Αποκατάσταση υπόγειων υδροφορέων με την εφαρμογή τεχνητού εμπλουτισμού και τη χρήση επεξεργασμένων λυμάτων: η περίπτωση του υδροφορέα Κοκκινοχωρίων Κύπρου
Creators: name: Μαθιουδάκη, Μαρία Δημητρίου
Publisher: name: Aristotle University of Thessaloniki
Year: 2009
Subjects: Ανακυκλωμένο νερό
Τεχνητός εμπλουτισμός
Προσομοίωση
Υδροφορέας
Κοκκινοχώρια
Modflow
Treatment wastewater
Artificial recharge
Simulation
Aquifer
Kokkinochoria

description: Σκοπός της παρούσας διατριβής ειδίκευσης, είναι η διερεύνηση της δυνατότητας εφαρμογής τεχνητού εμπλουτισμού του υπόγειου υδροφορέα Κοκκινοχωρίων, παρά το Λιοπέτρι, με αξιοποίηση ανακυκλωμένου νερού από την Εγκατάσταση Επεξεργασίας Λυμάτων (Ε.Ε.Λ.) Αγίας Νάπας – Παραλιμνίου.H περιοχή του σχεδιαζόμενου εμπλουτισμού (περιοχή έρευνας) αποτελεί τμήμα της ΝΑ/κής Μεσαορίας και βρίσκεται Νότια του οικισμού Λιοπέτρι και στα Ανατολικά επεκτείνεται μέχρι τον οικισμό Σωτήρα. Η έκταση της περιοχής έρευνας είναι 6 Km2, εκ των οποίων τα 3 Κm2 είναι κρατική γη. Η περιοχή έχει ήπιο ανάγλυφο με υψόμετρο έως 50 m από την επιφάνεια της θάλασσας. Η περιοχή έρευνας χαρακτηρίζεται από ημίξηρες συνθήκες με μέση ετήσια βροχόπτωση 330 mm. Η περιοχή έρευνας καλύπτεται από αποθέσεις του σχηματισμού Λευκωσίας, πλειοκαινικής ηλικίας. Ο σχηματισμός Λευκωσίας με συνολικό πάχος που υπερβαίνει τα 800 m, αποτελείται από απολιθωματοφόρες μάργες και λεπτόκοκκους έως χονδρόκοκκους ασβεστιτικούς ψαμμίτες. Το ανώτερο τμήμα της περιοχής έρευνας καλύπτεται από συμπαγή δευτερογενή ασβεστόλιθο, γνωστό με την τοπική ονομασία «καυκάλα». Κάτω από τον ασβεστόλιθο αυτόν απαντάται ο μαλακός δευτερογενής ασβεστόλιθος, γνωστός με το όνομα «χαβάρα». Το μέσο πάχος των ανωτέρω ασβεστολίθων ανέρχεται περίπου σε 6 m. Ο κύριος υδροφορέας αναπτύσσεται στους ψαμμιτικούς ορίζοντες και άμμους. Το υπόβαθρο έχει ανώμαλη τοπογραφία με εναλλαγές βυθισμάτων και υβωμάτων και αποτελείται από τη μαργαϊκή ακολουθία. Λόγω της παρουσίας στεγανών σχηματισμών στην επιφάνεια, κατά τόπους απουσιάζει ο φρεάτιος υδροφορέας και διαμορφώνονται υπό πίεση υδροφορίες. Το μέσο πάχος του υδροφορέα ανέρχεται σε 80 m και το μέγιστο σε 120 m. Από τις υδρογεωλογικές τομές προκύπτει ότι στο Ανατολικό τμήμα της περιοχής έρευνας ο υδροφορέας έχει μικρότερο πάχος. Στην προτεινόμενη περιοχή εμπλουτισμού παρά το Λιοπέτρι, το βάθος του αδιαπέρατου μαργαϊκού υποβάθρου κυμαίνεται από - 25 έως - 40 m από την επιφάνεια της θάλασσας (α.ε.θ.). Ο υδροφορέας είναι εξαντλημένος λόγω της υπεράντλησης των τελευταίων δεκαετιών με συνολικό πάχος ακόρεστης ζώνης ~ 75, εκ των οποίων 25 - 50 m προσφέρονται για τεχνητό εμπλουτισμό. Η υφαλμύρινση λόγω θαλάσσιας διείσδυσης στο νότιο παράκτιο τμήμα της ευρύτερης περιοχής μελέτης και η νιτρορρύπανση από την εντατική χρήση αζωτούχων λιπασμάτων στις καλλιέργειες είναι οι δύο κύριες αιτίες ποιοτικής υποβάθμισης του υδροφορέα των Κοκκινοχωρίων. Στον υδροφορέα Κοκκινοχωρίων παρά το Λιοπέτρι ενδείκνυται ο τεχνητός εμπλουτισμός μέσω βαθιών γεωτρήσεων και όχι με επιφανειακή κατάκλυση, λόγω της παρουσίας στεγανού εδαφικού καλύμματος. Αυτό είναι συμβατό και με την Οδηγία Πλαίσιο 2000/60/ΕΚ για την ποσοτική αποκατάσταση του υδροφορέα. Τα προτεινόμενα έργα για τον εμπλουτισμό του υδροφορέα Κοκκινοχωρίων περιλαμβάνει την κατασκευή 90 εμπλουτιστικών γεωτρήσεων στην κρατική γη της περιοχής έρευνας παρά το Λιοπέτρι (έκταση 3 km2). Οι γεωτρήσεις θα έχουν βάθος έως 90 m στο Δυτικό τμήμα της περιοχής έρευνας και μικρότερο βάθος (~ 50 m) στο Ανατολικό τμήμα, λόγω μικρότερου πάχους του υδροφορέα. Μετά τη διάτρηση θα γίνει συμπλήρωση της γεώτρησης (σωλήνωση και χαλίκωση) και ανάπτυξη (καθαρισμός - επιφανειακή προστασία). Η προτεινόμενη μέθοδος εμπλουτισμού περιλαμβάνει την εισαγωγή νερού σε μια γεώτρηση για αποθήκευση και άντληση από υφιστάμενες ή νέες γεωτρήσεις. Περιοδικά συνιστάται η τοποθέτηση αντλητικών συγκροτημάτων στις εμπλουτιστικές γεωτρήσεις, ούτως ώστε να γίνεται καθαρισμός των γεωτρήσεων στην περίπτωση έμφραξης (clogging) μετά από μακροχρόνιο εμπλουτισμό. Με βάση την υδρογεωλογική συμπεριφορά του Υδροφορέα Κοκκινοχωρίων Κύπρου, επιχειρείται η σύνταξη μαθηματικού ομοιώματος υπόγειας ροής. Παρά την ύπαρξη περιορισμένων αντιπροσωπευτικών χρονοσειρών, κατέστει δυνατή η επιτυχής προσομοίωση του υδροφόρου συστήματος. Πραγματοποιήθηκε τεχνητός εμπλουτισμός του υδροφορέα Κοκκινοχωρίων με 1.000.000 m3/yr μέσω 30 βαθειών γεωτρήσεων. Μετά την πάροδο 5 χρόνων, προέκυψε άνοδος της στάθμης κατά 17 m στο ανατολικό τμήμα και κατά 39 m στο δυτικό τμήμα της περιοχής έρευνας χωρίς αρδεύσεις.
description: This study deals with the possibility of application of artificial recharge in the Kokkinochoria aquifer, close to Liopetri village (study area), using the reclaimed wastewater, which is produced at Agia Nappa - Paralimni treatment plant.The study area is located south of Liopetri village and is part of South-Eastern Mesaoria basin. It covers an area about of 6 Km2; 3 Km2 out of them is public land. The area is characterized by semi - arid climatic conditions. The mean annual rainfall is 330 mm. From a geological point of view, the study area is covered by deposits of Nicosia formation, Pliocene aged (thickness &gt; 800 m), which consists of marls and fined to coarse grained calcitic sandstone. The upper part consists of secondary limestone compact crust (kafkala) and soft limestone (chavara). The average thickness of the aforementioned limestones is 6 m. The aquifer system is developed at sandstone horizons and sands. The base of the aquifer mainly consists of marls and has a rugged topography with alternations of ridges and troughs. Due to the presence of impermeable strata in the ground surface, the phreatic aquifer locally absents and the aquifer system is of confined conditions. The average thickness of the aquifer is up to 80 m and the maximum 120 m. Based on the lithological profiles of the drilled boreholes, it is concluded that the thickness of the aquifer in the eastern part of the study area is smaller than in the western part. In the study area close to Liopetri village, the depth of the marly base of the aquifer ranges between - 25 and - 40 m below mean sea level (msl). The average thickness of the unsaturated zone, below sea level, is 25 m, whereas the average thickness of rocks of the unsaturated zone above sea level is 50 m. The thickness of the saturated zone depends on the local hydrogeological conditions and the pumping regime ranging between 1 - 5 m. Seawater intrusion due to overexploitation and the nitrate pollution due to intensive use of fertilizers are the main causes of groundwater quality deterioration in the study area. Artificial recharge using treated wastewater in the Kokkinochoria aquifer, close to Liopetri village, via deep boreholes, is an internationally acceptable practice, which is compatible with the 2000/60/EC directive and may be contributed to cover a part of irrigation needs, as borehole to the sustainable water resources management in this region. The proposed depth of boreholes is 90 m in the western part of the study area and less than 50 m in the eastern part. After drilling, the borehole will be complete (casing and gravel pack) and development (cleaning and surface protection). Based on hydrogeological conditions of the Kokkinochoria aquifer system, a groundwater flow is attempted. Despite limited availability of representative time series, it was possible to effectively simulate the studied system. It was realised artificial recharge in Kokkinochoria aquifer with 1.000.000 m3/yr via 30 deep drillings. After the byway of 5 years, resulted in groundwater level rise. 17 m in Eastern part and 39 m in the western part of the study area without irrigations.