Ποιότητα υπόγειων υδάτων σε τμήμα της λεκάνης του Βοιωτικού Κηφισού
Creators: name: Κωνσταντίνου, Βασίλειος Ιωάννη
Publisher: name: Aristotle University of Thessaloniki
Year: 2013
Subjects: Οδηγία 2000/60ΕΕ
Λεκάνη απορροής
Οικολογική ποιότητα
Βοιωτικός Κηφισός
Υπόγειο νερό
Αντίστροφη μοντελοποίηση
Diretive 2000/60
Viotikos Kifisos river basin
Εcological quality
Groundwater
PHREEQC
Inverse modeling

description: Η οικολογική ποιότητα και η διαχείριση των υδάτων σε επίπεδο λεκάνης απορροής έχει γίνει αντικείμενο ποικίλων συζητήσεων και προβληματισμών. Επίσης, κατά καιρούς έχουν διατυπωθεί διάφορες προτάσεις για τη βελτίωση της ποιότητας των υδάτων, όπως και την καλύτερη διαχείρισή τους. Τα κράτη-μέλη της Ευρωπαϊκής Ένωσης κατανοώντας τη σημαντική αξία των υδάτινων πόρων και τη σχέση τους με τη λειτουργία των οικοσυστημάτων θέσπισαν την οδηγία 2000/60/ΕΕ. Συγκεκριμένα η οδηγία αποτελεί μια συνολική και καινοτόμο προσπάθεια προστασίας και διαχείρισης των υδατικών πόρων, γιατί είναι το πιο βασικό θεσμικό εργαλείο που εισάγεται στον τομέα του νερού σε επίπεδο Ευρωπαϊκής Ένωσης (ΕΕ). Στο παραπάνω πλαίσιο εντάσσεται και η θεματική της παρούσας εργασίας, η οποία αναφέρεται στην ποιότητα των υπόγειων υδάτων σε τμήμα της λεκάνης του Βοιωτικού Κηφισού. Η εργασία αποτελείται από δύο μέρη, το θεωρητικό και το πρακτικό. Στο θεωρητικό παρουσιάζεται η λεκάνη απορροής του Βοιωτικού Κηφισού, η οποία ανήκει στο 7ο υδατικό διαμέρισμα Ανατολικής Στερεάς Ελλάδας. Η περιοχή μελέτης βρίσκεται στο κεντρικό τμήμα της λεκάνης του Β. Κηφισού και συγκεκριμένα στο μέσο και κάτω ρου του ποταμού. Αυτό το τμήμα παρουσιάζεται γεωγραφικά και γεωμορφολογικά και έπειτα αναφέρονται οι χρήσεις γης στην περιοχή, καθώς και το υδρογραφικό δίκτυο με έντονη την παρουσία πηγών. Επιπλέον γίνεται αναφορά στους γεωλογικούς σχηματισμούς και την υδρολογία της περιοχής. Αυτά αποτελούν τη βάση για την καλύτερη κατανόηση της υδρογεωλογίας, η οποία καταλαμβάνει ένα μεγάλο μέρος της εργασίας. Συγκεκριμένα στην περιοχή μελέτης εμφανίζονται δύο υδροφόρα συστήματα, το προσχωματικό και το καρστικό υδροφόρο σύστημα. Το πρώτο αναπτύσσεται στις αδρομερείς τεταρτογενείς αποθέσεις και το δεύτερο στα ανθρακικά πετρώματα. Όσον αφορά το πρακτικό μέρος, στην περιοχή μελέτης, έγινε αρχικά ο σχολιασμός των δεδομένων χημικών αναλύσεων, τα οποία προέρχονται από δειγματοληψίες νερού στην ακόρεστη ζώνη, στο προσχωματικό και στο καρστικό υδροφόρο σύστημα κατά τη χρονική περίοδο 2009 έως 2011. Έπειτα ακολούθησε η στατιστική και η γραφική επεξεργασία των δεδομένων αυτών. Συγκεκριμένα υπολογίστηκαν οι συσχετίσεις και οι ιοντικοί λόγοι για την ακόρεστη ζώνη και για κάθε υδροφόρο σύστημα και αντίστοιχα πραγματοποιήθηκε η δημιουργία των υδροχημικών διαγραμμάτων Piper Durov και Wilcox για κάθε έτος δειγματοληψιών. Κατόπιν, πραγματοποιήθηκε ο χαρακτηρισμός της ποιότητας των υπόγειων νερών στο προσχωματικό και στο καρστικό υδροφόρο σύστημα με κριτήρια τα όρια ανθρώπινης κατανάλωσης και τα ποιοτικά όρια άρδευσης. O χαρακτηρισμός έγινε σύμφωνα με την Οδηγία 2000/60/ΕΕ, καθώς επίσης και με την Οδηγία 2006/118/ΕΕ για τα υπόγεια ύδατα. Επιπλέον, χρησιμοποιήθηκε το πρόγραμμα PHREEQC, το οποίο επιλύει υδρο-γεωχημικά μοντέλα. Συγκεκριμένα έγινε εφαρμογή της αντίστροφης μοντελοποίησης (inverse modeling) με στόχους την επιβεβαίωση των υπόγειων ροών στα υδροφόρα συστήματα, την ερμηνεία των διαδικασιών που λαμβάνουν σε αυτά, καθώς και τον προσδιορισμό της συμβολής της ακόρεστης ζώνης στα νερά του προσχωματικού υδροφόρου συστήματος. Το ασβεστολιθικό υπόβαθρο της λεκάνης και οι σχηματισμοί της σχιστοκερατολιθικής διάπλασης έχουν διαμορφώσει τη χημική σύσταση των υπόγειων νερών. Έτσι, αυτά χαρακτηρίζονται κυρίως από το ασβέστιο και τα όξινα ανθρακικά ιόντα με έντονη την παρουσία ιόντων σιδήρου, μαγγανίου και νικελίου, τα οποία προέρχονται από την αποσάθρωση των λατεριτικών οριζόντων. Οι διασταλλάξεις της ακόρεστης ζώνης, με συγκεντρώσεις αμμωνιακών ιόντων μεγαλύτερες του ορίου ποσιμότητας, φανερώνουν επιβάρυνση από τη χρήση αζωτούχων λιπασμάτων. Στο προσχωματικό υδροφόρο σύστημα οι συγκεντρώσεις των νιτρικών ιόντων παρουσιάζουν τιμές μεγαλύτερες του αντίστοιχου ορίου. Το καρστικό υδροφόρο σύστημα δεν παρουσιάζει μεγάλες συγκεντρώσεις νιτρικών ιόντων, διότι είναι πιο βαθύς υδροφορέας και χαρακτηρίζεται από υψηλή έως πολύ υψηλή υδροπερατότητα, η οποία αποτρέπει τις αυξημένες συγκεντρώσεις ρύπων. Οι υδροχημικές διεργασίες που πραγματοποιούνται στην περιοχή μελέτης είναι κυρίως η διάλυση και η ανάμιξη. Η χημική κατάσταση των υπόγειων νερών χαρακτηρίζεται ως κακή, χρησιμοποιώντας ως κριτήριο τα όρια ανθρώπινης κατανάλωσης, λόγω των αυξημένων συγκεντρώσεων των νιτρικών και των αμμωνιακών ιόντων. Όμως, χρησιμοποιώντας ως κριτήρια τα όρια αρδευσιμότητας, η χημική ποιότητα τους κρίνεται ως καλή. Τέλος, η αντίστροφη μοντελοποίηση φανέρωσε την έντονη επίδραση των διασταλλάξεων της ακόρεστης ζώνης στα νερά του προσχωματικού υδροφόρου συστήματος, επιβεβαιώνοντας τις διεργασίες και τις διευθύνσεις των υπόγειων ροών στα δυο υδροφόρα συστήματα.
description: The ecological quality and water management at the basin level has been the subject of various debates and concerns. Also occasionally various proposals have formulated to improve water quality, as better management. Member States of the European Union adopted Directive 2000/60/EC, because they understand the significant value of water resources and their relationship to ecosystem functioning. Specifically, the directive is a comprehensive and innovative effort to protect and manage water resources, because it is the most crucial official implement that is inserted in the water sector in the European Union (EU). The above framework is included in this study, which refers to the quality of groundwater in Viotikos Kifisos river basin. This study is consisted by two parts, theoretical and practical. The theoretical part presents Viotikos Kifisos river basin which belongs to the 7th Water District of Greece. The study area is located in the central part of Viotikos Kifisos river basin, namely in the middle and lower reaches of the river. In this area is presented the geographical and geomorphological characteristics and then is referred the land uses and the hydrographic network, which characterised with a significant presence of sources. Furthermore, is reported the geological formations and hydrology of this region. The above provide the basis for a better comprehension of the hydrogeology which occupies a significant issue of this study. Specifically, in the study area appeared two aquifer systems, the alluvial and the karst aquifer system. The first one is in the coarse quaternary deposits and the second in the carbonate rocks. On the practical part, initially the study area was based on the data of chemical analyzes which came from water samplings in the vadose zone, in the alluvial and in the karst aquifer system during the period 2009-2011. Then was followed the statistical and the graphical processing of data. Specifically calculated correlations and ionic rations for the vadose zone and for each aquifer system and respectively held the creation of hydrochemical diagrams of Piper Durov and Wilcox for each year samplings. Then, was made a characterization of the quality of groundwater in alluvial and in karst aquifer system, firstly with limits for human consumption and then with irrigation quality limits. The characterization was based on Directive 2000/60/EC and Directive 2006/118/EC for groundwater. Furthermore, the program PHREEQC was used, which solves hydro-geochemical models. Specifically was applied inverse modeling which aims to confirm groundwater flow in aquifer systems, the interpretation of the processes involved in them and determining the contribution of vadose zone in groundwater of alluvial aquifer system. The limestone background of the basin and formations of the Jurassic tectono-metamorphic complex have formed the chemical composition of groundwater. Thus, they are characterized primarily by calcium and bicarbonate ions with a significant presence of ions of iron manganese and nickel which come from weathering of lateritic horizons. The vadose zone leachates show that concentrations of ammonium ions are greater than the limits of human consumption, revealing deterioration from nitrogen fertilizer use. In the alluvial aquifer system concentrations of nitrates have values greater than the corresponding limit. The karst aquifer system does not shows high concentrations of nitrates because it is deeper aquifer and is characterized by high to very high permeability, which prevents increased pollutant concentrations.Τhe hydrochemical processes of dissolution and mixing are carried out in the study area. The chemical status of groundwater characterized as poor, using as criterion the limits for human consumption due to the increased concentrations of nitrate and ammonium ions. However, using as criteria the irrigation quality limits, chemical quality is characterized as good. Finally, the inverse modeling shows the strong influence of vadose zone leachates in the waters of the alluvial aquifer system, confirming the processes and directions of groundwater flow in the two aquifer systems.