The morphological relief of the research area is characterized as flat deltaic, containing a hydrographic network of small canals, a main drainage - irrigation ditch and Nestos River - Laspias Stream at its borders.The largest area of the plain of the prefecture of Xanthi, including the eastern Nestos River Delta, and the wider riverbed of the streams of the research area, is covered by Quaternary deposits. Within the Quaternary deposits an essentially unconfined aquifer occurs, and in areas where the Neogene subsoil has a small depth, they extend to the upper layers of the Neogene sediments. In the main plain parts of the area, groundwater also occurs in alternating confined to semi-confined aquifers. Generally, aquifers located within Quaternary formations and extending alongside of old riverbeds, are in close hydraulic relationship with them. The main feature which characterises the hydrogeological behavior of the Quaternary Delta materials, is the large heterogeneity of the aquifers, that occurs both in vertical and in horizontal directions. This heterogeneity is the result of successive alternating erosions, depositions and continuous shifts of the wider riverbed of Nestos.In terms of groundwater distribution, the Delta area hosts two distinct zones. The first, developed in the recent Quaternary deposits in the form of an unconfined to semiconfined aquifer with a thickness of 10-50 m and the second in the older sediments (Pleistocene-Pleiocene) in the form of alternating confined aquifers, where near the coast they have been documented up to a depth of 170 m. These aquifers are directly related to the action of surface drainage axes in the corresponding geological periods.The results of the analyses concerning the hydrochemical conditions in the study area demonstrate and confirm the existence of the seawater intrusion phenomenon in the unconfined aquifer system. A qualitative degradation of groundwater mainly due to anthropogenic causes associated with overpumping of the aquifers.In this PhD thesis research, both the quantitative and qualitative characteristics of the unconfined aquifer system were examined. The research period of the dissertation concerns the period between 2006 and 2015.

Η παρούσα διδακτορική διατριβή εξετάζει τις υδρογεωλογικές και υδροχημικές συνθήκες που επικρατούν στο ανατολικό τμήμα του Δέλτα του Ποταμού Νέστου που ανήκει στο Νομό Ξάνθης. Διερευνά το φαινόμενο της θαλάσσιας διείσδυσης, όπως αυτό εμφανίζεται και εξελίσσεται στο πεδινό αυτό παράκτιο τμήμα, με τη λογική μιας ολοκληρωμένης διαχείρισης των υπόγειων υδατικών πόρων. Η υφαλμύριση των υπόγειων νερών έχει τόσο περιβαλλοντικές, όσο και οικονομικές - κοινωνικές επιπτώσεις.Η περιοχή έρευνας εντοπίζεται γεωγραφικά στο νοτιοδυτικό παράκτιο τμήμα του Νομού Ξάνθης και οριοθετείται από τον Ποταμό Νέστο και τον χείμαρρο Λασπία (από δυτικά προς ανατολικά) και από τη νοτιότερη παράλληλη προς την ακτογραμμή αρδευτική τάφρο του δικτύου Θαλασσιάς - Κρεμαστής έως την ακτογραμμή (από βόρεια προς νότια). Το σύνολο σχεδόν της περιοχής έρευνας χρησιμοποιείται για γεωργικές δραστηριότητες, με εξαίρεση τις δομημένες περιοχές, τις χέρσες εκτάσεις, τα έλη και τη μικρή δασώδη έκταση. Η έκταση της περιοχής έρευνας ανέρχεται στα 143,0 km2, συμπεριλαμβανομένων των δομημένων, χέρσων, ελωδών και δασωδών εκτάσεων. Το μορφολογικό ανάγλυφο της περιοχής έρευνας χαρακτηρίζεται ως πεδινό δελταϊκό και περιέχει ένα υδρογραφικό δίκτυο αποτελούμενο από μικρά κανάλια, μια κύρια αποστραγγιστική - αρδευτική τάφρο και τον Ποταμό Νέστο – χείμαρρο Λασπία στα όριά της.Η μεγαλύτερη έκταση της πεδιάδας του Νομού Ξάνθης, συμπεριλαμβανομένου του ανατολικού Δέλτα του Νέστου, και την ευρύτερη κοίτη των χειμάρρων της περιοχής έρευνας, καλύπτεται από Τεταρτογενείς αποθέσεις. Φιλοξενούν ένα βασικό φρεάτιο υδροφορέα, που στις περιοχές όπου το νεογενές υπόβαθρο παρουσιάζει μικρό βάθος, επεκτείνονται και στα ανώτερα στρώματα του Νεογενούς. Στα κυρίως πεδινά τμήματα, η υδροφορία τους εντοπίζεται και σε επάλληλους υπό πίεση ως μερικώς υπό πίεση υδροφορείς. Γενικά, οι υδροφορείς που βρίσκονται εντός των Τεταρτογενών σχηματισμών και αναπτύσσονται κατά μήκος παλαιών αξόνων χειμάρρων ή παλαιοκοιτών ποταμών, βρίσκονται σε στενή υδραυλική σχέση με αυτούς. Το κύριο χαρακτηριστικό το οποίο καθορίζει την υδρογεωλογική συμπεριφορά των Τεταρτογενών υλικών του Δέλτα, είναι η μεγάλη ετερογένεια των υδροφορέων, που εμφανίζεται, τόσο κατά την κατακόρυφη, όσο και κατά την οριζόντια έννοια. Η ετερογένεια αυτή είναι αποτέλεσμα των διαδοχικών σε εναλλαγή διαβρώσεων, αποθέσεων και μεταβολών της ευρύτερης κοίτης του Ποταμού Νέστου.Από πλευράς κατανομής των υπόγειων νερών, η περιοχή του Δέλτα φιλοξενεί δύο υδροαποθεματικές ζώνες. Η πρώτη, που αναπτύσσεται στις πρόσφατες τεταρτογενείς αποθέσεις με μορφή ελεύθερου φρεατίου υδροφορέα ή μερικώς υπό πίεση υδροφορέα με πάχος 10 - 50 m, και η δεύτερη στα παλαιότερα ιζήματα (πλειστόκαινο-πλειόκαινο) με μορφή επάλληλων υπό πίεση υδροφορέων, που κοντά στην ακτή έχουν εντοπισθεί μέχρι το βάθος των 170 m. Οι υδροφορείς αυτοί έχουν άμεση σχέση με τη δράση των επιφανειακών αξόνων αποστράγγισης στις αντίστοιχες γεωλογικές περιόδους.Τα αποτελέσματα των αναλύσεων, που αφορούν στις υδροχημικές συνθήκες της περιοχής, καταδεικνύουν και επιβεβαιώνουν την ύπαρξη του φαινομένου της θαλάσσιας διείσδυσης στον υπό έρευνα φρεάτιο υδροφορέα. Έτσι, διαπιστώνεται ποιοτική υποβάθμιση των υπόγειων νερών, που κυρίως οφείλεται σε ανθρωπογενή αίτια, που σχετίζονται με την υπεράντληση των υδροφορέων. Στην έρευνα της διδακτορικής διατριβής εξετάστηκαν, τόσο τα ποσοτικά, όσο και τα ποιοτικά χαρακτηριστικά του φρεάτιου υδροφορέα. Η χρονική περίοδος της έρευνας της διατριβής αφορά στο χρονικό διάστημα μεταξύ των ετών 2006 έως και 2015.