Μεταπτυχιακή Διατριβή Ειδίκευσης

Transcript

1 ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΠΑΤΡΩΝ ΣΧΟΛΗ ΘΕΤΙΚΩΝ ΕΠΙΣΤΗΜΩΝ ΤΜΗΜΑ ΓΕΩΛΟΓΙΑΣ ΤΟΜΕΑΣ ΕΦΑΡΜΟΣΜΕΝΗΣ ΓΕΩΛΟΓΙΑΣ & ΓΕΩΦΥΣΙΚΗΣΚΗΣ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΥΔΡΟΓΕΩΛΟΓΙΑΣ Μεταπτυχιακή Διατριβή Ειδίκευσης ΘΕΜΑ: Η ΔΙΕΡΕΥΝΗΣΗ ΤΗΣ ΤΡΩΤΟΤΗΤΑΣ ΤΟΥ ΚΑΡΣΤΙΚΟΥ ΣΥΣΤΗΜΑΤΟΣ ΤΩΝ ΤΡΙΑΔΙΚΩΝ ΑΝΘΡΑΚΙΚΩΝ ΛΑΤΥΠΟΠΑΓΩΝ ΣΤΟ ΟΡΟΠΕΔΙΟ ΠΑΛΑΙΟΜΑΝΙΝΑ-ΠΕΝΤΑΛΟΦΟΣ, ΝΔ ΑΙΤΩΛΟΑΚΑΡΝΑΝΙΑ. ΚΑΚΑΒΑ ΜΑΡΙΑ ΓΕΩΛΟΓΟΣ ΠΑΤΡΑ 2015

2 Επιβλέπουσα Καθηγήτρια: Ελένη Ζαγγανά Μέλη Εξεταστικής Επιτροπής: Κωνσταντίνος Νικολακόπουλος Νικόλαος Λαμπράκης 2

3 Αφιερωμένο στους γονείς μου για την αμέριστη συμπαράσταση τους στη διάρκεια των σπουδών μου 3

4 ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ ΠΡΟΛΟΓΟΣ... 6 ΠΕΡΙΛΗΨΗ... 8 ABSTRACT ΠΕΡΙΟΧΗ ΜΕΛΕΤΗΣ Εισαγωγή Δημογραφικά και πληθυσμιακά στοιχεία της περιοχής Ξηρόμερου Χλωρίδα - Πανίδα Προγενέστερες γεωλογικές έρευνες στην περιοχή μελέτης ΓΕΩΛΟΓΙΑ Γεωλογία του Νομού Αιτωλοακαρνανίας Γενικά για την Ιόνια Ζώνη Παλαιογραφική εξέλιξη της Ιόνιας ζώνης περιοχή μελέτης Λιθοστρωματογραφία της Ιόνιας Ζώνης περιοχή μελέτης Γεωλογία της περιοχής Μελέτης TEKTONIKH Τεκτονική επισκόπηση στο νομό Αιτωλοακαρνανίας Τεκτονική επισκόπηση της ευρύτερης περιοχής του Ξηρόμερου Τεκτονικά χαρακτηριστικά της περιοχής μελέτης Το φαινόμενο του διαπειρισμού Το φαινόμενο του διαπειρισμού στην Δυτική Ελλάδα Το φαινόμενο του διαπειρισμού στην περιοχή μελέτης ΓΕΩΜΟΡΦΟΛΟΓΙΑ Το ανάγλυφο της ευρύτερης περιοχής μελέτης Το ανάγλυφο της περιοχής μελέτης Καρστική Γεωμορφολογία και Υδρογεωλογία Ορισμός του Καρστ Διεργασίες και εξέλιξη της καρστικοποίησης Καρστική γεωμορφολογική έρευνα με χρήση στερεοζευγαριών ορθοανηγμένων αεροφωτογραφιών ΥΔΡΟΛΟΓΙΑ ΚΛΙΜΑ Ατμοσφαιρικά κατακρημνίσματα (P) Εκτίμηση ελλειπουσών παρατηρήσεων Επεξεργασία βροχομετρικών παρατηρήσεων Έλεγχος Ομοιογένειας Προσδιορισμός βροχοβαθμίδας ΥΔΡΟΓΕΩΛΟΓΙΑ

5 6.1.Η Υδρολιθολογία της περιοχής έρευνας Μέτρηση στάθμης του ελεύθερου υδροφόρου ορίζοντα ΥΔΡΟΧΗΜΕΙΑ Μεθοδολογία Υδροχημική σύσταση των δειγμάτων ΤΡΩΤΟΤΗΤΑ Η έννοια της τρωτότητας Η Τρωτότητα των καρστικών συστημάτων Μέθοδοι εκτίμησης της τρωτότητας των καρστικών σχηματισμών Μέθοδος ΡΙ Μέθοδος VULK Μέθοδος LEA Μέθοδος TIME- INPUT Μέθοδος EPIK Μέθοδος RISKE Ενιαία Ευρωπαϊκή Μέθοδος Μέθοδος COP Εφαρμογή στην περιοχή μελέτης Παράγοντας O Υπερκείμενα στρώματα (overlying layers) Παράγοντας C Συγκέντρωση ροής (flow concentration) Παράγοντας P Βροχόπτωση (precipitation) Ο δείκτης τρωτότητας COP για την περιοχή μελέτης Η εκτίμηση της επικινδυνότητας του καρστικού συστήματος στην ρύπανση ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ Ελληνική Βιβλιογραφία Ξένη Βιβλιογραφία

6 ΠΡΟΛΟΓΟΣ Η παρούσα Μεταπτυχιακή Διατριβή Ειδίκευσης πραγματοποιήθηκε στα πλαίσια του Μεταπτυχιακού Προγράμματος Σπουδών «Γεωεπιστήμες και Περιβάλλον» στην κατεύθυνση της Εφαρμοσμένης και Περιβαλλοντικής Γεωλογίας. Αποτελεί συνέχεια του ερευνητικού προγράμματος Κ. Καραθοδωρή με τίτλο Διερεύνηση των μηχανισμών λειτουργίας και της τρωτότητας των καρστικών συστημάτων - Παράδειγμα εφαρμογής στο καρστικό σύστημα των κατώτερων γεωλογικών ενοτήτων της Ιονίου Ζώνης. Η ανάθεση της εργασίας αυτής έγινε από την κ. Ελένη Ζαγγανά, Επίκουρη Καθηγήτρια του Τμήματος Γεωλογίας του Πανεπιστημίου Πατρών. Με την περάτωση της παρούσας εργασίας θα ήθελα να εκφράσω τις πιο θερμές μου ευχαριστίες σε όλους όσους συνέβαλαν στην εκπόνηση της Μεταπτυχιακής Διατριβής Ειδίκευσης. Πιο συγκεκριμένα θα ήθελα να ευχαριστήσω : Την Επιβλέπουσα Επίκουρη Καθηγήτρια κ. Ελένη Ζαγγανά, για την καθοδήγηση που μου παρείχε τόσο στο θεωρητικό όσο και στο ερευνητικό μέρος της εργασίας μου. Το μέλος της Τριμελούς Εξεταστικής Επιτροπής κ. Κωνσταντίνο Νικολακόπουλο, Επίκουρο Καθηγητή του Τμήματος Γεωλογίας του Πανεπιστημίου Πατρών, για τη μύηση μου στα προγράμματα ArcGIS και ERDAS Image. Τον Καθηγητή κ. Νικόλαο Λαμπράκη, μέλος της Τριμελούς Εξεταστικής Επιτροπής και Διευθυντή του Εργαστηρίου Υδρογεωλογίας, του Τμήματος Γεωλογίας του Πανεπιστημίου Πατρών για την βοήθεια του σε ζητήματα εξειδικευμένων γνώσεων της Υδρογεωλογίας. Τον καθηγητή κ. Bartolome Andreo Navarro, του Τμήμα Γεωλογίας, του Πανεπιστήμιου της Μάλαγα, Ισπανία, για την παραχώρηση του μοντέλου COP και τις συμβουλές του για την εφαρμογή του. Την υποψήφια διδάκτορα Περσεφόνη Ρουμελιώτη, του Τμήματος Γεωλογίας του Πανεπιστημίου Πατρών, για τη πολύτιμη βοήθεια της στη σύνταξη των χαρτών με τη χρήση των Γεωγραφικών Συστημάτων Πληροφοριών καθώς και στην ολοκλήρωση των υδροχημικών αναλύσεων. 6

7 Τον υποψήφιο διδάκτορα, του Τμήματος Πολιτικών Μηχανικών του Πανεπιστημίου Πατρών, Νικόλαο Καλαπόδη για την επιτυχή ολοκλήρωση της εύρεσης καρστικών μορφών με πολλαπλές εργασίες υπαίθρου. Τον υποψήφιο διδάκτορα, του Τμήματος Γεωλογίας του Πανεπιστημίου Πατρών, Παναγιώτη Τσερόλα για τη βοήθεια του κατά τις εργασίες υπαίθρου. Τέλος, ευχαριστώ θερμά του γονείς μου για τη ηθική και οικονομική στήριξη που μου παρείχαν κατά τη διάρκεια της εκπόνησης της παρούσας διατριβής. 7

8 ΠΕΡΙΛΗΨΗ Σκοπός της παρούσας Μεταπτυχιακής Διατριβής Ειδίκευσης είναι η διερεύνηση της γενικής τρωτότητας (intrinsic vulnerability) του καρστικού συστήματος των Τριαδικών ανθρακικών λατυποπαγών, στην ευρύτερη περιοχή του νότιου Ξηρόμερου, ΝΔ Αιτωλοακαρνανία. Για το σκοπό αυτό πραγματοποιήθηκε γεωμορφολογική έρευνα του καρστικού συστήματος καθώς και μελέτη των υδρογεωλογικών και υδροχημικών συνθηκών αυτού. Η περιοχή μελέτης ανήκει γεωτεκτονικά στην Ιόνια ζώνη. Οι γεωλογικοί σχηματισμοί που παρατηρούνται είναι κατεξοχήν τα Τριαδικά ανθρακικά λατυποπαγή ενώ σε μικρότερη εξάπλωση απαντώνται οι σχηματισμοί της Μετα-Τριαδικής ανθρακικής ακολουθίας (Ασβεστόλιθοι Παντοκράτορα, Βίγλας, Λιασίου, Ηωκαίνου). Εμφανίζονται, επίσης, μεταλπικοί σχηματισμοί όπως Τεταρτογενείς αποθέσεις. Η βάση του γεωλογικού υπόβαθρου αποτελείται από εβαποριτικής σύστασης πετρώματα, τα φαινόμενα διαπειρισμού των οποίων, σε συνδυασμό με το τεκτονικό περιβάλλον της ζώνης, έχουν συντελέσει στον σχηματισμό και την ανάπτυξη των Τριαδικών ανθρακικών λατυποπαγών. Το φαινόμενο της καρστικοποίησης είναι έντονο στην υπό μελέτη περιοχή και παρατηρείται κυρίως στα Τριαδικά ανθρακικά λατυποπαγή. Κάνοντας χρήση τεσσάρων ψηφιακών μοντέλων ανάγλυφου (Aster GDEM, SRTM DEM, Ktimatologio DEM, Topographic DEM) καταλήξαμε ότι η μέθοδος που μας δίνει το μεγαλύτερο ποσοστό ταύτισης καρστικών μορφών, ταύτισης από επεξεργασία ψηφιακών μοντέλων ανάγλυφου και από ψηφιοποιημένα καρστικά έγκοιλα από στερεοζευγάρια ορθοανηγμένων αεροφωτογραφιών είναι αυτή από το ψηφιακό μοντέλο ανάγλυφου του ραντάρ SRTM. Προκειμένου να διερευνηθεί η γενική τρωτότητα ή ιδιοτρωτότητα (intrinsic vulnerability) του καρστικού συστήματος εφαρμόστηκε η μέθοδος COP, η οποία αναπτύχθηκε στα πλαίσια του Ευρωπαϊκού προγράμματος COST 620. Εφαρμόζοντας τη μέθοδο COP και τους παράγοντες που χρησιμοποιεί καταλήξαμε στο συμπέρασμα ότι το μεγαλύτερο μέρος της περιοχής παρουσιάζει υψηλή γενική τρωτότητα. Τέλος χρησιμοποιώντας το χάρτη της τρωτότητας και το χάρτη ρυπαντικών δραστηριοτήτων χρήσεων γης έγινε μια πρώτη εκτίμηση της διακινδύνευσης (επικινδυνότητας) του καρστικού συστήματος στη ρύπανση. 8

9 ABSTRACT The investigation of intrinsic vulnerability and the hydrogeological, hydrochemical and geomorthological conditions of the karst system of the Triassic Carbonate Breccia in southern Xiromero, SW Aitoloakarnania, Greece, is the aim of the present Master Thesis. The study area is part of the Ionian Geotectonic Zone. The geological basement of the area consists primarily of Triassic Carbonate Breccia and of Post - Triassic Carbonate series (the Jurassic Limestones known as Pantokratoras Limestones, the Lias Limestones, the Cretaceus Limestones of the Vigla formation and the Eocene Limestones). The diapirism phenomena of Evaporates in combination with the tectonic activity oin the External Hellenides have contributed to the creation of Triassic Carbonate Breccia. The karstification in this region, mainly in the Triassic Carbonate Breccia, is observed. Four different digital elevation models (Aster GDEM, SRTM DEM, Ktimatologio DEM, Topographic DEM) were used and the model which offered the largest identification percentage of karst features from DEM and from karst depressions, which created from aerial photos stereopairs, is the SRTM-DEM. In altitudes of m the majority of karst features (dolines, swallow holes) has been observed while at altitudes above 800m no karst structures exist. In order to estimate the intrinsic vulnerability of the carbonate aquifer the COP method has been implemented. This method has been created in the frame of the European project COST 620. The results of this method indicated that the greatest part of the study area present high intrinsic vulnerability. The geological background of high vulnerability is Triassic Carbonate Breccia. Finally, a first estimation of the risking assessment of the carbonate aquifer in pollution was been done taking into consideration the vulnerability map and the map of land use. 9

10 1.ΠΕΡΙΟΧΗ ΜΕΛΕΤΗΣ 1.1. Εισαγωγή Η περιοχή μελέτης βρίσκεται στo υδατικό διαμέρισμα της Δυτική Στερεάς Ελλάδα (GR04), στο ΝΔ τμήμα της νότιας Αιτωλοακαρνανίας (Εικόνα1.1). Καταλαμβάνει έκταση 171,33 km 2 και αποτελεί το ΝΔ τμήμα της ευρύτερης περιοχής με την ονομασία Ξηρόμερο. Περιλαμβάνει τμήματα των δήμων Αστακού και Φυτειών ενώ η επιμήκης έκταση του συστήματος των Τριαδικών ανθρακικών λατυποπαγών βρίσκεται ΒΑ της πόλης του Αστακού και δυτικά της πόλης του Αγρινίου, ενώ στο βόρειο τμήμα του βρίσκεται η κοινότητα των Φυτειών και στο νότιο η κοινότητα Πενταλόφου (Εικόνα 1.2). Γεωμορφολογικά ορίζεται από την επώθηση Μαχαλά στο ανατολικό τμήμα, όπου βρίσκεται και το ανατολικό τμήμα του μέσου ρου του ποταμού Αχελώου. Ο υπό μελέτη καρστικός υδροφόρος αναπτύσσεται στα ΤΑΛ και οριοθετείται προς βορρά από την διαπιστωμένη με παλαιότερες γεωφυσικές μεθόδους αναθόλωση των εβαποριτών στην περιοχή Φυτείες, νότια από το μέτωπο εκφόρτισης του καρστικού συστήματος, γνωστό ως Μέτωπο πηγών Λάμπρας ή Αγ. Δημητρίου και προς τη δύση από την επώθηση των ΤΑΛ στους Ιουρασικούς ασβεστόλιθους Παντοκράτορα του νοτίου τμήματος των Ακαρνανικών Ορέων. Στο βόρειο τμήμα της περιοχής βρίσκεται η λίμνη του Οζερού. Σύμφωνα με το «Σχέδιο Διαχείρισης των Λεκανών Απορροής Ποταμών του Υδατικού Διαμερίσματος Δυτικής Στερεάς Ελλάδας» (2014) η υπό μελέτη περιοχή αποτελεί το υδροσύστημα «Κατούνας Λεσινίου» με κωδικό GR0405 και ανήκει στη λεκάνη απορροής του ποταμού Αχελώου (ΛΑΠ) με κωδικό GR15 (Εικόνα 1.1). Τα όρια της ΛΑΠ Αχελώου καθορίζονται δυτικά από τις οροσειρές Θύαμο, Μακρύ, Βάλτο και Αθαμάνια, βορειοδυτικά από την οροσειρά Λάκμος και ανατολικά από τις οροσειρές Πίνδος, Τυφρηστός, Οξιά και Παναιτωλικό. Η ΛΑΠ Αχελώου έχει επιφάνεια 7531km 2 και περιλαμβάνει τους κύριους ποταμούς Αχελώο (μήκους 220km), Αγραφιώτη (μήκους 33km), Ταυρωπό (μήκους 52km), Ίναχο (μήκους 35km) και Κρικελιώτη (μήκους 37km). Διοικητικά η περιοχή μελέτης ανήκει στο δήμο Ξηρόμερο, ο οποίος είναι δήμος της Περιφέρειας Δυτικής Ελλάδας που συστάθηκε με το πρόγραμμα Καλλικράτης από τη συνένωση των προϋπαρχόντων δήμων Αστακού, Φυτειών και Αλυζίας. Η έκταση του είναι 584,82km 2 και ο πληθυσμός του κάτοικοι σύμφωνα με την απογραφή του Οι κάτοικοι του απασχολούνται κυρίως με αγροτικές εργασίες. 10

11 Με βάση το Ελληνικό Γεωδαιτικό Σύστημα Απεικόνισης, Ε.Γ.Σ.Α. 87, οι συντεταγμένες των γεωγραφικών ορίων της περιοχής έρευνας είναι από Ανατολή έως και από Βορρά έως (Εικόνα 1.2). Εικόνα 1.1 : Υδρολογική διαίρεση της χώρας σε υδατικά διαμερίσματα και λεκάνες απορροής ποταμών με εστίαση στην λεκάνη απορροής του ποταμού Αχελώου (Σχέδιο διαχείρισης των Λεκανών Απορροής Ποταμών του Υδατικού Διαμερίσματος Δυτικής Στερεάς Ελλάδας, Η. Κωσταντινίδης, Γ. Τσεκούρας, Γ. Κοτζαγεώργης & Ν. Γκαργκούλας, 2014 ) 11

12 Εικόνα 1.2 : Γεωγραφική επισκόπηση των μορφολογικών στοιχείων στη Δυτική Στερεά Ελλάδα. Η περιοχή μελέτης σημειώνεται με κόκκινο πλαίσιο Δημογραφικά και πληθυσμιακά στοιχεία της περιοχής Ξηρόμερου Η έκταση της υπό μελέτη περιοχής εντάσσεται στη νομαρχιακή αυτοδιοίκηση της Περιφέρειας Δυτικής Ελλάδας, του Νομού της Αιτωλοακαρνανίας. Στην περιοχή μελέτης απαντώνται τα χωριά Φυτείες (ή Μαχαλά), Μπαμπίνη, Σκουρτού, Μαχαίρας, Πρόδρομος, Χρυσοβίτσα, Αγράμπελα, Ρίγανη, Παλαιομάνινα και Στρογγυλοβούνι. Τα δημογραφικά και τα στατιστικά στοιχεία της περιοχής προέρχονται από το Υπουργείο Οικονομίας και Οικονομικών, την Εθνική Στατιστική Υπηρεσία Ελλάδος και αναφέρονται στον πίνακα

13 Πίνακας 1.1 : Δημογραφικά στοιχεία της περιοχής μελέτης ΟΙΚΙΣΜΟΣ ΑΓΡΑΜΠΕΛΑ ΜΑΧΑΙΡΑ ΜΠΑΜΠΙΝΗ ΠΑΛΑΙΟΜΑΝΙΝΑ ΠΡΟΔΡΟΜΟΣ ΣΚΟΥΡΤΟΥ ΣΤΡΟΓΓΥΛΟΒΟΥΝΙ ΧΡΥΣΟΒΙΤΣΑ Πίνακας 1.2: Στατιστικά στοιχεία των δημοτικών κοινοτήτων της περιοχής μελέτης και πληθυσμιακή διαφορά για τα έτη Σύμφωνα με το γράφημα παρατηρούμε ότι υπάρχει μείωση του πληθυσμού τις τελευταίες τρεις δεκαετίες, για τα χωρία που εντάσσονται στην περιοχή μελέτης, το οποίο αποτελεί μέρος ενός ευρύτερου φαινομένου απομάκρυνσης από την ελληνική ύπαιθρο. 13

14 1.3. Χλωρίδα - Πανίδα Οι πεδινές εκτάσεις καταλαμβάνονται στο μεγαλύτερο τους μέρος από γεωργικές καλλιέργειες, βαμβάκι, καλαμπόκι, καπνά. Νησίδες φυσικής βλάστησης εμφανίζονται κυρίως στις υγροτοπικές περιοχές. Οι κύριοι παράγοντες που επηρεάζουν τη μορφή και τη σύνθεση της βλάστησης στις περιοχές των υγροτόπων, είναι η υγρασία και η αλατότητα των εδαφών. Σε γενικές γραμμές διακρίνουμε τους παρακάτω τύπους φυτοκάλυψης : Οι λόφοι και οι ημιορεινές ζώνες καλύπτονται ως επί το πλείστον με θαμνώδη αειθαλή βλάστηση, ενώ πολύ διαδεδομένη είναι η ελιά. Στους ασβεστολιθικούς όγκους, όπως τα Ακαρνανικά όρη και το Παναιτωλικό, μεγάλη εξάπλωση έχει το πουρνάρι και οι μικροί αγκαθωτοί καθώς και οι αρωματικοί θάμνοι. Οι ορεινές περιοχές φέρουν ένα σκουρόχρωμο μανδύα από έλατα που στις τελευταίες δεκαετίες τείνουν να επεκταθούν και στις ζώνες που εγκαταλείπεται η παραδοσιακή ορεινή οικονομία : βοσκοτόπια και χωράφια με πεζούλες. Αξιοσημείωτο είναι το βελανιδοδάσος το οποίο καταλαμβάνει συνολική έκταση περίπου 60 km 2 και είναι το μεγαλύτερο σε έκταση στην περιοχή των Βαλκανίων. Βρίσκεται στην δυτική πλευρά του νομού Αιτωλοακαρνανίας και εκτείνεται από την παραλιακή περιοχή των όρμων Αστακού και Πλατυγιαλίου μέχρι τον ποταμό Αχελώο στα ανατολικά και στη λίμνη Οζερό στα βορειοανατολικά. Πρόκειται για ένα δημόσιας ιδιοκτησίας δάσος μέσα στο οποίο υπάρχουν και ιδιωτικές εκτάσεις, κυρίως καλλιέργειες και βοσκότοποι. Οι αναφορές για το δάσος αυτό αρχίζουν από την εποχή του Ομήρου. Αποτελεί ένα παράδεισο βιοποικιλότητας με ιδιαίτερο φυσικό κάλλος και ιδιαίτερης αξίας και σπανιότητας χλωρίδα και πανίδα. Βρίσκεται πολύ κοντά και σε άμεση αλληλεπίδραση με τους γειτονικούς βιοτόπους του Αμβρακικού, του Δέλτα του Αχελώου, της λίμνης Οζερός, κ.α. Η εντατική εκμετάλλευση των προηγούμενων χρόνων αλλοίωσε τη μορφή και την έκτασή του και σήμερα είναι εντελώς αφημένο στην τύχη του. Η λήψη αναγκαίων μέτρων είναι σήμερα επιτακτική. 14

15 Εικόνα 1.3 : Βελανιδόδασος Ξηρόμερου 1.4. Προγενέστερες γεωλογικές έρευνες στην περιοχή μελέτης Οι προγενέστερες μελέτες, που αναφέρονται στις γεωλογικές συνθήκες της περιοχής μελέτης είναι αρκετές σε αντίθεση με τις υδρογεωλογικές οι οποίες είναι περιορισμένες. Η χρησιμότητα τους όμως είναι πολύ σημαντική, δεδομένου ότι δίνουν τη δυνατότητα σύγκρισης των παλαιότερων με τις υφιστάμενες υδρογεωλογικές συνθήκες, από την οποία εξάγονται βασικά συμπεράσματα κυρίως όσο αφορά στην μακροχρόνια διακύμανση του ποιοτικού και ποσοτικού χαρακτήρα των υπόγειων νερών. Η περιοχή του Ξηρόμερου σαν κεντρικό μέρος της Αιτωλοακαρνανίας μελετήθηκε γεωλογικά, γεωγραφικά, υδρογεωλογικά, υδρολογικά και υδροχημικά από τους παρακάτω: K. G. Fiedler (1840): ο πρώτος γεωγράφος ο οποίος έχει κάνει επιστημονικές εκδρομές, φωτογράφιση και χαρτογράφηση της περιοχής της Ακαρνανίας. Επίσης εντόπισε την ύπαρξη γύψου και τα γλυκά νερά της περιοχής. M. Naumayer, A. Bittner, F. Teller (1880): έχουν μελετήσει την γεωλογική εξέλιξη των Δυτικών νησιών της Ελλάδας και των δυτικών και βορειοδυτικών περιοχών της Ακαρνανίας. Έχουν χαρτογραφήσει τις γύψους της περιοχής μελέτης τους και έχουν ασχοληθεί με την στρωματογράφηση των γύψων Μεσοζωικής ηλικίας. E. Oberhummer (1885): έχει μελετήσει την ευρύτερη περιοχή της Ελλάδας, σε γεωγραφικά πλαίσια, ενώ η περιοχή της Ακαρνανίας κατέχει σημαντική θέση στην εργασία του. 15

16 Philippson (1894): είναι ο πρώτος που έχει μελετήσει την περιοχή της Αιτωλοακαρνανίας όχι μόνο από την γεωγραφική γεωλογική άποψη αλλά και από την γεωμορφολογική και έχει δώσει τα θεμέλια για μελλοντικές μελέτες. Έχει, επίσης, παρατηρήσει ότι οι Νουμμουλιτικοί ασβεστόλιθοι αποτελούν τη βάση του φλύσχη στην περιοχή. V. Hilber (1896): έχει διασχίσει την περιοχή του Ξηρόμερου της Ακαρνανίας και επίσης εντόπισε την ύπαρξη των Νουμμουλιτικών ασβεστόλιθων σε κάποια σημεία αυτής της περιοχής. C. Renz (1891): στην γεωλογική του μελέτη για την περιοχή της Ακαρνανίας μελέτησε και υπέθεσε την στρωματογραφική βάση της περιοχής των ασβεστόλιθων Tριαδικής ηλικίας (του Κρανίου) καθώς και την σχέση αυτών με τους δολομίτες και τις γύψους. Γενικά, έχει ασχοληθεί με τα γεωλογικά και γεωγραφικά χαρακτηριστικά της περιοχής της Ακαρνανίας και είναι ο πρώτος που έχει κάνει λεπτομερή γεωλογική αναφορά της περιοχής. E. Kirsten (1958): σύμφωνα με την γεωγραφική του μελέτη στην βορειοανατολική Ακαρνανία, η περιοχή αυτή διακρίνεται σε τρεις γεωμορφολογικές ενότητες με βάση το υψόμετρο και την γεωγραφική θέση της περιοχής. -Βόρεια Ακαρνανία -Βορειοανατολική Ακαρνανία -Ψηλή Ακαρνανία -Μεσαία Ακαρνανία -Νότια Ακαρνανία Σ. Ν. Λεοντάρης (1967): στην διατριβή του με θέμα την γεωμορφολογική μελέτη των Αιτωλοακαρνανικών λιμνών έχει κάνει την γεωλογική χαρτογράφηση της περιοχής, ασχολήθηκε με την γεωλογική, γεωμορφολογική και παλαιογεωγραφική εξέλιξη της κοιλάδας της Κλεισούρας, των Αιτωλοακαρνανικών λιμνών και των λιμνοθαλασσών Μεσολογγίου- Αιτωλικού. V. M. Fink und S. Verginis (1976): είναι οι πρώτοι οι οποίοι στις μελέτες τους έχουν ασχοληθεί με την καρστική γεωμορφολογία της περιοχής και έχουν κάνει ταξινόμηση και χαρτογράφηση των καρστικών μορφών της περιοχής Ακαρνανίας. 16

17 Ζαγκουρόγλου Κ., Παπαχριστοπούλου Σ. ( Ι.Γ.Μ.Ε. 1982): ασχολήθηκαν με την κατανομή των S, B, V στους εβαπορίτες της ευρείας περιοχής του χωριού Κατούνας στην περιοχή του Ξηρόμερου. Ινστιτούτο Γεωλογικών και Μεταλλευτικών Ερευνών (Ι.Γ.Μ.Ε. 1987): δημιούργησε τον γεωλογικό χάρτη 1:50.000, στο φύλλο Αμφιλοχία, που απεικονίζει τμήμα της περιοχής της μελέτης του Ξηρόμερου σχετικά με την γεωλογία και την τεκτονική της περιοχής μελέτης. Φιλίππο Φ. Σ. (Ι.Γ.Μ.Ε. 1989): στην γεωηλεκτρονική του έρευνα στην περιοχή στο Ξηρόμερο δείχνει ότι δεν υπάρχει υδρογεωλογικό ενδιαφέρον στα λατυποπαγή. Επίσης, σε κάποιες βυθοσκοπήσεις στα λατυποπαγή ανακάλυψαν πιθανή ύπαρξη μικρών ή μεγάλων καρστικών σπηλαίων. Α. Πιτσίκα (Ι.Γ.Μ.Ε.1992): στη μελέτη της ασχολήθηκε με το γεωτρητικό πρόγραμμα σχετικά με την απόδειξη της ποιότητας και καθαρότητας της γύψου της περιοχής της Αιτωλοακαρνανίας όπου και επιβεβαιώθηκε η σχέση ανάμεσα στις μικρές γύψο μορφές επιφάνειες και στα μεγάλα κοιτάσματα της γύψου. Έχει χαρτογραφήσει τις περιοχές με γύψο σε κλίμακα 1: Ε. Λ. Λέκκας ( ): επιστημονικός υπεύθυνος στο ερευνητικό πρόγραμμα το οποίο δημιουργήθηκε λόγω της αυξημένης σεισμικής επικινδυνότητας που παρουσιάζεται στον νομό Αιτωλοακαρνανίας και στην ευρύτερη περιοχή. Στα πλαίσια του προγράμματος ΟΑΣΠ- ΝΕΟΤΕΚΤΟΝΙΚΟΣ ΧΑΡΤΗΣ ΤΗΣ ΕΛΛΛΑΔΑΣ κατασκευάστηκε ο νεοτεκτονικός χάρτης της περιοχής Αιτωλοακαρνανίας κλίμακας 1: Ο βασικός στόχος του χάρτη είναι η οριοθέτηση των περιοχών με την δυνατότητα να παρουσιαστεί ή όχι σεισμική δραστηριότητα, και ανάλογα με την ένταση της διαχωρίστηκαν σε ασφαλείς και μη περιοχές. Επίσης πραγματοποιήθηκε διαχωρισμός των περιοχών από γεωτεκτονική άποψη με βάση τη μηχανική συμπεριφορά τους σε περίπτωση σεισμού. Ακόμα, παρατηρήθηκαν τα διάφορα άλλα στοιχεία των μορφολογικών ανωμαλιών του αναγλύφου, όπως η κατά βάθος διάβρωση, επιφάνειες επιπεδώσεις, διαδοχικοί κώνοι κορημάτων κλπ. Κ. Καλούμενος, μέσα στη προγραμματική σύμβαση Κ.Ε.Δ.Κ.Ε.- ΥΠ.ΕΣ.Δ.Δ.Α- Ι.Γ.Μ.Ε. (2002) :εκδίδει την έκθεση υδρολογικής αναγνώρισης των Δ.Δ. Κατούνα και Κωνοπίνας του Δήμου Μεδεώνος Νόμου Αιτωλοακαρνανίας. 17

18 M. Γκολούμποβιτς Δεληγιάννη (2011): πραγματοποίησε τη διδακτορική διατριβή της στο Χαροκόπειο Πανεπιστήμιο στο τμήμα Γεωγραφίας με θέμα την Καρστική Γεωμορφολογική εξέλιξη στη Δυτική Ελλάδα Η περίπτωση της περιοχής του Ξηρόμερου. Στόχος της ήταν να καλύψει και να συνδέσει τα κύρια γεωγραφικά ζητήματα τα οποία δημιουργούν τη βάση για τη σωστή διαχείριση του καρστικού περιβάλλοντος και δημιουργία του βασικού γεωγραφικού μοντέλου για την εξερεύνηση των καρστικών περιοχών στο μέλλον. Π. Τσερόλας (2011) : υποψήφιος διδάκτορας του Τμήματος Γεωλογίας του Πανεπιστημίου Πατρών του οποίου η μεταπτυχιακή διατριβή ειδίκευσης στο τομέα Εφαρμοσμένης και Περιβαλλοντικής Γεωλογίας βασίζεται στην υδρογεωλογική περιβαλλοντική μελέτη του καρστικού συστήματος των Τριαδικών Αθρακικών Λατυποπαγών στο οροπέδιο Παλαιομάνινα- Πεντάλοφος, στην ΝΔ Αιτωλοακαρνανία. Ασχολήθηκε εκτενώς με τη μελέτη του καρστικού συστήματος εφαρμόζοντας την μέθοδο APLIS. Γ. Φλώρος (2011) : μεταπτυχιακή διατριβή ειδίκευσης στο Τμήμα Γεωλογίας του Πανεπιστημίου Πατρών, τομέας Εφαρμοσμένης και Περιβαλλοντικής Γεωλογίας, η οποία βασίζεται στην Υδρογεωλογική μελέτη της ευρύτερης περιοχής των Νότιων Ακαρνανικών Ορέων. 18

19 2. ΓΕΩΛΟΓΙΑ 2.1. Γεωλογία του Νομού Αιτωλοακαρνανίας Στον Νοµό Αιτωλοακαρνανίας απαντούν αλπικές ενότητες και µεταλπικοί σχηματισμοί (Εικόνα 2.1). Από τις αλπικές γεωτεκτονικές Ζώνες των Ελληνίδων (Εικόνα 2.2) εµφανίζονται η Ζώνη Πίνδου, η Ζώνη Γαβρόβου και η Ιόνιος Ζώνη (BP Co Ltd 1971). Εικόνα 2.1: Γεωτεκτονικές ενότητες που δομούν τον νομό Αιτωλοακαρνανίας (τροποποιημένο από Μπορνόβας και Ροντογιάννη Τσιαμπάου 1983 ) Ζώνη Πίνδου: Η Ζώνη Πίνδου απαντάται γεωγραφικά στο Ανατολικό τµήµα του νοµού και αποτελείται από πελαγικά ιζήµατα. Το δυτικό όριο της εµφάνισης είναι γενικά η νοητή γραµµή Ναυπάκτου, το ανατολικό τµήµα της Τριχωνίδας και τα ανατολικά περιθώρια της λίµνης των Κρεµαστών. Τα είδη των πετρωµάτων διακρίνονται σε ανθρακικά (κυρίως λεπτοπλακώδεις ασβεστόλιθοι), πυριτικά (ραδιολαρίτες) και κλαστικά (πηλίτες, ψαµµίτες, κλπ). Τα πετρώµατα αυτά είναι έντονα πτυχωµένα και λεπιωµένα. Ζώνη Γαβρόβου: Η Ζώνη Γαβρόβου εµφανίζεται γεωγραφικά δυτικά της Ζώνης Πίνδου και καταλαµβάνει το κεντρικό κοµµάτι του Νοµού. Αποτελείται κυρίως από φλύσχη αλλά υπάρχουν και παρεµβολές νηριτικών ασβεστόλιθων 19

20 τόσο προς το βορρά όσο και προς το νότο. Η κύρια εµφάνιση του φλύσχη παρατηρείται στο σύγκλινο µεταξύ της Κλόκοβας και της Βαράσοβας και την προς βορρά προέκτασή του. Ιόνιος Ζώνη: Η Ιόνιος Ζώνη καταλαµβάνει το δυτικό τµήµα του νοµού. Το όριό της είναι γενικά η νοητή γραµµή µεταξύ του Αγρινίου και των υψωµάτων της Βαράσοβας. Τα είδη των πετρωµάτων διακρίνονται σε ανθρακικά (νηριτικοί ασβεστόλιθοι, πελαγικοί ασβεστόλιθοι µε κονδύλους πυριτιόλιθων και δολοµίτες), εβαπορίτες και φλύσχη. Η µεγαλύτερη εµφάνιση των εβαποριτών παρατηρείται κατά µήκος µιας ζώνης από την κοιλάδα του Κάτω Αχελώου µέχρι τον Αµβρακικό κόλπο. Εικόνα 2.2 : Χάρτης κύριων Γεωτεκτονικών Ζωνών Ελλάδος (από Μουντράκης 1985, με πολλές τροποποιήσεις) Μεταλπικοί Σχηµατισµοί: Οι µεταλπικοί σχηµατισµοί έχουν αποτεθεί ασύµφωνα πάνω στο καλά διαµορφωµένο παλαιοανάγλυφο των αλπικής ηλικίας πετρωµάτων. Αποτελούνται από λιµναίες, θαλάσσιες και χερσαίες φάσεις. Η λιµναία φάση αντιπροσωπεύεται από µάργες, λιγνίτες και ασβεστόλιθους δυτικά και βόρεια της λιµνοθάλασσας του Αιτωλικού (Μαριολάκος et. al., 2001). Προσχώσεις του Πλειστοκαίνου, κροκάλες αναβαθµίδων και στρώµατα αιγιαλών απαντώνται στα χαµηλότερα τµήµατα του νοµού. 20

21 Εικόνα 2.3 : Χάρτης επάρκειας ύδατος ύδρευσης του νομού Αιτωλοακαρνανίας (Μαριολάκος et. al, 2001) 2.2. Γενικά για την Ιόνια Ζώνη Η περιοχή μελέτης τοποθετείται στο κεντρικό τμήμα της Ιόνιας Ζώνης, η οποία ανήκει στις Εξωτερικές Ελληνίδες Ζώνες (Μουντράκης, 1985) (Εικόνα 2.1). Οι Εξωτερικές Ελληνίδες αποτελούνται από τις Ζώνες: Προαπούλια, Ιόνια, Γαβρόβου, Πίνδου (Aubouin, 1959). Η Προαπούλια Ζώνη (ή Ζώνη Παξών) χαρακτηρίζεται από την ανθρακική ιζηματογένεση και την απουσία φλύσχη, που παρατηρείται στις υπόλοιπες ζώνες. Η ζώνη Γαβρόβου, ή Γαβρόβου- Τριπόλεως (Dercourt, 1964) αποτελούσε ένα ύβωμα που διαχώριζε τις ζώνες Ιόνια και Πίνδου. Τα παλαιότερα γνωστά σε ηλικία ιζήματα των Εξωτερικών Ελληνίδων είναι οι Τριαδικοί Εβαπορίτες οι οποίοι λειτούργησαν ως επιφάνεια αποκόλλησης κατά την διάρκεια μετανάστευσης των ζωνών προς τα Νοτιοδυτικά (Underhill, 1985). 21

22 Εικόνα 2.4 : Γεωγραφική κατανομή των αποθέσεων της Ιονίου ζώνης στην Ελλάδα (Ζαμπετάκη Λέκκα, 2011) Ενώ δεν έχει βρεθεί το προαλπικό υπόβαθρο της ζώνης, υπάρχει η άποψη ότι τα μεταμορφωμένα πετρώματα Πελοποννήσου-Κρήτης αποτελούν το κοινό παλαιοζωικό υπόβαθρο για τις ζώνες Γαβρόβου και Ιόνια (Μουντράκης, 1985). Σύμφωνα με σύγχρονες αντιλήψεις (Clews 1989), η Ιόνια Ζώνη αλλά και η Γαβρόβου-Τρίπολης αποτέλεσαν την λεκάνη προχώρας της Πίνδου από το Ανώτερο Ηώκαινο ως το Ανώτερο Ολιγόκαινο, που δημιουργήθηκε λόγω της φόρτισης των επωθημένων στρωμάτων κατά την ΝΔ μετανάστευση των Ελληνίδων. Η Ιόνια ζώνη αναπτύσσεται στα ανατολικά τμήματα των νησιών Κέρκυρα, Λευκάδα, Κεφαλλονιά και Ζάκυνθο (Aubouin & Decourt, 1970), όπως και στα νησιά Ρόδο και Κάρπαθο στα Δωδεκάνησα. Αναπτύσσεται κυρίως στην Ήπειρο, την Αιτωλοακαρνανία και την ΒΔ Πελοπόννησο. Χαρακτηρίστηκε αυτόχθονη (Bourcart, 1925) ενώ αποτελούσε μια υποθαλάσσια αύλακα ανάμεσα στο υποθαλάσσιο ύβωμα της Απούλιας και στο ύβωμα της ζώνης Γαβρόβου-Τρίπολης. Η ανθρακική ιζηματογένεση της Ζώνης ολοκληρώνεται στο Ανώτερο Ηώκαινο, όπου παρατηρείται η μετάβαση από την ανθρακική στην κλαστική ιζηματογένεση ενώ ξεκινούν οι Αλπικές Ορογενετικές κινήσεις. Αυτή η μετάβαση γίνεται με την έναρξη της απόθεσης υποθαλάσσιων ριπιδίων τα 22

23 οποία κάθονται κατά κανόνα σύμφωνα πάνω στους Ηωκαινικούς Ασβεστόλιθους. Η απόθεση των ριπιδίων σε καθεστώς συστολής (Α. Ηώκαινο- Ολιγόκαινο) οδήγησε στο σχηματισμό του φλύσχη ενώ συνεχίστηκε σε καθεστώς διαστολής κατά το Μειόκαινο, σχηματίζοντας τα,μολασσικά ιζήματα (Αβραμίδης, 2000). Η Ιόνια Ζώνη έχει διαιρεθεί σε 3 ενότητες (Aubouin, 1959): (από ανατολικά προς δυτικά) την Εσωτερική, την Κεντρική και την Εξωτερική, με κάποιες διαφοροποιήσεις στην ιζηματογένεση. Η περιοχή μελέτης ανήκει στην Εσωτερική Ιόνια Ζώνη Παλαιογραφική εξέλιξη της Ιόνιας ζώνης περιοχή μελέτης Το κύριο χαρακτηριστικό της παλαιογεωγραφικής εξέλιξης της Ιόνιας Ζώνης αποτελεί η αλλαγή των παλαιογεωγραφικών συνθηκών της κατά τη διάρκεια της εξέλιξης της από το Τριαδικό μέχρι το Ανώτατο Ολιγόκαινο Μειόκαινο. Από το Τριαδικό μέχρι το Τριτογενές, σε όλη τη διάρκεια της Αλπικής ορογένεσης, η Ιόνια ζώνη είχε συνεχή και αδιάκοπη ιζηματογένεση. Την εποχή εκείνη, η ρηχή Τηθύς θάλασσα, στα νότια περιθώρια της, καλύπτει μια ηπειρωτική πλατφόρμα που επεκτείνεται σε όλη σχεδόν τη Δυτική Ελλάδα. Πριν την περίοδο του Μέσου Λιάσιου, ο χώρος της Ιόνιας Ζώνης αποτελούσε τμήμα της εκτενούς νηριτικής πλατφόρμας. Κατά τη διάρκεια του Περμίου- Τριαδικού η Ιόνια Ζώνη ήταν ρηχή, κλειστή θαλάσσια λεκάνη όπου είχαν συσσωρευτεί εβαπορίτες, κυρίως γύψος, με πάχος 150μ. Για την εξήγηση και εξέλιξη του σχηματισμού των εβαποριτών έχουμε δύο παραπλήσιες παλαιογεωγραφικές συνθήκες. Η πρώτη ήταν με την εμφάνιση πολλών συνεχόμενων παραθαλάσσιων ρηχών λιμνών με χαμηλούς βραχίονες. Με τις παλίρροιες η θάλασσα κατόρθωνε να υπερπηδά τους βραχίονες και να εμπλουτίζει τις λίμνες με άλατα. Κατά την δεύτερη υπήρχαν μεγάλες ρηχές, κλειστές λίμνες λεκάνες, χωρίς επικοινωνία με τη θάλασσα αλλά με συνεχή τροφοδοσία σε άλατα, από ποταμούς που παρέρχονταν από περιοχές με αλατούχα πετρώματα (Καρακίτσιος, 1992). Παρομοίως με την προηγούμενη παλαιογεωγραφική ιζηματογένεση από την περίοδο του Τριαδικού και του Κάτω Ιουρασικού έχουμε την απόθεση των δολομιτών, με πάχος έως και 200μ, και των νηριτικών ασβεστόλιθων Παντοκράτορα, με πάχος έως 200μ. Τα ασβεστολιθικά λατυποπαγή είναι επιγενετικά και σχηματίζονται από πρωτογενή τεκτονική δραστηριότητα, διαπειρική παραμόρφωση και μια τεκτονική λατυτοποίηση κατά τη διάλυση των υπερκείμενων εβαποριτών και από τη μετάορογενετική ατμοσφαιρική έκθεση των εβαποριτικών ιζημάτων. Διεισδύσεις των γύψων 23

24 εντός των ρηξιγενών επιφανειών έγιναν πιθανόν όταν τα διάκενα των ρηγμάτων ήταν μεγάλα (Καρακίτσιος, 1992). Αυτές οι συνθήκες διατηρήθηκαν με μικρές τροποποιήσεις μέχρι το τέλος του Ιουρασικού Μάλμιου. Από το Μέσο Ιουρασικό η ιζηματογένεση διαμορφώνεται σε πελαγική και ημιπελαγική. Στον Άνω Λιάσιο έχουμε ιζηματογένεση των κόκκινων ασβεστόλιθων με αμμωνίτες, των Ammonitico rosso ασβεστόλιθων. Την ίδια περίοδο και προς το Δογγέριο, στις δύο πλευρές της ζώνης (εσωτερική και εξωτερική), έχουμε απόθεση κερατολίθων και σχιστολίθων με Posidonia. Η διπλή αυτή ιζηματογένεση διαρκεί όλο το Δογγέριο, ενώ στο Μάλμιο γίνεται κοινή σε όλο το πλάτος της Ζώνης με την απόθεση πελαγικών ασβεστόλιθων με ενστρώσεις κερατολίθων με το όνομα ασβεστόλιθοι Βίγλας. Η ιζηματογένεση συνεχίζεται αδιάκοπα προς τα άνω με στρώματα ασβεστολίθων Σενώνιας ηλικίας, τα οποία εμφανίζονται ανατολικότερα από την εμφάνιση των Τριαδικών λατυποπαγών και παρακολουθούν την κατεύθυνση τους. Στις περισσότερες περιπτώσεις εμφανίζονται όλα τα πετρώματα μαζί ή με συνδυασμούς. Ο φλύσχης αποτέθηκε σε περίοδο της παροξυσμικής πτύχωσης της Ζώνης από την περίοδο του Ηώκαινου μέχρι το Κάτω Μειόκαινο, με πολύ μεγάλο πάχος, το οποίο φαίνεται να είναι αποτέλεσμα της πτύχωσης. Στη συνέχεια, στην εποχή του Ολιγόκαινου, έχουμε απόθεση των κοκκινοχωμάτων σε συνδυασμό με τα νέα και παλαιά κορήματα. Από το Πλειόκαινο μέχρι το Τεταρτογενές, οι εβαπορίτες εμφανίζονται επιφανειακά με κοιτάσματα γύψου λόγω των υποκείμενων διαπειρικών φαινομένων και κινήσεων, οι οποίες έγιναν με τη θερμότητα που αναπτυσσόταν λόγω της γεωθερμικής βαθμίδας και των πιέσεων που ασκούνταν στο βάθος από τα υπερκείμενα στρώματα που οφείλονταν σε μεταναστεύσεις των γύψων προς τα επάνω, ακλουθώντας τις μεγάλες τεκτονικές γραμμές, κατά μήκος των μεγάλων ρηγμάτων και εφιππεύσεων (Mrazec, 1927, Underhile, 1988). 24

25 Λιθοστρωματογραφία της Ιόνιας Ζώνης περιοχή μελέτης Τα πρώτα ιζήματα της ζώνης θεωρούνται οι εβαπορίτες, Περμοτριαδικής ηλικίας κατ άλλους, Κατώτερου-Μέσου Τριαδικού (Renz, 1955) με πάχος που κυμαίνεται από 1000 έως και 3000 m (BP, 1971). Πάνω στους εβαπορίτες ακολουθούν τεφροί ασβεστόλιθοι Καρνίου (γνωστοί ως ασβεστόλιθοι Φουσταπήδημα ) και έπειτα δολομίτες Νορίου. Αντίστοιχης ηλικίας είναι τα ΤΑΛ που απαντούν στην περιοχή μελέτης. Ακολουθούν (Νόριο-Μέσο Λιάσιο) νηρητικοί ασβεστόλιθοι, γνωστοί ως ασβεστόλιθοι Παντοκράτορα με πάχος περί τα 600m (Renz, 1955). Στο Άνω Λιάσιο αρχίζει η διαφοροποίηση της ιζηματογένεσης στη ζώνη (Μουντράκης, 1985), με την αξονική περιοχή σε βαθύτερο χώρο όπου αποτίθενται: Εναλλαγές κερατολίθων με μαργαικούς ασβεστόλιθους και αργιλικούς σχιστόλιθους με posidonia. Στην εξωτερική και εσωτερική πλευρά της ζώνης την ίδια περίοδο (μέχρι το Δογγέριο, όπου μετά η ιζηματογένεση γίνεται πάλι ενιαία) αποτίθενται κόκκινοι ασβεστόλιθοι με αμμωνίτες (ammonitico rosso). Από το Μάλμιο ως το Κατώτερο Σενώνιο η ιζηματογένεση είναι πάλι κοινή και είναι πλέον πελαγική, με χαρακτηριστικούς λεπτοστρωματώδεις ασβεστολίθους, γνωστούς ως Ασβεστόλιθοι Βίγλας. Κατά θέσεις είναι έντονα πυριτιωμένοι με ενστρώσεις κερατολίθων. Οι ασβεστόλιθοι Βίγλας παρουσιάζουν πάχος περίπου 400 m. Από το Ανώτερο Σενώνιο μέχρι το Ανώτερο Ηώκαινο συνεχίζεται η πελαγική ιζηματογένεση με ασβεστόλιθους που εναλλάσονται σε σημεία με κροκαλοπαγή όπου ξεκινάει και η απόθεση του φλύσχη (Ανώτερο Ηώκαινο- Κάτω Μειόκαινο) με συνολικό πάχος που φτάνει μέχρι και τα 2000 m. Στα κατώτερά του στρώματα η σύσταση του φλύσχη είναι κυρίως ψαμμιτική και η προς τα πάνω εξέλιξη χαρακτηρίζεται από εναλλαγές μάργας-κροκαλοπαγών και μαργαικών ασβεστολίθων. 25

26 Εικόνα 2.5 : Σχηματική λιθοστρωματογραφική στήλη της Ιόνιας Ζώνης Σύμφωνα με τον Thiebeult (1977), η ομοιότητα των ασβεστολίθων της σειράς Plattenkalk (Πελοπόννησος, Κρήτη) με τους ασβεστόλιθους της Βίγλας οδήγησε στην ένταξη της σειράς στην Ιόνια Ζώνη Γεωλογία της περιοχής Μελέτης Ο γεωλογικός χάρτης της ευρύτερης περιοχής απεικονίζεται στην εικόνα 2.6 και κατασκευάστηκε από την ψηφιοποίηση των γεωλογικών φύλλων του ΙΓΜΕ Αμφιλοχία, Αστακός, Εχινάδες, Αγρίνιο, Βόνιτσα και Μεσολόγγι, κλίμακας 1: Αξιοσημείωτη είναι η εκτενής εμφάνιση των Τριαδικών ανθρακικών λατυποπαγών η οποία ξεκινάει από τα νότια της περιοχής μελέτης και καταλήγει μέχρι τον Αμβρακικό κόλπο ενώ χαρακτηριστικές είναι οι εμφανίσεις του σχηματισμού και στην Ήπειρο. 26

27 Εικόνα 2.6 : Γεωλογικός χάρτης της ευρύτερης περιοχής μελέτης Η υπό μελέτη περιοχή αποτελεί το νότιο όριο της εμφάνισης των Τριαδικών ανθρακικών λατυποπαγών, που εξαπλώνονται με διεύθυνση ΒΔ-ΝΑ στο σύνολο της ανατολικής Αιτωλοακαρνανίας και οριοθετείται προς βορρά από την διαπιστωμένη με παλαιότερες γεωφυσικές μεθόδους αναθόλωση των εβαποριτών στην περιοχή Φυτείες. Στην εικόνα 2.7 παρουσιάζεται ο γεωλογικός χάρτης της περιοχής μελέτης ο οποίος κατασκευάστηκε από την ψηφιοποίηση των γεωλογικών φύλλων του ΙΓΜΕ Αμφιλοχία, Αστακός και 27

28 Εχινάδες, Αγρίνιο και Μεσολόγγι, κλίμακας 1: καθώς συνοδεύεται από την γεωλογική τομή. Το σύνολο σχεδόν των σχηματισμών της Ιόνιας Ζώνης εμφανίζονται στην περιοχή με μικρότερη ή μεγαλύτερη επιφανειακή εξάπλωση. Εικόνα 2.7 : Γεωλογικός χάρτης περιοχής μελέτης 28

29 Εικόνα 2.8: Γεωλογική τομή της περιοχής μελέτης Οι γεωλογικοί σχηματισμοί της περιοχής μελέτης (Εικόνα 2.9) οι οποίοι εμφανίζονται και στην στρωματογραφική στήλη της Ιόνιας Ζώνης (Εικόνα 2.5) περιγράφονται στην συνέχεια. Εικόνα 2.9 : Στρωματογραφική στήλη της περιοχής μελέτης 29

30 Μεταλπικοί σχηματισμοί Στην περιοχή μελέτης παρατηρούνται οι παρακάτω μεταλπικοί σχηματισμοί: Τεταρτογενές Αλλουβιακές αποθέσεις, οι οποίες αποτελούνται από άμμους, χάλικες και κροκάλες στις όχθες των χειμάρρων και του Γερωπόρου. Επιπλέον, εκτάσεις κροκαλών στην όχθη της λίμνης Οζερού. Οι αποθέσεις του Τεταρτογενούς οι οποίες καλύπτουν περίπου το 15% της περιοχής μελέτης είναι κυρίως ερυθροί άργιλοι και αμμούχο υλικό, σε συνδυασμό με υλικά διάβρωσης εβαποριτικής και ανθρακικής σύστασης. Πλευρικά κορήματα και κώνοι κορημάτων, που αποτελούνται κυρίως από ανθρακικές λατύπες, κατά θέσεις συγκολλημένες στη βάση τους, με ανθρακικό και αργιλικό υλικό. Τριτογενές Λιμναία Ιζήματα. Πρόκειται για κιτρινόλευκες άστρωτες μάργες, με επιμέρους φακοειδείς παρεμβολές λιγνίτη, κάτι που ωστόσο δεν παρατηρείται στην περιοχή μελέτης. Αλπικοί σχηματισμοί Στην περιοχή μελέτης παρατηρούνται οι παρακάτω αλπικοί σχηματισμοί: Φλύσχης. Η ιζηματογένεση του φλύσχη της Ιόνιας ζώνης ξεκίνησε στο Αν. Ηώκαινο και τελείωσε στο Ακουιτάνιο. Οι διαφοροποιήσεις των περιβαλλόντων ιζηματογένεσης οδήγησαν σε διαφορετικά πάχη αποθέσεων: από 4,5 km ιζήματα στην εσωτερική Ιόνιο έως και 700 m στην εξωτερική. Η σύσταση του φλύσχη από πάνω προς τα κάτω έχει τα εξής χαρακτηριστικά: Επικράτηση ψαμμιτών με σποραδικές εμφανίσεις αργιλικών στρωμάτων που υπέρκεινται ρυθμικής εναλλαγής αργιλομαργαικών στρωμάτων και λεπτών ψαμμιτικών στρώσεων. Σε θέσεις παρατηρούνται φακοί κροκαλοπαγών με ανθρακικής σύστασης κροκάλες. 30

31 Σχηματισμοί Ιουρασικού έως Ηώκαινου Ηωκαινικοί Ασβεστόλιθοι, μεσοστρωματώδεις, επίσης με παρεμβολές πυριτολίθων. Κερατόλιθοι και πυριτικοί σχιστόλιθοι ηλικίας Κρητιδικού. Ασβεστόλιθοι Βίγλας, λεπτοστρωματώδεις ασβεστόλιθοι του Κρητιδικού με συχνή παρουσία κονδύλων πυριτικής σύστασης (Εικόνα 2.10). Εικόνα 2.10 : Κατακερματισμένοι ασβεστόλιθοι Βίγλας κοντά στην Μονή Αγίας Δευτέρας Σχιστόλιθοι Posidonia, ένας ευρύτερος σχηματισμός εναλλαγής μαργών με αργιλικούς σχιστολίθους. Ασβεστόλιθοι Λιάσιου ή με ammonitico rosso. Είναι καστανού χρώματος, και χαρακτηρίζονται από την παρουσία απολιθωμάτων αμμωνιτών. Ασβεστόλιθοι Παντοκράτορα, νηρητικοί, καστανωπού έως λευκοκίτρινου χρώματος, παχυστρωματώδεις έως και άστρωτοι (Εικόνες 2.11, 2.12). Οι ασβεστόλιθοι παρουσιάζουν καρστική μορφολογία αλλά και μικροκαρστικές δομές, που ενίοτε πληρούνται με ασβεστίτη. Είναι ηλικίας Κατ. Ιουρασσικού-Λιάσιου. 31

32 Εικόνα 2.11 : Ασβεστόλιθοι Παντοκράτορα κοντά βόρεια του χωριού Μπαμπίνη Εικόνα 2.12 : Ασβεστόλιθοι Παντοκράτορα κοντά στο χωριό Χρυσοβίτσα 32

33 Σχηματισμοί Τριαδικού Τριαδικοί δολομίτες ή δολομιτικοί ασβεστόλιθοι εμφανίζονται με χρώμα καστανό, είναι παχυστρωματώδεις, κερματισμένοι και σε πολλές θέσεις καρστικοποιημένοι, δημιουργώντας μικρά ή μεγάλα σπήλαια. Το πάχος τους είναι περίπου 200 m. Τριαδικά ανθρακικά λατυποπαγή καλύπτουν το 65% της περιοχής μελέτης (Εικόνες 2.13, 2.14, 2.16, Πίνακας 2.1). Είναι άστρωτα και αποτελούνται από λατύπες ασβεστολίθων και δολομιτών. Οι λατύπες ποικίλουν σε μέγεθος, από λίγα χιλιοστά μέχρι και 2 μέτρα, ενώ η συγκολλητική ουσία είναι μικρολατυποπαγής και συνήθως λατεριτιωμένη (Πομώνη, 1980). Οι λατύπες μπορεί να ποικίλουν από μερικά χιλιοστά έως και 2 μέτρα, ενώ εναλλάσονται περιοχές όπου κυριαρχεί το μικρολατυποπαγές συγκολλητικό υλικό (ασβεστολιθικές σπαριτικές μικρολατύπες και κόκκοι ασβεστίτη, ΙΓΜΕ 1986), παρόμοιας σύστασης. Οι περιοχές αυτές είναι σαφώς πιο συνεκτικές. Η λατύπες ενίοτε είναι κυψελώδεις ή και σπηλαιώδεις. Όπου η συγκολλητική ύλη είναι κυρίως εβαποριτικής σύστασης, ο σχηματισμός είναι λιγότερο συνεκτικός και εντείνεται η επίδραση διαβρωτικών φαινομένων και καρστικών δομών. Το πάχος των στρωμάτων τους κυμαίνεται από 10μέτρα έως 200μέτρα. Τριαδικοί ασβεστόλιθοι καλύπτουν ποσοστό <1% της περιοχής μελέτης. Είναι άστρωτοι, γκρίζου χρώματος γνωστοί ως ασβεστόλιθοι Φουσταπήδημα. Είναι έντονα κατακερματισμένοι και καρστικοποιημένοι, πολλές φορές σε ρωγμές τους έχουν γεμίσει δευτερογενώς με γύψο Εβαπορίτες και συγκεκριμένα επιφανειακές εμφανίσεις γύψου. Η γύψος χαρακτηρίζεται ως μικροκρυσταλλική, γκρίζου ως υπόλευκου χρώματος ενώ παρουσιάζει στρώση. Η στρώση είναι είτε πρωτογενής, λόγω της ιζηματογένεσης, είτε δευτερογενής, από τις γραμμές ροής που προκαλούνται από φαινόμενα διαπειρισμού. Σε βορειότερες περιοχές απαντώνται εμφανίσεις γύψου με παρουσία γκρίζων λατύπων ανθρακικής σύστασης μέσα στη μάζα τους. Έχουν συμπαγή χαρακτήρα και τα πάχος τους υπερβαίνει τα 150 μέτρα. 33

34 Εικόνα 2.13 : Τριαδικά ανθρακικά λατυποπαγή με έντονο το φαινόμενο της καρστικοποίησης κοντά στο χωριό Σκουρτού Εικόνα 2.14 : Τριαδικά ανθρακικά λατυποπαγή κοντά στο χωριό Μαχαίρας 34

35 Στον παρακάτω πίνακα παρουσιάζεται η επιφανειακή εξάπλωση των βασικότερων σχηματισμών και το ποσοστό συμμετοχής τους στην περιοχή μελέτης: Πίνακας 2.1 : Επιφανειακή εξάπλωση ΓΕΩΛΟΓΙΚΟΙ ΣΧΗΜΑΤΙΣΜΟΙ ΕΠΙΦ. ΕΞΑΠΛΩΣΗ (km 2 ) ΠΟΣΟΣΤΟ (%) Κερατόλιθοι 0,14 0,08 Λιασίου Ασβεστόλιθοι 0,56 0,32 Τεταρτογενείς Αποθέσεις 25,12 14,66 Τριαδικοί Δολομίτες 7,13 4,16 Γύψος 0,44 0,25 Ηωκαινικοί Ασβεστόλιθοι 3,15 1,84 Ιουρασικοί Ασβεστόλιθοι 'Βίγλας' 1,86 1,08 Ιουρασικοί Ασβεστόλιθοι Παντοκράτορα 5,55 3,24 Λιμναία Ιζήματα 0,83 0,48 Πλευρικά Κορήματα 1,48 0,86 Σύγχρονες Αποθέσεις 7,13 4,16 Σχιστόλιθοι με posidonia 0,09 0,05 Τριαδικά Λατυποπαγή 110,22 64,33 Τριαδικοί Ασβεστόλιθοι 0,78 0,46 Τριαδικοί Δολομίτες 6,79 3,96 Συνολική έκταση 171,

36 Με βάση τον πίνακα της επιφανειακής εξάπλωσης είναι εμφανές ότι 65% της περιοχής μελέτης αποτελείται από Τριαδικά λατυποπαγή με συνολική έκταση 110 km 2 ενώ το 15% καταλαμβάνουν οι Τεταρτογενείς αποθέσεις με έκταση 25 km 2. Οι υπόλοιποι σχηματισμοί συμμετέχουν σε ένα ποσοστό της τάξης του 20% με επικρατέστερα τους Τριαδικούς δολομίτες και τις σύγχρονες αποθέσεις. Η λίμνη Οζερός (Εικόνα 2.15) καταλαμβάνει έκταση περίπου 10 km 2 και βάθος 8-10m, η στάθμη της όμως παρουσιάζει έντονες μεταβολές. Ο Οζερός σχηματίζεται από τα νερά του Αχελώου που εγκλωβίζονται στην περιοχή, όταν αυτός υπερχειλίζει, αλλά και από μικρούς χείμαρρους. Εικόνα 2.15 : Λίμνη Οζερός 36

37 Εικόνα 2.16 : Ασβεστόλιθοι Παντοκράτορα νότια του χωριού Χρυσοβίτσα με έντονο το φαινόμενο της καρστικοποίησης 37

38 3. TEKTONIKH 3.1. Τεκτονική επισκόπηση στο νομό Αιτωλοακαρνανίας Στην περιοχή της Αιτωλοακαρνανίας εμφανίζεται μία σειρά από τεκτονικά ελεγχόμενες ιζηματογενείς λεκάνες Πλειοκαινικής Τεταρτογενούς ηλικίας (Doutsos et al. 1987, Underhill 1988, Clews 1989) οι οποίες αναπτύσσονται ασύμφωνα πάνω από τους προ Πλειοκαινικούς σχηματισμούς. Τρεις κύριοι τύποι ιζηματογενών λεκανών αναπτύσσονται στην ευρύτερη περιοχή της Αιτωλοακαρνανίας: Μέσο Πλειοκαινικές λεκάνες που έχουν υποστεί συμπιεστική παραμόρφωση και ελέγχονται τεκτονικά από Β ΒΔ διεύθυνσης επωθήσεις (π.χ. Πάλαιρος, Μύτικας, Κάλαμος, Λευκάδα) (Doutsos et al. 1987,Clews 1989). ΔΒΔ ΑΝΑ διεύθυνσης Πλειοκαινικές Τεταρτογενείς λεκάνες διαστολής (Αμβρακικός κόλπος, Κορινθιακός και Πατραϊκός κόλπος, λίμνη Τριχωνίδα) ΒΒΔ ΝΝΑ διεύθυνσης Πλειοκαινικές Τεταρτογενείς λεκάνες (π.χ. Αιτωλικό, λίμνη Οζερού) που διευθύνονται κατά μήκος της ρηξιγενής ζώνης Αμφιλοχίας Κατούνας που αποτελεί και την κύρια τεκτονική δομή που συνδέει τις δύο κύριες ΔΒΔ ικής διεύθυνσης λεκάνες διαστολής του Αμβρακικού και Πατραϊκού και θεωρείται ότι λειτουργεί σαν αριστερόστροφη ζώνη μεταβίβασης (transfer zone) μεταξύ των δύο αυτών περιοχών (Melis & Burton 1988, Brooks et al. 1988, Clews1989). Η ρηξιγενής ζώνη της Αμφιλοχίας Κατούνας εμφανίζεται ασυνεχής κατά τμήματα και παρουσιάζει κατάτμηση, ενώ φαίνεται ότι καταλήγει νότια στην περιοχή του Αιτωλικού (Αγ. Τριάδα). Βόρεια διακλαδίζεται (στη λίμνη Αμβρακία) σε δύο τμήματα που φαίνεται να επηρεάζουν την βυθομετρία του Αμβρακικού στο ανατολικό του τμήμα (Poulos et al. 1995). Στην περιοχή αυτή τα ΒΔ ικής διεύθυνσης ρήγματα οριοθετούν το υπόβαθρο από τις δελταϊκές αποθέσεις και φαίνεται ότι ελέγχουν Ολοκαινικά ιζήματα με διαφυγές αερίων, γεγονός που υποδηλώνει την ύπαρξη βαθύτερων ταμιευτήρων αέριων υδρογονανθράκων κατά μήκος των ρηγμάτων της διεύθυνσης αυτής. Ανάλογα φαινόμενα έχουν παρατηρηθεί και σε άλλες περιοχές του Ιονίου (Underhill 1989). Τα ρήγματα αυτά τοπικά εμφανίζουν μετατοπίσεις της τάξης 38

39 των 7 10m (10ms) στα Ολοκαινικά ιζήματα του Αμβρακικού όπως πιστοποιήθηκε από ρηχά σεισμικά προφίλ (Anastasakis et al. 2007). Τις τελευταίες δύο δεκαετίες έχουν προταθεί διάφοροι μηχανισμοί που προσπαθούν να εξηγήσουν την παραμόρφωση σε αυτή την πολύπλοκη τεκτονικά περιοχή της Δυτικής Ελλάδας. Οι Brooks et al. (1988) και Clews (1989) πρότειναν ότι η παραμόρφωση κατά μήκος του δεξιόστροφου ρήγματος μετασχηματισμού της Κεφαλλονιάς συνδέεται με τη διαστολή στην λεκάνη του Αμβρακικού όπως και με την διαγώνια αριστερόστροφη εφελκυστική παραμόρφωση της ρηξιγενούς ζώνης της Αμφιλοχίας ενώ άλλοι (Kahle et al. 1995) τη συνδέουν κινηματικά με τη σχεδόν Α Δ διεύθυνση συστολής του φλοιού κατά μήκος του νοτιοδυτικού τμήματος του Ελληνικού Τόξου και την δεξιόστροφη διατμητική ολίσθηση στην κεντρική Ελλάδα (Sachpazi et al. 2000) παρ όλο που μεμονωμένα ρήγματα, που να φιλοξενούν τέτοιες κινήσεις δεν έχουν αναγνωριστεί στην Ελληνική Ενδοχώρα. Παράλληλα, άλλοι ερευνητές (Goldsworthy et al. 2002) συνδέουν την διαστολή στο δυτικό τμήμα του Κορινθιακού κόλπου με την εφελκυστική παραμόρφωση στην περιοχή της λεκάνης της Τριχωνίδας. Τα τελευταία 15 χρόνια διάφορες σειρές GPS μετρήσεων έχουν γίνει από διάφορες ερευνητικές ομάδες με σκοπό να προσδιοριστεί, με όσο καλύτερη ακρίβεια γίνεται, η σύγχρονη παραμόρφωση του ανώτερου φλοιού στη Δυτική Ελλάδα, ώστε να κατανοηθεί καλύτερα το γεωδυναμικό καθεστώς και οι μηχανισμοί που δρουν στην παραμόρφωση που επικρατεί της περιοχής. Πιο συγκεκριμένα, για την ευρύτερη περιοχή του Ιονίου από το 1995 λειτουργεί ένα συνεχές δίκτυο GPS (Kahle et al. 2000, Hollenstein et al. 2008). 39

40 Εικόνα 3.1 : Ταχύτητες GPS για την περιοχή του Ιονίου σε σχέση με την Ευρασία, για την περίοδο Α: μπλοκ Ακαρνανία, GΑ: Κόλπος Άρτας, KF: ρήγμα Κατούνα, KFZ: ρήγμα Κεφαλλονιάς (Hollestein et al. 2008). Από το σχήμα της εικόνας 3.1 φαίνεται χαρακτηριστικά ότι σημαντικές αλλαγές στην διεύθυνση και στον ρυθμό οριζόντιας κίνησης των διανυσμάτων υπάρχουν στις περιοχές ΒΔ και ΝΑ από το ρήγμα μετασχηματισμού της Κεφαλλονιάς (KFZ), οι οποίες και συνδέονται με την δεξιόστροφη οριζόντια κίνηση κατά μήκος του, που γίνεται με ρυθμούς της τάξης των 14mm/yr (Hollestein et al. 2008, Vassilakis et al. 2011). Το μπλοκ ΒΔ του ρήγματος μετασχηματισμού παρουσιάζει οριζόντια κίνηση, 2 4mm/yr, προς τα ΒΔ ΔΒΔ ενώ το ΝΑ του τμήμα παρουσιάζει αυξανόμενους ρυθμούς από 7mm/yr έως και 30mm/yr σε απόσταση λιγότερη από 200km προς τα ΝΔ. Διαφοροποιήσεις εμφανίζονται επίσης στα δύο μπλοκ της Προαπούλιας και Ιόνιας ζώνης που διαχωρίζονται από την Ιόνια Επώθηση. 40

41 3.2.Τεκτονική επισκόπηση της ευρύτερης περιοχής του Ξηρόμερου Η περιοχή «Ξηρόμερο» γεωτεκτονικά βρίσκεται εντός της Ιονίου Ζώνης όπου παρουσιάζεται το μεγάλο σύγκλινο Ηπείρου Ακαρνανίας, το οποίο υποδηλώνει την επώθηση του τεκτονικού καλύμματος της Πίνδου (Eικόνα 3.2). Η Ιόνιος Zώνη ανήκει στις Εξωτερικές Ελληνίδες και εκτείνεται στα δυτικά της ηπειρωτικής Ελλάδας, εμφανίζεται επίσης στο δυτικό άκρο της Πελοποννήσου, στην Κρήτη, στην Κάρπαθο και στη Ρόδο. Η κατεύθυνση της Ιονίου ζώνης είναι ορισμένη με πρωτογενή τεκτονικά χαρακτηριστικά, μεγάλα ρήγματα με κατεύθυνση ανατολικά προς δυτικά και βορειοανατολικά νοτιοδυτικά και ανάστροφα και κανονικά ρήγματα με κατεύθυνση βορειοδυτικά νοτιοανατολικά (Καρακίτσος, 1995). Εικόνα 3.2 : Χάρτης Γεωτεκτονικών Ζωνών της βορειοδυτικής Ελλάδος (Καρακίτσος, 1995) Βασική σημασία για την τεκτονική ανάλυση της περιοχής του Ξηρόμερου έχουν τα επιμήκη ρήγματα με διεύθυνση βόρειο- βορειοδυτικά προς νότιονοτιοανατολικά, τα οποία είναι είτε ρήγματα ανάστροφα, είτε ρήγματα κανονικά, μεταγενέστερα, που προκάλεσαν επίσης και τον σχηματισμό των μεγάλων λεκανών στο χώρο της Ηπείρου, Δυτικής και Στερεάς Ελλάδας. Σχηματισμοί 41

42 αυτών των ρηγμάτων διακόπτουν τα οριζόντια ρήγματα, τα οποία σχηματίστηκαν αρχικά στην διάρκεια της τελικής πτύχωσης κάθετα προς τους άξονες των μεγά- πτυχών. Αυτά τα ρήγματα δεν παρουσιάζουν συστηματικότητα στα κινηματικά τους χαρακτηριστικά. Στη περιοχή των Τριαδικών ανθρακικών λατυποπαγών τα ρήγματα είναι πλαγιοκανονικά, αριστερόστροφα και απλώνονται στην ανατολική πλευρά της περιοχής μελέτης με κατεύθυνση από τα βόρειο- βορειοδυτικά προς τα νότιονοτιοανατολικά. Το ρήγμα Κατούνας (Λουτράκη, Τρύφος, Κατούνα, Κονοπίνα 30km μήκος) και το ρήγμα Οζερού (Γιαππαδάτος, Φυτείες, Ρίγανη, Γουριώτισσα 12km μήκος) έχουν εκτίμηση άλματος μεγαλύτερη από 200m, ενεργό χαρακτήρα και σεισμικό δυναμικό σε Richter περίπου 6,1 ο. Επίσης στην περιοχή έχουμε το δίκτυο των πιθανών ενεργών οριζόντιων ρηγμάτων, τα οποία σχηματίστηκαν αρχικά στη διάρκεια της τελικής πτύχωσης κάθετα στους άξονες των μεγαπτυχών (Λέκκας, 1997). 3.3 Τεκτονικά χαρακτηριστικά της περιοχής μελέτης Η περιοχή μελέτης χαρακτηρίζεται από ιδιαίτερα έντονη ρηγμάτωση των γεωλογικών σχηματισμών. Επίσης, παρατηρείται ότι η πλειοψηφία των μικρότερων ρηγμάτων έχει διεύθυνση ΒΑ-ΝΔ ενώ τα μεγαλύτερα ρήγματα (όπως της Αμφιλοχίας που κινείται παράλληλα με την περιοχή μελέτης ανατολικά του Οζερού) όπως και η επώθηση του Μαχαλά αλλά και η επώθηση των Τριαδικών στους ασβεστολίθους Παντοκράτορα, που αποτελεί και το προς ανατολάς τεκτονικό όριο της περιοχής μελέτης, έχουν ΒΒΔ-ΝΝΑ διεύθυνση. Για την περιοχή μελέτης παρατηρείται μικρός αριθμός διαρρήξεις ενώ πολλές από αυτές είτε δεν εμφανίζονται επιφανειακά είτε ακόμα δεν έχουν διερευνηθεί με ακρίβεια. Το μεγαλύτερο πλήθος των διαρρήξεων συγκεντρώνεται στην περιοχή των Ακαρνανικών Ορέων και στην μετα-τριαδική ανθρακική ακολουθία (Ασβεστόλιθοι Παντοκράτορα - Βίγλα -Ηώκαινο). Στην εικόνα 3.3 παρουσιάζεται ο τεκτονικός χάρτης της περιοχής μελέτης με τους βασικούς γεωλογικούς σχηματισμούς. 42

43 Εικόνα 3.3 : Τεκτονικός χάρτης της περιοχής μελέτης 3.4 Το φαινόμενο του διαπειρισμού Ο διαπειρισμός ή αλλιώς αλατοκίνηση και τα φαινόμενα που συνδέονται με αυτόν οφείλονται στην διαφορετική πυκνότητα που υφίσταται μεταξύ των εβαποριτών και των γειτονικών τους πετρωμάτων, καθώς και στις διαφορετικές φυσικομηχανικές τους ιδιότητες και κύρια στην πλαστικότητα που δείχνουν. Αποτέλεσμα της αλατοκίνησης είναι ο σχηματισμός των αλατοδομών. Σαν αλατοδομές χαρακτηρίζονται όλες εκείνες οι δομές του εσωτερικού της γης, στις οποίες παθητικά ή ενεργητικά συμμετέχουν οι εβαπορίτες. Στις αλατούχες δομές εξαιτίας της πλαστικότητας των αλάτων έναντι των δύσκαμπτων γειτονικών πετρωμάτων υφίσταται μια δυσαρμονία μεταξύ τους επειδή οι 43

44 ευκίνητοι εβαπορίτες παραμορφώνονται εντονότερα από τα γειτονικά πετρώματα, με αποτέλεσμα να δημιουργούνται διαφορετικού τύπου δομές, όπως επιμήκεις αποφύσεις, διαρροϊκές πτυχές, μυκητοειδούς μορφής, βυθιζόμενες πτυχές κλπ. Έτσι κάτω από την λιθοστατική πίεση που ασκούν τα υπερκείμενα όρη οι εβαπορίτες μεταπίπτουν σ' ένα ενεργό μέσο. Προϋπόθεση για την έναρξη της δημιουργίας μιας αλατοδομής είναι ακόμη η παρουσία μιας διαφορικής τάσης που δημιουργείται από μια διαφορά, για παράδειγμα στο πάχος των υπερκείμενων στρωμάτων (Μαριολάκος & Φουντούλης, 2000). Επειδή κατά την παραμόρφωση αυτού του είδους τα εύκαμπτα και πλαστικά πετρώματα μπορούν να διεισδύσουν δηλ. να διαπεράσουν τα γειτονικά, το όλο φαινόμενο ονομάζεται διαπειρισμός, ενώ η μάζα του πετρώματος που μετακινείται και αποτελεί κατά κάποιο τρόπο αυτόνομη ενότητα ονομάζεται διάπειρος. Οι διάπειροι, επομένως, είναι ουσιαστικά διεισδύσεις υλικού από βαθύτερα σημεία σε στρώματα που βρίσκονται στα ανώτερα τμήματα του φλοιού. Η διαδικασία του διαπειρισμού είναι δυναμική, που οδηγεί σε δομές ποικίλων μορφών και σχημάτων (Μαριολάκος & Φουντούλης, 2000): Εικόνα 3.4: Εξέλιξη μιας οικογένειας αλατούχων δόμων (από Μαριολάκο & Φουντούλη, 2000) 44

45 3.4.1 Το φαινόμενο του διαπειρισμού στην Δυτική Ελλάδα Στην Ελλάδα εβαπορίτες είναι γνωστοί από το Τριαδικό της Ιόνιας Ζώνης που όπως είναι γνωστό εκτείνεται στην Δ. Ελλάδα και στα νησιά του Ιονίου, καθώς επίσης και από σχηματισμούς του Μεσσηνίου (Δυτική Ελλάδα, Ιόνια νησιά και Κρήτη) (Μαριολάκο & Φουντούλη, 2000). Οι Τριαδικοί εβαπορίτες παρουσιάζουν μεγάλο πάχος, όπως έχουν αποδείξει γεωτρήσεις που έχουν γίνει σε διάφορες περιοχές, συνίστανται δε από ορυκτό αλάτι, ανυδρίτη, γύψο και λίγο πολυαλίτη. Οι στρωματογραφικές στήλες από βαθιές δειγματοληπτικές γεωτρήσεις που έγιναν στον ευρύτερο χώρο της Δ. Ελλάδας στα πλαίσια της έρευνας για πετρέλαια δείχνουν ότι το πάχος των εβαποριτών είναι διαφορετικό από περιοχή σε περιοχή, όπως επίσης και το βάθος στο οποίο απαντούν (Μαριολάκο & Φουντούλη, 2000). Το διαφορετικό βάθος συνδέεται τόσο με τον αλπικό όσο και με τον μετα-αλπικό τεκτονισμό. Η μεγαλύτερη εμφάνιση εβαποριτών στην Στερεά Ελλάδα εκτείνεται από την Κοιλάδα του Κάτω Αχελώου μέχρι τον Αμβρακικό κόλπο και φαίνεται ότι έχει σχέση με την γνωστή "επώθηση Μαχαλά". Στους εβαπορίτες υπέρκεινται Δολομίτες και ασβεστόλιθοι. Η τεκτονική σ' αυτή την περιοχή της Δ. Ελλάδας είναι πολύ σύνθετη, τόσο η αλπική (πτυχές, εφίππευση Μαχαλά, εφίππευση Μπουμιστού) αλλά και η μεταλπική-νεοτεκτονική που εκδηλώνεται κυρίως με τα ρήγματα Λουτρακίου και Αμφιλοχίας. Σε πολλές περιοχές, όπως στην λιμνοθάλασσα Αιτωλικού, Κεφαλονιά, Λευκάδα εμφανίζονται λατυποπαγή που περιέχουν μάζες σκοτεινού χρώματος, ασβεστόλιθους και γύψους. Δύο γεωτρήσεις που εκτελέστηκαν από την ΒΡ στην περιοχή Αστακού και Αιτωλικού αποκάλυψαν ότι στον Αστακό ο αλίτης αποτελεί το 60% της ακολουθίας σε βάθος κάτω από τα 1500 μ. και τα 8% στα βάθη μεταξύ 2700 και 3323 μ. που είναι και το τελικό βάθος της γεώτρησης. Αντίθετα το ποσό αλίτη στην περιοχή του Αιτωλικού είναι μικρό, αλλά είναι άγνωστο αν αυτό συνδέεται με πρωτογενή ή δευτερογενή αίτια εξαιτίας μετανάστευσης λόγω διαπειρισμού που έχει προηγηθεί. Εξαιτίας του εφαπτομενικού τεκτονισμού (επωθήσεις, εφιππεύσεις) και άλλων ρηγμάτων οι εβαπορίτες φθάνουν στην επιφάνεια και εμφανίζονται είτε στην βάση ως λατυποπαγή αλλά και σαν αποφύσεις. 45

46 3.4.2 Το φαινόμενο του διαπειρισμού στην περιοχή μελέτης Στην εμφάνιση των Τριαδικών σχηματισμών παρατηρούνται σημαντικές διαφοροποιήσεις στη σύσταση τους στην επιφάνεια και σε μεγαλύτερα βάθη (Νικολάου, 1986). Η επιφανειακή εμφάνιση των εβαποριτών στην Ιόνια Ζώνη παρατηρείται με δυο τρόπους: Συνύπαρξη με λατυποπαγή και ασβεστόλιθους (Ήπειρος και Αιτωλοακαρνανία, περιοχή μελέτης) και διαπειρικές διεισδύσεις σε νεογενή ιζήματα (Ζάκυνθος) όπου παρατηρείται μείωση των ενώσεων NaCl και KCl σε σχέση με την σύστασή τους από δείγματα γεωτρήσεων. Ενώ σε βάθος εμφανίζεται αλίτης, ανυδρίτης και καλιούχα άλατα στην επιφάνεια εμφανίζεται σχεδόν αποκλειστικά γύψος. Επιπλέον, η ύπαρξη λατυποπαγών περιορίζεται σε βάθος. Αυτή η διαφοροποίηση εξηγείται ως εξής: Συνδυασμός ορογενετικών κινήσεων και διαπερισμού οδήγησε στην επιφανειακή έκθεση και διάβρωση των εβαποριτών. Η δράση του νερού της βροχής οδήγησε σε ένα διπλό φαινόμενο: Αφενός την διάλυση και απομάκρυνση με την επιφανειακή απορροή των ευδιάλυτων αλάτων NaCl και KCl και αφετέρου στην ενυδάτωση του ανυδρίτη και την μετατροπή του σε γύψο (CaSO4.2H2O). Επιπλέον, οι δημιουργούμενες κοιλότητες από τον διαπειρισμό των εβαποριτών σε συνδυασμό με ευρύτερες τεκτονικές κινήσεις οδήγησαν στον κατακερματισμό και την μετέπειτα λατυποποίηση των ανθρακικών στρωμάτων που υπέρκεινται των εβαποριτών (Εικόνα 3.5). Εικόνα 3.5 : Σχηματικό σκαρίφημα διαπειρισμού των Τριαδικών εβαποριτών και κατακερματισμού υπερκείμενων ανθρακικών πετρωμάτων 46

47 Η λατυποποίηση αυτή φαίνεται να ακολουθεί τα εξής στάδια (Τσερόλας, 2011): 1. Το μετεωρικό νερό απομακρύνει τα άλατα από τους αναδυόμενους εβαπορίτες και του καλύμματος (cap rock) δημιουργώντας κοιλότητες. 2. Τα ανθρακικά σώματα κατακρημνίζονται και δημιουργούν λατύπες κατάρρευσης (Πομώνη, 1980). 3. Η επίδραση των θειϊκών αλάτων στις δολομιτικές λατύπες οδηγεί στην αποδολομιτίωσή τους, με την διάλυση αυτή να δημιουργεί νέες κοιλότητες. 4. Ταυτόχρονα, η ενυδάτωση του ανυδρίτη σε γύψο οδηγεί στην διαστολή του και την ένταση του κατακερματισμού των ανθρακικών σχηματισμών. 5. Νέες τεκτονικές κινήσεις και φαινόμενα διαπειρισμού μετακινούν τα άλατα και εντείνουν τον κατακερματισμό και την λατυποποίηση, οδηγώντας τα λατυποπαγή στην τελική τους, σημερινή μορφή. 6. Το συνδετικό υλικό είναι ανθρακικής ή σε πολλές περιπτώσεις, εβαποριτικής σύστασης. Η παρουσία αυτών των αλάτων ευνοεί περεταίρω την μετέπειτα καρστικοποίηση των λατυποπαγών. 47

48 4. ΓΕΩΜΟΡΦΟΛΟΓΙΑ 4.1. Το ανάγλυφο της ευρύτερης περιοχής μελέτης Η γεωμορφολογική εικόνα μιας περιοχής είναι αποτέλεσμα της λιθολογικής της σύστασης, της τεκτονικής και της συνδυασμένης δράσης των παραγόντων της διάβρωσης και της αποσάθρωσης. Ο ρόλος της γεωμορφολογίας επηρεάζει σημαντικά την διαμόρφωση των υδρογεωλογικών συνθηκών μιας περιοχής (Σούλιος, 1975). Συγκεκριμένα, η περιοχή μελέτης, επηρεάστηκε κατά κύριο λόγο από τις τεκτονικές δυνάμεις που έδρασαν και δρουν σε αυτήν. Στα πλαίσια της παρούσας εργασίας πραγματοποιήθηκε ψηφιοποίηση των ισοϋψών καμπυλών με ισοδιάσταση 20μ των τοπογραφικών χαρτών Αμφιλοχία, Βόνιτσα, Αστακός, Εχινάδες και Μεσολόγγι σε κλίμακα 1: (Εικόνα 4.1) ώστε να κατασκευαστεί το ψηφιακό μοντέλο ανάγλυφου (DEM, Digital Elevation Model) της ευρύτερης περιοχής μελέτης (Εικόνα 4.2) καθώς και ένας χάρτης κλίσεων (Εικόνα 4.3). Η γεωαναφορά των χαρτών έγινε στο Ελληνικό Γεωδαιτικό Σύστημα Αναφοράς (ΕΓΣΑ 87). Εικόνα 4.1 : Τοπογραφικός χάρτης της ευρύτερης περιοχής μελέτης 48

49 Εικόνα 4.2 : Ψηφιακό Μοντέλο Ανάγλυφου της ευρύτερης περιοχής 49

50 Εικόνα 4.3 : Χάρτης κλίσεων της ευρύτερης περιοχής Η ευρύτερη περιοχή μελέτης, όπως απεικονίζεται στους παραπάνω χάρτες περιλαμβάνει την υπό μελέτη περιοχή ΤΑΛ, την λεκάνη του ποταμού Γερωπόρου, η οποία είναι παράλληλη στην επώθηση Μαχαλά και την ενότητα των Νότιων Ακαρνανικών Ορέων η οποία έχει μέγιστο υψόμετρο περίπου 1570m (Φλώρος, 2011). Δυτικά βρίσκεται η κοιλάδα του Αστακού, μια γεωμορφολογική λεκάνη που διαμορφώθηκε από επιφανειακά ρεύματα και κινήσεις της θάλασσας κατά το Ολόκαινο (Vött et al, 2006) ενώ στα ανατολικά βρίσκεται τμήμα της λεκάνης του Κάτω Αχελώου. Αξιοσημείωτη είναι η σαφής μορφολογική διαφοροποίηση των Νοτίων Ακαρνανικών Ορέων (όπου κυριαρχούν οι ασβεστόλιθοι Παντοκράτορα και 50

51 δευτερευόντως οι ασβεστόλιθοι Βίγλας ), σε σχέση με την περιοχή μελέτης στα ανατολικά, τόσο με το υψόμετρο (Εικόνα 4.2) όσο και με τις κλίσεις (Εικόνα 4.3). Η ευρύτερη περιοχή εμφανίζει πεδινό ανάγλυφο στην ενδιάμεση κοιλάδα του Αστακού (0-100m) το οποίο μετατρέπεται σε ημιορεινό στο ανατολικά τμήμα της περιοχής ( m) Το ανάγλυφο της περιοχής μελέτης Προκειμένου να μελετηθεί το ανάγλυφο της περιοχής μελέτης κατασκευάστηκαν, σε περιβάλλον ArcGis, το ψηφιακό μοντέλο ανάγλυφου της περιοχής με την ψηφιοποίηση των χαρτών Αμφιλοχία, Αστακός και Εχινάδες κλίμακας 1:50.000, το οποίο συνοδεύεται από τις αντίστοιχες τοπογραφικές τομές Δ-Α κλίσης (Εικόνα 4.4), και ο χάρτης κλίσεων (Εικόνα 4.5). Εικόνα 4.4 : Ψηφιακό μοντέλο ανάγλυφου περιοχής μελέτης 51

52 Σύμφωνα με τον χάρτη της εικόνας 4.4 παρατηρούμε ότι το μέγιστο υψόμετρο είναι 520m και βρίσκεται στα βορειοανατολικά της περιοχής όπου και κυριαρχεί μια λοφώδης επιμήκης ανάπτυξη η οποία έχει διεύθυνση ΒΒΑ-ΝΝΔ και εμφανίζεται δυτικά της λίμνης Οζερού. Εικόνα 4.5 : Κλίσεις της περιοχής μελέτης Συγκρίνοντας του χάρτες των εικόνων 4.3 και 4.5 καταλήγουμε ότι η περιοχή μελέτης είναι σαφώς πιο ήπια σε σχέση με την ευρύτερη περιοχή, και χαρακτηρίζεται από δυο ήπια τμήματα που διαχωρίζονται από μια ανύψωση ΝΝΔ-ΒΒΑ διεύθυνσης από τις όχθες της λίμνης Οζερός ως το νότιο άκρο της λεκάνης απορροής του Γερωπόρου (Εικόνα 4.1). Στα ήπια τμήματα της περιοχής μελέτης όπου οι κλίσεις είναι μικρότερες απαντώνται στα βορειοδυτικά σύγχρονες και Τεταρτογενείς αποθέσεις, λόγω του ποταμού Γερωπόρου, καθώς και Ηωκαινικοί και Ιουρασικοί ασβεστόλιθοι Παντοκράτορα ενώ στα νοτιοανατολικά Τριαδικά ανθρακικά λατυποπαγή και Τεταρτογενείς αποθέσεις. 52

53 Οι μέγιστες κλίσεις παρατηρούνται στην λοφώδη επιμήκη ανύψωση η οποία έχει έκταση 16km και χαρακτηρίζεται από τις εμφανίσεις κυρίως των Τριαδικών ανθρακικών λατυποπαγών και κατά δεύτερο λόγο από τις Τεταρτογενείς αποθέσεις ενώ υπάρχουν κατά τόπους μικρές εμφανίσεις Τριαδικών ασβεστόλιθων κυρίως στο βόρειο τμήμα της. Μεγάλες κλίσεις είναι εμφανείς και στους Τριαδικούς δολομίτες οι οποίοι βρίσκονται στο νοτιοδυτικό τμήμα της περιοχής. Πρέπει να σημειωθεί ότι η περιοχή έρευνας έχει συνολική έκταση 171,33km 2 και το 65% της έκτασης καταλαμβάνουν τα Τριαδικά ανθρακικά λατυποπαγή ενώ έπονται οι Τεταρτογενείς αποθέσεις σε ποσοστό 15% Καρστική Γεωμορφολογία και Υδρογεωλογία Ορισμός του Καρστ Ο όρος ΚΑΡΣΤ προέρχεται από την Ινδό- ευρωπαϊκή λέξη karra/gara που σημαίνει «το πετρώδες έδαφος» (Gams 1973, 1991, 2003, Kranjc,2001). Στα σύνορα της Σλοβενίας με την Ιταλία υπάρχει μια γεωγραφική περιοχή με ασβεστόλιθους που ονομάζεται ΚΡΑΣ, ενώ την ίδια στην Ιταλία την ονομάζουν carso και στην Γερμανία karst (Εικόνα 4.6). Το όνομα της προκύπτει από την γλωσσική εξέλιξη από kar(r) a- karst- kars (Ford, Williams, 2007). Στην περιοχή αυτή, ιστορικά, το έδαφος ήταν πετρώδες και άγονο, λόγω της καταστροφής των δασών της και της ανεξέλεγκτης υπερβόσκησης που είχαν οδηγήσει στην απώλεια μεγάλου μέρους του εδαφικού μανδύα στις δολίνες και στα σπήλαια (Gams,1993). Ο γερμανικός όρος ΚΑΡΣΤ (KARST) επικράτησε και χρησιμοποιείται στη διεθνή βιβλιογραφία. Εικόνα 4.6 : Χάρτης Σλοβενίας, η περιοχή του καρστ- Kars (Δεληγιάννη, 2011) 53

54 Ο Huntoon (1995) καθόρισε το καρστ ως εξής : Το σύστημα το καρστ, είναι ένα ενσωματωμένο σύστημα της μάζας των διαλυτών πετρωμάτων, που με την επίδραση του νερού που κυκλοφορεί στα ίδια τα ορυκτά, και με την διαλυτότητα και την περατότητα τους, διαμορφώνονται καρστικές μορφές των κατακλάσεων, ρηγματώσεων, αγωγών που διευκολύνουν την κυκλοφορία του νερού. Αυτός ο καθορισμός δεν απαιτεί τα πετρώματα να έχουν μια συγκεκριμένη λιθολογία, ούτε να υπάρχει μια συγκεκριμένη διαδικασία της διάλυσης τους. Το κυκλοφορούμενο υγρό δεν περιορίζεται μόνο στο νερό, αν και αυτό είναι το κυρίαρχο στοιχείο στο καρστ. Αυτός ο ορισμός είναι αρκετά ευρύς για να περιγράψει το σύστημα της κυκλοφορίας του νερού στις ελεύθερες και περιορισμένες γεωλογικές δομές, στις ρηχές και βαθιές επιφανειακές ή υπόγειες περιοχές του υποβάθρου (Klimchouk, Ford, 2000). Υπολογίζεται ότι τα καρστικά τοπία καταλαμβάνουν μέχρι 10% της επιφάνειας της γης, και ότι το 25% του παγκόσμιου πληθυσμού εκμεταλλεύεται και χρησιμοποιεί τα καρστικά νερά. Στην Ελλάδα το 33% του ανάγλυφου της επιφάνειας καλύπτεται από ανθρακικά πετρώματα (Παπαδοπούλου, 2000) Καρστικοποίηση Χημική Προσβολή ανθρακικών πετρωμάτων Το φαινόμενο της καρστικοποίησης δημιουργείται συνήθως στους ανθρακικούς σχηματισμούς (ασβεστόλιθους, δολομίτες) και στα εβαποριτικά πετρώματα (γύψους, ανυδρίτες). Αντιπροσωπεύεται από ένα σύμπλεγμα διαφορετικών επιφανειακών και υπόγειων καρστικών μορφών που εμφανίζουν ιδιαίτερα υδρογεωλογικά χαρακτηριστικά. Το κύριο χαρακτηριστικό, αυτών των πετρωμάτων, είναι η μεγάλη ικανότητα της χημικής διάβρωσης και αποσάθρωσης (χημικής και μηχανικής) καθώς και της δευτερογενούς περατότητας της μάζας τους σε σχέση με τα άλλα πετρώματα. Αποτέλεσμα αυτών των διαδικασιών είναι το φαινόμενο της καρστικοποίησης. Η διαλυσιγενής δράση του νερού είναι ο βασικός παράγοντας καρστικοποίησης δια του κύκλου της χημικής προσβολής του ασβεστόλιθου (Εικόνα 4.8). 54

55 Εικόνα 4.8: Ο κύκλος της χημικής προσβολής του ασβεστόλιθου (Δεληγιάννη, 2011) Το νερό σε πολύ μικρά ποσοστά διαλύει τη μάζα του πετρώματος. Στο μεταξύ, συμμετέχει διαλυμένο ποσοστό του διοξειδίου του άνθρακα (CO2) από τον αέρα και από το περιβάλλον. Με αυτόν τον τρόπο δημιουργείται το ανθρακικό οξύ ( H2CO3). Στη συνέχεια, το ανθρακικό οξύ (H2CO3) επιδρά στον ασβεστίτη (CaCO3), ο οποίος αποτελεί κύριο συστατικό των ασβεστολιθικών πετρωμάτων. Αποτέλεσμα αυτής της αντίδρασης είναι το δισ- όξινο ανθρακικό ασβέστιο (Calcium Bicarbonate) (Ca(HCO3)2), το οποίο είναι άστατο. Το διάλυμα του δισ- όξινου ανθρακικού ασβεστίου (Ca(HCO3)2), μεταφέρεται διαλυμένο. Κατά τη διάρκεια της διαδικασίας αυτής, το δισόξινο ανθρακικό ασβέστιο (Ca(HCO3)2) ελευθερώνει διοξείδιο του άνθρακα (CO2) και νερό, και με τη βοήθεια του υπόλοιπου γίνεται καθίζηση του ασβεστίτη (CaCO3), αλλά υπό τη μορφή συνεχώς αδιάλυτου τραβερτίνη (ασβεστολιθικός τόφφος). H 2 O + CO 2 = H 2 CO 3 H 2 CO 3 + CaCO 3 = Ca(HCO 3 ) 2 Ca(HCO 3 ) 2 > H 2 O + CO2 + CaCO 3 Ο ρυθμός χημικής διάλυσης του ασβεστόλιθου εξαρτάται από τις ακόλουθες παραμέτρους : τη χημική σύσταση του συστήματος του H2O- CO2 - CaCO3, το τύπο της ροής στις πλευρές των καρστικών αγωγών 55

56 Διεργασίες και εξέλιξη της καρστικοποίησης Η καρστική εξέλιξη, δηλαδή η εξέλιξη του καρστικού ανάγλυφου, είναι αργή και συνεχόμενη που διαρκεί εκατοντάδες χιλιάδες χρόνια, εξελισσόμενη σε μεγάλες επιφανειακές και υπόγειες εκτάσεις πολλών τετραγωνικών χιλιομέτρων. Στην ανάπτυξη των επιφανειακών μορφών και υπόγειων δομών του καρστικού ανάγλυφου εκτός από τη χημική διάλυση, την αποσάθρωση και την απογύμνωση, δεν μπορούμε να παραλείψουμε και τον ρόλο της λιθολογίας, της γεωλογικής δομής και των τεκτονικών μετακινήσεων, όπως επίσης και της υδρογεωλογίας, του κλίματος και της βλάστησης. Ο τρόπος και ο τύπος της καρστικής εξέλιξης, εξαρτώνται από πολλούς παράγοντες. Μερικοί από τους πιο σημαντικούς είναι οι ακόλουθοι : Το είδος του καρστικού πετρώματος Το βάθος ενταφιασμού του καρστ Η έκταση της ανάπτυξης του καρστ στην επιφάνεια της γης Η αποσάθρωση του καρστ, λόγω καρστικοποίησης Αρχή και βάση της καρστικής εξέλιξης αποτελεί η χημική διάλυση και αποσάθρωση των καρστικών πετρωμάτων. Η χημική διάλυση αρχίζει στην επιφάνεια των καρστικών πετρωμάτων, τα οποία δεν είναι πάντα εντελώς ομοιογενή και για αυτό υπάρχουν συχνά πολλές ρωγμές και ρήγματα. Η χημική διάλυση των καρστικών πετρωμάτων με αργό ρυθμό μεταφέρεται προς τα υπόγεια πετρώματα μέσω των διαρρήξεων και των ρηγμάτων. Η χημική διάλυση του νερού στην επιφάνεια των καρστικών πετρωμάτων, προηγείται της αποσάθρωσης του πετρώματος μέχρι τις συμπιέσεις των ρωγμών. Με τη διεύρυνση και μεγέθυνση αυτών των ρωγμών αρχίζει η πιο έντονη επιρροή της μηχανικής αποσάθρωσης. Με τη διεύρυνση των ρωγμών και ραγισμάτων το μεγαλύτερο ποσοστό του νερού κατεισδύει σε βαθύτερα στρώματα. Η ανάπτυξη της υδρογεωλογίας του καρστ εξαρτάται επίσης από τον τρόπο με τον οποίο το νερό εισάγεται στο καρστικό σύστημα. Η καρστικοποίηση που προχωράει προς τα βαθύτερα στρώματα έχει χωροταξικό χαρακτήρα και μπορεί να φτάσει σε βάθος χιλιομέτρων του υποβάθρου όπου δημιουργούνται οι υπόγειες καρστικές μορφές. Η ύπαρξη των υπόγειων αγωγών και σπηλαίων επιτρέπουν την ανάπτυξη υδροφόρων συστημάτων. Μέσω των αγωγών και σπηλαίων εκκενώνεται το διαλυμένο υλικό καθώς επίσης και τα αδιάλυτα υπολείμματα της επιφάνειας. Τα όμβρια ύδατα που 56

57 πέφτουν επάνω στην επιφάνεια των καρστικών πετρωμάτων δημιουργούν τη λεγόμενη αυτογενή ροή που διεισδύει ευρέως μέσω των αμέτρητων σχισμών υπογείως. Στην πορεία τους οι απορροές έρχονται σε επαφή με διαφορετική βλάστηση και εδάφη, και διαλύοντας το βασικό πέτρωμα γίνονται πιο όξινες λόγω του ανθρακικού οξέος. Σε αντίθεση, τα όμβρια ύδατα που πέφτουν επάνω στα αδιαπέρατα μη- καρστικά πετρώματα ρέοντα ως οργανωμένη ροή, γνωστή και ως αλλογενή ροή, προς τα καρστικά τοπία, βυθίζονται άμεσα όταν έλθουν σε επαφή με τον ασβεστόλιθο. Η ανάπτυξη των καρστικών υπόγειων αγωγών που αναπτύσσονται από την αλλογενή ροή είναι πιο μεγάλη από αυτήν που αναπτύσσονται από τα αυτογενή ροή Καρστική γεωμορφολογική έρευνα με χρήση στερεοζευγαριών ορθοανηγμένων αεροφωτογραφιών Η καρστική έρευνα της περιοχής μελέτης πραγματοποιήθηκε σε πέντε στάδια και περιελάμβανε την χρήση τριάντα επτά αεροφωτογραφιών, οι οποίες αγοράστηκαν στα πλαίσια του ερευνητικού προγράμματος Κ. Καραθοδωρή, πολλαπλές εργασίες υπαίθρου και εφαρμογή των τεσσάρων ακόλουθων προγραμμάτων : Erdas Imagine ArcGIS 10.1 Google Earth Κτηματολόγιο Το πρώτο στάδιο της εργασίας αποτέλεσε η κατασκευή ενός μωσαϊκού αεροφωτογραφιών κλίμακας 1:5.000, σε περιβάλλον Erdas Imagine. Προκειμένου να κατασκευαστεί επιτυχώς το μωσαϊκό των αεροφωτογραφιών δημιουργήθηκε ένα Block File (.blk) στο LPS Project Manager και προσδιορίστηκε η κάμερας λήψης (Frame Camera) καθώς και το ύψος λήψης των αεροφωτογραφιών. Στη συνέχεια, προστέθηκαν όλες οι αεροφωτογραφίες και με την εντολή point measurement ταυτοποιήθηκαν ανά ζεύγη φωτογραφιών ίδια σημεία (Εικόνα 4.9) ενώ γινόταν παράλληλα και η αναγνώριση τους στο κτηματολόγιο (Εικόνα 4.10) ώστε να γίνουν γνωστές οι συντεταγμένες (x, y) καθώς και το υψόμετρο (z). Στο τέλος αυτής της διαδικασίας ελέγχθηκε το σφάλμα, δηλαδή η απόκλιση μεταξύ των ταυτοποιημένων σημείων, το οποίο έπρεπε να μην υπερβαίνει τα 0,33 pixels. Με την ολοκλήρωση της διαδικασίας ένωσης των εικόνων ακολούθησε η διαδικασία ορθοαναγωγής τους (Εικόνα 4.11), δηλαδή ο προσανατολισμός τους, μέσω της εντολής Ortho Resampling Icon. Τελευταία ενέργεια ήταν η δημιουργία Ψηφιακού Μοντέλου Εδάφους (DTM) μέσω των προσανατολισμένων (γεωαναφερμένων) εικόνων (orthophotos). 57

58 Εικόνα 4.9 : Διαδικασία ταυτοποίησης αεροφωτογραφιών στο πρόγραμμα Erdas Imagine για τη δημιουργία μωσαϊκού αεροφωτογραφιών Εικόνα 4.10 : Διαδικασία ταυτοποίησης σημείων στο κτηματολόγιο και στις αεροφωτογραφίες 58

59 Εικόνα 4.11 : Μωσαϊκό ορθοανηγμένων αεροφωτογραφιών για την περιοχή μελέτης Το δεύτερο στάδιο της μελέτης των καρστικών μορφών επικεντρώθηκε στην βιβλιογραφική ανασκόπηση, της ευρύτερης περιοχής μελέτης, η οποία είχε σαν απώτερο στόχο τον προσανατολισμό της έρευνας για την εργασία υπαίθρου. Με την ολοκλήρωση της βιβλιογραφικής έρευνας ακολούθησε η εύρεση καρστικών χαρακτηριστικών μέσω της εφαρμογής Google Earth. Γνωρίζοντας με αυτόν τον τρόπο τις περιοχές εμφάνισης καρστικών γεωμορφών πραγματοποιήθηκε η εργασία υπαίθρου (Εικόνα 4.12) κατά την οποία ελήφθησαν τα σημεία εμφάνισης τους (συντεταγμένες) με GPS. 59

60 Εικόνα 4.12 : Εμφάνιση δολίνης δίπλα στη λίμνη Οζερό Στο τρίτο στάδιο έγινε εντοπισμός και χαρτογράφηση πιθανών καρστικών εγκοίλων σε τρεις διαστάσεις με τη χρήση των στερεοζευγαριών. Η διαδικασία πραγματοποιήθηκε με χρήση 19 στερεοζευγαριών (stereopairs) σε περιβάλλον Erdas Imagine μέσω του υποπρογράμματος Stereo Analys. Τα στερεοζευγάρια επέτρεψαν την τρισδιάστατη απεικόνιση των ορθοφωτογραφιών και την ουσιαστική κατανόηση του ανάγλυφου της περιοχής ώστε να αναγνωριστούν τοπογραφικά χαμηλά σημεία και να προσδιοριστούν ως καρστικοποιημένα ή μη- καρστικοποιημένα. Προκειμένου να γίνει ο προσδιορισμός που προαναφέρθηκε εισήχθηκε ένα shapefile, με τα σημεία που ελήφθησαν κατά την εργασία υπαίθρου, στα στερεοζευγάρια ώστε να γίνει κατανοητό πως φαίνονται τα καρστικά φαινόμενα σε τρισδιάστατη απεικόνιση. Μετέπειτα, δημιουργήθηκε ένα καινούριο shapefile με σκοπό την κατασκευή πολυγώνων που θα αναφέρονται σε πιθανές καρστικές μορφές. Μέσω της διαδικασίας αυτής ψηφιοποιήθηκαν 277 πιθανά καρστικά έγκοιλα σε τρεις διαστάσεις (3D, shapefile) τα οποία μας οδήγησαν στο επόμενο στάδιο που ήταν ο έλεγχος τους στην ύπαιθρο ώστε να μην υποπέσουμε σε λανθασμένα αποτελέσματα (Εικόνα 4.13). 60

61 Εικόνα 4.13 : Στερεοζευγάρια πάνω στα οποία απεικονίζονται πολύγωνα καρστικών μορφών Το τέταρτο στάδιο αποτέλεσε ο έλεγχος στην ύπαιθρο των καρστικών μορφών που εντοπίστηκαν από τα στερεοζευγάρια. Για να πραγματοποιηθεί αυτός ο έλεγχος εισήχθη το shapefile με τις καρστικές μορφές στο πρόγραμμα ArcGIS και έγινε μετατροπή του shapefile σε αρχείο KML προκειμένου να γίνει προσθήκη δεδομένων στο Google Earth. Με τη διαδικασία αυτή οι πιθανές καρστικές γεωμορφές εισήχθησαν στο Google Earth όποτε και έγινε εύκολη η αναγνώριση δολινών και καταβοθρών στην ύπαιθρο (Εικόνα 4.14). Τουλάχιστον 90 σημεία καρστικών εγκοίλων αναγνωρίστηκαν στην ύπαιθρο (Εικόνες 4.16,17) που αποτελούσαν ποσοστό >30% των καρστικών χαρακτηριστικών που ψηφιοποιήθηκαν στα στερεοζευγάρια. Στη συνέχεια κατασκευάστηκαν σε περιβάλλον ArcGIS χάρτες απεικόνισης των καρστικών μορφών έχοντας ως βάση το μωσαϊκό των αεροφωτογραφιών (Εικόνες 4.15). 61

62 Εικόνα 4.14 : Απεικόνιση των καρστικών μορφών της περιοχής μελέτης στο Google Earth Εικόνα 4.15 : Απεικόνιση των καρστικών μορφών στην ευρύτερη περιοχή μελέτης 62

63 Εικόνα 4.16 : Εμφάνιση δολίνης κοντά στη Μονή Αγίας Δευτέρας Το πέμπτο και τελευταίο στάδιο της έρευνας αποτέλεσε η χρήση τεσσάρων διαφορετικών Ψηφιακών Μοντέλων Ανάγλυφου (ΨΜΑ) (Aster GDEM, SRTM DEM, Ktimatologio DEM, Topographic DEM) με σκοπό την ανίχνευση καρστικών μορφών στην υπό μελέτη περιοχή. Τα τέσσερα αυτά ΨΜΑ έχουν δημιουργηθεί από τελείως διαφορετικές πηγές και παρουσιάζουν τελείως διαφορετικές ακρίβειες και διαφορετικό μέγεθος εικονοστοιχείου. Αρχικά, με τη χρήση των στερεοζευγαριών, που δημιουργήθηκαν σε προηγούμενο στάδιο, εντοπίστηκαν και χαρτογραφήθηκαν 277 καρστικά εγκοίλα τα οποία και ελέχθησαν με πολλαπλές εργασίες υπαίθρου. Επόμενο βήμα ήταν η διαδικασία ανίχνευσης καρστικών μορφών από ΨΜΑ η οποία πραγματοποιήθηκε σε περιβάλλον ArcGIS μέσω της εντολής cut fill. Η εντολή αυτή, ελάμβανε ως δεδομένα τα ΨΜΑ και εμφάνιζε σημεία στα οποία υπήρχε ταπείνωση του ανάγλυφου. Τα σημεία αυτά στην συνέχεια μετατρέπονταν μέσω της εντολής Convert to polygon σε πολύγωνα. Ακολούθως, μέσω της εντολής intersect γινόταν ταυτοποίηση των καρστικών εγκοίλων που δημιουργήθηκαν από τα ΨΜΑ και των καρστικών γεωμορφών που ψηφιοποιήθηκαν στα στερεοζευγάρια ορίζοντας ως εύρος ταυτοποίησης τα 2,5μέτρα. Μέσω της διαδικασίας αυτής, πραγματοποιήθηκε ποσοστιαία ανάλυση της εύρεσης καρστικών χαρακτηριστικών με χρήση πολλαπλών δεδομένων. Τέλος, υπολογίστηκε η υψομετρική ακρίβεια των τεσσάρων Ψηφιακών Μοντέλων Αναγλύφου (RMSE- Root Mean Square Error) με την χρήση τριγωνομετρικών σημείων, τα οποία αποτελούν μέρος του τριγωνισμού μιας 63

64 περιοχής και αποσκοπούν στον επιπεδομετρικό και υψομετρικό προσδιορισμό χαρακτηριστικών σημείων της επιφάνειας της Γης, με μετρήσεις μεγάλης ακρίβειας. Για τον υπολογισμό της τιμής του σφάλματος των ελαχίστων τετραγώνων αρχικά αφαιρέσαμε από το υψόμετρο που βρίσκεται το τριγωνομετρικό σημείο το ύψος του τριγωνομετρικού σημείου και το υψόμετρο που μας έδινε το εκάστοτε ΨΜΑ. Στη συνέχεια, τα αποτελέσματα της αφαίρεσης υψώθηκαν στο τετράγωνο και μετά βρέθηκε ο μέσος όρος τους. Τέλος, υπολογίστηκε η ρίζα του μέσου όρου και έδωσε την τιμή του σφάλματος. Όσο μικρότερη είναι η τιμή του σφάλματος τόσο μεγαλύτερη κατακόρυφη ακρίβεια έχουν τα ΨΜΑ (Πίνακας 4.1). Πίνακας 4.1 : Υπολογισμός του σφάλματος των ελαχίστων τετραγώνων με βάση τα τέσσερα Ψηφιακά Μοντέλα Ανάγλυφου Min Max Mean Stand. Dev. RMSE DEM from Aster ,47 199,10 21,94 DEM from SRTM ,58 205,50 23,85 DEM from Ktimatologio ,97 203,22 1,68 DEM from Topographic map ,3 211,55 199,40 8,6 Εικόνα 4.17 : Ψηφιακό μοντέλο ανάγλυφου από τον δορυφόρο Aster 64

65 Το πρώτο ΨΜΑ που χρησιμοποιήθηκε στην παρούσα εργασία ήταν το Aster GDEM. Το Aster GDEM είναι ένα παγκόσμιο ψηφιακό μοντέλο ανάγλυφου το οποίο κατασκευάστηκε και διατίθεται στο κοινό από την NASA. Δημιουργήθηκε με τη στερεοσκοπική συσχέτιση 1,3 εκατομμυρίων εικόνων αρχείου ASTER VNIR. Το ASTER GDEM παράγεται με 30m χωρική διακριτική ικανότητα και είναι χωρισμένο σε εικόνες διαστάσεων 1 ο Χ 1 ο. Διατίθεται σε μορφή αρχείου GeoTIFF. Κάθε αρχείο ASTER GDEM συνοδεύεται από ένα αρχείο αξιολόγησης της ποιότητας, το οποίο είτε αναφέρει τον αριθμό των εικόνων ASTER που χρησιμοποιήθηκαν για τον υπολογισμό των τιμών ενός εικονοστοιχείου, είτε αναφέρει την πηγή των εξωτερικών δεδομένων ΨΜΑ που χρησιμοποιήθηκαν για να καλύψουν τα κενά. Σύμφωνα με τα επίσημα έγγραφα αποδέσμευσης, το ASTER GDEM καλύπτει την επιφάνεια της Γης μεταξύ των γεωγραφικών πλατών 83 ο Β και 83 ο Ν και αποτελείται από εικόνες. Συμπεριλαμβάνονται εικόνες που περιέχουν τουλάχιστον το 0,01% της έκτασης της γήινης σφαίρας. Τα δεδομένα είναι γεωαναφερμένα στο ελλειψοειδές WGS84, χρησιμοποιώντας την προβολή UTM και τα υψομετρικά δεδομένα είναι διορθωμένα, ως προς το γεωειδές (EGM96). Συγκεκριμένα, η επεξεργασία του Aster GDEM, για την περιοχή μελέτης (Εικόνα 4.18), προκειμένου να εντοπιστούν και να χαρτογραφηθούν καρστικά έγκοιλα μέσω της διαδικασίας που προαναφέρθηκε, οδήγησε στην ταύτιση των καρστικών εγκοίλων που δημιουργήθηκαν από το ASTER GDEM και των καρστικών γεωμορφών που ψηφιοποιήθηκαν στα στερεοζευγάρια σε ποσοστό 64,46%. Αξιοσημείωτη είναι η δημιουργία γεωμορφών, από το ΨΜΑ, και μέσα στην περιοχή της λίμνης Οζερό το οποίο οφείλεται στο γεγονός της μέτριας διακριτικής ικανότητας του Aster GDEM. Για το λόγο αυτό πραγματοποιήθηκε περαιτέρω επεξεργασία των γεωμορφών με διαγραφή αυτών που δημιουργήθηκαν μέσα στην λίμνη και σε εκ νέου διαδικασία ταυτοποίησης η οποία οδήγησε σε ποσοστό της τάξης του 56,10%. Το συγκεκριμένο ΨΜΑ δεν μας δίνει ιδιαίτερα μεγάλο ποσοστό ταύτισης καθώς έχει περιορισμούς στην ανίχνευση καρστικών γεωμορφών. Παρόλα αυτά, αυτό δεν αποτελεί μια γενική κριτική για το ΨΜΑ του Aster καθώς μπορεί να δίνει καλύτερα αποτελέσματα σε άλλες περιοχές ή σε άλλα προβλήματα. Τα δεδομένα που χρησιμοποιήθηκαν από το ΨΜΑ προέρχονται από παλαιότερη έκδοση του στην οποία υπήρχαν ελλείψεις οι οποίες στη συνέχεια με νεότερη έκδοση του βελτιώθηκαν. Συνεπώς, η παλαιότερη έκδοση πιθανόν να μας έδινε καλύτερα αποτελέσματα σε άλλη περιοχή και η νεότερη καλύτερα αποτελέσματα στην ίδια περιοχή. 65

66 Εικόνα 4.18 : Ψηφιακό μοντέλο ανάγλυφου από το ραντάρ SRTM Επίσης, χρησιμοποιήθηκε το ψηφιακό μοντέλο ανάγλυφου του ραντάρ SRTM (Shuttle Topograghy Mission) το οποίο έχει δημιουργηθεί με τη χρήση δεδομένων ραντάρ και εφαρμογή συμβολομετρίας. Τα δεδομένα του SRTM DEM διανέμονται ελεύθερα μέσω διαδικτύου σε μορφή Geotiff, με χωρική διακριτική ικανότητα 90m. Τα δεδομένα είναι γεωαναφερμένα στο ελλειψοειδές WGS84, χρησιμοποιώντας την προβολή UTM και τα υψομετρικά δεδομένα είναι διορθωμένα, ως προς το γεωειδές (EGM96). Οι τιμές υψομέτρου αντιστοιχούν είτε στο γυμνό έδαφος, είτε στο πάνω μέρος της φυτοκάλυψης, είτε στην κορυφή των ανθρωπογενών κατασκευών. Στα κενά (περιοχές χωρίς υψόμετρο) έχει αποδοθεί αυθαίρετα η τιμή 32768m. Για την καλύτερη διευκόλυνση των χρηστών παγκοσμίως, τα δεδομένα διατίθενται σε εικόνες διαστάσεων 180Χ180km, σε πλήρη αντιστοιχία με τις αντίστοιχες εικόνες των δορυφόρων Landsat. Για την υπό μελέτη περιοχή το ΨΜΑ του ραντάρ SRTM (Εικόνα 4.19) έδωσε ποσοστό ταύτισης καρστικών μορφών 78,29%. Και το συγκεκριμένο ΨΜΑ ανίχνευσε και δημιούργησε με την επεξεργασία του καρστικές γεωμορφές μέσα στην περιοχή της λίμνης Οζερό οι οποίες και διαγράφησαν, με εκ νέου επεξεργασία, οδηγώντας σε νέο ποσοστό ταύτισης της τάξης του 64,80%. Το ποσοστό ταύτισης με βάση το SRTM DEM δίνει καλύτερα αποτελέσματα σε 66

67 σχέση με το Aster GDEM σε ποσοστό >10% το οποίο οφείλεται στο γεγονός της περιορισμένη ανάλυσης του SRTM DEM (90m) οπότε και στη ανίχνευση πιθανών λανθασμένων καρστικών γεωμορφών. Εικόνα 4.19 : Ψηφιακό μοντέλο ανάγλυφου από το κτηματολόγιο Το τρίτο ΨΜΑ που χρησιμοποιήθηκε προέρχεται από το κτηματολόγιο (Εικόνα 4.20). Η Κτηματολόγιο ΑΕ διαθέτει ΨΜΑ με χωρική διακριτική ικανότητα 5m που καλύπτουν το σύνολο της Ελληνικής Επικράτειας. Τα ΨΜΑ παρήχθησαν από αεροφωτογραφίες της περιόδου 2007 έως 2009 και διατίθενται σε πινακίδες έκτασης 3Χ4 χιλιομέτρων. Ακολουθώντας την διαδικασία που πραγματοποιήθηκε και στα άλλα ΨΜΑ καταλήξαμε σε ποσοστό συσχέτισης καρστικών εγκοίλων 2,19% ενώ δεν ανιχνεύτηκαν και δημιουργήθηκαν καρστικές μορφές μέσα στην περιοχή της λίμνης Οζερό. Το ποσοστό αυτό είναι ιδιαίτερα μικρό καθώς το συγκεκριμένο ΨΜΑ έχει πολύ καλή ανάλυση με αποτέλεσμα να μην θεωρεί περιοχές ασήμαντης ταπείνωσης του ανάγλυφου ως καρστικές γεωμορφές άρα και να μην δημιουργούνται πολλά πολύγωνα μέσω της εντολής cut fill. 67

68 Εικόνα 4.20 : Ψηφιακό μοντέλο ανάγλυφου από το τοπογραφικούς χάρτες Τέλος, χρησιμοποιήθηκε το τοπογραφικό ΨΜΑ (Εικόνα 4.21), το οποίο έχει χωρική διακριτική ικανότητα 30m. Στην περίπτωση αυτή, το μοντέλο ανάγλυφου, δημιουργήθηκε με ψηφιοποίηση των ισοϋψών καμπυλών από τοπογραφικούς χάρτες και ακολουθήθηκε η επεξεργασία που έγινε και στα άλλα ΨΜΑ η οποία έδωσε ποσοστό ταύτισης καρστικών εγκοίλων της τάξης του 78,26%. Στην προκειμένη περίπτωση έγινε μια περαιτέρω επεξεργασία για τον εντοπισμό και την χαρτογράφηση καρστικών γεωμορφών η οποία αφορούσε την ψηφιοποίηση καρστικών μορφών από το τοπογραφικό φύλλο Αστακός κλίμακας 1: Αρχικά, δημιουργήθηκε ένα καινούριο shapefile το οποίο περιείχε καρστικές μορφές οι οποίες εντοπίστηκαν στον τοπογραφικό χάρτη και ψηφιοποιήθηκαν. Η ψηφιοποίηση οδήγησε στην κατασκευή καρστικών εγκοίλων τα οποία ταυτοποιήθηκαν με τις καρστικές γεωμορφές που είχαν ψηφιοποιηθεί στα στερεοζευγάρια, σε ποσοστό 77,7%. Παρατηρήθηκε ότι το ψηφιακό μοντέλου ανάγλυφου από τοπογραφικούς χάρτες έδωσε ταύτιση της τάξης του 78,26% ενώ η ψηφιοποίηση των καρστικών μορφών από το τοπογραφικό φύλλο έδωσε 77,7%. Τα ποσοστά ταύτισης και στις δύο περιπτώσεις είναι θεωρητικά μεγάλα, πρακτικά όμως δεν 68

69 είναι καθώς μόλις τα 2/5 και αντιστοίχως το 1/5 των καρστικών εγκοίλων συμπίπτουν με τις καρστικές γεωμορφές που ψηφιοποιήθηκαν στα στερεοζευγάρια και ελέχθησαν στην ύπαιθρο. Το μικρό ουσιαστικά ποσοστό ταύτισης από την ψηφιοποίηση που πραγματοποιήθηκε στο τοπογραφικό φύλλο είναι αναμενόμενο καθώς τα τοπογραφικά φύλλα δεν ανανεώνονται συχνά ώστε να προστίθενται σε τακτά χρονικά διαστήματα νέες πληροφορίες. Με βάση την προαναφερθείσα μέθοδο στο τοπογραφικό φύλλο Αστακός 1: υπάρχει έλλειψη καταγεγραμμένων καρστικών μορφών σε ποσοστό περίπου 80%. Πίνακας 4.2 : Συγκεντρωτικός πίνακας των αποτελεσμάτων για τον εντοπισμό και την χαρτογράφηση καρστικών μορφών με χρήση Ψηφιακών Μοντέλων Ανάγλυφου και στερεοζευγαριών Ποσοστό (%) Aster GDEM 64,46 Aster GDEM (χωρίς την λίμνη) 56,10 SRTM DEM 78,29 SRTM DEM (χωρίς την λίμνη) 64,80 ΨΜΑ από το Κτηματολόγιο 21,9 ΨΜΑ από τοπογραφικούς 78,26 Τοπογραφικό φύλλο 77,7 Ολοκληρώνοντας, συμπεραίνουμε από τα ανωτέρω αποτελέσματα, ότι από τη χρήση των τεσσάρων ψηφιακών μοντέλων ανάγλυφου (Aster GDEM, SRTM DEM, Ktimatologio DEM, Topographic DEM) το ΨΜΑ που μας δίνει το μεγαλύτερο ποσοστό ταύτισης καρστικών μορφών από επεξεργασία ΨΜΑ και από ψηφιοποιημένα καρστικά έγκοιλα από στερεοζευγάρια ορθοανηγμένων αεροφωτογραφιών είναι αυτή από το ΨΜΑ του ραντάρ SRTM με ποσοστό ταύτισης 78,29%. Ένα επιπλέον συμπέρασμα που προκύπτει σύμφωνα με τους χάρτες (Εικόνα 4.15) και γνωρίζοντας την γεωλογία της περιοχής, η οποία αναλύεται εκτενώς στο κεφάλαιο 2, είναι ότι η πλειοψηφία των καρστικών μορφών εμφανίζεται στα Τριαδικά ανθρακικά λατυποπαγή δηλαδή στα ανατολικά της περιοχής μελέτης. Αναλυτικότερα, η επιφανειακή έκθεση των Τριαδικών ανθρακικών λατυποπαγών αποτέλεσε την εκκίνηση των διαδικασιών διάβρωσης και της ανάπτυξης της καρστικοποίησης. Το κάρστ στα Τριαδικά ανθρακικά λατυποπαγή υδρογεωλογικά (με βάση την 69

70 κατάταξη του Herak, 1977) χαρακτηρίζεται ως Γεωσυγκλινές, χαρακτηριστικό για τον Ελληνικό χώρο με σημαντική επιρροή του τεκτονισμού και των διαρρήξεων που φέρει (Δεληγιάννη, 2011). Έχει όμως και δύο ιδιαίτερα στοιχεία που το διαφοροποιούν: Πέρα από τις διαρρήξεις και την επιρροή του τεκτονισμού, ειδικά για την περιοχή μελέτης, σημαντικό ρόλο στον κατακερματισμό και την ανάπτυξη συστήματος διαρρήξεων που ευνόησαν τη δράση της διάβρωσης φέρει ο διαπειρισμός της γύψου. Ειδικότερα για την ανάπτυξη του καρστ της Ιόνιας ζώνης, στους ανθρακικούς σχηματισμούς έως το Ιουρασικό, ο διαπειρισμός των εβαποριτών έχει έναν διακριτό ρόλο στην μετέπειτα ανάπτυξη του καρστ. Η ανά τόπου και σε βάθος μεταβολή της συγκολλητικής ύλης των Τριαδικών ανθρακικών λατυποπαγών και οι εναλλαγές εβαποριτικής και ανθρακικής σύστασης μπορεί να δίνουν ψευδοκαρστικές μορφές (χαρακτηριστικές εβαποριτών κοιλότητες διάλυσης) με εναλλαγές τοπικά του χαρακτήρα του καρστ και κατ επέκταση μεγαλύτερη πολυπλοκότητα στην γενική θεώρηση της περιοχής. 70

71 5. ΥΔΡΟΛΟΓΙΑ ΚΛΙΜΑ 5.1. Ατμοσφαιρικά κατακρημνίσματα (P) Ατμοσφαιρικά κατακρημνίσματα είναι οι διάφορες μορφές με τις οποίες το νερό της ατμόσφαιρας αποβάλλεται από αυτήν και πέφτει στο έδαφος σε υγρή ή στερεή κατάσταση. Τα ατμοσφαιρικά κατακρημνίσματα υπολογίζονται σαν το πάχος του στρώματος νερού το οποίο θα σχηματιστεί σε μία οριζόντια επιφάνεια εάν τα κατακρημνίσματα αυτά παραμείνουν στη θέση πτώσης, χωρίς καμία απώλεια. Το πάχος του στρώματος νερού που σχηματίζεται χαρακτηρίζεται ως ύψος ατμοσφαιρικών κατακρημνισμάτων ή ύψος βροχής και εκφράζεται σε mm. Για την περιγραφή των βροχομετρικών χαρακτηριστικών της περιοχή μελέτης επιλέχθηκαν 4 μετεωρολογικοί σταθμοί (Πίνακας 5.1): Αγρίνιο, Λεσίνι, Λεπενού και Μοναστηράκι, οι οποίοι καλύπτουν περιμετρικά την περιοχή μελέτης και διαθέτουν επαρκή χρονοσειρά δεδομένων. Πίνακας 5.1 : Μετεωρολογικοί σταθμοί Σταθμοί Νομός Φορέας Υψόμετρο (m) x y Περίοδος Λειτουργίας Αγρίνιο Αιτ/νίας ΕΜΥ Σήμερα Λεσίνι Αιτ/νίας ΥΠΕΧΩΔ Σήμερα Λεπενού Αιτ/νίας ΥΠΕΔ Σήμερα Μοναστηράκι Αιτ/νίας ΔΕΗ Σήμερα 5.2. Εκτίμηση ελλειπουσών παρατηρήσεων Συχνό φαινόμενο είναι να παρουσιάζεται έλλειψη κάποιων βροχομετρικών παρατηρήσεων σε μία περιοχή που μπορεί να οφείλεται είτε στη βλάβη του οργάνου είτε σε κάποια άλλη αιτία. Οι ελλείπουσες παρατηρήσεις θα πρέπει να συμπληρωθούν κατ εκτίμηση, έτσι ώστε να καταστεί πλήρης η σειρά των διατιθέμενων παρατηρήσεων του κάθε σταθμού. Για να εκτιμήσουμε τις ελλείπουσες παρατηρήσεις στην περιοχή μελέτης χρησιμοποιούμε τη μέθοδο του αριθμητικού μέσου όρου μετά βάρους καθώς το ετήσιο ύψος βροχής τριών γειτονικών σταθμών διαφέρει περισσότερο από 10% του σταθμού χ. Για τον υπολογισμό χρησιμοποιήθηκε η ακόλουθη εξίσωση : 71

72 P X = 1 n [N XP A N A + N XP B N B + + N XP n N n ] όπου: Px: η ελλείπουσα τιμή βροχόπτωσης στον σταθμό χ PA, PB,..Pn: η βροχόπτωση στους σταθμούς αναφοράς για την ίδια περίοδο Νx :το κανονικό ετήσιο ύψος βροχής στο σταθμό χ ΝA, ΝB,.. Νn :το κανονικό ετήσιο ύψος βροχής στους σταθμούς αναφοράς n : o αριθμός των γειτονικών σταθμών 5.3. Επεξεργασία βροχομετρικών παρατηρήσεων Τα δεδομένα των σταθμών της περιοχής μελέτης συλλέχθηκαν από τις αρμόδιες υπηρεσίες για την περαιτέρω επεξεργασία τους και αφορούν τα έτη Επιπλέον έγινε συλλογή ημερήσιων και μηνιαίων τιμών από την Περιφέρεια Υδάτων Δυτικής Ελλάδος για το σύνολο των σταθμών, για την περίοδο

73 Πίνακας 5.2 : Βροχομετρικά στοιχεία των τεσσάρων σταθμών ( ) ΑΓΡΙΝΙΟ ΛΕΣΙΝΙ ΛΕΠΕΝΟΥ ΜΟΝΑΣΤΗΡΑΚΙ ,6 816,4 1381,7 1198, ,2 1095,1 1282,8 974, ,9 785,3 864,9 1002, ,3 1221,5 1176, ,8 611,2 885,2 678, ,3 1242, ,6 789,2 854,5 928, ,7 647,9 964,8 945, ,8 527,9 844,8 701, ,4 343,8 597,2 409, , ,1 1289, ,5 546,8 639,5 553, ,2 490, , ,1 779,5 1019,1 987, ,7 1188,7 1195,5 1383, ,2 876,5 947,6 924, ,4 1270, ,5 686,5 1112,2 1044, ,7 1565, ,8 629,2 733,6 776, ,3 669,3 1063,8 314, ,8 722,2 940, ,8 1028,3 1022, ,3 625,9 872,6 893, , , ,1 1460, , ,2 771, ,2 544,6 757,4 770, ,4 1240,1 1145, ,4 947,8 1015,6 1203, ,4 935,9 965, , , ,8 900,7 1282,5 1067, , ,5 1622,2 Μέση τιμή (mm) 892,9 773,5 973,5 1031,9 Στη συνέχεια κατασκευάστηκαν διαγράμματα που απεικονίζουν τα ετήσια ύψη βροχόπτωσης για τα έτη καθώς και το μέσο ετήσιο ύψος βροχής ανά σταθμό. 73

74 Ύψος βροχόπτωσης (mm) ΑΓΡΙΝΙΟ ΛΕΣΙΝΙ ΛΕΠΕΝΟΥ ΜΟΝΑΣΤΗΡΑΚΙ Εικόνα 5.1 : Διάγραμμα ετήσιων υψών βροχόπτωσης για τα έτη Μέσο ύψος βροχής (mm) Εικόνα 5.2 : Διάγραμμα μέσου ετήσιου ύψους βροχής ανά σταθμό Από το διάγραμμα ετήσιων υψών βροχόπτωσης, ως υγρότερο έτος της χρονοσειράς εμφανίζεται το έτος με ύψος βροχής 1383mm στο σταθμό Μοναστηράκι ενώ οι ελάχιστες βροχοπτώσεις παρουσιάζονται στον σταθμό Λεσίνι κατά την περίοδο με 344mm ύψος βροχής. Με βάση το διάγραμμα της εικόνας 5.2 συμπεραίνουμε ότι το μέγιστο μέσο ετήσιο ύψος βροχής εμφανίζεται στον σταθμό Μοναστηράκι με 1032mm ενώ το ελάχιστο στο σταθμό Λεσίνι με 773mm ύψους βροχής. 74

75 5.4. Έλεγχος Ομοιογένειας Για τον έλεγχο της ποιότητας των παρατηρήσεων, εκτός των άλλων «λογικών» ελέγχων, γίνεται και ο έλεγχος ομογένειας των παρατηρήσεων. Ελέγχεται δηλαδή κατά πόσο το σύνολο των παρατηρήσεων προέκυψε με τις ίδιες συνθήκες μετρήσεως. Η αλλαγή της θέσης του οργάνου, η αντικατάσταση του οργάνου, και η αλλαγή του παρατηρητή οδηγούν συνήθως σε μη ομογενή δεδομένα. Για να είναι ομοιογενής οι βροχομετρικές παρατηρήσεις των σταθμών, θα πρέπει οι παράγοντες (όπως αντικατάσταση ενός οργάνου, αλλαγή της θέσης του ή της μεθόδου παρατήρησης κ.τ.λ.) που επιδρούν στην μέτρηση τους να είναι αμετάβλητοι. Για να ληφθεί υπόψη η σχετική επίδραση αυτών των παραγόντων και να καταστούν ομοιογενείς οι παρατηρήσεις χρησιμοποιείται η τεχνική της διπλής αθροιστικής καμπύλης. Κατά τη μέθοδο αυτή συγκρίνονται τα αθροιστικά ετήσια ύψη βροχής του εξεταζόμενου σταθμού με τις αντίστοιχες αθροιστικές τιμές της μέσης βροχόπτωσης μιας αντιπροσωπευτικής ομάδας γειτονικών σταθμών. ΑΓΡΙΝΙΟ ΛΕΣΙΝΙ ΛΕΠΕΝΟΥ ΜΟΝΑΣΤΗΡΑΚΙ Αθροιστικό ύψος βροχής σταθμών (mm) Αθροιστικό μέσο ύψος βροχής (mm) Εικόνα 5.3 : Καμπύλες διπλής μάζας των βροχομετρικών δεδομένων των σταθμών της υπό μελέτη περιοχής Από το διάγραμμα προκύπτουν ισχυροί συντελεστές προσδιορισμού ενώ παρατηρείται κοινή κλίση στις 3 ευθείες ενώ δεν παρουσιάζεται σε κάποιο 75

76 σημείο θλαστικότητα κάποιας καμπύλης. Μικροδιαφοροποιήσεις κρίνονται ως αμελητέες και τα βροχομετρικά δεδομένα χαρακτηρίζονται ως ομογενή χωρίς ανάγκη περαιτέρω διορθώσεων. Πίνακας 5.3 : Συντελεστής συσχέτισης r Αγρίνιο Λεσίνι Λεπενού Μοναστηράκι Αγρίνιο 1 Λεσίνι 0,9 1 Λεπενού 0,78 0,77 1 Μοναστηράκι 0,86 0,93 0,82 1 Προκύπτει ότι σε όλες τις περιπτώσεις ο συντελεστής συσχέτισης τείνει στο 1, με τις χαμηλότερες τιμές να προκύπτουν για τον σταθμό Λεπενού χωρίς όμως να σηματοδοτούν αρνητική συσχέτιση (-1) και κατ επέκταση ανομοιογένεια Προσδιορισμός βροχοβαθμίδας Η μέση αύξηση του ετήσιου σημειακού βροχομετρικού ύψους ανά 100 m αύξησης υψομέτρου ονομάζεται βροχοβαθμίδα. Η βροχοβαθμίδα προκύπτει συνήθως για κάθε περιοχή από τη γραφική παράσταση των μέσων ετήσιων βροχομετρικών υψών των βροχομετρικών σταθμών μιας περιοχής σε συνάρτηση με τα υψόμετρα των σταθμών. Για την υδρολογική λεκάνη του ποταμού Αχελώου η βροχοβαθμίδα υπολογίστηκε με βάση τους σταθμούς Αγρίνιο, Λεσίνι, Λεπενού και Μοναστηράκι. Παρακάτω φαίνεται το διάγραμμα ετήσιου ύψους βροχής υψομέτρου όπως αυτό κατασκευάσθηκε από όλα τα παραπάνω δεδομένα, βάση του οποίου και έγινε η τελική εκτίμηση της βροχοβαθμίδας. Η εξίσωση της βροχοβαθμίδας προκύπτει μέσα από την συνάρτηση: y = ax + b όπου y = το ύψος βροχής x = το υψόμετρο b = το ύψος βροχής για υψόμετρο 0 a = ο συντελεστής διεύθυνσης της συνάρτησης και προκύπτει γραφικά, όπως φαίνεται και στο παρακάτω σχήμα. Η αξιοπιστία της εξίσωσης ελέγχεται από τον συντελεστή προσδιορισμού R 2 που πρέπει να είναι > 0,7. 76

77 1200 Μέσο ετήσιο ύψος βροχόπτωσης (mm) y = 0,6863x + 775,62 R² = 0, Υψόμετρο (m) Εικόνα 5.4 : Ευθεία μεταβολής του ύψους βροχόπτωσης συναρτήσει του απόλυτου υψομέτρου Από την εφαρμογή της μεθόδου προκύπτει ότι για την περιοχή έρευνας η εξίσωση έχει την μορφή y=0.6863x+ 775,62.Συνεπώς, το ύψος βροχόπτωσης αυξάνεται mm ανά100 m υψομετρικής διαφοράς, ενώ το μέσο ετήσιο ύψος βροχόπτωσης στο επίπεδο της θάλασσας είναι 775,62mm. Πίνακας 5.4 : Αντιστοιχία ισοϋψών και ισοϋέτιων καμπυλών Απόλυτο υψόμετρο (m) Ύψος βροχόπτωσης (mm) 0 775, , , , , , ,49 Ο συντελεστής συσχέτισης την παραπάνω εξίσωσης είναι 0,8863 που σημαίνει ότι το ετήσιο ύψος βροχόπτωσης επηρεάζεται σε μεγάλο βαθμό από το υψόμετρο της περιοχής. Συνεπώς, διαπιστώνουμε ότι η εξίσωση της βροχοβαθμίδας είναι δυνατόν να χρησιμοποιηθεί για την κατασκευή του βροχομετρικού χάρτη της περιοχής μελέτης (Εικόνα 5.5). 77

78 Εικόνα 5.5 : Βροχομετρικός χάρτης της περιοχής μελέτης Ο σταθμισμένος μέσος του ύψους βροχής όπως υπολογίστηκε μέσα από την εμβαδομέτρηση των περιοχών των ισουτετών καμπυλών μας δίνει την τιμή της μέσης ετήσιας βροχόπτωσης της περιοχής μελέτης, η οποία είναι 947,19 mm/yr. Συνεπώς, για την συνολική έκταση της περιοχής που είναι 171,33 km 2, προκύπτει ότι ετησίως, η περιοχή δέχεται ποσότητα νερού ίση με 162x10 6 m 3 /yr. 78

79 6. ΥΔΡΟΓΕΩΛΟΓΙΑ 6.1. Η Υδρολιθολογία της περιοχής έρευνας Η περιοχή μελέτης αποτελεί τμήμα της λεκάνης απορροής του ποταμού Αχελώου. Στην ΛΑΠ Αχελώου οι κυριότερες υπόγειες υδροφορίες αναπτύσσονται στους καρστικούς ανθρακικούς σχηματισμούς της Ιόνιας ζώνης και της ζώνης Γαβρόβου Τρίπολης. Στους ανθρακικούς σχηματισμούς της ζώνης Πίνδου λόγω των πυριτικών κερατολιθικών παρεμβολών αναπτύσσονται επιμέρους διαφορετικής κάθε φοράς έκτασης, υδρογεωλογικές λεκάνες και κατά επέκταση και ανάλογης δυναμικότητας υδροφορίες. Σημαντικής δυναμικότητας υδροφορίες αναπτύσσονται επίσης στους κοκκώδης σχηματισμούς των Τεταρτογενών αποθέσεων το δυναμικό των οποίων εξαρτάται από την κοκκομετρία τους και τις συνθήκες τροφοδοσίας. Στις εμφανίσεις του φλύσχη αναπτύσσονται τοπικής σημασίας υδροφορίες, μικρής δυναμικότητας που καλύπτουν τοπικές υδρευτικές, αρδευτικές και κτηνοτροφικές ανάγκες. Στο πλαίσιο της παρούσας μεταπτυχιακής διατριβής ειδίκευσης επιχειρήθηκε η υδρολιθολογική ταξινόμηση των γεωλογικών σχηματισμών της περιοχής προκειμένου να διακριθούν οι σχηματισμοί σε υδροπερατούς, ημιπερατούς και υδροστεγανούς και να κατασκευαστεί ο υδρολιθολογικός χάρτης της υπό μελέτη περιοχής σε περιβάλλον ArcGIS. Για την ταξινόμηση αυτή υιοθετήθηκε η πρόταση της Διεθνούς Ένωσης Υδρογεωλόγων (IAH) και της UNESCO (Struckmeier and Margat, 1995). Σύμφωνα με την πρόταση αυτό το σύνολο των γεωλογικών σχηματισμών μπορεί να κατηγοριοποιηθεί σε τρεις κύριες υδρογεωλογικές ενότητες και έξι δευτερεύουσες. Πίνακας 6.1 : Υδρολιθολογική ταξινόμηση των γεωλογικών σχηματισμών σύμφωνα με την η πρόταση της Διεθνούς Ένωσης Υδρογεωλόγων (IAH) και της UNESCO 1.Πορώδη μη συνεκτικά πετρώματα 2.Συνεκτικά πετρώματα με δευτερογενή υδροπερατότητα 3.Συνεκτικά και πορώδη πετρώματα με περιορισμένη ή μη συγκέντρωση υπόγειων υδάτων χωρίς πρακτική σημασία 1 Α. Εκτεταμένοι και με υψηλή απόδοση υδροφόροι 2 Α. Εκτεταμένοι και με υψηλή απόδοση υδροφόροι 3 Α.Τοπικής σημασίας υπόγεια νερά κυρίως σε ζώνες διάρρηξης και αποσάθρωσης συνεκτικών πετρωμάτων 1 Β. Τοπικοί ή μέτριου πάχους υδροφόροι με υψηλή απόδοση ή εκτεταμένοι αλλά μέτριας απόδοσης υδροφόροι 2 Β. Τοπικοί ή μικρού πάχους υδροφόροι με υψηλή απόδοση ή εκτεταμένοι αλλά μέτριας απόδοσης υδροφόροι 3 Β. Υδροφόροι χωρίς πρακτική σημασία ή μη υδροφόροι σχηματισμοί 79

80 Στη συνέχεια παρατίθεται ο υδρολιθολογικός χάρτης της περιοχής μελέτης ο οποίος βασίζεται στην προαναφερθείσα ταξινόμηση. Εικόνα 6.1 : Yδρολιθολογικός χάρτης της περιοχής έρευνας. Σημαντικής υδροφορίας : Οι γεωλογικοί σχηματισμοί, στους οποίους παρατηρείται σημαντική υδροφορία, είναι τα Τριαδικά ανθρακικά λατυποπαγή (ΤΑΛ). Μικρότερης σημασίας υδροφορία παρουσιάζουν οι Τριαδικοί ασβεστόλιθοι. Αναλυτικότερα, τα ΤΑΛ παρουσιάζουν εκτεταμένη και σημαντική υδροφορία και καταλαμβάνουν το 64% της επιφάνειας της περιοχής δηλαδή 110km 2 (Κεφάλαιο 2). Το υδροφόρο καρστικό σύστημα των Τριαδικών ανθρακικών λατυποπαγών εκφορτίζεται από τις πηγές της Λάμπρας Αγίου Δημητρίου. Οι πηγές 80

81 του συστήματος χαρακτηρίζονται ως πηγές υπερπλήρωσης, στο σημείο επαφής των Τριαδικών ανθρακικών λατυποπαγών (ΤΑΛ) με τα Τεταρτογενή ιζήματα του κάμπου του Λεσινίου, που είναι κυρίως λιμναίας φάσης, τα οποία εμφανίζουν εναλλαγές αδρομερών και λεπτόκοκκων υλικών και μαργών (Τσερόλας, 2011). Το μέτωπο των πηγών έχει συνολικό μήκος ~3 km και αποτελείται από μια σειρά σημείων εξόδου, που σχηματίζουν ένα υδατόρεμμα μόνιμης ροής. Η μέση παροχή των πηγών είναι περίπου 8 m 3 /sec. Υδροφόροι μικρού πάχους/ όχι σημαντικοί : Στην κατηγορία αυτή ανήκουν οι Τεταρτογενείς αποθέσεις και η μετα- Τριαδική ανθρακική ακολουθία. Οι Τεταρτογενείς αποθέσεις αποτελούνται από εναλλαγές αδρομερών (άμμος) με πιο λεπτομερές φάσεις (άργιλος, υλικά αποσάρθρωσης εβαποριτικής και ανθρακικής σύστασης). Επικάθονται στα ΤΑΛ με πάχη που κυμαίνονται από 5m έως 20m ελάχιστα υδατοπερατές με συνέπεια να δημιουργούνται υδροφόροι ορίζοντες πάρα πολύ μικρής δυναμικότητας. Στη μετα-τριαδική ανθρακική ακολουθία υπάγονται οι ασβεστόλιθοι Παντοκράτορα και Βίγλας, οι ασβεστόλιθοι Λιασίου και Ηωκαίνου. Οι ασβεστόλιθοι Παντοκράτορα είναι έντονα παραμορφωμένοι από συστήματα διακλάσεων και ρηγμάτων, αναπτύσσονται δυτικότερα της περιοχής και εμφανίζουν μικρότερο βαθμό καρστικοποίησης. Σύμφωνα με προγενέστερη μελέτη ο σχηματισμός χαρακτηρίζεται από μέτρια υδροπερατότητα ενώ εντός του αναπτύσσονται υδροφόροι που χαρακτηρίζονται μέτριας δυναμικότητας. Μικρότερη υδροπερατότητα παρουσιάζουν οι ασβεστόλιθοι Βίγλας, οι οποίοι ενώ είναι λεπτοπλακώδεις, κάτι που ευνοεί γενικότερα την υδροπερατότητα ενός σχηματισμού εμφανίζουν παρεμβολές αργιλομαργαϊκών σχιστόλιθων με αποτέλεσμα την μείωση της υδροπερατότητας (Κουρμούλης, 1990). Οι ασβεστόλιθοι Λιασίου και Ηωκαίνου παρουσιάζουν ενστρώσεις πυριτολίθων και ελάχιστη καρστικοποίηση, όπως φαίνεται και στην εικόνα 4.15 στο κεφάλαιο 4. Η υδροπερατότητα τους είναι μικρή αν και η γεωτρητική έρευνα έδειξε την ύπαρξη μικρών υδροφόρων στρωμάτων στο εσωτερικό τους (Κουρμούλης, 1990). Πολύ μικρής σημασίας υδροφορία: Οι εβαπορίτες, τα λιμναία ιζήματα, οι κώνοι κορημάτων και οι αλλουβιακές αποθέσεις υπάγονται με την σειρά τους στην κατηγορία αυτή. Οι εβαπορίτες, οι οποίοι περιλαμβάνουν γύψο και ανυδρίτες, παρουσιάζουν μικρή επιφανειακή εξάπλωση αλλά το ανάπτυγμα τους κάτω από τα ΤΑΛ είναι καθολικό και μεγάλου πάχους. Παρόλο της μεγάλης διαλυτότητας της γύψου και της γρήγορης καρστικοποίησης της, ο υδρογεωλογικός της ρόλος στην περιοχή μελέτης έχει περιοδικά ρόλο υποβάθρου των υπερκείμενων 81

82 λατυποπαγών το οποίο περιοδικά επιτρέπει ανάπτυξη της μικρής υδροφορίας στις θέσεις της επαφής λατυποπαγών γύψου. Οι αλλουβιακές αποθέσεις αποτελούνται από χερσαίες αποθέσεις που έχουν δημιουργηθεί κατά το μεγαλύτερο μέρος από την αποσάθρωση των ΤΑΛ και είναι οι ερυθροί άργιλοι, αμμούχο υλικό καθώς και διάσπαρτες κροκάλες κυρίως ανθρακικής προέλευσης (Δεληγιάννη, 2011). Επικάθονται στα ΤΑΛ με πάχη που κυμαίνονται από 5 έως 20 μέτρα, ελάχιστα υδροπερατές με συνέπεια να δημιουργούνται υδροφόροι ορίζοντες πάρα πολύ μικρής δυναμικότητας. Αδιαπέρατοι: Στους αδιαπέρατους σχηματισμούς ανήκουν οι σχιστόλιθοι με Ποσειδώνια, οι κερατόλιθοι και ο φλύσχης. Ο φλύσχης είναι ο κύριος υδατοστεγής σχηματισμός της περιοχής και λειτουργεί ως σύνορο των καρστικών υδροφόρων καθώς είναι και υπεύθυνος για την εμφάνιση των πηγών στην επαφή του με τους ασβεστόλιθους. Οι σχιστόλιθοι και οι κερατόλιθοι της περιοχής μελέτης χαρακτηρίζονται επίσης ως υδατοστεγοί σχηματισμοί. Όμως, το δίκτυο των ρωγμών και των διακλάσεων τους μπορεί να επιτρέπει διαρροές (Φλώρος, 2011) Μέτρηση στάθμης του ελεύθερου υδροφόρου ορίζοντα Προκειμένου να κατασκευαστεί ο χάρτης ελεύθερης στάθμης της υπό μελέτη περιοχής χρησιμοποιήθηκε η απογραφή όλων των σημείων ύδατος στην ευρύτερη περιοχή έρευνας, η οποία πραγματοποιήθηκε σε προγενέστερη μελέτη της ευρύτερης περιοχής (Τσερόλας 2011, Φλώρος 2011). Επόμενο βήμα ήταν η μέτρηση της στάθμης με τη χρήση του σταθμήμετρου SEBA η οποία πραγματοποιήθηκε τον Νοεμβρίου 2014 και έγινε μέτρηση στάθμης 15 γεωτρήσεων. Ο περιορισμένος αριθμός γεωτρήσεων παρακολούθησης οφείλεται σε τρείς παράγοντες. Ο πρώτος παράγοντας είναι η έλλειψη πιεζομετρικού σωλήνα στις περισσότερες γεωτρήσεις της περιοχής (Εικόνα 6.2). Ο δεύτερος παράγοντας σχετίζεται με τον περιορισμένο αριθμό γεωτρήσεων μηδενικής ή έστω περιορισμένης / ελεγχόμενης άντλησης. Γεωτρήσεις υπό καθεστώς μόνιμης άντλησης, είναι σαφές ότι επηρεάζουν αρνητικά την αξιοπιστία των μετρήσεων και συμπερασμάτων. Ο τρίτος, και τελευταίος, παράγοντας συνδέεται με την σκέβρωση του σωλήνα της γεώτρησης και τη στενή οπή για το πέρασμα του μετρητή με αποτέλεσμα το συμβατικό σταθμήμετρο (SEBA) να είναι δύσκολο έως αδύνατο να χρησιμοποιηθεί για την μέτρηση της στάθμης. 82

83 Εικόνα 6.2 : Γεώτρηση κοντά στο χωρίο Παλαιομάνινα Για τον προσδιορισμό του απόλυτου υψομέτρου στάθμης χρησιμοποιήθηκαν τα τοπογραφικά διαγράμματα της περιοχής, κλίμακας 1:5.000 της Γεωγραφικής Υπηρεσίας Στρατού. Στη συνέχεια παρατίθεται ο χάρτης ισοσταθμικών καμπυλών που κατασκευάστηκε για την περιοχή. 83

84 Εικόνα 6.3 : Χάρτης ισοσταθμικών καμπυλών της περιοχής μελέτης. Από τον χάρτη που προέκυψε για την περιοχή μελέτης μπορούν να εξαχθούν τα παρακάτω συμπεράσματα : Η διεύθυνση ροής ακολουθεί την τοπογραφία της περιοχής. Η βασική ροή έχει διεύθυνση ΒΒΔ-ΝΝΑ. Διαπιστώνονται, επίσης, διευθύνσεις ΒΑ-Δ οι οποίες αποδεικνύουν την πλευρική διείσδυση του Αχελώου και τον εμπλουτισμό του υδροφόρου νότια του οικισμού Παλαιομάνινα (στον οικισμό αυτό βρίσκεται η γεώτρηση G14). 84

85 7. ΥΔΡΟΧΗΜΕΙΑ 7.1. Μεθοδολογία Για τη μελέτη του υδροχημικού χαρακτήρα των υπόγειων νερών έγινε απογραφή των σημείων ύδατος νερού (πηγές, γεωτρήσεις). Κατά την εκπόνηση της διατριβής ειδίκευσης πραγματοποιήθηκε δειγματοληψία 10 συνολικά υδροσημείων, εκ των οποίων 7 γεωτρήσεις και 3 πηγές. Η δειγματοληψία πραγματοποιήθηκε στην αρχή της υγρής περιόδου, τον Μάιο του 2015 και έγινε σύμφωνα με τους κανόνες που ορίζει η Υπηρεσία Περιβαλλοντικής Προστασίας των Η.Π.Α. (U.S.E.P.A., 1976) ώστε να εξαχθούν ορθά συμπεράσματα για τον υδροχημικό χαρακτήρα του καρστικού υδροφόρου των Τριαδικών ανθρακικών λατυποπαγών. Τα δείγματα συλλέχθηκαν σε φιάλες με όγκο 1lt και 100ml. Οι φιάλες όγκου 1lt χρησιμοποιήθηκαν για την ανάλυση ανιόντων και περιείχαν δείγμα χωρίς καμία περαιτέρω επεξεργασία, ενώ οι φιάλες όγκου 100ml περιείχαν δείγμα το οποίο επί τόπου είχε διηθηθεί και οξινιστεί και προοριζόταν για την ανάλυση κατιόντων. Για τη διήθηση των δειγμάτων χρησιμοποιήθηκαν φίλτρα μεμβράνης των 0,45μm και κατάλληλη αντλία κενού. Για την οξίνιση των δειγμάτων χρειάστηκαν 0,5ml υπερκάθαρου νιτρικού οξέως (HNO3) ώστε να μειωθεί το ph σε μικρότερο από 2 (Appelo and Postma, 1994) και να αποφθεχθεί η ανάπτυξη βακτηρίων, η προσρόφηση ή καθίζηση κατιόντων και οι οξειδωτικές αντιδράσεις (Lloyd and Heathcote, 1985). Κατά τη διάρκεια συλλογής των δειγμάτων έγιναν επί τόπου μετρήσεις των φυσικοχημικών παραμέτρων, θερμοκρασία, ph, αγωγιμότητα, αγωγιμότητα στους 25 Ο C με τη χρήση του πολυπαραμετρικού ηλεκτρόδιου μέτρησης YSI 63. Επίσης, έγινε μέτρηση της αλκαλικότητας με τιτλοδότηση σύμφωνα με την μέθοδο της HACH. Τα αποτελέσματα των επί τόπου μετρήσεων παρουσιάζονται στον πίνακα 7.1. Με την ολοκλήρωση της δειγματοληψίας, τα δείγματα μεταφέρθηκαν στο εργαστήριο Υδρογεωλογίας του Τμήματος Γεωλογίας του Πανεπιστημίου Πατρών. Τα νιτρικά (ΝΟ3 - ), τα νιτρώδη (ΝΟ2 - ), τα αμμωνιακά (NH4 + ), τα θειικά (SO4 2- ), τα φωσφορικά (PO4 3- ) και τα ιόντα φθορίου (F - ) προσδιορίστηκαν με τη μέθοδο της φασματοφωτομετρίας μοριακής απορρόφησης, σε φασματοφωτόμετρο της HACH DR/4000, σύμφωνα με τις προτεινόμενες μεθοδολογίες. Η συγκέντρωση των χλωριούχων ιόντων (Cl - ) προσδιορίστηκε με τιτλοδότη χρησιμοποιώντας τη μέθοδο Mohr s. Οι μετρήσεις έγιναν σε 85

86 φάσμα 1-2 ημερών από την δειγματοληψία για την πρόληψη μεταβολών στα δείγματα του νερού. Για την αξιοπιστία των αποτελεσμάτων των χημικών αναλύσεων έγινε υπολογισμός του σφάλματος του ισοζυγίου ανιόντων κατιόντων από την σχέση (Λαμπράκης, 1991) : Σφάλμα ισοζυγίου = κατιόντων ανιόντων κατιόντων + ανιόντων Χ Υδροχημική σύσταση των δειγμάτων ΦΥΣΙΚΟΧΗΜΙΚΕΣ ΠΑΡΑΜΕΤΡΟΙ Η συλλογή δειγμάτων, από γεωτρήσεις, για τις εργαστηριακές αναλύσεις έγιναν ύστερα από συνεννόηση με τους ιδιοκτήτες, ενώ το νερό αφέθηκε να κυκλοφορήσει για περισσότερο από 30min ώστε οι μετρήσεις να γίνουν σε νερό του υδροφόρου. Στον πίνακα 7.1 παρουσιάζονται οι φυσικοχημικές παράμετροι για τα 10 δείγματα που συλλέχθηκαν από την υπό μελέτη περιοχή. Πίνακας 7.1 : Φυσικοχημικές παράμετροι ph T ( O C) Cond μs/cm Cond (25 O C) μs/cm Alkalinity mg/l CaCO 3 G01 7,08 19, GO2 7,04 19, G03 6, G04 7,27 19, G05 7,35 18, G06 6,88 19, G07 7,24 18, P , P02 7,04 17, P03 6,98 16, Avg 7,05 18,7 839,6 931,3 205,2 Min 6,63 16, Max 7, St. Dev 0,20 1,13 366,67 394,36 61,96 86

87 Στη συνέχεια, έγινε επεξεργασία των μετρήσεων σε περιβάλλον GIS για την κατασκευή χαρτών κατανομής μέσα από την μέθοδο Kriging αλλά και χαρτών χωρικής κατανομής των στοιχείων. Αναλυτικότερα, οι τιμές της θερμοκρασίας κυμαίνονται από 16,6 ο C έως 20 ο C. Η θερμοκρασία των δειγμάτων νερού από γεωτρήσεις αντιστοιχεί στην πραγματική θερμοκρασία του νερού του καρστικού υδροφόρου. Για να έχουμε ορθά αποτελέσματα στις τιμές της θερμοκρασίας στις πηγές η μέτρηση έγινε στο σημείο εξόδου του νερού από το έδαφος. Στον χάρτη της εικόνας 7.1 απεικονίζεται η χωρική κατανομή της θερμοκρασίας των δειγμάτων. Σύμφωνα με προγενέστερες μελέτες (Τσερόλας 2011, Κακαβά 2013) οι θερμοκρασίες του ποταμού Αχελώου κυμαίνονται από 15,3 ο C έως 17.2 ο C. Οι χαμηλότερες θερμοκρασίες οι οποίες παρατηρούνται στα δείγματα των γεωτρήσεων του ΝΑ τμήματος και των πηγών (Εικόνα 7.1) οφείλονται στην πιθανή ανάμιξη θερμότερων υδάτων του καρστικού υδροφόρου και του ψυχρότερου νερού του Αχελώου. Εικόνα 7.1 : Χωρική κατανομή της θερμοκρασίας 87

88 Η υδροχημική παράμετρος της αλκαλικότητας οφείλεται στην παρουσία των όξινων ανθρακικών, των ανθρακικών και των υδροξυλιακών ιόντων. Τα όξινα ανθρακικά ιόντα παρουσιάζονται σε πολύ μεγάλο βαθμό έναντι των άλλων σε συνήθη ph. Στην υπό μελέτη περιοχή οι τιμές του ph κυμαίνονται από 6,63 έως 7,35 δηλαδή είναι μεταξύ του 4,5 και 8,3 άρα έχουμε μείωση του CO2 και αύξηση των HCO3 - ιόντων. Καθώς η αλκαλικότητα οφείλεται κυρίως στην παρουσία των όξινων ανθρακικών ιόντων ονομάζεται αλκαλικότητα οξυανθρακικών. Οι μικρότερες τιμές της αλκαλικότητας παρατηρούνται στο ΒΔ και στο ΝΑ τμήμα της περιοχής (Εικόνα 7.2α). Σχετικά με την παράμετρο της αγωγιμότητας, η μέση τιμή της στις γεωτρήσεις είναι 934μS/cm ενώ στις πηγές είναι 618μS/cm. Οι μέγιστες τιμές της παρατηρούνται στο ΝΔ και στο ΒΑ τμήμα της περιοχής μελέτης (Εικόνα 7.2β). Οι τιμές αυτές μπορούν να αιτιολογηθούν αν ληφθεί υπόψη η γεωλογία της περιοχής η οποία στην βάση της αποτελείται από εβαποριτικής σύστασης πετρώματα. Η διάλυση των ορυκτών της γύψου όπως συμβαίνει στο ΒΑ τμήμα της περιοχής και του αλίτη στο ΝΔ τμήμα της περιοχής, οδηγούν στον εμπλουτισμό του νερού σε θειικά άλατα, και σε νάτριο και χλώριο στο ΒΑ και ΝΔ τμήμα της περιοχής αντίστοιχα (Εικόνες 7.5 και 7.6 αντίστοιχα). Οι υψηλές συγκεντρώσεις αυτών οδηγούν και στην αύξηση της ηλεκτρικής αγωγιμότητας. 88

89 Εικόνες 7.2α: Χωρική κατανομή της αλκαλικότητας Εικόνα 7.2β : Χωρική κατανομή της ηλεκτρικής αγωγιμότητας ΠΟΙΟΤΗΤΑ ΤΟΥ ΥΠΟΓΕΙΟΥ ΝΕΡΟΥ ΤΗΣ ΠΕΡΙΟΧΗΣ Προκειμένου να μελετηθεί η ποιότητα του υπόγειου νερού της περιοχής μελέτης έγιναν μετρήσεις των ανιόντων δηλαδή των νιτρικών, νιτρωδών, αμμωνιακών, θειικών και φωσφορικών ιόντων, όπως και οι μετρήσεις για το φθόριο και το χλώριο. Στον ακόλουθο πίνακα παρουσιάζονται τα αποτελέσματα των υδροχημικών αναλύσεων. 89

90 Πίνακας 7.2 : Χημικές αναλύσεις των σημείων δειγματοληψίας - NO 2 (mg/l) - NO 3 (mg/l) + NH 4 (mg/l) 2- SO 4 (mg/l) 3- PO 4 (mg/l) Cl - (mg/l) F - (mg/l) GO1 0, ,5 0,103 13,25 0,18 G02 0, , ,3 0,075 71,75 0,15 G03 0, , ,7 0, ,75 0,19 G04 0, , ,2 0,123 37,25 0,11 G05 0, , ,5 0,085 13,25 0,19 G06 0, ,4 0,124 17,25 0 G07 0, , ,2 0,098 13,01 0,19 P01 0, , ,071 30,5 0 P02 0, , ,7 0,078 14,5 0,21 P03 0, , ,3 0,075 13,5 0,19 Avg 0, ,9 0, ,9 0,098 34,90 0,14 Min 0, ,4 0,071 13,25 0 Max 0, , ,2 0, ,75 0,21 St. Dev 0,009 6,27 0, ,2 0,027 36,60 0,08 Στον πίνακα 7.2 παρουσιάζονται τα κύρια στοιχεία των δειγμάτων και σύμφωνα με τα αποτελέσματα διαπιστώνουμε ότι τα ΝΟ2 - και τα ΝΟ3 - εμφανίζουν γενικά χαμηλές τιμές. Εξαίρεση αποτελούν οι γεωτρήσεις οποίες βρίσκονται στο ΒΑ τμήμα της περιοχής και παρουσιάζουν τιμές ΝΟ2 0,021-0,024mg/l και τιμές ΝΟ mg/l οι οποίες οφείλονται σε κτηνοτροφικές μονάδες της περιοχής (Εικόνα 7.3). Οι τιμές τόσο στα νιτρώδη (<0,50mg/l) όσο και στα νιτρικά (<50mg/l) είναι εντός του ορίου ποσιμότητας με βάση την οδηγία της Ευρωπαϊκής Ένωσης (European Directive, 98/83). Όσον αφορά τα αμμωνιακά οι τιμές τους κυμαίνονται από 0 έως 0,153mg/l με τις υψηλότερες να σημειώνονται στο BA τμήμα ενώ οι χαμηλότερος στο ΝΔ τμήμα (Εικόνα 7.4). Οι τιμές των ΝΗ4 + είναι εντός του ορίου ποσιμότητας (<0,50mg/l). 90

91 Εικόνα 7.3 : Χωρική κατανομή του ΝΟ 2 (mg/l) Εικόνα 7.4 : Χωρική κατανομή του ΝΗ 4 (mg/l) 91

92 Οι συγκεντρώσεις των θειικών ιόντων κυμαίνονται από 76,4 έως 705,2mg/l και σε συγκεκριμένες περιπτώσεις υπερβαίνουν το όριο ποσιμότητας της Ε.Ε. (<250mg/l) (European Directive, 98/83). Όπως φαίνεται στην εικόνα 7.5 στα χωριά Γουριώτισσα, Μαχαιρά και Σκουρτού το νερό δεν είναι κατάλληλο για πόση. Η προέλευση των θειικών ιόντων οφείλεται στη διάλυση των ευδιάλυτων ορυκτών της γύψου και του ανυδρίτη (σε μεγαλύτερα βάθη) αλλά και του εβαποριτικής σύστασης συγκολλητικού υλικού των Τριαδικών ανθρακικών λατυποπαγών. Η συγκέντρωσή τους είναι αυξημένη στο βόρειο τμήμα της περιοχής όπου η κυκλοφορία του νερού συνδέεται με αναθολώσεις των εβαποριτών λόγω διαπειρισμού και εμφάνιση της γύψου. Από προγενέστερες μελέτες (Τσερόλας 2011, Κακαβά 2013) κατά τις οποίες πραγματοποιήθηκε δειγματοληψία στα νερά του ποταμού Αχελώου προκύπτει ότι οι χαμηλότερες συγκεντρώσεις θειικών στο ΝΑ τμήμα της περιοχής καθώς και η μεταβολή της συγκέντρωσης των θειικών κατά μήκος του μετώπου των πηγών από ανατολικά προς δυτικά με τη μέγιστη τιμή θειικών στη δυτικότερη πηγή, οφείλονται στην πλευρική διείσδυση του ποταμού Αχελώου. Εικόνα 7.5 : Χωρική κατανομή του SO 4 (mg/l) 92

93 Η συγκέντρωση των χλωριώντων είναι ιδιαίτερα αυξημένη στο ΝΔ τμήμα της υπό μελέτη περιοχής με τιμές που φθάνουν τα 124,75mg/l (Εικόνα 7.6). Οι τιμές τους είναι εντός ορίων ποσιμότητας της Ε.Ε. (<250mg/l) (European Directive, 98/83). Οι τοπικά αυξημένες συγκεντρώσεις οφείλονται πιθανά στη διάλυση του ορυκτού αλίτη. Εικόνα 7.6 : Χωρική κατανομή Cl (mg/l) Σχετικά με τις συγκεντρώσεις των φωσφορικών, παρατηρείται η υψηλότερη τιμή στην γεώτρηση G03 (0,155mg/l) (Εικόνα 7.7). Το φθόριο κυμαίνεται από 0 έως 0,21mg/l δηλαδή εντοπίστηκε σε μικρές συγκεντρώσεις στην περιοχή έρευνας. 93

94 Εικόνα 7.7 : Χωρική κατανομή PO 4 3- (mg/l) 94

95 8. ΤΡΩΤΟΤΗΤΑ 8.1. Η έννοια της τρωτότητας Τρωτότητα ή ρυπαντική επιδεκτικότητα (vulnerability) υπόγειων νερών ή υδροφόρων είναι η ευαισθησία ή η επιδεκτικότητα απέναντι στους ρύπους (Βουδούρης, 2009). Η έννοια της τρωτότητας βασίζεται στην παραδοχή ότι το φυσικό περιβάλλον µπορεί να προστατεύσει σε κάποιο βαθµό το υπόγειο νερό. Συνεπώς κάποιες περιοχές είναι πιο ευάλωτες από κάποιες άλλες. Η τρωτότητα σχετίζεται µε την ευκολία µε την οποία ένας ρύπος, που εισάγεται στην επιφάνεια του εδάφους, µπορεί να φθάσει στον υδροφόρο κάτω από συγκεκριμένες πρακτικές διαχείρισης των χρήσεων γης σε µια περιοχή, µε καθορισμένα χαρακτηριστικά του ρύπου και της ευαισθησίας του υδροφορέα (Βουδούρης, 2009). Έτσι η τρωτότητα του υπόγειου νερού είναι συνάρτηση τόσο των χαρακτηριστικών του υδροφόρου συστήματος, όσο και της απόστασης από την πηγή ρύπανσης, των χαρακτηριστικών του ρύπου και άλλων παραγόντων που µπορεί πιθανά να αυξήσουν το ρυπαντικό φορτίο του συγκεκριμένου ρυπαντή. Αντίθετα ευαισθησία του υδροφόρου συστήματος (aquifer sensitivity) είναι η ευκολία µε την οποία ένας ρύπος µεταναστεύει από την επιφάνεια του εδάφους προς τον υδροφόρο και είναι χαρακτηριστικό των γεωλογικών συνθηκών, της ακόρεστης και κορεσµένης ζώνης και ανεξάρτητη των χρήσεων γης και των χαρακτηριστικών του ρύπου (Βουδούρης, 2009). Με βάση τους ανωτέρω ορισµούς προκύπτει ότι, η τρωτότητα δεν ταυτίζεται µε την ευαισθησία (τρωτότητα ευαισθησία). Η τρωτότητα διακρίνεται σε: ειδική (specific) που αναφέρεται σε συγκεκριμένο ρυπαντή ή οµάδα ρυπαντών και σε γενική ή ιδιοτρωτότητα (intrinsic) που σχετίζεται αποκλειστικά µε τα υδρογεωλογικά χαρακτηριστικά του υδροφόρου και του υπερκείμενου εδάφους, χωρίς εξειδίκευση σε κάποιο ρυπαντή (Βουδούρης, 2009). Σύµφωνα µε τους Rao and Alley (1996) η ευαισθησία του υδροφόρου (aquifer sensitivity) ταυτίζεται µε τη γενική τρωτότητα (intrinsic vulnerability). Πρέπει να τονισθεί ότι η έννοια της τρωτότητας δεν συνδέεται αποκλειστικά µόνο µε τη ρύπανση ή τη µόλυνση των υπόγειων νερών, αλλά και µε την ποσότητα αυτών, καθώς και µε την επίδραση ακραίων καιρικών φαινομένων π.χ. ξηρασιών στη δίαιτα των υδροφόρων. Η ακόρεστη ζώνη παίζει σηµαντικό ρόλο στη μείωση της ρύπανσης, λόγω της βραδείας κίνησης του νερού και λόγω διαφόρων διαδικασιών που λαµβάνουν χώρα σε αυτήν, όπως: 95

96 προσρόφηση και ανταλλαγή κατιόντων, χηµικές αντιδράσεις, µείωση παθογόνων µικρο-οργανισµών κ.ά. (Βουδούρης, 2009). Ο βαθµός εξασθένησης των ρύπων στην ακόρεστη ζώνη εξαρτάται από τη λιθολογία της, την κοκκοµετρία, το πάχος, τα χαρακτηριστικά του ρύπου και τη συγκέντρωσή του κ.λπ. Στην εδαφική ζώνη και ιδιαίτερα στη ζώνη των ριζών µεγάλες ποσότητες χηµικών στοιχείων εξασθενούν και αποδοµούνται από µικροοργανισµούς. Συμπερασματικά η έννοια της τρωτότητας πρέπει να αντιμετωπίζεται σε τρία στάδια (Στουρνάρας, 2007): 1) Το στάδιο της δυνητικής εισόδου του ρύπου στο υδατικό σύστηµα, που συνδέεται µε τις υδρογεωλογικές συνθήκες και τη συμπεριφορά του ρύπου. 2) Το στάδιο της παραµονής του ρύπου στο υδατικό σύστηµα που συνδέεται µε τις φυσικοχημικές ιδιότητες του ρύπου και τις υδρογεωλογικές και υδραυλικές συνθήκες του υδροφορέα. 3) Το στάδιο της άφιξης του ρύπου στο υδροληπτικό έργο, αν γίνεται εκμετάλλευση του υδροφόρου στρώματος Η Τρωτότητα των καρστικών συστημάτων Η τρωτότητα των καρστικών συστημάτων εξαρτάται βασικά από το χρόνο παραµονής του νερού στα διαφορετικά τµήµατα του υδροφόρου (Doerfliger et al., 1999): 1. To ενδοκάρστ περιλαµβάνει το υπόγειο καρστ, όπου η ταχύτητα ροής είναι υψηλή στους καρστικούς αγωγούς. Ένα καλά ανεπτυγµένο δίκτυο καρστικών αγωγών συνεπάγεται υψηλή τρωτότητα. 2. Το επικάρστ, αν εµφανίζεται, είναι κοντά στην επιφάνεια και αποτελεί τµήµα της ακόρεστης ζώνης του καρστικού υδροφορέα. Παίζει σηµαντικό ρόλο στην κατείσδυση από την επιφάνεια στον υδροφόρο ορίζοντα και συνεπώς επηρεάζει την προστατευτική λειτουργία της ακόρεστης ζώνης. Στη ζώνη αυτή µέρος του νερού αποθηκεύεται και απελευθερώνεται αργά (χαµηλή τρωτότητα) και το υπόλοιπο συγκεντρώνεται γρήγορα στο δίκτυο αγωγών του ενδοκάρστ (υψηλή τρωτότητα). Όσο άµεσα συνδέεται το επικάρστ µε το δίκτυο αγωγών, τόσο υψηλή είναι η τρωτότητα του καρστικού υδροφόρου. 96

97 3. Το προστατευτικό κάλυµµα, το οποίο αντιπροσωπεύει τα ιζήματα που υπέρκεινται των ασβεστολίθων (περιλαμβάνει το έδαφος, Τεταρτογενείς και άλλες µη καρστικές αποθέσεις). Στο κάλυµµα αυτό ο χρόνος παραµονής του νερού εξαρτάται από το πάχος του καλύµµατος και την υδραυλική αγωγιµότητα. Το έδαφος και οι άλλοι γεωλογικοί σχηµατισµοί έχουν σηµαντική ικανότητα εξασθένησης που σχετίζεται µε παραµέτρους όπως: υφή, δοµή, παρουσία οργανικής ύλης και αργιλικών ορυκτών, υδραυλική αγωγιµότητα, βαθµός κορεσµού κ.λπ. Όσο πιο µεγάλο είναι το πάχος του προστατευτικού καλύµµατος, τόσο πιο χαµηλή είναι η τρωτότητα (Βουδούρης, 2009) Μέθοδοι εκτίμησης της τρωτότητας των καρστικών σχηματισμών Στο κεφάλαιο αυτό παρουσιάζονται οι ευρωπαϊκές μέθοδοι εκτίμησης της τρωτότητας των καρστικών σχηματισμών που έχουν προηγηθεί και έχουν δώσει πολύ ικανοποιητικά αποτελέσματα όσων αφορά την τρωτότητα των καρστικών υδροφόρων στις εκάστοτε περιοχές μελέτης στην Ευρώπη. Οι περισσότεροι μέθοδοι όπως οι PI, VULK, LEA, COP και TIME-INPUT, αποτέλεσαν αντικείμενο έρευνας και συζήτησης στα πλαίσια του Ευρωπαϊκού προγράμματος COST620 (Κούτση P., 2007) Μέθοδος ΡΙ Η ονομασία PI οφείλεται στα αρχικά των εξής παραγόντων: του προστατευτικού καλύμματος (P, Protective cover) και των συνθηκών κατείσδυσης (I, Infiltration conditions). Η μέθοδος PI (COST620) αναπτύχθηκε στο Πανεπιστήμιο της Καρλσρούης και εφαρμόστηκε για πρώτη φορά στην περιοχή Engen της Γερμανίας από τον Ν. Goldscheider το Είναι μια μέθοδος χαρτογράφησης της εσωτερικής (ή φυσικής ) τρωτότητας κυρίως για καρστικούς υδροφόρους. Το μοντέλο λειτουργίας της λαμβάνει υπόψη την προέλευση της πηγής ρύπανσης επιφάνεια του εδάφους, της διανομής του ρύπου γεωλογικά στρώματα μεταξύ της επιφάνειας του εδάφους και επιφάνειας υδροφόρου ορίζοντα και τέλος τον στόχο προστασίας ο καρστικός υδροφόρος (Κούτση P., 2007). Ο παράγοντας P αντιπροσωπεύει την προστατευτική ιδιότητα των στρωμάτων μεταξύ της επιφάνειας του εδάφους και του υδροφόρου ορίζοντα. Οι τιμές του χωρίζονται σε 5 κατηγορίες (1-5), με την μικρότερη να αντιπροσωπεύει τον μικρό βαθμό προστασίας ενώ η μεγαλύτερη τον μέγιστο βαθμό, ο οποίος αφορά υπερκείμενα στρώματα πολύ μεγάλου πάχους (Κούτση P., 2007). 97

98 Οι συνθήκες κατείσδυσης αποδίδονται από τον παράγοντα I. Περιγράφεται κυρίως ο βαθμός κατά τον οποίο ο ρύπος λόγω πλευρικής, επιφανειακής και υπεδάφιας απορροής ως συνάρτηση της παρουσίας καταβοθρών καταφέρνει να προσπεράσει το προστατευτικό κάλυμμα. Οι τιμές που λαμβάνει είναι 1.0 εάν πρόκειται για διάχυτη κατείσδυση ενώ εάν η κατείσδυση είναι σημειακή, με απευθείας επικοινωνία με τον καρστικό υδροφόρο τότε η τιμή του γίνεται μηδενική 0.0. Το γινόμενο των δύο παραγόντων P και I, δίνει τον τελικό παράγοντα προστασίας τρωτότητα π, ο οποίος υποδιαιρείται σε πέντε κατηγορίες. Είναι: π = P I Για π 1, ο βαθμός προστασίας είναι πολύ μικρός ή αντίστοιχα η τρωτότητα πολύ μεγάλη, ενώ για π=5, ο βαθμός προστασίας είναι ο μέγιστος ενώ ελάχιστη η τιμή της τρωτότητας. Ο χάρτης τρωτότητας που θα δημιουργηθεί από τον συνδυασμό των χαρτών των παραγόντων P και I, απεικονίζει την εσωτερική τρωτότητα και την φυσική προστασία του καρστικού υδροφόρου ορίζοντα (Κούτση P., 2007). Ο τελικός αυτός χάρτης απεικονίζει την χωρική κατανομή του προστατευτικού παράγοντα π. οι περιοχές διαφορετικού βαθμού τρωτότητας συμβολίζονται με πέντε χρώματα : κόκκινο για περιοχές μεγάλου βαθμού τρωτότητας έως μπλε για μικρό βαθμό. Έτσι: Πίνακας 8.1 : Τάξεις και τιμές παραγόντων της μεθόδου PI (τροποποιημένος από Ρ. Κούτση, 2007) Χάρτης τρωτότητας Τρωτότητα των υπόγειων υδάτων Περιγραφή Παράγοντας π Περιγραφή Κόκκινο Ακραία 0-1 Πολύ χαμηλή Χάρτης παράγοντα Ρ Προστατευτική ικανότητα των υπερκείμενων στρωμάτων Παράγοντας Ρ 1 Πολύ υψηλή Χάρτης παράγοντα Ι Βαθμός κατείσδυσης και ικανότητα απευθείας επικοινωνίας με τον υδροφόρο Περιγραφή Παράγοντας Ι 0,0-0,2 Πορτοκαλί Υψηλή >1-2 Χαμηλή 2 Υψηλή 0,4 Κίτρινο Μέτρια >2-3 Μέτρια 3 Μέτρια 0,6 Πράσινο Χαμηλή >3-4 Υψηλή 4 Χαμηλή 0,8 Μπλε Πολύ χαμηλή >4-5 Πολύ υψηλή 5 Πολύ χαμηλή 1,0 98

99 8.3.2 Μέθοδος VULK Είναι ουσιαστικά ένα αναλυτικό λογισμικό πρόγραμμα για τον υπολογισμό της εσωτερικής τρωτότητας (Jeannin, et al. 2001). Αναπτύχθηκε στο Κέντρο Υδρογεωλογίας του Neuchatel (CHYN). Η ονομασία του προέρχεται από τα αρχικά των λέξεων: τρωτότητα (vulnerability) και καρστ (karst). Είναι μια απλή μέθοδος χαρτογράφησης του χρόνου μεταφοράς του ρύπου, τόσο στην περίπτωση της τρωτότητας υδατικού συστήματος, όσο και στην περίπτωση της τρωτότητας υδροληψίας (Στουρνάρας, 2007). Το ίδιο το λογισμικό επιτρέπει τον υπολογισμό της μεταφοράς του ρύπου σε συγκεκριμένα σημεία. Το πρόγραμμα επιτρέπει τον υπολογισμό της μεταφοράς του ρύπου σε επιλεγμένα σημεία και με τη βοήθεια συστήματος GIS, την κατασκευή χαρτών εξασθενίσεως και μεγίστων συγκεντρώσεων του ρύπου (Στουρνάρας, 2007). Τα κριτήρια που χρησιμοποιούνται είναι : 1) ο χρόνος μεταφοράς του ρύπου 2) η συγκέντρωση του ρύπου στον στόχο 3) η διάρκεια ρύπανσης στο στόχο Στον υπολογισμό λαμβάνονται υπόψη πέντε συνολικά υπό- συστήματα μεταξύ του σημείου εισόδου του ρύπου και του τελικού σημείου στόχου : το έδαφος, το υπέδαφος, το μη καρστικό πέτρωμα, το ακόρεστο και το κορεσμένο καρστικό πέτρωμα. Οι παράγοντες που υπολογίζονται είναι: 1) τα υπερκείμενα στρώματα, O (overlying layers) 2) ο βαθμός ανάπτυξης του καρστικού δικτύου, Κ (karst network development) Μέθοδος LEA Η συγκεκριμένη μέθοδος, το όνομα της οποίας προέρχεται από τα αρχικά της Localized European Approach και αναπτύχθηκε από την Suzanne Dune 2003 (COST620), αποτελεί μια μέθοδο η οποία προσαρμόζεται στις τοπικές συνθήκες της κάθε υπό μελέτης περιοχής. Έτσι λαμβάνονται υπόψη οι τοπικές, κάθε φορά υδρογεωλογικές συνθήκες και διαθέσιμα στοιχεία. Έχει εφαρμοστεί σε αρκετές περιοχές μελέτης της Αγγλίας (Στουρνάρας, 2007). 99

100 Οι παράγοντες που λαμβάνονται υπόψη είναι : 1) τα στρώματα των υπερκείμενων σχηματισμών - Παράγοντας O (overlying layers). Με βάση το σκεπτικό ότι ο χρόνος μεταφοράς του ρύπου συνδέεται άμεσα ή έμμεσα με τις περισσότερες φυσικές διεργασίες, οι οποίες συμβάλλουν στην ελάττωση της συγκέντρωσης του, έγινε προσπάθεια υπολογισμού του πρώτου, για διάφορες δομές και πάχη των υπερκείμενων σχηματισμών. Στη συνέχεια, τα αποτελέσματα συσχετίστηκαν με τις κατηγορίες τρωτότητας, δίνοντας τον παρακάτω πίνακα : Πίνακας 8.2 : Τάξεις τρωτότητας ανάλογα με το είδος του προστατευτικού καλύμματος στη μέθοδο LEA (τροποποιημένος από Ρ. Κούτση, 2007) Προστατευτικό Κάλυμμα Υπολογιζόμενος χρόνος διαδρομής Τρωτότητα Γυμνό καρστικό πέτρωμα Στιγμιαίος ώρες Ακραία Έδαφος <3 m πάχος Ώρες έως < 1 Ημέρα Πολύ υψηλή Ιλύς 1-3 m πάχος (υπόκειται Ημέρα έως < 1 Μήνα Υψηλή έδαφος 3m πάχος) Άργιλος > 1 m, Ιλύς >4 m >1 Μήνα Μέτρια Άργιλος > 2 m, Ιλύς >40 m >1 Έτος Χαμηλή Άργιλος > 12 m (ανάλογα με το είδος αργίλου) 10 Έτη Πολύ χαμηλή 2) η συγκέντρωση της ροής Παράγοντας C (Concentration of flow), σχετίζεται με τη δημιουργία συγκεντρωμένης τροφοδοσίας του καρστικού υδροφόρου διαμέσου μιας καταβόθρας ή δολίνας. Στον υπολογισμό του παράγοντα αυτού ως παράγοντας τρωτότητας πρέπει συνήθως να ληφθούν υπόψη το εδαφικό κάλυμμα, η τοπογραφία, η βλάστηση, η τροφοδοσία και γενικά η χωρική σχέση αυτών των παραμέτρων Μέθοδος TIME- INPUT Αποτελεί μια μέθοδο για τον υπολογισμό της τρωτότητας των υπόγειων νερών, κυρίως σε ορεινές περιοχές (COST620). Οι κύριοι παράγοντες που λαμβάνονται υπόψη είναι : 100

101 1) ο χρόνος διαδρομής του ρύπου (TIME) από την επιφάνεια έως τον υδροφόρο ορίζοντα (εμπειρικά το ποσοστό συμμετοχής υπολογίζεται σε 40%). 2) Το ποσοστό της βροχόπτωσης το οποίο κατεισδύει (INPUT) προς τον υδροφόρο (ποσοστό 60%) Δίνεται λίγο μεγαλύτερη βαρύτητα στον χρόνο διανομής του ρύπου από ότι στον παράγοντα της κατείσδυσης λόγω βροχόπτωσης. Με αυτή τη μέθοδο η τρωτότητα εκφράζεται σε πραγματικό χρόνο και πραγματικές ποσότητες κατακρημνισμάτων, πράγμα το οποίο σύμφωνα με τους KRALIK και KEIMEL 2003, δίνει τη δυνατότητα ευκολότερου ελέγχου της ορθότητας των αποτελεσμάτων και διαφάνειας της διαδικασίας (Κούτση P., 2007). Προκειμένου για τον υπολογισμό της τρωτότητας, οι δύο κύριοι παράγοντες που είναι ο χρόνος διαδρομής και η κατείσδυση συνδυάζονται στην παρακάτω εξίσωση : Τρωτότητα = Χρόνος {ς} Κατείσδυση {f(mm)} Μέθοδος EPIK Η μέθοδος EPIK η οποία αναπτύχθηκε από την DOERFLIGER (1995), αποτελεί ουσιαστικά την πρώτη μέθοδο χαρτογράφησης της τρωτότητας σε καρστικά περιβάλλοντα και συντελεί στον καθορισμό της ευαισθησίας του καρστικού υδροφόρου απέναντι σε φυσικές και ανθρώπινες επιδράσεις με τρόπο αποτελεσματικό. Λαμβάνει υπόψη του τέσσερις παράγοντες: το Επικάρστ, το Εδαφικό προστατευτικό κάλυμμα, τις συνθήκες Κατείσδυσης και το βαθμό ανάπτυξης του Καρστικού Δικτύου, στις οποίες συμπεριλαμβάνονται οι εξής βασικοί παράμετροι (Στουρνάρας, 2007; Κούτση P., 2007): Α) η τοπογραφική επιφάνεια και μεταβολή της κλίσης Β) το πάχος, η δομή και η ορυκτολογία του εδάφους Γ) η σύνδεση του υδροφόρου ορίζοντα με το επιφανειακό νερό Δ) η τροφοδοσία Ε) τα χαρακτηριστικά της ακόρεστης ζώνης Στ) τα υδρογεωλογικά χαρακτηριστικά της περιοχής και Ζ) οι χρήσεις γης Από τη στιγμή που έχει οριστεί η έκταση της υδρογεωλογικής λεκάνης, η μέθοδος πραγματοποιείται στα εξής τρία στάδια : 1) Ποσοτική εκτίμηση και χαρτογράφηση καθενός από τους παρακάτω τέσσερις παράγοντες. Για κάθε παράγοντα καθορίζεται μια ομάδα κατηγοριών, οι οποίες κυμαίνονται από το ένα έως το τέσσερα. Η κατηγοριοποίηση αυτή των E, P, I και K ολοκληρώνεται με τη 101

102 βοήθεια άμεσων και έμμεσων μεθόδων έρευνας. Μπορεί να εφαρμοστεί τόσο σε ευρύτερη όσο και σε τοπική κλίμακα. Στην ευρύτερη έρευνα συμπεριλαμβάνονται ιχνηθετήσεις, γεωφυσικές μελέτες, υδρογραφική ανάλυση, χρήση αεροφωτογραφιών καθώς και γεωτρήσεων. 2) Υπολογισμός του δείκτη προστασίας F, με τον καθορισμό μια τιμής για κάθε παράμετρο, συνυπολογίζοντας την κάθε παράμετρο σύμφωνα με τον προστατευτικό της ρόλο και αθροίζοντας τις τιμές που έχουν ληφθεί. Το στάδιο αυτό ολοκληρώνεται με την χαρτογραφική απεικόνιση του δείκτη προστασίας F για ολόκληρη την περιοχή μελέτης με τη βοήθεια συστήματος γεωγραφικών πληροφοριών (GIS). 3) Οριοθέτηση προστατευτικών ζωνών με βάση τον δείκτη προστασίας F Ο υπολογισμός των παραμέτρων E, P, I και K γίνεται ως εξής : Το επικάρστ (παράμετρος Ε) βασίζεται στην μελέτη καρστικών γεωμορφών και υποδιαιρείται στις εξής τρεις κατηγορίες κατά φθίνουσα τιμή τρωτότητας: Πρώτη κατηγορία (Ε1): αντιπροσωπεύει την περιοχή με την μεγαλύτερη τιμή τρωτότητας. Συνδέεται με την ύπαρξη καταβοθρών, δολινών, karren fields, έντονα κατσρικοποιημένο ανάγλυφο και κατακερματισμένου πετρώματος. Δεύτερη κατηγορία (Ε2): περιλαμβάνει τις μεσαίες τιμές τρωτότητας σε πεδία δολινών ή σε ξηρές κοιλάδες. Τρίτη κατηγορία (Ε3): αντιπροσωπεύει όλη την υπόλοιπη περιοχή όπου δεν συμπεριλαμβάνονται τα προηγούμενα μορφολογικά χαρακτηριστικά. 102

103 Πίνακας 8.3 : Τάξεις του παράγοντα Ε της μεθόδου EPIK (τροποποιημένος από Ρ. Κούτση, 2007) Καρστική μορφολογία (σχετική με το επικάρστ) Απουσία καρστικής μορφολογίας Ε 1 Σπήλαια, καταβόθρες, δολίνες, καρστικά πεδία, cuestas Ε 2 Ενδιάμεσες ζώνες κατά μήκος ευθυγραμμισμένων ομάδων δολινών, ουβάλες, ξηρές κοιλάδες, φαράγγια, πόλγες Ε 3 Το υπόλοιπο τμήμα της λεκάνης τροφοδοσίας Το εδαφικό προστατευτικό κάλυμμα (παράμετρος Ρ) συμπεριλαμβάνει το πάχος του εδάφους καθώς και κάθε άλλου γεωλογικού σχηματισμού που υπέρκειται του καρστικού υδροφόρου. Διακρίνονται οι εξής δύο περιπτώσεις : Α) O εδαφικός ορίζοντας που βρίσκεται απευθείας επάνω στους ασβεστολιθικούς σχηματισμούς. Πρώτη κατηγορία (Ρ1): εδαφικός ορίζοντας 0-20cm πάχος Δεύτερη κατηγορία (Ρ2): cm πάχος εδάφους Τρίτη κατηγορία (Ρ3): άνω των 100cm πάχος εδάφους Β) Ο εδαφικός ορίζοντας να υπέρκεινται των γεωλογικών σχηματισμών μικρής περατότητας (με 20cm ελάχιστου πάχους ορίζοντα ιλύος, αργίλου ή μάργα) Πρώτη κατηγορία (Ρ1): σχηματισμοί μικρής περατότητας με πάχος μικρότερο των 20cm Δεύτερη κατηγορία (Ρ2): συνδυασμός εδάφους/ σχηματισμού μικρής περατότητας πάχους cm Τρίτη κατηγορία (Ρ3): συνδυασμός εδάφους/ σχηματισμού μικρής περατότητας πάχους εδάφους άνω των 100cm Τέταρτη κατηγορία (Ρ4): κάλυμμα γεωλογικών σχηματισμών μικρής περατότητας πάχους μεγαλύτερο των 8m ή εδαφικός ορίζοντας άνω του ενός μέτρου πάχος ο οποίος υπέρκειται έξι και πλέον μέτρων σχηματισμών μικρής περατότητας. 103

104 Πίνακας 8.4 : Τάξεις του παράγοντα Ρ της μεθόδου EPIK (τροποποιημένος από Ρ. Κούτση, 2007) Απουσία εδαφικού προστατευτικού καλύμματος Σημαντικό πάχος εδαφικού προστατευτικού καλύμματος Ρ 1 Α. Εδαφικός ορίζοντας βρίσκεται απευθείας πάνω στον ασβεστολιθικό σχηματισμό με πολύ μεγάλη υδραυλική αγωγιμότητα 0-20cm εδάφους Β. Εδαφικός ορίζοντας υπερκείμενων γεωλογικών σχηματισμών μικρής περατότητας, πάχος >20cm Ρ cm εδάφους cm εδάφους και μικρής υδραυλικής περατότητας Ρ 3 >1m εδάφους >1m εδάφους και σχηματισμών μικρής περατότητας Ρ 4 >8m σχηματισμών πολύ μικρής περατότητας >6m σχηματισμών πολύ μικρής περατότητας με >1m εδαφικού ορίζοντα Η κατείσδυση (παράμετρος Ι) διακρίνεται σε συνθήκες διάχυτης και σημειακής κατείσδυσης. Οι πρώτες μάλιστα χαρακτηρίζονται από τον συντελεστή απορροής ο οποίος εξαρτάται τόσο από τη μορφολογική κλίση όσο και την χρήση γης. Διακρίνονται τέσσερις κατηγορίες τρωτότητας, οι οποίες χωρίζονται σε δύο περιπτώσεις : Περίπτωση Α : Εσωτερικά της λεκάνης απορροής μιας καταβόθρας Πρώτη κατηγορία (Ι1): αντιπροσωπεύει την μεγαλύτερη τιμή τρωτότητας και αφορά μόνιμες ή περιοδικές καταβόθρες καθώς και τις όχθες και τις κοίτες των ποταμών που τις τροφοδοτούν. Δεύτερη κατηγορία (Ι2): αντιπροσωπεύει περιοχές με κλίση >10% για καλλιέργειες και >25% για λιβάδια και βοσκοτόπια. Τρίτη κατηγορία (Ι3): σε αυτήν περιλαμβάνονται περιοχές με μικρό συντελεστή απορροής δηλαδή με κλίση <10% % για καλλιέργειες και <25% για λιβάδια και βοσκοτόπια. 104

105 Περίπτωση Β : Εξωτερικά της λεκάνης απορροής μιας καταβόθρας και της κίνησης του νερού. Τρίτη κατηγορία (Ι3): Αφορά τις περιοχές στις βάσεις των πρανών όπου συγκεντρώνεται το νερό της επιφανειακής απορροής μαζί με τα πρανή, για κλίσεις >10% για καλλιέργειες και >25% για λιβάδια και βοσκοτόπια. Τέταρτη κατηγορία (Ι4): αντιπροσωπεύει το υπόλοιπο της λεκάνης απορροής. Πίνακας 8.5 : Τάξεις του παράγοντα Ι της μεθόδου EPIK (τροποποιημένος από Ρ. Κούτση, 2007) Σημειακή κατείσδυση Ι 1 Μόνιμες ή προσωρινές καταβόθρες όχθες και κοίτη των μόνιμων ή προσωρινών ρεμάτων που τροφοδοτούν τις καταβόθρες, κατεισδύουσα επιφανειακή ροή Ι 2 Περιοχές συγκέντρωσης νερού οι οποίες δεν αποστραγγίζονται τεχνητά και όπου η κλίση είναι μεγαλύτερη του 10% για καλλιέργειες και μεγαλύτερη του 25% για λιβάδια και βοσκοτόπια Ι 3 Περιοχές συγκέντρωσης νερού οι οποίες δεν αποστραγγίζονται τεχνητά και όπου η κλίση είναι μικρότερη του 10% για καλλιέργειες και μικρότερη του 25% για λιβάδια και βοσκοτόπια Διάχυτη κατείσδυση Ι 4 Το υπόλοιπο τμήμα της λεκάνης απορροής Ο βαθμός ανάπτυξης του καρστικού δικτύου (παράμετρος Κ) διακρίνεται σε τρεις κατηγορίες : Πρώτη κατηγορία (Κ1): μετρίως έως καλά αναπτυγμένο δίκτυο με διακλάσεις και αγωγούς διαμέτρου από μετρικά εκατοστά μέχρι και μέτρο, με πολύ καλή διασύνδεση μεταξύ τους. Δεύτερη κατηγορία (Κ2): φτωχά αναπτυγμένο καρστικό δίκτυο με αγωγούς και διακλάσεις με διάμετρο μικρότερης του εκατοστού, με υλικό πλήρωσης. Τρίτη κατηγορία (Κ3): για τα συστήματα εκείνα στα οποία τα πορώδη μέσα παίζουν σημαντικό ρόλο στην κατείσδυση καθώς και οι διερρηγμένοι μη καρστικοποιημένοι ασβεστολιθικοί υδροφόροι. 105

106 Πίνακας 8.6 : Τάξεις του παράγοντα Κ της μεθόδου EPIK (τροποποιημένος από Ρ. Κούτση, 2007) Καλά αναπτυγμένο καρστικό δίκτυο Φτωχά αναπτυγμένο καρστικό δίκτυο Μικτός ή διερρηγμένος υδροφόρος Κ 1 Καλά αναπτυγμένο δίκτυο με αγωγούς διαμέτρου από μετρικά εκατοστά μέχρι μερικά μέτρα, με ελάχιστο υλικό πλήρωσης και με πολύ καλή διασύνδεση Κ 2 Όχι καλά αναπτυγμένο καρστικό δίκτυο, χωρίς καλή διασύνδεση των αγωγών διαμέτρου μικρότερης του εκατοστού, παρουσία υλικού πλήρωσης Κ 3 Ζώνη εκφόρτισης πορώδους μέσου με πιθανό προστατευτικό ρόλο - διερρηγμένος μη καρστικοποιημένος υδροφόρος Πίνακας 8.7 : Οι τιμές των τάξεων των παραγόντων Ε, Ρ, Ι και Κ της μεθόδου EPIK (τροποποιημένος από Ρ. Κούτση, 2007) Ε1 Ε2 Ε3 Ρ1 Ρ2 Ρ3 Ρ4 Ι1 Ι2 Ι3 Ι4 Κ1 Κ2 Κ Οι μικρότερες τιμές αντιπροσωπεύουν μεγαλύτερες τιμές τρωτότητας Μέθοδος RISKE Η RISKE είναι μια μέθοδος πολλών κριτηρίων η οποία χρησιμοποιείται και εφαρμόζεται για την αξιολόγηση της εσωτερικής τρωτότητας των καρστικών υδροφορέων. Με τη μέθοδο RISKE, η οποία προέρχεται ουσιαστικά από την ελβετική μέθοδο EPIK, Doerfliger (1996), και με την οποία γίνεται προσπάθεια ποσοτικοποίησης της εσωτερικής τρωτότητας. Προκειμένου να γίνει αυτό, απαιτείται η χαρτογράφηση σε κλίμακα 1: ή 1: πέντε κριτηρίων (Κούτση P., 2007): 1) Του Υδροφόρου Σχηματισμού, R 2) Της Κατείσδυσης, I 106

107 3) Του Εδαφικού καλύμματος, S 4) Του βαθμού Καρστικοποίησης, Κ 5) Του Επικάρστ, Ε Το κάθε κριτήριο υποδιαιρείται σε πέντε τάξεις από το 0 έως το 4, από την μικρότερη προς την μεγαλύτερη τιμή τρωτότητας. Ο τελικός δείκτης τρωτότητας Ig θα προκύψει από το άθροισμα των τιμών όλων των παραμέτρων (R, I, S, K, E) πολλαπλασιαζόμενων επί των αντιστοίχων τους συντελεστών βαρύτητας. Είναι : Ig = αr i + βι J + δs k + γκ l + εε m Όπου Ι g : Τελικός Δείκτης Τρωτότητας α, β, γ, δ και ε : τιμές συντελεστών βαρύτητας για κάθε ένα από τις παραμέτρους Ri, IJ, Sk, Kl και Em : τιμή της τάξης των κριτηρίων Η ταξινόμηση των πέντε προαναφερόμενων παραμέτρων γίνεται ως εξής : Πίνακας 8.8: Τάξεις και τιμές της παραμέτρου R στη μέθοδο RISKE (τροποποιημένος από Ρ. Κούτση, 2007) Χαρακτηριστικά Δείκτης Αριθμητική τιμή R 0 Μάργες 0 0 R 1 Ασβεστολιθικές μάργες 1 64 R 2 Μαργαϊκοί ασβεστόλιθοι R 3 R 4 Συμπαγείς, παχυστρωματώδεις ασβεστόλιθοι, μη τεκτονισμένοι. Λεπτοστρωματώδεις ασβεστόλιθοι με ομογενή βαθμό διάτμησης Συμπαγείς, παχυστρωματώδεις ασβεστόλιθοι, τεκτονισμένοι Συντελεστής βαρύτητας 0,1 107

108 Πίνακας 8.9: Τάξεις και τιμές της παραμέτρου Ι στη μέθοδο RISKE (τροποποιημένος από Ρ. Κούτση, 2007) Χαρακτηριστικά Δείκτης Αριθμητική τιμή Ι 0 Πολύ μεγάλη κλίση (>50%) 0 0 Ι 1 Μεγάλη κλίση (15-50%) 1 64 Ι 2 Μέτρια κλίση (5-15%) Ι 3 Ι 4 Μικρή κλίση (0-5%), καλλιέργειες σε επικλινείς εκτάσεις Λεκάνη απορροής η οποία τροφοδοτεί μια καταβόθρα Συντελεστής βαρύτητας 0,4 Πίνακας 8.10: Τάξεις και τιμές της παραμέτρου S στη μέθοδο RISKE (τροποποιημένος από Ρ. Κούτση, 2007) Έδαφος απευθείας επάνω στον σχηματισμό ή σε λεπτό σχετικά προστατευτικό ορίζοντα (κροκαλοπαγή, αλλούβια) Φύση του εδάφους άγνωστη Χαρακτηριστικά Δείκτης Αρ. τιμή Συντ. βαρύτ. Έδαφος πάνω σε σημαντικού πάχους και μικρής περατότητας γεωλογικό ορίζοντα (άργιλοι, μαργαϊκοί άργιλοι, συμπαγή κροκαλοπαγή και λατυποπαγή) Φύση του εδάφους γνωστή Φύση του Φύση του εδάφους γνωστή εδάφους Άργιλος Ιλύς Άμμος Άργιλος Ιλύς Άμμος άγνωστη S Εδαφικό προστατευτικό κάλυμμα >5 m (με ή χωρίς έδαφος) S 1 Πάχος >100 cm S 2 Πάχος cm S 3 Πάχος 0-20 cm S 4 Απουσία εδάφους Πάχος >100 cm Πάχος cm Πάχος 0-20 cm Απουσία εδάφους Πάχος >100 cm Πάχος cm Πάχος 0-20 cm - - Εδαφικό προστατευτικό κάλυμμα 1-5 m ή <1 m και έδαφος με άγνωστη υφή ή τύπου i>20 cm Πάχος >100 cm Πάχος cm - Πάχος 0-20 cm Απουσία εδάφους Πάχος 0-20 cm Απουσία εδάφους Πάχος cm Πάχος cm Πάχος cm ,1 108

109 Πίνακας 8.11: Τάξεις και τιμές της παραμέτρου Κ στη μέθοδο RISKE (τροποποιημένος από Ρ. Κούτση, 2007) Χαρακτηριστικά Δείκτης Αριθμητική τιμή Κ 0 Υδροφόρος με λίγες ή χωρίς καθόλου διακλάσεις Κ 1 Υδροφόρος με διακλάσεις αλλά χωρίς καρστικοποίηση Κ 2 Καρστικό δίκτυο με μειωμένο βαθμό καρστικοποίηση ή κακή επικοινωνία με την επιφάνεια Κ 3 Κ 4 Πολύ καλά αναπτυγμένο καρστικό δίκτυο, παρουσία αγωγού μικρού μεγέθους (ή υποψία μεγαλύτερου), ο οποίος επικοινωνεί με την επιφάνεια. Ταχύτητα ιχνηθετών μεγάλη. Πολύ καλά αναπτυγμένο καρστικό δίκτυο, παρουσία αγωγού μεγάλου μεγέθους ο οποίος επικοινωνεί με την επιφάνεια. Ταχύτητα ιχνηθετών μεγάλη Συντελεστής βαρύτητας 0,2 Πίνακας 8.12: Τάξεις και τιμές της παραμέτρου Ε στη μέθοδο RISKE (τροποποιημένος από Ρ. Κούτση, 2007) Κ 0 Κ 1 Κ 2 Χαρακτηριστικά Δείκτης Αριθμητική τιμή Ζώνη χωρίς αποτύπωση κάποιου καρστικού δικτύου Ζώνη χωρίς ξεκάθαρη αποτύπωση καρστικού δικτύου Ξηρές κοιλάδες (μαζί με την λεκάνη απορροής τους) Κ 3 Δολίνες και ουβάλες Κ 4 Καταβόθρες Συντελεστής βαρύτητας 0, Ενιαία Ευρωπαϊκή Μέθοδος Η ενιαία Ευρωπαϊκή μέθοδος, όσον αφορά την εκτίμηση και χαρτογράφηση της εσωτερικής τρωτότητας των υπόγειων υδάτων και η οποία προτάθηκε από το COST620, δεν αποτελεί μια συγκεκριμένη μέθοδο αλλά ένα γενικό και ευέλικτο πλαίσιο εργασίας (COST620). Δεν δίνονται δηλαδή συγκεκριμένες λεπτομερείς 109

110 οδηγίες, πίνακες και τύποι για την ποσοτικοποίηση της τρωτότητας. Αναπτύχθηκε προκειμένου να αποτελέσει ένα θεμελιώδες πλαίσιο εργασίας για την χαρτογράφηση της εσωτερικής τρωτότητας των καρστικών υδροφόρων οριζόντων. Μέσα σε αυτό το πλαίσιο αναπτύχθηκαν αρκετές μέθοδοι παρέχεται όμως και η δυνατότητα να αναπτυχθούν και άλλες, καινούριες. Η μέθοδος αυτή μπορεί να χρησιμοποιηθεί κάτω από ένα ευρύ φάσμα συνθηκών (φυσικές, διοικητικές και πολιτιστικές), οι οποίες υφίστανται στις συμμετέχουσες χώρες (Στουρνάρας, 2007; Κούτση P., 2007). Στόχος της κάθε μεθόδου αποτέλεσε και θα πρέπει να αποτελεί και στο μέλλον, η εκτίμηση και η χαρτογράφηση εκείνων των παραγόντων οι οποίοι επηρεάζουν την τρωτότητα των καρστικών σχηματισμών, με απώτερο σκοπό την δημιουργία τελικών χαρτών τρωτότητας. Οι καρστικές περιοχές της Ευρώπης ποικίλουν και κυμαίνονται από αλπικές μέχρι πεδινές και από μεσογειακές έως ηπειρωτικές, με ήπιο ωκεάνιο κλίμα. Τέσσερις είναι οι παράγοντες οι οποίοι λήφθηκαν υπόψη κατά κύριο λόγω στα πλαίσια της Ευρωπαϊκής Μεθόδου: τα υπερκείμενα στρώματα (overlying layers, Ο), η συγκέντρωση ροής (Concentration of flow, C), το καθεστώς κατακρημνισμάτων (precipitation regime, P) και τέλος η ανάπτυξη του καρστικού συστήματος (karst network development, Κ). Οποιαδήποτε δυνητική ρύπανση θεωρείται ότι πάντα προέρχεται από την επιφάνεια του εδάφους. Η διαδρομή θεωρείται ότι είναι η κίνηση του νερού δια μέσου των υπερκείμενων στρωμάτων, όταν πρόκειται για την προστασία του υδροφόρου ορίζοντα ενώ όταν πρόκειται για την προστασία του σημείου ύδατος, τότε θεωρείται η κίνηση του νερού δια μέσου του υδροφόρου ορίζοντα. Τέλος, ως στόχος θεωρείται η επιφάνεια του υδροφόρου ορίζοντα. Εικόνα 8.1 : Πορεία δυνητικού ρύπου από την επιφάνεια του εδάφους προς τον υδροφόρο ή το υδροληπτικό έργο(cost620) 110

111 8.3.8 Μέθοδος COP Εφαρμογή στην περιοχή μελέτης Το ακρωνύμιο COP προέρχεται από τα τρία αρχικά γράμματα των παραγόντων που χρησιμοποιήθηκαν: flow Concentration (συγκέντρωση ροής), Overlying layers (υπερκείμενα στρώματα) και Precipitation (βροχόπτωση) (Πίνακας 8.12). Η εννοιολογική βάση της μεθόδου, σύμφωνα με την Ευρωπαϊκή προσέγγιση (Daly et al. 2002; Goldscheider and Popescu 2004), είναι να αξιολογήσει τη φυσική προστασία του υπόγειου νερού (Ο παράγοντας) η οποία καθορίζεται από τις ιδιότητες του υπερκείμενου εδάφους και την ακόρεστη ζώνη και επίσης να εκτιμήσει πως αυτή η διαδικασία μπορεί να τροποποιηθεί από τις διεργασίες της κατείσδυσης (C παράγοντας- διάχυτη ή συγκεντρωμένη) και τις κλιματολογικές συνθήκες (P παράγοντας βροχόπτωση) (J.M. Vias et al, 2006). Πίνακας 8.13 : Διάγραμμα της μεθόδου COP το οποίο δείχνει τη διαφορά μεταξύ των παραγόντων C, O και P (περιέχει αριθμητική αξιολόγηση, πίνακες I-XVI, οι οποίοι περιγράφονται στο κείμενο) 111

112 Παράγοντας O Υπερκείμενα στρώματα (overlying layers) Ο παράγοντας Ο εξετάζει την προστασία που παρέχεται στον υδροφόρο ορίζοντα από τις φυσικές του ιδιότητες και το πάχος των στρωμάτων που βρίσκονται πάνω από την κορεσμένη ζώνη. Ο Daly et al. (2002) πρότεινε την υποδιαίρεση τους σε τέσσερα στρώματα: ανώτερο έδαφος (topsoil), υπέδαφος (subsoil), μη καρστικά πετρώματα (non-kartsic rocks) και ακόρεστα καρστικά πετρώματα (unsaturated karstic rocks). Στη μέθοδο COP μόνο δύο στρώματα με σημαντικό υδρογεωλογικό ρόλο χρησιμοποιούνται ώστε να εκτιμηθεί ο παράγοντας Ο: εδάφος [ΟS] και λιθολογικά στρώματα της ακόρεστης ζώνης [OL] (J.M. Vias et al, 2006). Ο εδαφικός υπο-παράγοντας [ΟS] ασχολείται με τις βιολογικές διεργασίες του υπεδάφους και όταν οι διαδικασίες αποσύνθεσης λαμβάνουν χώρα πρέπει να συνυπολογίζονται στη χαρτογράφηση της τρωτότητας. Πολλοί παράμετροι εξετάζονται στην εκτίμηση του εδαφικού υπο-παράγοντα (Πίνακας 8.14) όπως είναι ο ιστός, το μέγεθος των κόκκων, η κατανομή και το πάχος το οποίο είναι ιδιαίτερα ευμετάβλητο στις Μεσογειακές περιοχές (J.M. Vias et al, 2006). Πίνακας 8.14 : O εδαφικός υπο-παράγοντας [Ο S] [Ο S Soil] Clayey Clay > 30% Silty Silt > 70% Sandy Sand > 70% Clay 15% Loam Rest Thickness [Ο S Soil] Texture Clayey Silty Loam Sandy > 1.0m m < 0.5m (also 0 when no soil is present) Στην περιοχή μελέτης, προκειμένου να εξεταστεί η προστασία που παρέχεται στον υδροφόρο ορίζοντα από τις φυσικές του ιδιότητες και το πάχος των στρωμάτων που βρίσκονται πάνω από την κορεσμένη ζώνη, κατασκευάστηκε εδαφολογικός χάρτης με βάση την διεθνή ταξινόμηση των εδαφών (Χάρτης FAO, 1986). Στην περιοχή εμφανίζονται κυρίως Leptosols (~60%). Πρόκειται για πολύ λεπτά εδαφικά στρώματα καρστικοποιημένων σχηματισμών, άλλοτε 112

113 γυμνά ή με περιορισμένη θαμνώδη βλάστηση. Το 35% της περιοχής καλύπτεται από ασβεστολιθικές ξερορετζίνες (calcareous lithosols), ενώ το 5% καλύπτεται από προσχωσιγενή εδάφη (Fluvisols). Εικόνα 8.2 : Εδαφολογικός χάρτης Με βάση τον εδαφολογικό χάρτη έγινε η εκτίμηση του εδαφικού υποπαράγοντα [Οs] Soil, για την περιοχή μελέτης, όπου και καταλήξαμε στα ακόλουθα : Leptosols: Στην κατηγορία αυτή ανήκει το έδαφος των Τριαδικών ανθρακικών λατυποπαγών της περιοχής μελέτης και με βάση τον πρότυπο πίνακα της μεθόδου COP για τα εδάφη καταλήγουμε στην τιμή 1 καθώς πρόκειται για έδαφος με πάχος <0,5m. 113

114 Fluvisols: Στην κατηγορία αυτή ανήκουν οι σύγχρονες αποθέσεις και τα πλευρικά κορήματα τα οποία παίρνουν την τιμή 1 καθώς είναι αμμώδεις αποθέσεις και το πάχος τους κυμαίνεται από 0,5 έως 1 m. Calcareous Lithosols: Στην κατηγορία αυτή ανήκουν τα εδάφη των ασβεστόλιθων και οι Τριτογενείς αποθέσεις της περιοχής μελέτης τα οποία παίρνουν τις τιμές 1 και 2 αντιστοίχως. Εν συνεχεία παρατίθεται ο χάρτης που κατασκευάστηκε με βάση τις τιμές του υπο-παράγοντα [Οs] Soil, για την περιοχή μελέτης. Εικόνα 8.3 : Χάρτης απεικόνισης του υποπαράγοντα [Ο s] Soil 114

115 Ο λιθολογικός υπο-παράγοντας [OL] αντανακλά την ικανότητα αυτοκαθαρισμού κάθε στρώματος μέσα στην ακόρεστη ζώνη. Τα κριτήρια εκτίμησης για την ποσοτικοποίηση είναι ο τύπος του πετρώματος (το οποίο καθορίζει τα υδρογεωλογικά χαρακτηριστικά, κυρίως το ενεργό πορώδες (effective porosity) και την υδραυλική αγωγιμότητα (hydraulic conductivity)), ο βαθμός κατακερματισμού (ly), το πάχος κάθε στρώματος (m) και ο τύπος του υδροφόρου (ελεύθερος ή υπό πίεση (cn)). Το διαδοχικό άθροισμα των παραγόντων από την πολυπλοκότητα του πάχους και της λιθολογίας του κάθε στρώματος, προσδιορίζει ένα δείκτη ο οποίος σχετίζεται με την προστασία (Layer index = Σ (ly*m) ). Η ιδέα της άθροισης στρωμάτων βασίζεται στις μεθόδους AVI (Van Stempoort et al. 1993) και PI (Goldscheider et al. 2000). Προκειμένου να εφαρμοστεί το μοντέλο στην περιοχή μελέτης, σχεδιάστηκε ένας πίνακας με βάση τη λιθολογία και τις τιμές που αντιστοιχούν στην περιοχή ώστε να υπολογιστεί ο βαθμός κατακερματισμού (ly) (Πίνακας ). Πίνακας 8.15 : Λιθολογικός πίνακας βασιζόμενος στις πρότυπες τιμές σύμφωνα με την μέθοδο COP Lithology and fracturation Value Clays 1500 Silts 1200 Marls and non- fissured metapelites and igneous rocks 1000 Marly limestones 500 Fissured metapelites and igneous rocks 400 Cemented or non- fissured conglomerates and breccias Sandstones 60 Scarcely cemented or fissured conglomerates and breccias Sands and gravels 10 Permeable basalts 5 Fissured carbonated rocks 3 Karstic rocks

116 Πίνακας 8.16 : Λιθολογικός πίνακας της περιοχής μελέτης ΛΙΘΟΛΟΓΙΑ ΤΙΜΗ Σύγχρονες αποθέσεις : άμμοι, χάλικες και κροκάλες στις κοίτες των χειμάρρων 10 και αργιλικό υλικό με διάσπαρτες κροκάλες στα τμήματα των λιμνών Οζερού Λεσίνης που έχουν αποξηρανθεί. Πλευρικά κορήματα : αποτελούνται κυρίως από ανθρακικές λατύπες, κατά 10 θέσεις συγκολλημένες στη βάση τους, με ανθρακικό και αργιλικό υλικό. Ερυθροί άργιλοι και αμμούχο υλικό : με διάσπαρτες ανθρακικές και πυριτικές 1000 λατύπες και υλικά αποπλύσεως εβαποριτών. Λιμναίες αποθέσεις : μάργες πολύχρωμες, κυρίως κιτρινωπές, άστρωτες. Κατά 500 τόπους παρατηρούνται λεπτές φακοειδείς στρώσεις λιγνιτών. Φλύσχης : στα κατώτερα μέλη ρυθμικές εναλλαγές αργιλομαργαϊκών 500 στρωμάτων με λεπτά στρώματα ψαμμιτών που τα στρώματα τους ξεπερνούν το 1 m, ενώ τα αργιλικά στρώματα που παρεμβάλλονται σ αυτούς μειώνονται αισθητά. Κατά θέσεις παρατηρούνται στρώματα κροκαλοπαγών με ανθρακικές κροκάλες, πάχους μέχρι 0,5m. Σχέση του φλύσχη με το υπόβαθρο είναι κανονική. Ορατό πάχος 400m περίπου. Ασβεστόλιθοι 3 Κερατόλιθοι και πυριτικοί σχιστόλιθοι : σκοτεινότεφροι με παρεμβολές λεπτών 500 ενστρώσεων ή φακών λευκότεφρων και κοκκινωπών ασβεστόλιθων με κυρτόκοιλο θραυσμό. Σχιστόλιθοι με Ποσειδώνιες : εναλλαγές κιτρινωπών, κοκκινωπών ή σκούρων 500 μαργών με αργιλικούς σχιστόλιθους με Ποσειδώνιες. Συχνά μέσα στον σχηματισμό αυτό παρεμβάλλονται στρώσεις ασβεστολίθων και κερατολίθων πάχους μέχρι 5cm που η ανάπτυξη τους δεν είναι πάντα σταθερή. Η σχέση τους με τους υποκείμενους σχηματισμούς του Ammonitico Rosso είναι κανονική. Δολομίτες Δολομιτικοί ασβεστόλιθοι : στα κατώτερα κυρίως μέλη των 3 ασβεστολίθων Παντοκράτορος, εμφανίζονται καστανωποί παχυστρωματώδεις μέχρι άστρωτοι δολομίτες και δολομιτικοί ασβεστόλιθοι. Μέσα στους δολομιτικούς ασβεστόλιθους παρατηρούνται συχνά μικρολατύπες συνιζηματογενούς προέλευσης. Οι δολομίτες δολομιτικοί ασβεστόλιθοι είναι έντονα κερματισμένοι και σε πολλές θέσεις καρστικοποιημένοι, δημιουργόντας μικρά ή μεγάλα σπήλαια. Συνεκτικά λατυποπαγή : σκούρα γκρίζα λατυποπαγή με λατύπες ασβεστολιθικές 1 ή δολομιτικές, διαμέτρου 30cm. Η συνδετική τους ύλη είναι ανθρακική ή από εβαποριτικό υλικό. Πολλές φορές στους σχηματισμούς αυτούς παρατηρούνται σώματα γύψου. Αποτέλεσμα αυτής της εξαλλοίωσης είναι η δημιουργία μεγάλων καρστικών σπηλαίων στην περιοχή αυτή. Εβαπορίτες : κυρίως γύψος λευκή μικροκρυσταλλική με παρεμβολές λεπτών, 1000 μαύρων ταινιών. 116

117 Εικόνα 8.4 : Χάρτης δείκτη προστασίας του υδροφόρου από τα υπερκείμενα στρώματα Ο βαθμός κατακερματισμού (ly) υπολογίστηκε για κάθε σχηματισμό της περιοχής και επόμενο βήμα ήταν ο προσδιορισμός του δείκτη προστασίας (Layer index) ο οποίος προκύπτει από το διαδοχικό άθροισμα των παραγόντων από την πολυπλοκότητα του πάχος και της λιθολογίας κάθε στρώματος. Πίνακας 8.17 : Δείκτης προστασίας (Layer index) Layer index Value (0 250) 1 ( ) 2 ( ) 3 ( ) 4 >

118 Η παράμετρος cn είναι ένας συντελεστής στάθμισης για τους δείκτες στρωμάτων παρόμοιος με εκείνον της μεθόδου GOD (Foster 1987) και της μεθόδου PI (Goldscheider et al. 2000). Η τιμή που αποδίδεται στη παράμετρο cn (Πίνακας 8.18) δίνει την υψηλότερη προστασία στον υπό πίεση υδροφόρο ενώ ο ελεύθερος υδροφόρος δεν επηρεάζεται από αυτή την παράμετρο (cn=1) (J.M. Vias et al, 2006). Ο υπό μελέτη καρστικός υδροφόρος είναι ελεύθερος υδροφόρος ο οποίος αναπτύσσεται στα Τριαδικά ανθρακικά λατυποπαγή και οριοθετείται προς βορρά από την διαπιστωμένη με παλαιότερες γεωφυσικές μεθόδους αναθόλωση των εβαποριτών στην περιοχή Φυτείες και προς τη δύση από την επώθηση των Τριαδικών λατυποπαγών στους Ιουρασικούς ασβεστόλιθους Παντοκράτορα των Ακαρνανικών Ορέων. Συνεπώς, η παράμετρος cn παίρνει την τιμή 1. Πίνακας 8.18 : Παράμετρος cn Confining conditions Value Confined 2 Semi confined 1.5 Unconfined 1 Η ικανότητα αυτοκαθαρισμού (εξασθένηση των ρύπων) αυξάνεται με το άθροισμα των προστατευτικών στρωμάτων. Έτσι, το αποτέλεσμα του παράγοντα αυτού βγαίνει από το άθροισμα των υπο-παραγόντων έδαφος [ΟS] και λιθολογία [OL] (Πίνακας 8.19) αποδίδοντας μια αντίστοιχη τιμή προστασίας. Οι χαμηλότερες τιμές του Ο παράγοντα (υψηλότερη τρωτότητα) ανταποκρίνεται σε περιοχές όπου τα ανθρακικά υλικά έρχονται στην επιφάνεια και όπου το έδαφος είναι φτωχά ή καθόλου αναπτυγμένο. Μέτριες ή υψηλές τιμές προστασίας (χαμηλότερη τρωτότητα) προέρχεται από υψηλότερες τιμές του Ο παράγοντα και αντιπροσωπεύουν περιοχές όπου ο βαθμός προστασίας είναι υψηλός είτε λόγω της παρουσίας εδάφους είτε λόγω λιθολογιών χαμηλής διαπερατότητας. Πίνακας 8.19 : Τιμές του παράγοντα Ο O SCORE Protection value 1 Very low 2 Low 2 4 Moderate 4 8 High 8-15 Very high 118

119 Εικόνα 8.5 : Χάρτης απεικόνισης του παράγοντα Ο Σύμφωνα με τον χάρτη Ο συμπεραίνουμε ότι στην υπό μελέτη περιοχή επικρατούν μέτριες ως χαμηλές συνθήκες προστασίας το οποίο σημαίνει ότι τα ανθρακικά υλικά έρχονται στην επιφάνεια και ότι το έδαφος είναι φτωχά ή καθόλου αναπτυγμένο 119

120 Παράγοντας C Συγκέντρωση ροής (flow concentration) O παράγοντας Ο περιγράφει την τρωτότητα του υδροφόρου όπου η κατείσδυση μέσω της ακόρεστης ζώνης είναι διάχυτη. Ο παράγοντας C είναι ένας τροποποιητής του παράγοντα Ο και αντιπροσωπεύει τη συγκέντρωση των κατακρημνισμάτων μέσω της επιφανειακής απορροής σε σημεία, όπου μπορεί να επιτελεστεί γρήγορη (σημειακή) κατείσδυση (Στουρνάρας, 2007; Daly et al. 2002). Δύο σενάρια έχουν διατυπωθεί : Σενάριο 1 ο : Περιγράφει την κατάσταση κατά την οποία έχουμε ανάπτυξη επιφανειακής απορροής εξαιτίας της ύπαρξης χαμηλής περατότητας εδαφικών στρωμάτων. Το δίκτυο της επιφανειακής απορροής είτε καταλήγει στη δημιουργία υδρογραφικού δικτύου στους πρόποδες των πρανών είτε καταλήγει σε καταβόθρες, δολίνες από όπου το νερό οδηγείται μέσω γρήγορης (σημειακής) κατείσδυσης στον υδροφόρο. Ο παράγοντα C σε αυτό το σενάριο λαμβάνει υπόψη τέσσερεις μεταβλητές, όπως εμφάνιση καταβόθρας, απόσταση αυτής από την περιοχή τροφοδοσίας, επίδραση της κλίσης (s) και της φυτοκάλυψης (v)(j.m. Vias et al, 2006). Η εκτίμηση της φυτοκάλυψης (v) λαμβάνει υπόψη ότι το ποσοστό της καλυπτόμενης από βλάστηση περιοχής επηρεάζει το καθεστώς απορροής και την κατείσδυση. Χαμηλό ποσοστό φυτοκάλυψης θεωρείται, ότι είναι λιγότερο από το 20-30% μιας δεδομένης επιφάνειας. Τέσσερεις σειρές τοπογραφικών κλίσεων (s) είναι θετικά συσχετιζόμενες με την απορροή. Ο συνδυασμός της κλίσης και της φυτοκάλυψης ορίζει την τιμή της παραμέτρου κλίση φυτοκάλυψη (sv). Οι τιμές του (sv) δείχνουν ότι όταν η κλίση αυξάνεται και η φυτοκάλυψη είναι σπάνια, η τρωτότητα αυξάνεται και δίνει τιμές του sv κοντά στο 1. Αυτό σημαίνει ότι η επιφανειακή απορροή οδηγείται πιο εύκολα στις καταβόθρες καταλήγοντας σε μικρότερο χρονικό διάστημα στον υδροφόρο. Η τιμή του παράγοντα C λαμβάνεται με τον πολλαπλασιασμό των τιμών των παραμέτρων για την κλίση, τη φυτοκάλυψη (sv) την ύπαρξη καταβόθρας και την απόσταση αυτής από την περιοχή τροφοδοσίας (J.M. Vias et al, 2006). Σενάριο 2 ο : Περιγράφει την κατάσταση κατά την οποία παρουσιάζεται διάχυτη κατείσδυση σε μία καρστική περιοχή. Η τιμή του C κάτω από αυτή την κατάσταση αξιολογείται από τον συνδυασμό μόνο τριών μεταβλητών : τα χαρακτηριστικά της επιφάνειας (sf), τη κλίση (s) και την φυτοκάλυψη (v). 120

121 Η παράμετρος των χαρακτηριστικών της επιφάνειας (Πίνακας 8.20). λαμβάνει υπόψη τα γεωμορφολογικά χαρακτηριστικά, ειδικά των ανθρακικών πετρωμάτων, την ύπαρξη εξω-καρτσικών δομών και την παρουσία ή απουσία υπερκείμενων στρωμάτων (διαπερατών ή αδιαπέρατων) τα οποία καθορίζουν τη σημασία της διαδικασίας της απορροής και της κατείσδυσης. Προκειμένου να υπολογιστεί η παράμετρος που αφορά τα χαρακτηριστικά της επιφάνειας κατασκευάστηκε ένας χάρτης καρστικών μορφών, σύμφωνα με την εικόνα 4.15 του κεφαλαίου 4 όπου γίνεται εκτενής ανάλυση της εύρεσης καρστικών μορφών στην περιοχή μελέτης. Με βάση τον χάρτη της εικόνα 8.6 έχουμε περιοχές με έντονα αναπτυγμένο καρστ στα Τριαδικά ανθρακικά λατυποπαγή. Πίνακας 8.20 : Χαρακτηριστικά της επιφάνειας Karstic features Developed karst Scarcely developed or dissolution features Fissured carbonates Non karstic terrains Surface layers Absence Permeable Impermeable

122 Εικόνα 8.6 : Χάρτης καρστικών περιοχών Όταν τα πρανή είναι πιο απότομα και υπάρχει απουσία φυτοκάλυψης, η επιφανειακή απορροή είναι πιο έντονη. Η εύρεση της τιμής C, στο σενάριο 2, και η παράμετρος κλίση-φυτοκάλυψη (sv) σταθμίζεται από τα χαρακτηριστικά της επιφάνειας (sf) (Πίνακας 8.21). 122

123 Πίνακας 8.21 : Τιμές που προκύπτουν από την κλίση και την φυτοκάλυψη Slope Vegetation cover Value 8% % High 0.8 Low % High 0.9 Low % - 1 Για παράδειγμα, ζώνες με σημειακή κατείσδυση μέσω καταβοθρών παρουσιάζουν μικρές τιμές για τον παράγοντα C και μείωση της προστασίας του υδροφόρου. Αντιθέτως, όπου η διάχυτη κατείσδυση λαμβάνει χώρα, σε περιοχές όπου παρατηρείται απουσία καρστικών δομών, τότε ο παράγοντας C παίρνει μεγαλύτερες τιμές και ο υδροφόρος διατηρεί κάποια προστασία (Πίνακας 8.22). Εικόνα 8.7 : Χάρτης απεικόνισης στης βλάστησης στην περιοχή μελέτης 123

124 Με βάση τον χάρτης της εικόνας 8.7 συμπεραίνουμε ότι το 90% της περιοχής μελέτης παρουσιάζει χαμηλή βλάστηση και μόνο το 10% υψηλή το οποίο οφείλεται στην παρουσία του ποταμού Γερωπόρου. Εικόνα 8.8 : Χάρτης κλίσεων της υπό μελέτη περιοχή Από τον παραπάνω χάρτη είναι εμφανές ότι η μέγιστη κλίση είναι 30 ο και εμφανίζεται μόνο στο κεντρικό τμήμα της περιοχής ενώ το νότιο και βόρειο έχουν κλίση <15 ο. Λαμβάνοντας υπόψη τους χάρτες των εικόνων 8.6, 8.7, 8.8 και σε συνδυασμό με τον πρότυπο πίνακα της μεθόδου COP κατασκευάστηκε ο χάρτης του παράγοντα C (μείωση της προστασίας) όπου και είναι ο ακόλουθος. 124

125 Πίνακας 8.22 : Τιμές του παράγοντα C C SCORE Reduction of protection Very high High Moderate Low Very low Εικόνα 8.9 : Χάρτης απεικόνισης του C παράγοντα 125

126 Σύμφωνα με το χάρτης της εικόνας 8.9 συμπεραίνουμε ότι έχουμε στο μεγαλύτερο μέρος της περιοχής μέτρια μείωση της προστασίας ενώ σε ένα ποσοστό 10% έχουμε μικρή μείωση της προστασίας κυρίως στο γεωλογικό σχηματισμό των σύγχρονων αποθέσεων Παράγοντας P Βροχόπτωση (precipitation) Σύμφωνα με τον Daly et al. (2002) και τον J.M. Vias et al (2006) αυτός ο παράγοντας περιλαμβάνει την ποσότητα της βροχόπτωσης και παραμέτρους οι οποίοι επηρεάζουν τον ρυθμό κατείσδυσης όπως τη συχνότητα, τη χρονική κατανομή, τη διάρκεια και την ένταση των ακραίων βροχοπτώσεων. Αυτοί οι παράμετροι βοηθούν στον προσδιορισμό της ικανότητας της κατείσδυσης να μεταφέρει ρύπους από την επιφάνεια στο υπόγειο νερό. Όσο μεγαλύτερη είναι η ικανότητα της κατείσδυσης να μεταφέρει ρύπους προς τον υδροφόρο τόσο μεγαλύτερη είναι η τρωτότητα. Ο παράγοντας P αξιολογείται από δύο υπο-παράγοντες: την ποσότητα της βροχόπτωσης [PQ] και τη χρονική κατανομή της βροχόπτωσης [PI]. Ο υπο-παράγοντας [PQ] (Πίνακας 8.23) περιγράφει την επίδραση της ποσότητας της βροχόπτωσης στην ετήσια τροφοδοσία του υδροφόρου. Αυτό αντιστοιχεί στην μέση ετήσια βροχόπτωση από μια σειρά ετών αυξημένης βροχόπτωσης. Στους ανθρακικούς υδροφόρους της Μεσογείου, η μέση ετήσια τροφοδοσία κυμαίνεται από 35 μέχρι 55% της ετήσιας βροχόπτωσης (Lopez- Geta et al. 2004). Ως εκ τούτου, μπορεί να αποδειχθεί ότι μια αύξηση της βροχόπτωσης περίπου mm αυξάνει την τρωτότητα καθώς ο χρόνος διέλευσης για τους ρυπαντές, από την επιφάνεια στο υπόγειο νερό, είναι πιθανόν να είναι πιο σημαντικός από την διαδικασία αραίωσης. Όταν η ετήσια βροχόπτωση υπερβαίνει τα mm η αραίωση των δυνητικών ρυπαντών είναι πιθανόν να είναι η κυρίαρχη διαδικασία και συνεπώς η προστασία που δίνεται από τον παράγοντα Ο είναι αυξημένη και η τρωτότητα είναι χαμηλότερη. Προκειμένου να υπολογιστεί ο υπο-παράγοντας [PQ] της περιοχής μελέτης πάρθηκαν δεδομένα από την Διεύθυνση Υδάτων Δυτικής Ελλάδας για τους σταθμούς Λεσίνι, Λεπενού, Μοναστηράκι και από την ΕΜΥ για τον σταθμό του Αγρινίου, οι οποίοι καλύπτουν ένα περιμετρικό εύρος της ευρύτερης περιοχής, για την κατασκευή βροχομετρικού χάρτη. Με βάση τις τιμές βροχόπτωσης για μια σειρά ετών ( ) κατασκευάστηκε ο χάρτης του υπο-παράγοντα [PQ] σύμφωνα με τον οποίο το ύψος βροχής κυμαίνεται από 775mm έως 1200mm το χρόνο. 126

127 Εικόνα 8.10 : Χάρτης απεικόνισης του υπο-παράγοντα [P Q] Σύμφωνα με τον παραπάνω χάρτη και βάση του πίνακα 8.22 καταλήγουμε ότι η τιμή του [PQ] κυμαίνεται από 0,2 έως 0,3 όπως φαίνεται και ακολούθως. 127

128 Πίνακας 8.23 : Yπο-παράγοντας [P Q] [ P Q] Quantity Rainfall (mm/year) Value > < Ο υπο-παράγοντας [PΙ] λαμβάνει υπόψη τη χρονική κατανομή σε μια συγκεκριμένη περίοδο του χρόνου και αυτό είναι ενδεικτικό της έντασης της βροχόπτωσης. Αυτός ο υπο-παράγοντας επιτρέπει έναν συνδυασμό διάκρισης μεταξύ ζωνών της Ευρώπης, όπου η βροχόπτωση και οι έντονες συνθήκες είναι ιδιαίτερα μεταβλητές. Για παράδειγμα, σε Μεσογειακές περιοχές, η βροχόπτωση είναι εντονότερη σε αντίθεση με την Κεντρική και Βόρεια Ευρώπη. Για τον υπολογισμό αυτού του υπο-παράγοντα δύο μεταβλητές θεωρούνται για τα χρόνια έντονης βροχόπτωσης, η μέση ετήσια βροχόπτωση και ο αριθμός των βροχερών ημερών. Ως εκ τούτου, συνεπάγεται ότι τιμές που αποδίδονται στον υπο-παράγοντα [PΙ] είναι καλύτερες με υψηλότερα σύνολα ετήσιων βροχοπτώσεων και μικρότερο αριθμό βροχερών ημερών. Αυτό οδηγεί σε μεγαλύτερες ποσότητες τροφοδοσίας, η οποία διευκολύνει τη γρήγορη κατείσδυση μέσω ρωγμών ή καρστικών αγωγών αυξάνοντας με τον τρόπο αυτό την τρωτότητα του υδροφόρου. Όσο μεγαλύτερη είναι η ημερήσια βροχόπτωση τόσο μεγαλύτερη είναι η ποσότητα της κατείσδυσης μέσω των καταβοθρών οι οποίες ευνοούν τη σημειακή κατείσδυση. Όπου η κατείσδυση είναι διάχυτη και αργή εκεί ο υπο-παράγοντας [PΙ] είναι μικρός, κυρίως σε καταστάσεις όπου ο όγκος τροφοδοσίας είναι σχετικά μικρός (J.M. Vias et al, 2006). Προκειμένου να υπολογιστεί ο υπο-παράγοντας [PΙ] πάρθηκαν δεδομένα ημερήσιας βροχόπτωσης από την Διεύθυνση Υδάτων Δυτικής Ελλάδας για τους σταθμούς Λεσίνι, Λεπενού, Μοναστηράκι και από την ΕΜΥ για τον σταθμό του Αγρινίου ώστε να μετρηθούν οι ημέρες βροχής του μήνα και κατ επέκταση του χρόνου με απώτερο στόχο την εισαγωγή τους στην εξίσωση της χρονικής κατανομής. Οι τιμές της ετήσιας βροχόπτωσης των σταθμών παρατίθενται με πίνακα στην ενότητα

129 Πίνακας 8.24 : Ημέρες βροχής ανά υδρολογικό έτος ΑΓΡΙΝΙΟ ΛΕΣΙΝΙ ΛΕΠΕΝΟΥ ΜΟΝΑΣΤΗΡΑΚΙ Με βάση την ακόλουθη εξίσωση υπολογίστηκε η χωρική κατανομή της βροχόπτωσης στην υπό μελέτη περιοχή και κατασκευάστηκε ο αντίστοιχος χάρτης σε περιβάλλον GIS (Πίνακας 8.25). Temporal distribution = P ( mm year ) N 0 rainy days Πίνακας 8.25 : Χωρική κατανομή της βροχόπτωσης ΣΤΑΘΜΟΙ TEMPORAL DISTRIBUTION Μοναστηράκι 14, Λεσίνι 11, Λεπενού 16, Αγρίνιο 10,

130 Εικόνα 8.11 : Χάρτης απεικόνισης του υπο-παράγοντα [P Ι] Σύμφωνα με τον παραπάνω χάρτη και βάση του πίνακα 8.26 καταλήγουμε ότι η τιμή του [PI] ισούται με 0,4 όπως φαίνεται και ακολούθως. Πίνακας 8.26 : Χωρική κατανομή της βροχόπτωσης [ P I] Temporal distribution Temporal distribution (mm/day) Value < >

131 Οι μεγαλύτερες τιμές του παράγοντα Ρ (Πίνακας 8.27) δείχνουν μια μικρότερη επίδραση στο επίπεδο προστασίας που παρέχεται από τον παράγοντα Ο. Παρόλα αυτά, χαμηλές τιμές δείχνουν ότι η βροχόπτωση σαν διαδικασία ποσότητας και έντασης ελαττώνει την προστασία που παρέχεται από τον Ο παράγοντα και αυξάνει την τρωτότητα του υδροφόρου. Πίνακας 8.27 : Τιμές του παράγοντα C P SCORE Reduction of protection Very high 0.6 High 0.7 Moderate 0.8 Low Very low Τέλος, κατασκευάστηκε ο χάρτης για τον P παράγοντα με βάση τα δεδομένα της περιοχής μελέτης, ο οποίος αποτελεί ένα συνδυασμό των υποπαραγόντων [PQ] και [PΙ]. Σύμφωνα με τον ακόλουθο χάρτη το 85% της υπό μελέτης περιοχή παρουσιάζει υψηλή μείωση της προστασίας το οποίο συνεπάγεται σε αύξηση της τρωτότητας του υδροφόρου. 131

132 Εικόνα 8.12 : Χάρτης απεικόνισης του παράγοντα P 132

133 Ο δείκτης τρωτότητας COP για την περιοχή μελέτης Οι παράγοντες της μεθόδου COP έχουν συνδυαστεί για να αξιολογήσουν την γενική τρωτότητα (intrinsic vulnerability) του υδροφόρου, όπως προτείνεται από την ακόλουθη φόρμουλα (J.M. Vias et al, 2006): COP index = C * O * P Οι τελικές αριθμητικές αναπαραστάσεις των C, O και Ρ παραγόντων ( οι τιμές C, O και Ρ) πολλαπλασιάζονται, γιατί κάθε μια θεωρείται ότι έχει επίδραση στην εκτίμηση της τρωτότητας των καρστικών υδροφόρων. Με βάση τη μέθοδο COP, οι τιμές για τον γενικό δείκτη τρωτότητας κυμαίνονται από 0 έως 15 (Πίνακας 8.28). Ακολουθώντας την πρόταση των Vrba και Zaporozec (1994), οι τιμές για τον δείκτη ομαδοποιούνται σε πέντε τάξεις τρωτότητας (πολύ υψηλή, υψηλή, μέτρια, χαμηλή και πολύ χαμηλή τρωτότητα). Πίνακας 8.28 : Τιμές του γενικού δείκτη τρωτότητας COP index Vulnerability classes Very high High 1 2 Moderate 2 4 Low 4-15 Very low Οι τιμές του δείκτη COP είναι μια τροποποίηση των τιμών για τον Ο παράγοντα, αποτελούμενες από μια ανακατάταξη των ομάδων και της τρωτότητας που τις συνοδεύει. Οι ακραίες τάξεις του παράγοντα Ο έχουν χωριστεί και οι τιμές τους έχουν υποστεί ανακατάταξη. Το διάστημα των ορίων για τις πολύ μεγάλες και μεγάλες τάξεις έχει οριστεί εξαρτώμενο κυρίως από την επίδραση του C παράγοντα των ανθρακικών πετρωμάτων και σε ένα μικρότερο βαθμό από την επίδραση του Ρ παράγοντα. Οι πολύ μικρές τάξεις ανταποκρίνονται στις ζώνες στις οποίες οι παράγοντες C και P έχουν μικρή επίδραση στην προστασία. Οι μέτριες και χαμηλές τάξεις αναφέρονται σε ζώνες στις οποίες η δυνητική προστασία είναι χαμηλή έως μέτρια και στις οποίες οι παράγοντες C και P δεν έχουν καθοριστική επίδραση στην τρωτότητα (το οποίο ισχύει στις μεγάλες και πολύ μεγάλες τάξεις). 133

134 Για την περιοχή μελέτης οι τελικές αριθμητικές αναπαραστάσεις των C, O και Ρ παραγόντων πολλαπλασιάστηκαν προκειμένου να έχουμε μια εκτίμηση της τρωτότητας όπου και είναι η εξής. Εικόνα 8.13 : Χάρτης απεικόνισης της τρωτότητας της υπό μελέτη περιοχής Σύμφωνα με τον χάρτη συμπεραίνουμε ότι περίπου το 75% της περιοχής παρουσιάζει υψηλή τρωτότητα, η οποία παρατηρείται στα Τριαδικά ανθρακικά λατυποπαγή και στους ασβεστόλιθους ενώ ένα 15% παρουσιάζει μέτρια τρωτότητα στις Τεταρτογενείς και σύγχρονες αποθέσεις. Τέλος μικρή τρωτότητα παρατηρείται σε ποσοστό μόλις 10%. 134

135 8.4. Η εκτίμηση της επικινδυνότητας του καρστικού συστήματος στην ρύπανση Οι χάρτες τρωτότητας συνδυάζονται µε χάρτες χρήσεων γης, ποιότητας νερού, πυκνότητας πληθυσμού κ.ά και αποτελούν πολύτιµα εργαλεία στη λήψη αποφάσεων, τη διαχείριση και τη νοµοθεσία σε όλα τα επίπεδα της δημόσιας διοίκησης (Βουδούρης, 2009). Η παρουσίαση των αποτελεσμάτων γίνεται µε τη χρήση των Γεωγραφικών Συστηµάτων Πληροφοριών (GIS) και του διεθνούς κώδικα χρωµάτων, όπου οι επιµέρους χάρτες είναι τα θεµατικά επίπεδα. Η συλλογή δεδομένων τροφοδοτεί τη βάση και η επεξεργασία γίνεται µε τα λογισµικά Arc/Info, Map/Info κ.ά. H επικινδυνότητα ενός υδροφόρου (risk pollution) R στη ρύπανση είναι συνάρτηση της τρωτότητάς του (vulnerability) και της πιθανότητας (hazard) εκδήλωσης ενός επεισοδίου ρύπανσης σε µια περιοχή. Η συνάρτηση υπολογισµού της επικινδυνότητας είναι η κάτωθι: R = V H όπου: R=η επικινδυνότητα, V=η τρωτότητα του υδροφόρο και H=η πιθανότητα να συµβεί ένα επιβλαβές επεισόδιο σε µια περιοχή σε κάποια χρονική περίοδο. Η πιθανότητα εκδήλωσης ενός επεισοδίου ρύπανσης Η (hazard) σχετίζεται με τις χρήσεις γης και τις πηγές ρύπανσης. Η εκτίµηση της είναι γενικά δύσκολη και για το λόγο αυτόν εφαρµόζονται µέθοδοι τεχνικής νοηµοσύνης, όπως η ασαφής λογική (fuzzy logic) (Uricchio et al., 2004). Από την τοποθέτηση των χαρτών τρωτότητας επάνω στους χάρτες που δείχνουν τις πηγές ρύπανσης ή τις ρυπαντικές δραστηριότητες χρήσεων γης, προκύπτουν οι χάρτες επικινδυνότητας (risk maps) των υπόγειων νερών στη ρύπανση. Είναι δυνατόν ο υδροφόρος να έχει υψηλή τρωτότητα, αλλά η επικινδυνότητα, να είναι μικρή γιατί δεν υπάρχουν πηγές ρύπανσης ή τα ρυπαντικά φορτία είναι μικρά (Βουδούρη, 2009). Μπορεί να παρατηρηθεί και το αντίθετο, δηλαδή χαμηλή τρωτότητα του υδροφόρου αλλά υψηλή επικινδυνότητα λόγω σημαντικών ρυπαντικών φορτίων. Για τις ανάγκες της παρούσας μεταπτυχιακής διατριβής αρχικά κατασκευάστηκε χάρτης χρήσεων γης, για την περιοχή μελέτης, σύμφωνα με το πρόγραμμα Corine Land Cover, 2000 (Εικόνα 8.14α). Στη συνέχεια κατασκευάστηκε χάρτης όπου παρουσιάζεται η χωρική κατανομή των 135

136 σημειακών και διάχυτων πηγών ρύπανσης (Εικόνα 8.14β) προκειμένου σε επόμενο βήμα να μελετηθεί η επικινδυνότητα του καρστικού συστήματος στην ρύπανση. Εικόνα 8.14α : Χάρτης απεικόνισης των χρήσεων γης στην περιοχή μελέτης Εικόνα 8.14β : Χάρτης απεικόνισης των ρυπαντικών δραστηριοτήτων σύμφωνα με τον χάρτη χρήσεων γης Από τους ανωτέρω χάρτες καταλήγουμε ότι η ανάπτυξη καλλιεργειών στην περιοχή έρευνας αναμένεται να επιφέρει σημαντικές πιέσεις στον καρστικό υδροφόρο, τόσο ποσοτικά λόγω των αυξημένων αρδευτικών αναγκών όσο και ποιοτικά λόγω της διάχυτης ρύπανσης που καταλήγει στους υδατικούς πόρους από τις καλλιέργειες (λιπάσματα, φυτοφάρμακα). Στο πλαίσιο διερεύνησης των πιέσεων που ασκούνται στον καρστικό υδροφόρο της περιοχής από ανθρωπογενείς δραστηριότητες πραγματοποιήθηκε απογραφή των σημειακών πηγών ρύπανσης στις οποίες περιελήφθησαν δύο μεγάλα χοιροστάσια. Τέλος, κατασκευάστηκε ο χάρτης επικινδυνότητας του καρστικού συστήματος ο οποίος βασίζεται σε απλουστευμένη μέθοδο και αποτελεί μια πρώτη εκτίμηση της επικινδυνότητας. Σύμφωνα με τον ακόλουθο χάρτη (Εικόνα 8.15) καταλήγουμε ότι, στις περιοχές που έχουμε υψηλή τρωτότητα, η οποία 136

137 παρατηρείται στα Τριαδικά ανθρακικά λατυποπαγή και στους ασβεστόλιθους, έχουμε και υψηλή επικινδυνότητα. Εικόνα 8.15 : Χάρτης επικινδυνότητας του καρστικού συστήματος 137