Υδρογεωλογικές έρευνες στην παράκτια περιοχή από Μεγάλο Έμβολο έως Καλλικράτεια

Abstract

The aim of this study is to investigate the hydrogeological and hydrochemical conditions in the coastal part of the Eastern Thermaic Gulf, from Megalo Emvolo to New Kallikratia. Specifically, the hydrogeological research was focused on the seawater intrusion phenomenon in the coastal aquifers. The site covers an area of 252.5 km2, has a mean altitude of 96.5 m and a shoreline of 39 km. The terrain is variable with mean slopes of 10%; steep slopes are located in the mountainous region, whereas the terrain is flat near the coast. Geologically the study area is located in the Paionia zone. Most of the area consists of Neogene sediments. Quaternary sediments are found in the coastal parts and riverbeds, while in the northeast part of the area are located the bedrock formation. The average rainfall for the years 2008-2011 is 481.2 mm, while the average annual temperature is 15.98 oC. The actual evapotranspiration using the Thornthwaite - Mather method is 385.33 mm , which corresponds to 80.07% of the annual rainfall. The hydrogeological interest is focused on the porous formations of the area. The recharge of aquifers is mainly from the direct infiltration of precipitation. The hydraulic conductivity values range from 3.99 × 10-7 m/s to 2.45 × 10-4 m /s . The piezometric maps revealed that the groundwater flow direction is from the northeast to the southwest, while negative piezometric heads appearing in the coastal area due to seawater intrusion into the coastal aquifers. The hydrochemical research of the area revealed the phenomenon of salinization in the coastal aquifers of Angelochori, Epanomi, Nea Iraklia and Nea Kallikratia. High values of electrical conductivity, high concentrations of chloride, sodium , calcium ions and values of ionic ratios Na+/Cl-, Na+/K+, Cl-/(CO3-2+HCO3-), Cl-/SO4-2 και Ca+2/(HCO3-+ SO4-2) in these areas established seawater intrusion and are the main cause of degradation of groundwater quality. Increased nitrate concentrations also occur in the study area constituting a major deterioration problem of the studied aquifer due to the extensive use of fertilization in crops. The heavy metals encountered are due to geological formations and the existence of geothermal fluids. Also the study of the water table fluctuation in relation to the electrical conductivity values and the concentrations of chloride and sodium ions shows an increase of these values as the underground water level drops. The electrical resistivity tomographies (ERT) were performed in order to determine the extent of seawater intrusion. According to ERT a short distance from the coast the seawater intrusion affects the aquifers at a depth of 50-100 m from the ground surface moving away from the coast it expands to greater depths. Based on the comparison of ERT between the dry and the wet period, there is a decrease in the seawater intrusion zone in April 2011 compared to September 2010, due to the recharge of the aquifers during the wet period from precipitation.

Η εργασία αυτή έχει ως στόχο τη διερεύνηση των υδρογεωλογικών και υδροχημικών συνθηκών που επικρατούν στο παράκτιο τμήμα του Ανατολικού Θερμαϊκού κόλπου, από το Μεγάλο Έμβολο έως την Νέα Καλλικράτεια. Ιδιαίτερη έμφαση δίνεται στο φαινόμενο της διείσδυσης του θαλασσινού νερού στα παράκτια υδροφόρα στρώματα. Η έκταση της περιοχής έρευνας είναι 252,5 km2 και το μέσο υψόμετρο 96,5 m. Το ανάγλυφο χαρακτηρίζεται πεδινό έως λοφοειδές και το υδρογραφικό δίκτυο είναι μέτρια ανεπτυγμένο και έχει δενδριτική έως παράλληλη μορφή. Γεωλογικά η περιοχή έρευνας ανήκει στη ζώνη Παιονίας. Το μεγαλύτερο τμήμα της περιοχής αποτελείται από Νεογενή ιζήματα, στα παράκτια τμήματα και τις κοίτες ρεμάτων συναντώνται Τεταρτογενή ιζήματα, ενώ στα βορειοανατολικά όρια της περιοχής πετρώματα του υποβάθρου. Το μέσο ύψος βροχής για την τριετία 2008-2011 είναι 481,2 mm και η μέση ετήσια θερμοκρασία 15,98 οC. Η πραγματική εξατμισοδιαπνοή με την εφαρμογή της μεθόδου των Thornthwaite-Mather ανέρχεται στα 385,33 mm, που αντιστοιχεί στο 80,07% της ετήσιας βροχόπτωσης. Το μεγαλύτερο υδρογεωλογικό ενδιαφέρον παρουσιάζεται στους πορώδεις σχηματισμούς της περιοχής. Η τροφοδοσία των υδροφόρων στρωμάτων επιτυγχάνεται με την άμεση κατείσδυση των κατακρημνισμάτων. Οι τιμές της υδραυλικής αγωγιμότητας ή υδροπερατότητας κυμαίνονται από 3.99×10-7 m/sec έως 2.45×10-4 m/sec. Από τη μελέτη της πιεζομετρίας προκύπτει ότι η ροή του υπόγειου νερού είναι από τα βορειοανατολικά προς τα νοτιοδυτικά, ενώ στο παράκτιο τμήμα εμφανίζονται αρνητικά πιεζομετρικά φορτία με αποτέλεσμα τη διείσδυση της θάλασσας στα παράκτια υδροφόρα στρώματα. Από την υδροχημική έρευνα της περιοχής προκύπτει έντονο το φαινόμενο της υφαλμύρισης στα παράκτια υδροφόρα στρώματα του Αγγελοχωρίου, της Επανομής, της Νέας Ηράκλειας και της Νέας Καλλικράτειας. Οι υψηλές τιμές της ηλεκτρικής αγωγιμότητας, οι μεγάλες συγκεντρώσεις των ιόντων χλωρίου, νατρίου, ασβεστίου καθώς και οι τιμές των ιοντικών λόγων Na+/Cl-, Na+/K+, Cl-/(CO3-2+HCO3-), Cl-/SO4-2 και Ca+2/(HCO3-+ SO4-2) σε αυτές τις περιοχές αποδεικνύουν τη διείσδυση του θαλασσινού νερού και αποτελούν και την κύρια αιτία υποβάθμισης της ποιότητας του υπόγειου νερού. Στην περιοχή επίσης σημαντικό πρόβλημα αποτελούν οι αυξημένες συγκεντρώσεις νιτρικών, λόγω της λίπανσης των αγρών. Τα βαρέα μέταλλα που συναντώνται οφείλονται στη σύσταση των γεωλογικών σχηματισμών και στην ύπαρξη γεωθερμικών ρευστών. Επίσης από τη μελέτη της διακύμανσης της στάθμης του υπόγειου νερού σε σχέση με τις τιμές της ηλεκτρικής αγωγιμότητας και τις συγκεντρώσεις των ιόντων χλωρίου και νατρίου προκύπτει αύξηση των τιμών αυτών καθώς η στάθμη του υπόγειου νερού πέφτει. Από τις ηλεκτρικές τομογραφίες που έγιναν για τον προσδιορισμό του μετώπου της υφαλμύρισης προκύπτει ότι σε μικρή απόσταση από την ακτή η διείσδυση του θαλασσινού νερού επηρεάζει τα υδροφόρα στρώματα σε βάθος 50-100 m από την επιφάνεια του εδάφους και όσο απομακρυνόμαστε από την ακτή αυτή επεκτείνεται σε μεγαλύτερα βάθη. Από τη διενέργεια τομογραφιών την ξηρή και την υγρή περίοδο προκύπτει μείωση της ζώνης διείσδυσης του θαλασσινού νερού τον Απρίλιο του 2011 σε σχέση με τον Σεπτέμβριο του 2010, λόγω εμπλουτισμού των υδροφόρων στρωμάτων κατά την υγρή περίοδο από τα κατακρημνίσματα.