ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΠΑΤΡΩΝ ΙΑΤΜΗΜΑΤΙΚΟ ΠΡΟΓΡΑΜΜΑ ΜΕΤΑΠΤΥΧΙΑΚΩΝ ΣΠΟΥ ΩΝ ΣΤΙΣ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΙΚΕΣ ΕΠΙΣΤΗΜΕΣ

Transcript

1 ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΠΑΤΡΩΝ ΙΑΤΜΗΜΑΤΙΚΟ ΠΡΟΓΡΑΜΜΑ ΜΕΤΑΠΤΥΧΙΑΚΩΝ ΣΠΟΥ ΩΝ ΣΤΙΣ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΙΚΕΣ ΕΠΙΣΤΗΜΕΣ ΙΠΛΩΜΑΤΙΚΗ ΕΡΓΑΣΙΑ: «ΜΕΛΕΤΗ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΙΚΩΝ ΚΑΙ ΓΕΩΛΟΓΙΚΩΝ ΠΑΡΑΜΕΤΡΩΝ ΣΤΗ ΘΕΣΗ ΤΟΥ ΝΕΟΥ ΛΙΜΕΝΑ ΑΙΓΙΟΥ ΜΕ ΧΡΗΣΗ ΓΕΩΓΡΑΦΙΚΩΝ ΣΥΣΤΗΜΑΤΩΝ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΩΝ (GIS)» ΣΟΥΛΙΩΤΗ ΣΩΤΗΡΙΑ Α.Μ. 122 ΕΠΙΒΛΕΠΩΝ ΚΑΘΗΓΗΤΗΣ ΠΑΠΑΘΕΟ ΩΡΟΥ ΓΕΩΡΓΙΟΣ ΠΑΤΡΑ, ΣΕΠΤΕΜΒΡΙΟΣ 2006

2 Μελέτη περιβαλλοντικών και γεωλογικών παραµέτρων στη θέση του νέου λιµένα Αιγίου µε χρήση Γεωγραφικών Συστηµάτων Πληροφοριών (GIS) Περιεχόµενα Περιεχόµενα...ii Λίστα Εικόνων...iv Λίστα Χαρτών...vi Λίστα Πινάκων...xi Πρόλογος...xii Εισαγωγή...1 Κεφάλαιο 1ο Εισαγωγή Εφαρµογή γεωφυσικών µεθόδων σε θαλάσσια τεχνικά έργα Θαλάσσιες γεωλογικές και ανθρωπογενείς επικινδυνότητες Θαλάσσια γεωφυσικά όργανα διασκόπησης και µέθοδοι έρευνας Τοµογράφοι Ηχοβολιστές πλευρικής σάρωσης Κατευθυνόµενα Βαθυσκάφη (R.O.V.)...17 Κεφάλαιο 2ο Περιοχή έρευνας Οριοθέτηση λιµενικών έργων - νέος λιµένας Αιγίου Γεωλογία περιοχής έρευνας...19 Κεφάλαιο 3ο Μεθοδολογία Εισαγωγή Εργασίες πεδίου Ανάλυση και γεωλογική ερµηνεία τοµογραφιών αναγνώριση σεισµικών ανακλάσεων καθορισµός ακουστικών χαρακτηριστικών σεισµικών ανακλάσεων Χρήση και επεξεργασία των χαρτών AutoCAD Μοντελοποίηση της πληροφορίας Ψηφιδωτά δεδοµένα ψηφιοποίηση αρχείων AutoCAD Υπολογισµός παραµέτρων σεισµικών καταγραφών Βάθος πυθµένα Βάθη πρώτου και δεύτερου υποεπιφανειακού ορίζοντα Βάθος ορίζοντα αερίων Προσδιορισµός όλων των οριζόντων, σαφών ασαφών και των ποσοστών αυτών και βάθος του κατώτερου ορίζοντα ηµιουργία βυθοµετρικού χάρτη και χωρικών κατανοµών των παραµέτρων Τρισδιάστατη ανάλυση (3D Analysis) Εισαγωγή γεωτρήσεων Εφαρµογή της παραγοντικής ανάλυσης στην περιοχή του νέου λιµένα Αιγίου ιαδικασία επιφανειακής ανάλυσης τάσεων...42 Κεφάλαιο 4ο Αποτελέσµατα Συµπεράσµατα Βυθοµετρία Γεωλογική υποδοµή του πυθµένα Σεισµική Στρωµατογραφία Συσχέτιση Σεισµικής Στρωµατογραφίας και Γεωτρήσεων Γεωλογικές επικινδυνότητες και ανθρώπινες παρεµβάσεις Ανθρώπινες παρεµβάσεις Γεωλογικές επικινδυνότητες Ποσοτική προσέγγιση των παραµέτρων που προέκυψαν από την ερµηνεία των τοµογραφιών 3.5kHz Χωρική κατανοµή παραµέτρων...71 Σωτηρία Σουλιώτη ii

3 Μελέτη περιβαλλοντικών και γεωλογικών παραµέτρων στη θέση του νέου λιµένα Αιγίου µε χρήση Γεωγραφικών Συστηµάτων Πληροφοριών (GIS) Ανάλυση τάσεων επιφάνειας (Trend surface analysis) Παραγοντική ανάλυση R-τύπου Συµπεράσµατα Γεωλογική υποδοµή πυθµένα γεωλογικές επικινδυνότητες Ποσοτική προσέγγιση των παραµέτρων που προέκυψαν από την ερµηνεία των τοµογραφιών 3.5kHz - Προτεινόµενο µεθοδολογικό σχήµα Παράρτηµα I Γεωγραφικά Συστήµατα Πληροφοριών και χωρική ανάλυση µε διανυσµατικές και ψηφιδωτές επιφάνειες I.1 Γενικά περί Γεωγραφικών Συστηµάτων Πληροφοριών (ΓΣΠ) I.2 Εισαγωγή I.3 Απεικόνιση διακριτών αντικειµένων ιανυσµατικά µοντέλα I.3.1 Σηµειακές Οντότητες I.3.2 Γραµµικές Οντότητες I.3.3 ίκτυα I.3.4 Πολύγωνα I.4 Απεικόνιση συνεχούς χώρου ψηφιδωτό µοντέλο I.5 Τριγωνικό µοντέλο (Triangulated Irregular Network) I.6 Επιλογή µοντέλου απεικόνισης ανάλογα µε τον τύπο της ανάλυσης I.7 Συντεταγµένες χαρακτηριστικών I.8 Τύποι χωρικής ανάλυσης I.9 Ανάλυση ψηφιδωτών αρχείων I.10 Λειτουργίες Εφαρµογών (Application Functions) Παράρτηµα II Εκτίµηση της ακρίβειας της µεθόδου Kriging στο περιβάλλον του GIS II.1 Εισαγωγή II.2 Πλεονεκτήµατα της µεθόδου kriging II.3 Μεθοδολογία και δεδοµένα Παράρτηµα III Πολυδιάστατη στατιστική ανάλυση Παραγοντική ανάλυση III.1 Εισαγωγή III.2 Παραγοντική Ανάλυση III.2.1 Γενικά III.2.2 Τύποι Παραγοντικής Ανάλυσης (Factor Analytic Modes) III.2.3 ιαδικασία Παραγοντικής Ανάλυσης Παράρτηµα IV Γεωγραφικά κατανεµηµένα δεδοµένα IV.1 Ανάλυση τάσεων επιφάνειας IV.2 Μεθοδολογία IV.2.1 Πρώτου βαθµού (γραµµική) ανάλυση τάσεων IV.2.2 ευτέρου βαθµού (τετραγωνική) ανάλυση τάσεων IV.2.3 Τρίτου βαθµού (κυβική) και µεγαλύτερου βαθµού ανάλυση τάσεων IV.3 Υπολειµµατικές τιµές επιφανειακών τάσεων IV.3.1 Εξέταση των υπολειµµατικών τιµών IV.4 Εκτίµηση επιφάνειας IV.4.1 Εισαγωγή IV.4.2 Τεχνικές γενικής εκτίµησης επιφάνειας IV.5 Kriging Ευρετήριο Βιβλιογραφία Σωτηρία Σουλιώτη iii

4 Μελέτη περιβαλλοντικών και γεωλογικών παραµέτρων στη θέση του νέου λιµένα Αιγίου µε χρήση Γεωγραφικών Συστηµάτων Πληροφοριών (GIS) Λίστα Εικόνων Εικόνα 1.1.1: ιάγραµµα φάσης Μεθανίου Θαλάσσιου νερού, το οποίο δείχνει τις συνθήκες πίεσης και θερµοκρασίας κάτω από τις οποίες σχηµατίζονται οι ενυδατωµένοι υδρογονάνθρακες...8 Εικόνα 1.1.2: Ιδεατή τοµή κατά µήκος του ηπειρωτικού περιθωρίου που δείχνει τη ζώνη όπου οι ενυδατωµένοι υδρογονάνθρακες µπορεί να σχηµατισθούν και να διατηρηθούν....9 Εικόνα 1.2.1: Υδρογραφικό σκάφος στο οποίο έχει προσαρµοστεί ηµιπλωτή συστοιχία 4 ποµποδεκτών O.R.E model 132 (συχνότητα εκποµπής 3.5 khz)...15 Εικόνα 1.2.2: Τοµογράφος υποδοµής πυθµένα 3.5kHz που αποτελείται από ποµπό GEOPULSE model 5430A, δέκτη-ενισχυτή GEOPULSE model 5210A και αναλογικό καταγραφέα E.P.C. model 1600S...15 Eικόνα 2.2.1: Τεκτονικός χάρτης της περιοχής µελέτης µε τα κυριότερα ρήγµατα και τα σεισµικά επίκεντρα των µεγαλύτερων σεισµών...20 Εικόνα 2.2.2: Βυθοµετρικός χάρτης. Η περιοχή κατασκευής οριοθετείται από τα σηµεία: Α,Β,Γ,,Ε,Ζ Εικόνα 2.2.3: Τοµογραφία 3.5kHz Εικόνα 2.2.4: Ηχογραφία ηχοβολιστή πλευρικής σάρωσης Εικόνα 2.2.5: Τοµογραφία 3.5kHz Εικόνα 2.2.6: Ηχογραφία ηχοβολιστή πλευρικής σάρωσης Εικόνα 3.2.1: ιάγραµµα Ροής Μεθοδολογία της διαδικασίας που ακολουθήθηκε στην παρούσα εργασία Εικόνα 3.3.1: Τοµογραφία 3.5kHz Εικόνα 3.5.1: Τοµογραφία 3.5ΚΗz όπου φαίνεται ο ορίζοντας των αερίων...34 Εικόνα 4.2.1: Τοµογραφία στην οποία φαίνονται οι τρεις στρωµατογραφικές ενότητες (Ενότητα 1, Ενότητα 2, Ενότητα 3) οι οποίες συνιστούν 30m του πυθµένα. Επίσης διακρίνονται οι διαχωριστικές επιφάνειες των οριζόντων Β και Γ Εικόνα 4.2.2: Τοµογραφία στην οποία φαίνεται η δοµή (πάχος, κλίση) των τριών στρωµατογραφικών ενοτήτων. Ο έντονος ανακλαστήρας µε τον παρατεταµένο ακουστικό χαρακτήρα υποδηλώνει την πιθανή συγκέντρωση αερίων υδρογονανθράκων στην περιοχή αυτή...56 Εικόνα 4.2.3: Τοµογραφία, βορείως του χώρου κατασκευής, στην οποία παρουσιάζεται η δοµή (πάχος και κλίση) των τριών στρωµατογραφικών ενοτήτων, πριν την έναρξη των εργασιών. Επίσης διακρίνεται ο ορίζοντας Α ο οποίος χωρίζει την ενότητα 1 σε δύο υποενότητες. Ο έντονος ανακλαστήρας, µε τον παρατεταµένο ακουστικό χαρακτήρα περίπου 2m πάνω από τον ορίζοντα Β υποδηλώνει την πιθανή συγκέντρωση αερίων υδρογονανθράκων στην περιοχή αυτή...56 Εικόνα 4.3.1: Μέση εδαφική κατανοµή του πυθµένα του λιµένα Αιγίου Εικόνα 4.4.1: Τοµογραφία στο νότιο τµήµα της περιοχή του έργου (χώρος κατασκευής µαρίνας) στην οποία φαίνεται ότι από την ακτή µέχρι την ισοβαθή των 17m ο πυθµένας καλύπτεται επιφανειακά από ένα λεπτό στρώµα άµµου, ενώ υποεπιφανειακά από χονδρόκοκκο υλικό πιθανώς Σωτηρία Σουλιώτη iv

5 Μελέτη περιβαλλοντικών και γεωλογικών παραµέτρων στη θέση του νέου λιµένα Αιγίου µε χρήση Γεωγραφικών Συστηµάτων Πληροφοριών (GIS) από χαλίκια και κροκάλες. Βαθύτερα της ισοβαθούς των 17m αναπτύσσονται κανονικά οι δύο στρωµατογραφικές ενότητες 1 και 2.65 Εικόνα 4.4.2: Τοµογραφία εγκάρσια στη ζώνη του πρανούς της παράκτιας επίχωσης, στη ζώνη εκσκαφής και στη ζώνη προφόρτισης, στην οποία φαίνεται η διατάραξη / παραµόρφωση των υποεπιφανειακών στρωµάτων λόγω των εργασιών κατασκευής Εικόνα 4.4.3: Τοµογραφία εγκάρσια στη ζώνη προφόρτισης, στην οποία φαίνεται η ανάπτυξή της Εικόνα 4.4.4: Τοµογραφία της περιοχής κατασκευής του έργου, στην οποία διαπιστώνεται η παρουσία παλαιών ή και σύγχρονων προϊόντων βυθοκόρησης στον πυθµένα. Η έντονη ανάκλαση στη διαχωριστική επιφάνεια του ορίζοντα Β υποδεικνύει την πιθανή συγκέντρωση αερίων στην επιφάνεια αυτή...67 Εικόνα 4.4.5: Τοµογραφία στην οποία φαίνεται η δηµιουργία δοµών µορφής παγόδας στην ενότητα 1, οι οποίες δηµιουργούνται από την παραµόρφωση των ιζηµάτων λόγω της ανόδου και της συγκέντρωσης των αερίων υδρογονανθράκων στην ενότητα αυτή Εικόνα 4.4.6: Τοµογραφία, βορείως του χώρου κατασκευής στην οποία φαίνεται ότι τα επιφανειακά στρώµατα πάχους περίπου 3m έχουν ολισθήσει στην επιφάνεια του ορίζοντα Α. Η ολίσθηση αυτή πιθανώς να προκλήθηκε από τον σεισµού του Αιγίου εντάσεως 6.2R τον Ιούνιο του Ανάντη του µετώπου ολίσθησης έχουν ολισθήσει µικρότερα τεµάχη, τα οποία µάλλον συνιστούν τµήµα της επιχωµάτωσης, η οποία τοπικά κατέρρευσε όπως έγινε γνωστό από τον ανάδοχο του έργου...69 Εικόνα 4.4.7:Τοµογραφία στο υποθαλάσσιο πρανές που σχηµατίζουν οι παράκτιες επιχώσεις στην οποία φαίνεται η ολίσθηση την οποία υπέστη το µέτωπο της επίχωσης...70 Εικόνα III.2.1: ιαγραµµατική απεικόνιση της µείωσης της διαστατικότητας ενός προβλήµατος, όπως αυτή επιτυγχάνεται µε την εφαρµογή της παραγοντικής ανάλυσης Σωτηρία Σουλιώτη v

6 Μελέτη περιβαλλοντικών και γεωλογικών παραµέτρων στη θέση του νέου λιµένα Αιγίου µε χρήση Γεωγραφικών Συστηµάτων Πληροφοριών (GIS) Λίστα Χαρτών Χάρτης 3.2.1: Χάρτης πορειών του τοµογράφου υποδοµής πυθµένα (3.5KHz) όπως σχεδιάστηκαν στο πρόγραµµα Autocad, σε σύστηµα αναφοράς HATT Χάρτης 3.2.2: Χάρτης πορειών του ηχοβολιστή πλευρικής σάρωσης όπως σχεδιάστηκαν στο πρόγραµµα Autocad, σε σύστηµα αναφοράς HATT Χάρτης 3.4.1: Χάρτης πορειών του τοµογράφου υποδοµής πυθµένα (3.5KHz) όπως σχεδιάστηκαν στο πρόγραµµα Autocad, σε σύστηµα αναφοράς EGSA Χάρτης 3.4.2: Χάρτης πορειών του ηχοβολιστή πλευρικής σάρωσης όπως σχεδιάστηκαν στο πρόγραµµα Autocad, σε σύστηµα αναφοράς EGSA Χάρτης 3.5.1: Σηµεία που σχηµατίζουν την πορεία του πλοίου για τον υπολογισµό του βάθους του πυθµένα Χάρτης 3.5.2: Σηµεία που σχηµατίζουν την πορεία του πλοίου για τον υπολογισµό του βάθους του 1 ου υποεπιφανειακού ορίζοντα Χάρτης 3.5.3: Σηµεία που σχηµατίζουν την πορεία του πλοίου για τον υπολογισµό του βάθους του 2 ου υποεπιφανειακού ορίζοντα Χάρτης 4.1.1: Βυθοµετρικός χάρτης του πυθµένα του λιµένα του Αιγίου µετά την εφαρµογή της µεθόδου Ordinary Kriging Χάρτης 4.1.2: Βυθοµετρικός χάρτης του 1 ου υποεπιφανειακού ορίζοντα µετά την εφαρµογή της µεθόδου Ordinary Kriging Χάρτης 4.1.3: Βυθοµετρικός χάρτης του 2 ου υποεπιφανειακού ορίζοντα µετά την εφαρµογή της µεθόδου Ordinary Kriging Χάρτης 4.1.4: Βυθοµετρικός χάρτης του ορίζοντα των αερίων µετά την εφαρµογή της µεθόδου Ordinary Kriging Χάρτης 4.1.5: 3D απεικόνιση του πυθµένα του λιµένα του Αιγίου Χάρτης 4.1.6: 3D απεικόνιση του 1 ου υποεπιφανειακού ορίζοντα του λιµένα του Αιγίου Χάρτης 4.1.7: 3D απεικόνιση του 2 ου υποεπιφανειακού ορίζοντα του λιµένα του Αιγίου Χάρτης 4.1.8: 3D απεικόνιση πυθµένα και των δύο υποεπιφανειακών οριζόντων στον λιµένα του Αιγίου Άποψη I...48 Χάρτης 4.1.9: 3D απεικόνιση πυθµένα και των δύο υποεπιφανειακών οριζόντων στον λιµένα του Αιγίου Άποψη II...49 Χάρτης : 3D απεικόνιση πυθµένα και των δύο υποεπιφανειακών οριζόντων στον λιµένα του Αιγίου Άποψη III...49 Χάρτης : 3D απεικόνιση πυθµένα και των δύο υποεπιφανειακών οριζόντων στον λιµένα του Αιγίου Άποψη IV Χάρτης : 3D απεικόνιση του ορίζοντα των αερίων στον λιµένα του Αιγίου Χάρτης : 3D απεικόνιση του πυθµένα, των δύο υποεπιφανειακών οριζόντων και του ορίζοντα των αερίων στον λιµένα του Αιγίου Άποψη I Χάρτης : 3D απεικόνιση του πυθµένα, των δύο υποεπιφανειακών οριζόντων και του ορίζοντα των αερίων στον λιµένα του Αιγίου Άποψη II...51 Σωτηρία Σουλιώτη vi

7 Μελέτη περιβαλλοντικών και γεωλογικών παραµέτρων στη θέση του νέου λιµένα Αιγίου µε χρήση Γεωγραφικών Συστηµάτων Πληροφοριών (GIS) Χάρτης : 3D απεικόνιση του πυθµένα, των δύο υποεπιφανειακών οριζόντων και του ορίζοντα των αερίων στον λιµένα του Αιγίου Άποψη III...52 Χάρτης 4.3.1: 3D απεικόνιση της επιφάνειας των γεωτρήσεων, του πυθµένα και των δύο υποεπιφανειακών οριζόντων, στον λιµένα του Αιγίου Άποψη I.57 Χάρτης 4.3.2: 3D απεικόνιση της επιφάνειας των γεωτρήσεων, του πυθµένα και των δύο υποεπιφανειακών οριζόντων, στον λιµένα του Αιγίου Άποψη II Χάρτης 4.3.3: 3D απεικόνιση της επιφάνειας των γεωτρήσεων, του πυθµένα και των δύο υποεπιφανειακών οριζόντων, στον λιµένα του Αιγίου Άποψη III Χάρτης 4.3.4: 3D απεικόνιση της επιφάνειας των γεωτρήσεων, του πυθµένα και των δύο υποεπιφανειακών οριζόντων, στον λιµένα του Αιγίου Άποψη IV Χάρτης 4.3.5: 3D απεικόνιση της επιφάνειας των γεωτρήσεων, του πυθµένα, των δύο υποεπιφανειακών οριζόντων και του ορίζοντα των αερίων, στον λιµένα του Αιγίου Άποψη I...59 Χάρτης 4.3.6: 3D απεικόνιση της επιφάνειας των γεωτρήσεων, του πυθµένα, των δύο υποεπιφανειακών οριζόντων και του ορίζοντα των αερίων, στον λιµένα του Αιγίου Άποψη II Χάρτης 4.3.7: 3D απεικόνιση της επιφάνειας των γεωτρήσεων, του πυθµένα, των δύο υποεπιφανειακών οριζόντων και του ορίζοντα των αερίων, στον λιµένα του Αιγίου Άποψη III Χάρτης 4.3.8: 3D απεικόνιση της επιφάνειας των γεωτρήσεων, του πυθµένα, των δύο υποεπιφανειακών οριζόντων και του ορίζοντα των αερίων, στον λιµένα του Αιγίου Άποψη IV...61 Χάρτης 4.3.9: 3D απεικόνιση της επιφάνειας των γεωτρήσεων, του πυθµένα, των δύο υποεπιφανειακών οριζόντων και του ορίζοντα των αερίων, στον λιµένα του Αιγίου Άποψη V Χάρτης 4.5.1: Χάρτης του αριθµού των οριζόντων που εµφανίζονται µέχρι τον δεύτερο υποεπιφανειακό ορίζοντα, µετά την εφαρµογή της µεθόδου Ordinary Kriging Χάρτης 4.5.2: Χάρτης του βάθους του τελευταίου ορίζοντα πριν τον δεύτερο υποεπιφανειακό, µετά την εφαρµογή της µεθόδου Ordinary Kriging..73 Χάρτης 4.5.3: Χάρτης του αριθµού των ασαφών οριζόντων που εµφανίζονται µέχρι τον δεύτερο υποεπιφανειακό, µετά την εφαρµογή της µεθόδου Ordinary Kriging Χάρτης 4.5.4: Χάρτης του ποσοστού του αριθµού των ασαφών οριζόντων που εµφανίζονται µέχρι τον δεύτερο υποεπιφανειακό, µετά την εφαρµογή της µεθόδου Ordinary Kriging Χάρτης 4.5.5: Χάρτης του αριθµού των ασαφών οριζόντων που εµφανίζονται µεταξύ του πυθµένα και του 1 ου υποεπιφανειακού ορίζοντα, µετά την εφαρµογή της µεθόδου Ordinary Kriging Χάρτης 4.5.6: Χάρτης του ποσοστού του αριθµού των ασαφών οριζόντων που εµφανίζονται µεταξύ του πυθµένα και του 1 ου υποεπιφανειακού ορίζοντα, µετά την εφαρµογή της µεθόδου Ordinary Kriging...75 Χάρτης 4.5.7: Χάρτης του αριθµού των ασαφών οριζόντων που εµφανίζονται µεταξύ του 1 ου και του 2 ου υποεπιφανειακού ορίζοντα, µετά την εφαρµογή της µεθόδου Ordinary Kriging Σωτηρία Σουλιώτη vii

8 Μελέτη περιβαλλοντικών και γεωλογικών παραµέτρων στη θέση του νέου λιµένα Αιγίου µε χρήση Γεωγραφικών Συστηµάτων Πληροφοριών (GIS) Χάρτης 4.5.8: Χάρτης του ποσοστού του αριθµού των ασαφών οριζόντων που εµφανίζονται µεταξύ του 1 ου και του 2 ου υποεπιφανειακού ορίζοντα, µετά την εφαρµογή της µεθόδου Ordinary Kriging...76 Χάρτης 4.5.9: Χάρτης του αριθµού των σαφών οριζόντων που εµφανίζονται µέχρι τον δεύτερο υποεπιφανειακό, µετά την εφαρµογή της µεθόδου Ordinary Kriging Χάρτης : Χάρτης του ποσοστού του αριθµού των σαφών οριζόντων που εµφανίζονται µέχρι τον δεύτερο υποεπιφανειακό, µετά την εφαρµογή της µεθόδου Ordinary Kriging Χάρτης : Χάρτης του αριθµού των σαφών οριζόντων που εµφανίζονται µεταξύ του πυθµένα και του 1 ου υποεπιφανειακού ορίζοντα, µετά την εφαρµογή της µεθόδου Ordinary Kriging Χάρτης : Χάρτης του ποσοστού του αριθµού των σαφών οριζόντων που εµφανίζονται µεταξύ του πυθµένα και του 1 ου υποεπιφανειακού ορίζοντα, µετά την εφαρµογή της µεθόδου Ordinary Kriging...78 Χάρτης : Χάρτης του αριθµού των σαφών οριζόντων που εµφανίζονται µεταξύ του 1 ου και του 2 ου υποεπιφανειακού ορίζοντα, µετά την εφαρµογή της µεθόδου Ordinary Kriging Χάρτης : Χάρτης του ποσοστού του αριθµού των σαφών οριζόντων που εµφανίζονται µεταξύ του 1 ου και του 2 ου υποεπιφανειακού ορίζοντα, µετά την εφαρµογή της µεθόδου Ordinary Kriging...79 Χάρτης : 3D απεικόνιση του αριθµού των οριζόντων που εµφανίζονται µέχρι τον δεύτερο υποεπιφανειακό, στον λιµένα του Αιγίου Χάρτης : 3D απεικόνιση του βάθους του τελευταίου ορίζοντα που εµφανίζεται πριν τον δεύτερο υποεπιφανειακό, στον λιµένα του Αιγίου Χάρτης : 3D απεικόνιση του αριθµού των ασαφών οριζόντων που εµφανίζονται µέχρι τον δεύτερο υποεπιφανειακό ορίζοντα, στον λιµένα του Αιγίου.81 Χάρτης : 3D απεικόνιση του ποσοστού του αριθµού των ασαφών οριζόντων που εµφανίζονται µέχρι τον δεύτερο υποεπιφανειακό ορίζοντα, στον λιµένα του Αιγίου...81 Χάρτης : 3D απεικόνιση του αριθµού των ασαφών οριζόντων που εµφανίζονται µεταξύ του πυθµένα και του 1 ου υποεπιφανειακού ορίζοντα, στον λιµένα του Αιγίου...82 Χάρτης : 3D απεικόνιση του ποσοστού του αριθµού των ασαφών οριζόντων που εµφανίζονται µεταξύ του πυθµένα και του 1 ου υποεπιφανειακού ορίζοντα, στον λιµένα του Αιγίου...82 Χάρτης : 3D απεικόνιση του αριθµού των ασαφών οριζόντων που εµφανίζονται µεταξύ του 1 ου και του 2 ου υποεπιφανειακού ορίζοντα, στον λιµένα του Αιγίου Χάρτης : 3D απεικόνιση του ποσοστού του αριθµού των ασαφών οριζόντων που εµφανίζονται µεταξύ του 1 ου και του 2 ου υποεπιφανειακού ορίζοντα, στον λιµένα του Αιγίου...83 Χάρτης : 3D απεικόνιση του αριθµού των σαφών οριζόντων που εµφανίζονται µέχρι τον δεύτερο υποεπιφανειακό ορίζοντα, στον λιµένα του Αιγίου.84 Χάρτης : 3D απεικόνιση του ποσοστού του αριθµού των σαφών οριζόντων που εµφανίζονται µέχρι τον δεύτερο υποεπιφανειακό ορίζοντα, στον λιµένα του Αιγίου...84 Σωτηρία Σουλιώτη viii

9 Μελέτη περιβαλλοντικών και γεωλογικών παραµέτρων στη θέση του νέου λιµένα Αιγίου µε χρήση Γεωγραφικών Συστηµάτων Πληροφοριών (GIS) Χάρτης : 3D απεικόνιση του αριθµού των σαφών οριζόντων που εµφανίζονται µεταξύ του πυθµένα και του 1 ου υποεπιφανειακού ορίζοντα, στον λιµένα του Αιγίου...85 Χάρτης : 3D απεικόνιση του ποσοστού του αριθµού των σαφών οριζόντων που εµφανίζονται µεταξύ του πυθµένα και του 1 ου υποεπιφανειακού ορίζοντα, στον λιµένα του Αιγίου...85 Χάρτης : 3D απεικόνιση του αριθµού των σαφών οριζόντων που εµφανίζονται µεταξύ του 1 ου και του 2 ου υποεπιφανειακού ορίζοντα, στον λιµένα του Αιγίου Χάρτης : 3D απεικόνιση του ποσοστού του αριθµού των σαφών οριζόντων που εµφανίζονται µεταξύ του 1 ου και του 2 ου υποεπιφανειακού ορίζοντα, στον λιµένα του Αιγίου Χάρτης : Απεικόνιση της επιφανειακής ανάλυσης των τάσεων του βάθους του 1 ου υποεπιφανειακού ορίζοντα Χάρτης : Απεικόνιση της επιφανειακής ανάλυσης των τάσεων του βάθους του 2 ου υποεπιφανειακού ορίζοντα Χάρτης : Απεικόνιση της επιφανειακής ανάλυσης των τάσεων του βάθους του ορίζοντα των αερίων Χάρτης : Απεικόνιση της επιφανειακής ανάλυσης των τάσεων του πάχους του 1 ου υποεπιφανειακού ορίζοντα Χάρτης : Απεικόνιση της επιφανειακής ανάλυσης των τάσεων του πάχους του 2 ου υποεπιφανειακού ορίζοντα Χάρτης : Απεικόνιση της επιφανειακής ανάλυσης των τάσεων του αριθµού των ασαφών οριζόντων που εµφανίζονται µέχρι τον 2 ο υποεπιφανειακό ορίζοντα...92 Χάρτης : Απεικόνιση της επιφανειακής ανάλυσης των τάσεων του αριθµού των ασαφών οριζόντων που εµφανίζονται µεταξύ του πυθµένα και του 1 ου υποεπιφανειακού ορίζοντα...93 Χάρτης : Απεικόνιση της επιφανειακής ανάλυσης των τάσεων του αριθµού των ασαφών οριζόντων που εµφανίζονται µεταξύ του 1 ου και του 2 ου υποεπιφανειακού ορίζοντα...93 Χάρτης : Απεικόνιση της επιφανειακής ανάλυσης των τάσεων του αριθµού των σαφών οριζόντων που εµφανίζονται µέχρι τον 2 ο υποεπιφανειακό ορίζοντα...94 Χάρτης : Απεικόνιση της επιφανειακής ανάλυσης των τάσεων του αριθµού των σαφών οριζόντων που εµφανίζονται µεταξύ του πυθµένα και του 1 ου υποεπιφανειακού ορίζοντα...94 Χάρτης : Απεικόνιση της επιφανειακής ανάλυσης των τάσεων του αριθµού των σαφών οριζόντων που εµφανίζονται µεταξύ του 1 ου και του 2 ου υποεπιφανειακού ορίζοντα...95 Χάρτης : Επιφανειακή κατανοµή των residuals του βάθους του 1 ου υποεπιφανειακού ορίζοντα, µετά την εφαρµογή της µεθόδου Ordinary Kriging Χάρτης : Επιφανειακή κατανοµή των residuals του βάθους του 2 ου υποεπιφανειακού ορίζοντα, µετά την εφαρµογή της µεθόδου Ordinary Kriging Χάρτης : Επιφανειακή κατανοµή των residuals του ορίζοντα των αερίων, µετά την εφαρµογή της µεθόδου Ordinary Kriging Σωτηρία Σουλιώτη ix

10 Μελέτη περιβαλλοντικών και γεωλογικών παραµέτρων στη θέση του νέου λιµένα Αιγίου µε χρήση Γεωγραφικών Συστηµάτων Πληροφοριών (GIS) Χάρτης : Επιφανειακή κατανοµή των residuals του πάχους του 1 ου υποεπιφανειακού ορίζοντα, µετά την εφαρµογή της µεθόδου Ordinary Kriging Χάρτης : Επιφανειακή κατανοµή των residuals του πάχους του 2 ου υποεπιφανειακού ορίζοντα, µετά την εφαρµογή της µεθόδου Ordinary Kriging Χάρτης : Επιφανειακή κατανοµή των residuals του αριθµού των ασαφών οριζόντων που εµφανίζονται µέχρι τον 2 ο υποεπιφανειακό ορίζοντα, µετά την εφαρµογή της µεθόδου Ordinary Kriging...99 Χάρτης : Επιφανειακή κατανοµή των residuals του αριθµού των ασαφών οριζόντων που εµφανίζονται µεταξύ του πυθµένα και του 1 ου υποεπιφανειακού ορίζοντα, µετά την εφαρµογή της µεθόδου Ordinary Kriging Χάρτης : Επιφανειακή κατανοµή των residuals του αριθµού των ασαφών οριζόντων που εµφανίζονται µεταξύ 1 ου και του 2 ου υποεπιφανειακού ορίζοντα, µετά την εφαρµογή της µεθόδου Ordinary Kriging Χάρτης : Επιφανειακή κατανοµή των residuals του αριθµού των σαφών οριζόντων που εµφανίζονται µέχρι τον 2 ο υποεπιφανειακό ορίζοντα, µετά την εφαρµογή της µεθόδου Ordinary Kriging Χάρτης : Επιφανειακή κατανοµή των residuals του αριθµού των σαφών οριζόντων που εµφανίζονται µεταξύ του πυθµένα και του 1 ου υποεπιφανειακού ορίζοντα, µετά την εφαρµογή της µεθόδου Ordinary Kriging Χάρτης : Επιφανειακή κατανοµή των residuals του αριθµού των ασαφών οριζόντων που εµφανίζονται µεταξύ 1 ου και του 2 ου υποεπιφανειακού ορίζοντα, µετά την εφαρµογή της µεθόδου Ordinary Kriging Χάρτης : Απεικόνιση της επιφανειακής κατανοµής του παράγοντα 1 (Score 1) της παραγοντικής ανάλυσης, όπως αυτή προέκυψε από την εφαρµογή της µεθόδου Ordinary Kriging Χάρτης : Απεικόνιση της επιφανειακής κατανοµής του παράγοντα 2 (Score 2) της παραγοντικής ανάλυσης, όπως αυτή προέκυψε από την εφαρµογή της µεθόδου Ordinary Kriging Χάρτης : Απεικόνιση της επιφανειακής κατανοµής του παράγοντα 3 (Score 3) της παραγοντικής ανάλυσης, όπως αυτή προέκυψε από την εφαρµογή της µεθόδου Ordinary Kriging Χάρτης : Απεικόνιση της επιφανειακής κατανοµής του παράγοντα 4 (Score 4) της παραγοντικής ανάλυσης, όπως αυτή προέκυψε από την εφαρµογή της µεθόδου Ordinary Kriging Σωτηρία Σουλιώτη x

11 Μελέτη περιβαλλοντικών και γεωλογικών παραµέτρων στη θέση του νέου λιµένα Αιγίου µε χρήση Γεωγραφικών Συστηµάτων Πληροφοριών (GIS) Λίστα Πινάκων Πίνακας 3.6.1: Πίνακας εδοµένων στον οποίο εφαρµόσθηκε η Παραγοντική Ανάλυση...38 Πίνακας 3.6.2: Πίνακας ιδιοτιµών και ποσοστών ολικής διακύµανσης...39 Πίνακας 3.6.3: Πίνακας Περιστραµένων Παραγοντικών Φορτίσεων 4 µελούς Παραγοντικού Μοντέλου...40 Πίνακας 3.6.4: Παραγοντικές Τιµές 4 µελούς Παραγοντικού Μοντέλου Πίνακας 4.5.1: Πίνακας που δείχνει τα ποσοστά του συντελεστή προσδιορισµού (R 2 ) για κάθε παράµετρο και για κάθε βαθµό του πολυωνύµου Πίνακας IV.1: Σωτηρία Σουλιώτη xi

12 Πρόλογος Πρόλογος Με την εργασία αυτή ολοκληρώνεται ένας κύκλος εµπειριών που διήρκησε τρία ολόκληρα χρόνια. Συµπληρώνεται έτσι ο κύκλος των σπουδών µου στο ιατµηµατικό Πρόγραµµα Μεταπτυχιακών Σπουδών στις Περιβαλλοντικές Επιστήµες του Πανεπιστηµίου Πατρών. Τα τελευταία τρία χρόνια οι γνώσεις και οι εµπειρίες που απέκτησα από το πρόγραµµα αυτό ήταν αρκετές και πολύ ενδιαφέρουσες. Κάθε µάθηµα του προγράµµατος καθώς και τα σεµινάρια και τα εργαστήρια που έγιναν κατά την διάρκεια αυτού µας κρατούσαν το ενδιαφέρον ζωντανό. Ακόµα πιο ενδιαφέρουσα ήταν η διπλωµατική που έκανα στα πλαίσια του µεταπτυχιακού. Μέσω αυτής, µου δόθηκε η ευκαιρία να συνδυάσω δύο διαφορετικά αντικείµενα τα οποία µου κινούσαν το ενδιαφέρον: το τεχνικό θέµα για την κατασκευή λιµενικών εγκαταστάσεων και τη γεωλογική και περιβαλλοντική µελέτη της περιοχής που εκτελούνται τα έργα µε τη χρήση των Γεωγραφικών Συστηµάτων Πληροφοριών (ΓΣΠ). Τα θέµατα κατασκευής λιµένων τα γνώρισα στα προπτυχιακά µαθήµατα, ενώ την επεξεργασία των περιβαλλοντικών και γεωλογικών παραµέτρων τόσο σε λιµενικές εγκαταστάσεις όσο και σε άλλες περιοχές τις γνώρισα στα µαθήµατα γεωλογίας και περιβαλλοντικών επιπτώσεων του µεταπτυχιακού προγράµµατος. Η ανάθεση του θέµατος έγινε από τον επίκουρο καθηγητή κ. Παπαθεοδώρου Γεώργιο, τον οποίο θέλω να ευχαριστήσω θερµά για τη βοήθεια, την κατανόηση και την υποµονή που έδειξε κατά τη διάρκεια της συνεργασίας µας, την καθοδήγηση και τις συµβουλές του, καθώς και για την εµπιστοσύνη που µου έδειξε αλλά και για την ευκαιρία που µου έδωσε να ασχοληθώ µε ένα τόσο ενδιαφέρον θέµα όπως είναι τα ΓΣΠ. Επίσης, θα ήθελα να ευχαριστήσω τα µέλη της Επιτροπής κ. Φερεντίνο Γεώργιο και κ. Σαµπατακάκη Νικόλαο για τη συµβολή τους στην καλύτερη παρουσίαση και διαµόρφωση της διπλωµατικής εργασίας. Ευχαριστώ ειλικρινά την κα. Ιατρού Μαργαρίτα και τον κ. Χριστοδούλου ηµήτρη, Γεωλόγους και υποψήφιους διδάκτορες στο τµήµα της Γεωλογίας, για τη βοήθεια που µου προσέφεραν στη χρήση και εφαρµογή στην παρούσα εργασία, του προγράµµατος ArcGIS 9. Θερµά ευχαριστώ και τον κ. Μαλαβάζο Κωνσταντίνο, Μηχανικό Η/Υ και Πληροφορικής, Msc, που µε τις γνώσεις στους ηλεκτρονικούς υπολογιστές µε βοήθησε να ξεπεράσω τις οποιασδήποτε δυσκολίες και να παρουσιάσω τη διπλωµατική µου εργασία µε τον καλύτερο δυνατόν τρόπο. Τέλος, θα ήθελα να ευχαριστήσω τους γονείς µου ηµήτρη και Βασιλική και την αδερφή µου Εβίτα, για την αγάπη, υποµονή και συµπαράσταση που µου δείχνουν εδώ και 28 χρόνια. Σωτηρία Σουλιώτη xii

13 Πρόλογος Θέλω να ελπίζω ότι οι κόποι που έκανα σε αυτή την εργασία δεν θα πάνε χαµένοι και ότι κάποιος µπορεί να βρει ενδιαφέροντα τα όσα αναγράφονται σε αυτή. Σωτηρία Σουλιώτη xiii

14 Εισαγωγή Εισαγωγή Η παρούσα εργασία µελετά τις περιβαλλοντικές και γεωλογικές παραµέτρους στη θέση κατασκευής του νέου λιµένα της πόλης του Αιγίου. Για την µελέτη αυτή, σηµαντικό ρόλο έπαιξε η χρήση των Γεωγραφικών Συστηµάτων Πληροφοριών (GIS) και ειδικότερα του προγράµµατος ArcGIS έκδοση 9, µε το οποίο αναλύθηκαν και εκτιµήθηκαν οι διάφορες παράµετροι που επιλέχθησαν, αυξάνοντας έτσι την αποτελεσµατικότητα των µεθοδολογιών και συγκροτώντας ταυτόχρονα µία πολύτιµη τράπεζα δεδοµένων για τη θαλάσσια περιοχή κατασκευής του λιµένα. Παρουσιάζονται δηλαδή τα αποτελέσµατα µιας θαλάσσιας γεωφυσικής έρευνας που έλαβε χώρα στην παράκτια ζώνη του Αιγίου. Ο σκοπός της είναι διττός καθώς επιχειρείται να δοθούν λύσεις και απαντήσεις σε δύο σηµαντικά ερωτήµατα: α) στον εντοπισµό των επικινδυνοτήτων της περιοχής και β) στην ποσοτική ανάλυση των γεωφυσικών µεθόδων. Το µέγεθος της εργασίας εκτείνεται σε τέσσερα κεφάλαια στα οποία περιγράφονται αναλυτικά η όλη διαδικασία που ακολουθήθηκε καθώς και τα αποτελέσµατα και συµπεράσµατα που προέκυψαν για τον πυθµένα του λιµένα, από τις µετρήσεις και αναλύσεις που έγιναν µέσω των τοµογραφιών. Πρέπει να τονισθεί ότι αφετηρία για τις οποιεσδήποτε µελέτες έγιναν, αποτέλεσαν οι αρχικοί χάρτες του προγράµµατος Autocad καθώς και οι τοµογραφίες που είχαν ληφθεί από τον τοµογράφο υποδοµής πυθµένα 3.5KHz. Έτσι στο πρώτο κεφάλαιο, γίνεται µία περιγραφή των γεωφυσικών µεθόδων που χρησιµοποιούνται για την κατασκευή θαλάσσιων τεχνικών έργων. Επίσης γίνεται αναφορά στις γεωλογικές και ανθρωπογενείς επικινδυνότητες από τις οποίες επηρεάζεται ο πυθµένας και οι οποίες µπορεί να προκαλέσουν βλάβες στα τεχνικά έργα µέσω των φορτίων που εξασκούν σε αυτά. Στο κεφάλαιο αυτό αναφέρονται και τα όργανα που χρησιµοποιούνται για την εφαρµογή των µεθόδων αυτών, όπως είναι οι τοµογράφοι, οι ηχοβολιστές πλευρικής σάρωσης και τα κατευθυνόµενα βαθυσκάφη. Το δεύτερο κεφάλαιο της διπλωµατικής εργασίας αναφέρεται στη θέση που βρίσκεται η περιοχή που µελετάται και στα γεωλογικά φαινόµενα που χαρακτηρίζουν αυτή. Το τρίτο κεφάλαιο αφορά στις µεθοδολογικές προσεγγίσεις που εφαρµόστηκαν για α) την αποτύπωση της βυθοµετρίας και της µορφολογίας του πυθµένα, β) τον προσδιορισµό της υποδοµής και του πάχους των σύγχρονων επιφανειακών ιζηµάτων, γ) τον υπολογισµό της κλίσης των υποεπιφανειακών στρωµάτων και δ) τον εντοπισµό πιθανών γεωλογικών επικινδυνοτήτων, όπως ρηγµάτων, κατολισθητικών φαινόµενων και αέριων υδρογονανθράκων στου πόρους των ιζηµάτων. Επίσης αναφέρεται το µεθοδολογικό σχήµα ανάλυσης και επεξεργασίας των αναλογικών καταγραφών µε βάση την ποσοτικοποίηση των αναλογικών καταγραφών του τοµογράφου υποδοµής πυθµένα και την εφαρµογή της πολυδιάστατης στατιστικής ανάλυση όπως της Παραγοντικής Ανάλυσης (Factor Anlysis) και της ανάλυσης Επιφανειών Τάσης (Trend Surface Analysis). Τέλος, το τέταρτο και τελευταίο κεφάλαιο της εργασίας αυτής, αφορά τα αποτελέσµατα και τα συµπεράσµατα που προέκυψαν από τις παραπάνω αναλύσεις. Λαµβάνοντας υπόψη τις επιφανειακές κατανοµές της βυθοµετρίας τόσο του πυθµένα Σωτηρία Σουλιώτη 1

15 Εισαγωγή και των υποεπιφανειακών οριζόντων όσο και των άλλων παραµέτρων που µετρήθηκαν, αλλά και τα αποτελέσµατα της παραγοντικής ανάλυσης, επιχειρείται η εξαγωγή συµπερασµάτων για την κατανόηση των όσων αναφέρθηκαν και µετρήθηκαν στην εργασία αυτή. Σωτηρία Σουλιώτη 2

16 Εισαγωγή Κεφάλαιο 1ο Εισαγωγή 1.1 Εφαρµογή γεωφυσικών µεθόδων σε θαλάσσια τεχνικά έργα Ο σχεδιασµός θαλασσίων τεχνικών έργων (υ/β καλώδια και αγωγοί και λιµενικές εγκαταστάσεις) απαιτεί την λεπτοµερή γνώση (α) της µορφολογίας και της γεωλογικής υποδοµής του πυθµένα, (β) των υδροδυναµικών ή φυσικοωκεανογραφικών παραµέτρων (ρεύµατα, κύµατα, παλίρροιες) και (γ) των διεργασιών που αναπτύσσονται στη διαχωριστική επιφάνεια πυθµένα-νερού ως αποτέλεσµα της επίδρασης των υδροδυναµικών παραµέτρων στην επιφάνεια του πυθµένα. Είναι φανερό ότι οι ιδιαιτερότητες και η πολυπλοκότητα που παρουσιάζει το θαλάσσιο περιβάλλον συγκριτικά µε το χερσαίο απαιτούν περισσότερο εξελιγµένες µεθόδους έρευνας από αυτές που εφαρµόζονται στα συνήθη τεχνικά έργα της χέρσου. Πολλά άλλωστε είναι τα παραδείγµατα αστοχίας θαλασσίων τεχνικών έργων (θραύση υ/β καλωδίων και αγωγών, µπάζωµα λιµενοδεξαµενών, αστοχία λιµενοβραχιόνων) εξαιτίας της µη ή περιορισµένης έρευνας του θαλάσσιου πυθµένα στον οποίο επιλέχθηκε να εδραστεί το έργο. Οι µελέτες κατασκευής των λιµενικών εγκαταστάσεων στον Ελληνικό χώρο βασίζονται στην εκτίµηση της γεωλογίας της περιοχής, όπως προκύπτει από τη µελέτη γεωτρήσεων, οι θέσεις των οποίων έχουν επιλεχθεί τυχαία και στον προσδιορισµό των γεωτεχνικών ιδιοτήτων των ιζηµάτων σε συγκεκριµένα δείγµατα είτε από αυτές τις γεωτρήσεις είτε από επί τόπου (in situ) δοκιµές. Αυτή η µεθοδολογική προσέγγιση αδυνατεί να δώσει αξιόπιστες πληροφορίες όσον αφορά στη χωρική διακύµανση των γεωλογικών / γεωτεχνικών παραµέτρων του πυθµένα, ενώ συνήθως η τυχαία επιλογή των θέσεων των γεωτρήσεων οδηγεί σε µη αντιπροσωπευτικά αποτελέσµατα. Την τελευταία εικοσαετία η διεθνής πρακτική στην κατασκευή θαλάσσιων έργων απαιτεί αρχικά τη χρησιµοποίηση των µεθόδων της θαλάσσιας γεωφυσικής διασκόπησης, διότι: α) δίνουν µία γρήγορη εκτίµηση των γεωλογικών / γεωτεχνικών συνθηκών του πυθµένα στο χώρο, β) οδηγούν σε σωστή επιλογή των θέσεων των γεωτρήσεων µειώνοντας τον αριθµό και συνεπώς το κόστος και γ) εντοπίζουν πιθανές γεωλογικές επικινδυνότητες για το έργο (π.χ. ρήγµατα, κατολισθήσεις, παρουσία αέριων υδρογονανθράκων στους πόρους των ιζηµάτων). Η µη εφαρµογή της θαλάσσιας γεωφυσικής διασκόπησης πριν τη µελέτη κατασκευής των λιµενικών εγκαταστάσεων οδηγεί σε σηµαντική απώλεια πληροφοριών, µε αποτέλεσµα τον ελλιπή σχεδιασµό τους και τη δηµιουργία σοβαρών προβληµάτων κατά την κατασκευή, τα οποία για να αντιµετωπισθούν αυξάνουν τον προϋπολογισµό του έργου. Ο όρος θαλάσσια γεωφυσική διασκόπηση αναφέρεται σε ηχοβολιστικές µεθόδους οι οποίες µετρούν το βάθος του πυθµένα, αποτυπώνουν τη µορφολογία του Σωτηρία Σουλιώτη 3

17 Εισαγωγή και καταγράφουν τη γεωλογική / γεωτεχνική υποδοµή του. Η εφαρµογή των µεθόδων της θαλάσσιας γεωφυσικής διασκόπησης αποσκοπεί: i) στην ακριβή µέτρηση του βάθους του πυθµένα, ii) στη λεπτοµερή αποτύπωση της µορφολογίας του πυθµένα, iii) στον προσδιορισµό της γεωλογικής / γεωτεχνικής υποδοµής του πυθµένα µε έµφαση στον προσδιορισµό της γεωµετρίας και του πάχους των επιφανειακών χαλαρών ιζηµατογενών στρωµάτων και όπως ήδη αναφέρθηκε iv) στον εντοπισµό γεωλογικών επικινδυνοτήτων όπως ενεργά ρήγµατα, κατολισθητικά φαινόµενα, ύπαρξη αέριων υδρογονανθράκων στους πόρους των ιζηµάτων. Τα όργανα και οι συσκευές που χρησιµοποιούνται στις θαλάσσιες έρευνες για (α) την επιλογή της καταλληλότερης θέσης, (β) τη σωστή σχεδίαση, (γ) τη σωστή κατασκευή και (δ) την ασφαλή λειτουργία του τεχνικού έργου, έχουν σχέση µε: i) την πλοήγηση του σκάφους, ii) τη βυθοµετρία, µορφολογία και γεωλογία του πυθµένα και iii) τις φυσικές και µηχανικές ιδιότητες των ιζηµάτων του πυθµένα. Όπως έχει αποδείξει η µέχρι σήµερα εµπειρία από τον Ελληνικό και διεθνή χώρο, ο εντοπισµός των θαλασσίων γεωλογικών και ανθρωπογενών επικινδυνοτήτων και η εκτίµηση του βαθµού επικινδυνότητας τους είναι ένας από τους κύριους σκοπούς των θαλασσίων γεωφυσικών οργάνων και µεθόδων. Επιπλέον ο εντοπισµός γεωλογικών συνθηκών δυσµενών για την εγκατάσταση µιας θαλάσσιας κατασκευής όπως το ανώµαλο µικροανάγλυφο (0.5m) και οι απότοµες κλίσεις των υποθαλάσσιων πρανών, οι οποίες δεν είναι απαραίτητα συσχετιζόµενες µε γεωλογικές επικινδυνότητες, είναι µια δεύτερη απαίτηση για τη θαλάσσια γεωφυσική διασκόπηση. Η ανάλυση και η ερµηνεία των γεωφυσικών δεδοµένων βασίζεται στην αναγνώριση ακουστικών χαρακτηριστικών που οδηγούν µε τη σειρά τους στην αναγνώριση γεωλογικών φαινοµένων και µορφολογικών χαρακτηριστικών του πυθµένα. Ενώ για την ανάλυση της µορφολογίας του πυθµένα χρησιµοποιούνται εξελιγµένες υπολογιστικές µέθοδοι και λογισµικά, για παράδειγµα αναφέρεται το λογισµικό TexAnn του Bath University (Poulinque), η ανάλυση της υποδοµής του πυθµένα γίνεται µε περιγραφικά κριτήρια χωρίς να έχουν γίνει προσπάθειες ποσοτικοποίησης. Η παρούσα εργασία παρουσιάζει τα αποτελέσµατα µιας θαλάσσιας γεωφυσικής έρευνας που έλαβε χώρα στην παράκτια ζώνη του Αιγίου για την κατασκευή του Νέου Λιµένα της πόλης του Αιγίου. Ο σκοπός της παρούσας εργασίας είναι διττός καθώς προσπαθεί να απαντήσει στα δύο προαναφερθέντα σηµαντικά σηµεία δηλαδή στον εντοπισµό των επικινδυνοτήτων και την ποσοτική ανάλυση των γεωφυσικών δεδοµένων και συνεπώς αναπτύσσεται σε δύο κατευθύνσεις: Η πρώτη κατεύθυνση στοχεύει (α) στην αποτύπωση της βυθοµετρίας και της µορφολογίας του πυθµένα, (β) στον προσδιορισµό της υποδοµής και του πάχους των σύγχρονων επιφανειακών ιζηµάτων, (γ) στον υπολογισµό της κλίσης των υποεπιφανειακών στρωµάτων και (δ) στον εντοπισµό πιθανών γεωλογικών επικινδυνοτήτων, όπως ρηγµάτων, κατολισθητικών φαινοµένων και ο εντοπισµός αέριων υδρογονανθράκων στους πόρους των ιζηµάτων. Η δεύτερη κατεύθυνση φιλοδοξεί να οικοδοµήσει ένα µεθοδολογικό σχήµα ανάλυσης και επεξεργασίας των αναλογικών γεωφυσικών καταγραφών µε βάση την ποσοτικοποίηση των αναλογικών καταγραφών του τοµογράφου υποδοµής πυθµένα και την εφαρµογή πολυδιάστατης στατιστικής ανάλυσης όπως η παραγοντική ανάλυση (Factor Analysis) και η ανάλυση επιφανειών τάσης (Trend Surface Analysis). Σωτηρία Σουλιώτη 4

18 Εισαγωγή Οι δύο κατευθύνσεις της παρούσας εργασίας αναπτύσσονται σε περιβάλλον Γεωγραφικών Συστηµάτων Πληροφοριών (GIS) το οποίο αυξάνει την αποτελεσµατικότητα των µεθοδολογιών ενώ επιπλέον συγκροτεί µια πολύτιµη τράπεζα δεδοµένων για τη θαλάσσια περιοχή κατασκευής του Νέου Λιµένα Αιγίου Θαλάσσιες γεωλογικές και ανθρωπογενείς επικινδυνότητες Ο θαλάσσιος πυθµένας επηρεάζεται από διάφορα γεωλογικά φαινόµενα τα οποία µπορεί να προκαλέσουν βλάβες στα θαλάσσια τεχνικά έργα µέσω των φορτίων που εξασκούν σε αυτά. Τα φαινόµενα αυτά διακρίνονται σύµφωνα µε τους παράγοντες που τα προκαλούν (Παπαθεοδώρου κ.α., 1995) σε: 1. Φαινόµενα ενδογενών παραγόντων i. Ενεργά ρήγµατα (active faults) και σεισµοί, ii. Ύπαρξη αέριων και ενυδατωµένων υδρογονανθράκων στα θαλάσσια ιζήµατα (gas charged sediments and hydrates), λασπούχα ηφαίστεια (mud volcanos) και υδροθερµική δραστηριότητα iii. ιάπυρα (Domes), iv. Παλιρροιακά κύµατα (Tsunamis), v. Βαρυτικές µετακινήσεις γεωλογικών µαζών (Gravitative mass movements). 2. Φαινόµενα εξωγενών παραγόντων i. ιάβρωση, µεταφορά και απόθεση ιζηµάτων εξαιτίας της δράσης ρευµάτων και κυµάτων. ii. ιάβρωση ή πρόσχωση της ακτογραµµής λόγω της δράσης των κυµάτων iii. Γλυφές στον πυθµένα από τα παρασυρόµενα από τα ρεύµατα παγόβουνα (iceberg scours). Ανθρώπινες δραστηριότητες στο θαλάσσιο περιβάλλον οι οποίες είναι δυνατό να προκαλέσουν βλάβες στα διάφορα τεχνικά έργα είναι: 1. η αλιευτική δραστηριότητα, 2. οι αγκυροβολήσεις πλοίων και 3. τα ναυάγια. Πρέπει να τονισθεί ότι µε τον όρο «γεωλογικές επικινδυνότητες» περιγράφονται εκείνα τα δυναµικά γεωλογικά φαινόµενα τα οποία εξελίσσονται σε σύντοµο χρονικό διάστηµα και προκαλούν µη αναστρέψιµες µεταβολές στον πυθµένα. Οι γεωλογικές επικινδυνότητες θα πρέπει να διακριθούν από τις γεωλογικές συνθήκες που είναι δυσµενείς για την εγκατάσταση ενός θαλάσσιου τεχνικού έργου καθώς οι τελευταίες µπορεί να είναι αποτέλεσµα συσσωρευτικής δράσης διαφόρων γεωλογικών επικινδυνοτήτων. Το ανώµαλο µικροανάγλυφο ή οι απότοµες κλίσεις του πυθµένα, που αποτελούν δυσµενείς γεωλογικές συνθήκες για την ασφαλή πόντιση και λειτουργία υ/β καλωδίου, µπορεί να είναι αποτέλεσµα διαφόρων γεωλογικών επικινδυνοτήτων όπως ρήγµατα, κατολισθήσεις, λασπούχα ηφαίστεια, διαφυγές αερίων αλλά και φαινοµένων που δεν µπορούν να θεωρηθούν γεωλογικές επικινδυνότητες όπως η ανάδυση του γεωλογικού υποβάθρου και βιογενείς σχηµατισµοί. Οι έρευνες που έχουν εκτελεστεί στον Ελλαδικό θαλάσσιο χώρο έχουν δείξει ότι όλα τα προαναφερθέντα φαινόµενα, εκτός της δράσης των παγόβουνων µπορεί να αποτελέσουν αιτία καταστροφής ή βλάβης θαλασσίων εγκαταστάσεων. Σωτηρία Σουλιώτη 5

19 Εισαγωγή Ρήγµατα και Σεισµοί Τα ρήγµατα είναι διαρρήξεις των πετρωµάτων της λιθόσφαιρας λόγω των τεκτονικών τάσεων που συσσωρεύονται σε αυτή. Οι σεισµοί προκαλούνται από τη διάρρηξη των πετρωµάτων κατά µήκος του ρήγµατος, όταν µετά τη διάρρηξη η συσσωρευµένη ελαστική ενέργεια παραµόρφωσης µετατρέπεται σε κινητική ενέργεια και θέτει τη µάζα του πετρώµατος σε ταλάντωση. Ενεργά ρήγµατα χαρακτηρίζονται εκείνα στα οποία έχει παρατηρηθεί ή διαπιστωθεί µετατόπιση κατά µήκος της ρηξιγενούς επιφάνειας κατά το Τεταρτογενές, δηλαδή τα τελευταία 2x10 6 χρόνια. Επιπλέον τα ενεργά ρήγµατα βάση του χρόνου ενεργοποίησής τους, διακρίνονται σε εκείνα που έχουν δραστηριοποιηθεί κατά το Ολόκαινο δηλαδή πριν περίπου χρόνια και σε εκείνα που έχουν δραστηριοποιηθεί κατά τους ιστορικούς χρόνους. Ενεργά ρήγµατα έχουν εντοπιστεί σε πολλές περιοχές του Ιονίου και Αιγαίου πελάγους, όπως στον Κορινθιακό και Πατραϊκό κόλπο, στη θαλάσσια περιοχή των Β. Σποράδων, στο Κρητικό πέλαγος κ.α. (Ferentinos et al 1988, Papatheodorou et al 1993, Stefatos et al 2002). Τα περισσότερα ενεργά ρήγµατα έχουν επιφανειακή έκφραση. Κατά τους ισχυρούς σεισµούς, στην πλειόσειστη περιοχή, εκτός της κύριας διάρρηξης του ρήγµατος εµφανίζονται και δευτερογενείς διαρρήξεις που κατατάσσονται κατά οµάδες παράλληλα ή υποπαράλληλα προς την κύρια διάρρηξη. Οι διαρρήξεις, οι οποίες µπορεί να έχουν µήκος πολλών δεκάδων χιλιοµέτρων, συνοδεύονται από κατακόρυφη ή οριζόντια µετατόπιση της µιας πλευράς του ρήγµατος σε σχέση µε την άλλη. Η αναµενόµενη κατακόρυφη ή οριζόντια µετατόπιση εξαρτάται από το µέγεθος του σεισµού και το αναµενόµενο µέγεθος σεισµού εξαρτάται µε τη σειρά του από το µήκος του ρήγµατος που θα ενεργοποιηθεί. Όταν ο σεισµός που προκαλείται από την ενεργοποίηση ενός ρήγµατος είναι µεγέθους µεγαλύτερου των 6R τότε στην επιφάνεια του εδάφους δηµιουργείται διάρρηξη από την µετατόπιση της οροφής σε σχέση µε τη βάση του ρήγµατος. Το µέγεθος του σεισµού που θα προκληθεί εξαρτάται από το µήκος του ρήγµατος και δίνεται από τη σχέση: M S = 0.90 log(l) (Pavlides and Caputo 2004) (1.1) όπου: M S είναι το τοπικό µέγεθος του σεισµού, και L είναι το µήκος του ρήγµατος. Παρόµοια, το µέγεθος της µετατόπισης εκατέρωθεν του ρήγµατος εξαρτάται από το µέγεθος του σεισµού και δίνεται από την εξίσωση: log(d) = -7,82 + 1,14 M S (Pavlides and Caputo 2004) (1.2) όπου: D είναι η µετατόπιση και M S είναι το τοπικό µέγεθος του σεισµού. Θα πρέπει να σηµειωθεί ότι αυτή η µετατόπιση εκατέρωθεν του ρήγµατος αναλύεται σε µια ταπείνωση του ενός τέµαχους που αντιστοιχεί περίπου στο 70% της συνολικής µετατόπισης και σε µια ανύψωση του άλλου τέµαχους που αντιστοιχεί στο 30% της µετατόπισης, αντίστοιχα (Koukouvelas and Doutsos, 1996). ηλαδή αν η µετατόπιση εκατέρωθεν ενός ρήγµατος είναι 1m τότε το ένα τέµαχος ταπεινώνεται περίπου κατά 0,70m και το άλλο ανυψώνεται περίπου κατά 0,30m. Σωτηρία Σουλιώτη 6

20 Εισαγωγή Αέριοι υδρογονάνθρακες στα θαλάσσια ιζήµατα Ενυδατωµένοι υδρογονάνθρακες Οι υδρογονάνθρακες που βρίσκονται στους πόρους των επιφανειακών ιζηµάτων του πυθµένα είναι: α) βιογενούς και β) θερµογενούς προέλευσης. Οι βιογενείς υδρογονάνθρακες προέρχονται από βιοχηµικές και βακτηριολογικές διεργασίες ενώ οι θερµογενείς είναι αποτέλεσµα της µετανάστευσης υδρογονανθράκων από τα βαθύτερα στρώµατα του πυθµένα. Η ύπαρξη υδρογονανθράκων στα επιφανειακά στρώµατα του πυθµένα είναι σύνηθες φαινόµενο, ιδιαίτερα για τους βιογενούς προέλευσης υδρογονάνθρακες (µεθάνιο) και έχει ως αποτέλεσµα i) τη µεταβολή των γεωτεχνικών ιδιοτήτων των ιζηµάτων και ii) το σχηµατισµό διάφορων γεωµορφών στον πυθµένα. Όταν η ποσότητα του περιεχόµενου µεθανίου υπερβεί µία ορισµένη δεδοµένη πίεση του νερού των πόρων, τότε το µεθάνιο µεταβαίνει από τη διαλελυµένη στην αέρια φάση. Το αποτέλεσµα της µετάβασης αυτής σε συνδυασµό µε την πίεση του νερού των πόρων, είναι η ελάττωση της διατµητικής αντοχής των ιζηµάτων και η πυροδότηση βαρυτικών µετακινήσεων ιζηµάτων (κατολισθήσεις) (Papatheodorou et al 1997, Hasiotis et al 2002). Οι σηµαντικότερες γεωµορφές που δηµιουργούνται στον πυθµένα, ως αποτέλεσµα της διαφυγής των αέριων υδρογονανθράκων από τα ιζήµατα προς την υδάτινη στήλη, είναι οι κρατήρες που καλούνται pockmarks. Οι κρατήρες αυτοί σχηµατίζονται από τη βίαιη διαφυγή των αέριων υδρογονανθράκων προς την υδάτινη στήλη, που έχει ως αποτέλεσµα τη διάβρωση και επαναιώρηση των επιφανειακών ιζηµάτων, τα οποία στη συνέχεια διασπείρονται από τα ρεύµατα. Τα pockmarks έχουν συνήθως κυκλικό σχήµα, βάθος 2 έως 30m, διάµετρο 2 έως 300m, ενώ τα τοιχώµατά τους παρουσιάζουν κλίσεις που φθάνουν τις 35 ο. Η παγίδευση των υδρογονανθράκων, που ανέρχονται από τα βαθύτερα στρώµατα, κάτω από σχετικά αδιαπέρατα στρώµατα, προκαλεί την αύξηση της πίεσης του νερού των πόρων, µε αποτέλεσµα, συνήθως, την αναθόλωση (doming) των υπερκείµενων ιζηµάτων. Το ύψος της αναθόλωσης έναντι του γειτονικού αδιατάρακτου πυθµένα είναι δυνατό να υπερβεί τα 10 µέτρα. Επιπλέον έχει διαπιστωθεί η παρουσία λασπούχων ηφαιστείων (mud volcanoes) τα οποία σχηµατίζονται ως αποτέλεσµα της σύγχρονης διαφυγής µίγµατος αερίων, νερού και ιζηµάτων από βαθύτερα στρώµατα και απόθεση των τελευταίων στα σηµεία διαφυγής. Ιζήµατα µε αέριους υδρογονάνθρακες στους πόρους τους, έχουν διαπιστωθεί στο Αιγαίο και Ιόνιο πέλαγος. Στον Ελλαδικό χώρο, οι γεωµορφές που δηµιουργούνται από τη διαφυγή αερίων υδρογονανθράκων περιορίζονται συνήθως στην ενότητα της υφαλοκρηπίδας. Pockmarks εντοπίστηκαν στην παράκτια ζώνη της Πάτρας. Τα pockmarks αυτά διαπιστώθηκε ότι δραστηριοποιήθηκαν κατά το σεισµό της 14/7/1993 (Hasiotis et al 1996). Στην παράκτια ζώνη του Αιγίου (ακτή Ελαιώνα) εντοπίστηκε µικρός αριθµός κρατήρων που σχηµατίστηκε από τη υποθαλάσσια ανάβλυση γλυκού νερού (Christodoulou et al 2003). Επιπλέον, στην κρηπίδα Πρέβεζας Παξών, παρατηρήθηκαν pockmarks µικρών διαστάσεων (Φερεντινος κ.α, Τεχνική έκθεση 2000). Κάτω από ορισµένες συνθήκες πίεσης και θερµοκρασίας και όταν στους πόρους των ιζηµάτων υπάρχουν υδρογονάνθρακες που πλησιάζουν ή υπερβαίνουν το σηµείο κορεσµού, τότε οι υδρογονάνθρακες αντιδρούν µε το νερό και σχηµατίζουν τους «ενυδατωµένους υδρογονάνθρακες» ή «ενυδρίτες» (gas hydrates). Τέτοιες Σωτηρία Σουλιώτη 7

21 Εισαγωγή συνθήκες πίεσης και θερµοκρασίας που υποβοηθούν το σχηµατισµό των ενυδατωµένων υδρογονανθράκων στα επιφανειακά ιζήµατα επικρατούν για βάθη νερού µεγαλύτερα από 250m, δηλαδή στις φυσιογραφικές ενότητες της ηπειρωτικής κατωφέρειας και του ηπειρωτικού υψώµατος. Το πάχος της ζώνης κάτω από τον πυθµένα, που µπορεί να σχηµατισθούν και να διατηρηθούν οι ενυδατωµένοι υδρογονάνθρακες κυµαίνεται µεταξύ 0 και 1000m. Οποιαδήποτε µεταβολή στις συνθήκες πίεσης και θερµοκρασίας δηµιουργεί αποσταθεροποίηση της φάσης των «ενυδατωµένων υδρογονανθράκων», µε αποτέλεσµα την απελευθέρωση νερού και υδρογονανθράκων, ο όγκος των οποίων είναι µεγαλύτερος από τον όγκο που κατελάµβανε αρχικά η φάση. Μεταβολές στην πίεση µπορεί να προκληθούν από µεταβολές στη στάθµη της θάλασσας ενώ στη θερµοκρασία από την κάλυψη του πυθµένα από ιζήµατα. Εικόνα 1.1.1: ιάγραµµα φάσης Μεθανίου Θαλάσσιου νερού, το οποίο δείχνει τις συνθήκες πίεσης και θερµοκρασίας κάτω από τις οποίες σχηµατίζονται οι ενυδατωµένοι υδρογονάνθρακες. Σωτηρία Σουλιώτη 8

22 Εισαγωγή Εικόνα 1.1.2: Ιδεατή τοµή κατά µήκος του ηπειρωτικού περιθωρίου που δείχνει τη ζώνη όπου οι ενυδατωµένοι υδρογονάνθρακες µπορεί να σχηµατισθούν και να διατηρηθούν Θαλάσσια σεισµικά κύµατα (Tsunamis) Τα tsunami δηµιουργούνται είτε από την ενεργοποίηση και µετατόπιση υποθαλάσσιων ρηγµάτων είτε από υποθαλάσσιες κατολισθήσεις είτε από την ενεργοποίηση υποθαλάσσιων ηφαιστείων. Σ αυτή την περίπτωση δηµιουργούνται 3 έως 4 κύµατα τα οποία µεταδίδονται στο θαλάσσιο χώρο σχεδόν κυκλικά. Το ύψος του κύµατος αλλά και το µήκος κύµατος µεταξύ των κυµάτων είναι ανάλογο της µετατόπισης του ρήγµατος που το προκάλεσε, του µεγέθους της κατολίσθησης, καθώς επίσης και του ειδικού βάρους της µάζας που κατολισθαίνει και της κλίσης της πλαγιάς Βαρυτικές µετακινήσεις ιζηµάτων Οι υποθαλάσσιες βαρυτικές µετακινήσεις ιζηµάτων παρουσιάζουν µία µεγάλη ποικιλία τύπων και καλύπτουν ένα ευρύ φάσµα µηχανικής συµπεριφοράς. Οι βαρυτικές µετακινήσεις διακρίνονται σύµφωνα µε τη µηχανική τους συµπεριφορά σε: i) πτώσεις βράχων (rock falls), ii) κατολισθήσεις (slides), iii) ροές µαζών (mass flows), iv) ιξώδεις ροές και v) ερπυσµούς (creep). Οι επιµέρους τύποι υποθαλασσίων βαρυτικών µετακινήσεων των ιζηµάτων που παρουσιάζουν µεγάλη συχνότητα στον Ελληνικό χώρο είναι: οι κατολισθήσεις, οι ροές κορηµάτων (debris flow) που εντάσσονται στις ροές µαζών και τα τουρβιδιτικά ρεύµατα (turbidity currents) που εντάσσονται στις ιξώδεις ροές. Κατολισθήσεις Οι κατολισθήσεις είναι µετακινήσεις µαζών ιζηµάτων οι οποίες αναπτύσσονται πάνω σε µία επιφάνεια (επιφάνεια ολίσθησης) ελάχιστης συνοχής λόγω µειωµένης διατµητικής αντοχής (shear strength). Οι κατολισθήσεις µε βάση το γεωµετρικό σχήµα της επιφάνειας διακρίνονται σε µεταθετικές ή επίπεδες Σωτηρία Σουλιώτη 9

23 Εισαγωγή (translational) και σε περιστροφικές (rotational). Οι µεταθετικές κατολισθήσεις διακρίνονται σε i) ολίσθησης τεµάχους (block slide), ii) στρωµατοειδή ολίσθηση (slab slide) και iii) ολισθοροή (flow slide). Οι κατολισθαίνουσες µάζες ιζηµάτων συµπεριφέρονται ως ελαστικά στερεά σώµατα και δεν υφίστανται καµία εσωτερική παραµόρφωση. Συχνά οι κατολισθήσεις συνίστανται από περισσότερα από ένα ολισθέντα τεµάχη, τα οποία προέρχονται από την κατάτµηση ενός αρχικά ολισθέντος τεµάχους. Πολλές φορές οι κατολισθήσεις εξελίσσονται προς τα κατάντη σε ροές κορηµάτων και τέλος σε τουρβιδιτικά ρεύµατα. Οι υποθαλάσσιες κατολισθήσεις είναι πολύ συνηθισµένες σε περιοχές που επηρεάζονται από ενεργό τεκτονισµό και υψηλή σεισµικότητα και είναι δυνατό να αναπτυχθούν σε πλαγιές µε πολύ µικρές κλίσεις (<1 ο ), ενώ ο όγκος τους µπορεί να είναι πολύ µεγαλύτερος των αντιστοίχων της ξηράς. Ο όγκος των ιζηµάτων που µετατοπίζονται από µία κατολίσθηση κυµαίνεται από µερικές εκατοντάδες κυβικά µέτρα έως µερικά κυβικά χιλιόµετρα ενώ έχουν διαπιστωθεί κατολισθήσεις που µετακίνησαν µάζες ιζηµάτων 800 έως 2000km 3. (Παπαθεοδώρου Γ. κα. 1995). Ροές κορηµάτων Οι ροές µαζών χαρακτηρίζονται από το γεγονός ότι οι διατµητικές τάσεις κατανέµονται σε όλη τη µάζα, σε αντίθεση µε τις κατολισθήσεις όπου οι διατµητικές τάσεις αναπτύσσονται κατά µήκος µίας συγκεκριµένης επιφάνειας. Ροή κορηµάτων: Οι ροές κορηµάτων (debris flows) είναι ροές ιζηµάτων που συνίστανται από χονδρόκοκκα υλικά (άµµος, ψηφίδες, κροκάλες, ογκόλιθοι) τα οποία µεταφέρονται σε µητρικό υλικό (matrix) ιλύος και νερού. Αν η ροή συνίσταται µόνο από ιλύ και νερό τότε καλείται λασποροή (mud flow). Οι ροές κορηµάτων παρουσιάζουν πάχος µερικών µέτρων και αναπτύσσονται σε πλαγιές µε κλίση µεγαλύτερη της 1 ο. Η ταχύτητα κίνησης της ροής είναι λίγο µεγαλύτερη από την ταχύτητα ερπυσµού του εδάφους. Ροή κόκκων: Οι ροές κόκκων λαµβάνουν χώρα σε αµµώδεις σχηµατισµούς. Οι κόκκοι κατά τη διάρκεια της ροής τους διατηρούνται εν αιωρήσει από την πίεση διάχυσης (dispersive pressure) που είναι αποτέλεσµα είτε της αλληλοεπίδρασης των κόκκων κατά τη σύγκρουσή τους, είτε της επίδρασης του ιξώδους του υγρού µέσα στο οποίο βρίσκονται. Οι κλίσεις που απαιτούνται για να εκδηλωθούν ροές κόκκων είναι περίπου 30 ο όταν η άµµος είναι καθαρή, αλλά όταν υπάρχει και λεπτόκοκκο υλικό (ιλύς) η κλίση ελαττώνεται σε 4 ο έως 10 ο. Παρατηρήσεις σε ροές κόκκων έχουν δείξει ότι το πάχος µίας τέτοιας ροής δεν υπερβαίνει τα µερικά εκατοστά. (Παπαθεοδώρου Γ. κα. 1995). Τουρβιδιτικά ρεύµατα Στα τουρβιδιτικά ρεύµατα οι µεταφερόµενοι κόκκοι των ιζηµάτων διατηρούνται σε αιώρηση εξαιτίας της ανοδικής συνιστώσας της τύρβης. Τα τουρβιδιτικά ρεύµατα διακρίνονται σε ρεύµατα µεγάλης (1,5 2,4 gr/cm 3 ) και µικρής (1,1 1,5 gr/cm 3 ) πυκνότητας. Κατά τη διάρκεια της εξέλιξης ενός τουρβιδιτικού ρεύµατος είναι αναγνωρίσιµα τρία µορφολογικά χαρακτηριστικά: η κεφαλή (head), το σώµα (body) και η ουρά (tail). Τα τουρβιδιτικά ρεύµατα είναι δυνατό να κινούνται µέσω υποθαλάσσιων χαραδρώσεων (canyons) ή καναλιών (channels) ή να διατρέχουν τον πυθµένα σαν φυλλοειδούς µορφής ροές (sheet like currents). Το πάχος ενός Σωτηρία Σουλιώτη 10

24 Εισαγωγή τουρβιδιτικού ρεύµατος κυµαίνεται από µερικά εκατοστά έως µερικά εκατοντάδες µέτρα, ενώ οι ταχύτητες που αναπτύσσει εξαρτώνται από την κλίση του πυθµένα και κυµαίνονται από 10 km/h έως 80 km/h. Τα τουρβιδιτικά ρεύµατα λαµβάνουν χώρα σε κλίσεις πάνω από 0,5 ο και µπορεί να µεταφέρουν ιζήµατα σε απόσταση πολλών εκατοντάδων χιλιοµέτρων. Ο εντοπισµός της παρουσίας και της δράσης τουρβιδιτικών ρευµάτων στον πυθµένα είναι πολύ δύσκολος. Οι αποθέσεις των τουρβιδιτικών ρευµάτων, οι οποίες ονοµάζονται τουρβιδίτες (turbidites), δεν µπορούν να εντοπισθούν µε βεβαιότητα στις τοµογραφίες ενώ στις ηχογραφίες µπορεί να εντοπισθούν γεωµορφές διάβρωσης ή µεταφοράς ιζηµάτων όπως ηµισεληνοειδείς αµµώδεις θίνες (dunes) και αυλοειδούς σχήµατος γλυφές (flute marks) οι οποίες µπορεί να δηλώνουν τη δράση τουρβιδιτικών ρευµάτων πάνω στον πυθµένα. Ο καλύτερος τρόπος εντοπισµού της παρουσίας τουρβιδιτικών ρευµάτων είναι η πυρηνοληψία ιζήµατος και η µελέτη των πυρήνων. Η ύπαρξή τους στα ιζήµατα των πυρήνων διαπιστώνεται από την υφή και τις ιζηµατογενείς δοµές των αποθέσεών τους στον πυθµένα. Η διαπίστωση της παρουσίας τουρβιδιτικών ρευµάτων στον πυθµένα οδηγεί σε άλλους προβληµατισµούς που είναι δυσεπίλυτοι, όπως περιοχή γένεσης, οδοί µεταφοράς, µέγεθος τουρβιδιτικού ρεύµατος, προσδιορισµός της χρονολογίας πρόκλησης των τουρβιδιτικών ρευµάτων και της περιόδου επανάληψής τους. Τουρβιδίτες έχουν εντοπισθεί σε όλες σχεδόν τις θαλάσσιες λεκάνες του Αιγαίου και Ιονίου πελάγους ενώ στις πλαγιές που τις περιβάλλουν έχουν αναπτυχθεί συστήµατα χαραδρώσεων και καναλιών τα οποία διατρέχονται από τουρβιδιτικά ρεύµατα. Χαραδρώσεις και κανάλια έχουν εντοπισθεί επίσης σε όλες τις δελταϊκές αποθέσεις των ποταµών Σελινούντα, Βοραϊκού, Κράθι, Σίθα Αγιοργίτικου, οι οποίοι εκβάλλουν στις νότιες ακτές του Κορινθιακού κόλπου. Στον Κορινθιακό κόλπο τουρβιδιτικά ρεύµατα λαµβάνουν χώρα κατά το παρόν και για την τελευταία εκατονταετία εκδηλώνονται µε ρυθµό ένα για κάθε 2 έως 3 χρόνια. Για τις υπόλοιπες θαλάσσιες λεκάνες του Αιγαίου και του Ιονίου πελάγους έχει µεν διαπιστωθεί η ύπαρξη τουρβιδιτικών ρευµάτων τα τελευταία χρόνια δεν έχει όµως καταστεί ακόµη δυνατό να προσδιορισθεί αν τουρβιδιτικά ρεύµατα λαµβάνουν χώρα κατά το παρόν (τα τελευταία 200 χρόνια) και ποια είναι η συχνότητά τους. (Παπαθεοδώρου Γ. κα. 1995). Στον Ελληνικό θαλάσσιο χώρο που χαρακτηρίζεται από έντονο τεκτονισµό, σεισµικότητα και µεγάλες κλίσεις πυθµένα έχουν εντοπιστεί σηµαντικού µεγέθους κατολισθήσεις που έχουν ταξινοµηθεί ως µεταθετικές, περιστροφικές ολισθήσεις και ροές κορηµάτων (Ferentinos et al 1988, Παπαθεοδώρου 1990, Papatheodorou et al 1993, Papatheodorou et al 1997, Hasiotis et al 2002). 1.2 Θαλάσσια γεωφυσικά όργανα διασκόπησης και µέθοδοι έρευνας Τα όργανα θαλάσσιας γεωφυσικής διασκόπησης διακρίνονται σε (α) τοµογράφους υποδοµής πυθµένα και (β) ηχοβολιστές πλευρικής σάρωσης. Οι τοµογράφοι είναι ακουστικές συσκευές εκπέµπουν ηχητικά κύµατα και αποδίδουν µια τοµή της υποδοµής του πυθµένα µε βάση τα ηχητικά χαρακτηριστικά των θαλασσίων ιζηµάτων του. Οι ηχοβολιστές πλευρικής σάρωσης είναι ακουστικές συσκευές που αποτυπώνουν δυσδιάστατα την επιφάνεια του θαλάσσιου πυθµένα και αποδίδουν σηµαντικές πληροφορίες για την µορφολογία του και τη σύσταση (texture) των ιζηµάτων που τον καλύπτουν. Σωτηρία Σουλιώτη 11

25 Εισαγωγή Η περιορισµένη διακριτική ικανότητα των οργάνων γεωφυσικής διασκόπησης του πυθµένα και ο τρόπος στοιχειοθέτησης των σεισµικών καταγραφών, προκαλεί απώλεια πληροφοριών και συνεπώς δυσχεραίνει την αναγνώριση µικρού µεγέθους µορφολογικών χαρακτηριστικών του πυθµένα και των αντικειµένων που εδράζονται σ αυτόν. Η αναγνώριση αντικειµένων που εδράζονται στον πυθµένα µε τη χρήση ηχοβολιστών πλευρικής σάρωσης, είναι πιθανό να είναι δυσχερής, ιδιαίτερα όταν η µορφολογία του πυθµένα δεν επιτρέπει τη σύρση της τορπίλης σε µικρό ύψος από αυτόν. Επιπλέον η επιβεβαίωση των συµπερασµάτων που προκύπτουν από την ανάλυση των γεωφυσικών δεδοµένων απαιτεί την επιλεκτικές δειγµατοληπτικές εργασίες στα ιζήµατα του πυθµένα. Οι θαλάσσιες µέθοδοι έρευνας µε χρήση γεωφυσικών µεθόδων διακρίνονται συνήθως σε τρία στάδια. ΣΤΑ ΙΟ Α: Γεωφυσική διασκόπηση του πυθµένα µε τοµογράφους και ηχοβολιστές διαφόρων τύπων. ΣΤΑ ΙΟ Β: Ανάλυση και ερµηνεία των γεωφυσικών δεδοµένων ΣΤΑ ΙΟ Γ: Κατάδυση κατευθυνόµενου οχήµατος για την οπτική επιβεβαίωση των συµπερασµάτων της γεωφυσικής έρευνας και επιλεκτικές δειγµατοληψίες (δειγµατοληψίες, πυρηνοληψίες, γεωτρήσεις) των ιζηµάτων του πυθµένα. Αν και η παρούσα εργασία επικεντρώνεται στην ανάλυση δεδοµένων τοµογράφου υποδοµής πυθµένα κρίνεται απαραίτητη η συνοπτική παρουσίαση όλων των παραπάνω οργάνων και µεθόδων Τοµογράφοι Η εξέλιξη των µεθόδων γεωφυσικής διασκόπησης του θαλάσσιου πυθµένα, τα τελευταία 40 χρόνια, έχει ως αποτέλεσµα την ολοένα ευρύτερη καθιέρωσή τους στις µελέτες θαλάσσιων τεχνικών έργων. Από το φάσµα των διαθέσιµων µεθόδων γεωφυσικής διασκόπησης ξεχωρίζει, µε βάση την χρησιµότητά της σε θαλάσσια τεχνικά έργα, η µέθοδος της ακουστικής ή «σεισµικής» ανάκλασης. Η συγκεκριµένη τεχνική βασίζεται στην αρχή διάδοσης και ανάκλασης ελαστικών κυµάτων από το θαλάσσιο πυθµένα. εδοµένου ότι µεταξύ των γεωφυσικών οργάνων και του πυθµένα µεσολαβεί η υδάτινη στήλη, η συγκεκριµένη µέθοδος περιορίζεται στη χρήση των πρωτευόντων ή επιµήκων σεισµικών κυµάτων (P- waves). Τα παραγόµενα ελαστικά (σεισµικά) κύµατα µεταφέρονται µέσω της υδάτινης στήλης στον πυθµένα όπου και διαδίδονται µε ταχύτητα, U. λ + 2µ U p = (1.3) ρ όπου ρ : η πυκνότητα του µέσου διάδοσης, λ και µ : οι ελαστικές σταθερές (Lame). Όταν το διεισδύον οδεύον ελαστικό κύµα συναντήσει διεπιφάνεια µεταξύ ιζηµάτων διαφορετικής πυκνότητας και ελαστικών σταθερών, µέρος της µεταφερόµενης ενεργείας θα ανακλαστεί προς την επιφάνεια µε τη µορφή νέων ελαστικών κυµάτων, ενώ το υπόλοιπο της ενέργειας θα συνεχίσει να διεισδύει στα ιζήµατα µε τη µορφή νέων διαθλασµένων κυµάτων. p Σωτηρία Σουλιώτη 12

26 Εισαγωγή Το ποσοστό της ενέργειας που θα ανακλαστεί ( E R ) από µια διεπιφάνεια είναι συνάρτηση της διαφοράς της πυκνότητας και της ταχύτητας των σεισµικών κυµάτων µεταξύ δύο ιζηµάτων εκατέρωθεν της διεπιφάνειας, και ορίζεται µε τη βοήθεια του συντελεστή ανακλαστικότητας ( R ) ως: 2 E = R (1.4) R όπου: R A U P ρ U P ρ = = και A A U U 1, A 0 τα αντίστοιχα πλάτη του ανακλώµενου και 0 P2ρ2+ P1ρ1 του προσπίπτοντος παλµού. Η µέθοδος βασίζεται στην ανίχνευση και στην καταγραφή των ανακλώµενων κυµάτων από τα ιζήµατα του πυθµένα. Ανακλάσεις που προέρχονται από διαφορετικά βάθη κάτω από την επιφάνεια του πυθµένα, ανιχνεύονται και καταγράφονται σε διαφορετικούς χρόνους. Η ανάλυση και ερµηνεία των σεισµικών τοµογραφιών που στοιχειοθετούνται µε βάση το χρόνο καταγραφής, τις ταχύτητες διάδοσης, το πλάτος και την κυµατοµορφή των ανακλώµενων κυµάτων, παρέχει πληροφορίες ως προς τις γεωτεχνικές ιδιότητες των ιζηµάτων του πυθµένα και τις στρωµατογραφικές σχέσεις µεταξύ των ιζηµατογενών στρωµάτων. Η γεωφυσική διασκόπηση του θαλάσσιου πυθµένα µε τη µέθοδο της σεισµικής ανάκλασης επιτυγχάνεται µε τη χρήση του τοµογράφου υποδοµής πυθµένα. Ο τοµογράφος υποδοµής πυθµένα τοποθετείται σε κατάλληλα διαµορφωµένο σκάφος το οποίο εκτελεί διελεύσεις πάνω από την περιοχή του έργου. Σε γενικές γραµµές ένας τοµογράφος υποδοµής πυθµένα αποτελείται από τρία κύρια µέρη: 1) τη ακουστική ή σεισµική πηγή ή ποµπό, 2) τον ακουστικό ή σεισµικό ανιχνευτή ή δέκτη και 3) τη µονάδα καταγραφής και επεξεργασίας. Σεισµική πηγή καλείται µια διάταξη µετατροπής ηλεκτρικής συνήθως ενέργειας σε επαναλαµβανόµενα ελαστικά κύµατα (παλµούς), µε συγκεκριµένο χρονικό εύρος, φάσµα συχνοτήτων και κυµατοµορφής. Ο σεισµικός ανιχνευτής ή δέκτης είναι µια διάταξη υδροφώνων τα οποία ανιχνεύουν τα ανακλώµενα ελαστικά κύµατα ως µεταβολές της υδροστατικής πίεσης. Τα υδρόφωνα κατασκευάζονται από ειδικές συνθετικές πιεζοηλεκτρικές πλάκες που παράγουν ηλεκτρική τάση όταν υποστούν την µηχανική παραµόρφωση των ανακλασθέντων ελαστικών κυµάτων. Σε ορισµένους τύπους τοµογράφων, ο σεισµικός δέκτης είναι ενσωµατωµένος µε τη σεισµική πηγή και αποτελούν ένα σεισµικό ποµποδέκτη. Το τελικό στάδιο ενός τοµογράφου αποτελεί η µονάδα καταγραφής και επεξεργασίας. Στο στάδιο αυτό οι σεισµικές ανακλάσεις µε τη µορφή ηλεκτρικών παλµών πλέον, ψηφιοποιούνται και στη συνέχεια αποθηκεύονται στη µνήµη ενός ηλεκτρονικού υπολογιστή. Η καταγραφική µονάδα συσχετίζει τις ανακλάσεις που προέρχονται από τις ίδιες υποεπιφανειακές διεπιφάνειες. Τα καταγεγραµµένα αυτά δεδοµένα (σήµατα), ενισχύονται και φιλτράρονται κατάλληλα προκειµένου να βελτιωθεί η ποιότητα του σήµατος περιορίζοντας ταυτόχρονα ανεπιθύµητα φαινόµενα όπως ο τυχαίος θόρυβος. Το επεξεργασµένο πλέον σήµα προβάλλεται στην οθόνη ενός υπολογιστή µε τη µορφή ακουστικής ή σεισµικής τοµογραφίας της υποδοµής του πυθµένα και παράλληλα τυπώνεται από ειδικό εκτυπωτή. Η σεισµική τοµογραφία αποτελεί και το τελικό προϊόν της µεθόδου. Η σεισµική τοµογραφία αποτελεί µια τεχνικά στοιχειοθετηµένη διατοµή του πυθµένα στην οποία ιχνοθετούνται οι διεπιφάνειες σηµαντικής µεταβολής των γεωτεχνικών ιδιοτήτων των ιζηµάτων του πυθµένα. Κάθε διεπιφάνεια καταγράφεται µε τη µορφή ίχνους που καλείται συνήθως ακουστική ή σεισµική ανάκλαση. Σωτηρία Σουλιώτη 13

27 Εισαγωγή Οι δύο παράµετροι που ελέγχουν την αποτελεσµατικότητα ενός τοµογράφου στη µελέτη της υποδοµής του πυθµένα είναι: i) η διεισδυτικότητα των σεισµικών κυµάτων κάτω από την επιφάνεια του πυθµένα και ii) η διακριτική ικανότητα των σεισµικών κυµάτων, που εκφράζει τη λεπτοµέρεια µε την οποία µπορεί να ανιχνευθεί η υποδοµή του πυθµένα ιακριτική ικανότητα ορίζεται ως η ελάχιστη απόσταση µεταξύ δύο στόχων προκειµένου να αναγνωριστούν και να καταγραφούν ως δύο διακριτοί στόχοι από τον τοµογράφο. Η διακριτική ικανότητα της µεθόδου εξαρτάται από τα τεχνικά (λειτουργικά) χαρακτηριστικά της. Η διακριτική ικανότητα της µεθόδου ορίζεται στο οριζόντιο και στο κατακόρυφο επίπεδο. Η µέγιστη οριζόντια διακριτική ικανότητα λz ορίζεται από την ζώνη Fresnel ως r=, όπου λ είναι το µήκος του 2 εκπεµπόµενου παλµού και zτο βάθος διείσδυσης. Αντίστοιχα η µέγιστη κατακόρυφη διακριτική ικανότητα ορίζεται εµπειρικά µε το κριτήριο του Rayleigh ωςλ 4. Η διεισδυτικότητα της µεθόδου (µέγιστο βάθος διείσδυσης των ελαστικών κυµάτων) εξαρτάται τόσο από τα λειτουργικά χαρακτηριστικά της όσο και από τη σύσταση και τη δοµή του πυθµένα. Τα λειτουργικά χαρακτηριστικά της µεθόδου όπως: i) το µέγεθος της εκπεµπόµενης ενέργειας ii) το συχνοτικό της φάσµα, iii) η ευαισθησία των υδροφώνων και iv) η κατευθυντικότητα της σεισµικής πηγής, ελέγχουν το βάθος διείσδυσης. Με δεδοµένα τα χαρακτηριστικά λειτουργίας, η δοµή του θαλάσσιου πυθµένα, δηλαδή η πυκνότητα και ανακλαστικότητα των επιµέρους στρωµάτων που συνθέτουν τον πυθµένα καθορίζει το βάθος διείσδυσης. Η διεισδυτικότητα εξαρτάται επιπλέον από το βάθος νερού, (λόγω σφαιρικής διασποράς της εκπεµπόµενης ενέργειας) αλλά και από τη σύσταση του πυθµένα (καθορίζει τον ρυθµό απόσβεσης της εκπεµπόµενης ενέργειας). Σε γενικές γραµµές αξίζει να επισηµανθεί ότι η διακριτική ικανότητα και η διεισδυτικότητα είναι µεγέθη αντιστρόφως ανάλογα. Η διακριτική ικανότητα της µεθόδου είναι ανάλογη της συχνότητας του εκπεµπόµενου παλµού, ενώ η διεισδυτικότητα είναι αντιστρόφως ανάλογη της συχνότητας εξαιτίας του φαινοµένου της επιλεκτικής απορρόφησης των υψίσυχνων σηµάτων. Έχοντας τα παραπάνω υπόψη, είναι σαφές ότι η επιλογή των καταλληλότερων χαρακτηριστικών λειτουργίας της µεθόδου σεισµικής ανάκλασης γίνεται µε βάση τις απαιτήσεις του τεχνικού έργου. Ο πιο συνήθης τύπος τοµογράφου υποδοµής πυθµένα για την σχεδίαση, µελέτη και κατασκευή θαλασσίων έργων για τις οποίες απαιτείται η γνώση των γεωτεχνικών ιδιοτήτων των ανώτερων µερικών δεκάδων µέτρων των ιζηµάτων του πυθµένα είναι ο pinger 3.5kHz, ο οποίος έχει µεγάλη διακριτική ικανότητα (30cm) και περιορισµένη διεισδυτική ικανότητα (µέγιστη 30-40m). (Christodoulou et al 2003). Σωτηρία Σουλιώτη 14

28 Εισαγωγή Εικόνα 1.2.1: Υδρογραφικό σκάφος στο οποίο έχει προσαρµοστεί ηµιπλωτή συστοιχία 4 ποµποδεκτών O.R.E model 132 (συχνότητα εκποµπής 3.5 khz). Εικόνα 1.2.2: Τοµογράφος υποδοµής πυθµένα 3.5kHz που αποτελείται από ποµπό GEOPULSE model 5430A, δέκτη-ενισχυτή GEOPULSE model 5210A και αναλογικό καταγραφέα E.P.C. model 1600S. Σωτηρία Σουλιώτη 15

29 Εισαγωγή Σεισµική στρωµατογραφία (seismic stratigraphy) και ερµηνεία τοµογραφιών 3.5kHz Η γεωλογική ερµηνεία των σεισµικών δεδοµένων καλείται σεισµική στρωµατογραφία (seismic stratigraphy). Οι ανακλάσεις των σεισµικών κυµάτων λαµβάνουν χώρα σε φυσικές επιφάνειες, όπου µεταβάλλεται απότοµα η ακουστική αγωγιµότητα και οι οποίες συνήθως σχετίζονται µε γεωλογικά στρώµατα και ασυµφωνίες. Εποµένως οι σεισµικές ανακλάσεις σε µία τοµογραφία µπορεί να χρησιµοποιηθούν για την στρωµατογραφική ανάλυση µίας περιοχής. Η ερµηνεία των τοµογραφιών βασίζεται: i) στον προσδιορισµό των κυµάτων που έχουν ανακλασθεί από µία και την αυτή επιφάνεια, ii) στον προσδιορισµό της µορφής (configuration), της συνέχειας (continuity) και του πλάτους ή έντασης (amplitude) των σεισµικών ανακλάσεων που έχουν ανακλασθεί από ένα γεωλογικό σχηµατισµό και οδηγεί στον καθορισµό του Ακουστικού Τύπου. Η γεωλογική ερµηνεία ακολουθεί δύο στάδια: το πρώτο στάδιο είναι η αναγνώριση των σεισµικών σειρών (seismic sequences) και το δεύτερο η αναγνώριση των σεισµικών φάσεων (seismic facies). Μία σεισµική σειρά συνίσταται από διαδοχικές παράλληλες ή σχεδόν παράλληλες σεισµικές ανακλάσεις που σχετίζονται µε τα διαδοχικά στρώµατα µιας ιζηµατογενούς σειράς και τις ανακλάσεις που σχετίζονται µε τις ασυµφωνίες που την περιβάλλουν. Ενώ µία σεισµική φάση, συνήθως, περιέχει σεισµικές ανακλάσεις µίας ή περισσοτέρων µορφών. (Φερεντίνος Γ. 1998). Η ερµηνεία των τοµογραφιών 3.5kHz αναπτύσσεται σε δύο στάδια: i) στον καθορισµό του ακουστικού χαρακτήρα (acoustic character) (συνέχεια, σαφήνεια και εύρος) της επιφανειακής ακουστικής ή «σεισµικής» ανάκλασης και των υποεπιφανειακών σεισµικών ανακλάσεων και ii) στη σύνθεση των ακουστικών χαρακτήρων όλων των σεισµικών ανακλάσεων που οδηγεί στον καθορισµό των Ακουστικών Τύπων (Α.Τ.) (acoustic types) (Damuth). Ο κάθε Α.Τ. αντιπροσωπεύει θαλάσσια ιζήµατα µε παρόµοια λιθολογικά χαρακτηριστικά και γεωτεχνικές ιδιότητες. Η ερµηνεία του ακουστικού τύπου οδηγεί σε µία ποιοτική εκτίµηση αυτών των χαρακτηριστικών και ιδιοτήτων των ιζηµάτων, για την επιβεβαίωση των οποίων απαιτείται η εκτέλεση γεώτρησης. Συνεπώς η θέση των γεωτρήσεων καθορίζεται µε βάση την γεωγραφική κατανοµή των Α.Τ., ενώ ο αριθµός τους µειώνεται σηµαντικά. Η ειδική χρήση των τοµογράφων ανάλογα µε το κάθε περιβάλλον έρευνας και η αρχική εκτίµηση της σύστασης των ιζηµάτων είναι µεγάλης σηµασίας για την καταγραφή της βέλτιστης πληροφορίας. Όταν οι ανάγκες της έρευνας απαιτούν υψηλή διακριτική ικανότητα σε µικρό σχετικά βάθος κάτω από τον πυθµένα, χρησιµοποιείται µικρό µήκος παλµού (pulse length) ενώ επιπλέον επιλέγεται κατάλληλη κλίµακα καταγραφής (time base) καθώς και επίπεδο ενίσχυσης (gain) του προσλαµβανόµενου ηχητικού κύµατος. Όλα τα παραπάνω επηρεάζουν σηµαντικά την ποιότητα των τοµογραφιών και συνεπώς στον καθορισµό των ακουστικών τύπων Ηχοβολιστές πλευρικής σάρωσης Οι ηχοβολιστές πλευρικής σάρωσης (Side Scan Sonar) έχουν σαν σκοπό: α) την αποτύπωση του ανάγλυφου του πυθµένα ( ύφαλοι, κατολισθήσεις, αµµώδεις θίνες (sand waves), χαλικοαµµώδεις ραβδώσεις (sand ribbons)), β) την κατανοµή των σύγχρονων ιζηµάτων, γ) τον εντοπισµό ναυαγίων, αγκύρων κλπ. και δ) τον έλεγχο υποθαλάσσιων αγωγών, καλωδίων και άλλων θαλάσσιων εγκαταστάσεων. Σωτηρία Σουλιώτη 16

30 Εισαγωγή Ο ηχοβολιστής πλευρικής σάρωσης αποτελείται από ένα ποµπό και ένα δέκτη, οι οποίοι είναι τοποθετηµένοι µέσα σε µία ηµιπλωτή συσκευή σχήµατος τορπίλης (fish) που ρυµουλκείται από το σκάφος και η οποία συνδέεται µε τον καταγραφέα µε ένα ηλεκτρικό καλώδιο. Ο ποµπός εκπέµπει ηχητικά κύµατα εκατέρωθεν του επιµήκους άξονα της τορπίλης, έτσι ώστε να σχηµατίζεται µία ευρεία κωνική δέσµη ήχου. Η τοµή της κωνικής δέσµης µε τον πυθµένα είναι η ζώνη σάρωσης της συσκευής. Κάθε ανακλώµενο κύµα από τη ζώνη προσλαµβάνεται από τον δέκτη και καταγράφεται έτσι ώστε να δίνει µία εικόνα του πυθµένα ή για να ακριβολογήσουµε µία ηχογραφία (sonograph) του πυθµένα. (Φερεντίνος Γ. 1998) Σχηµατισµός της ηχογραφικής εικόνας Η ηχογραφία αποτελείται από δύο λωρίδες. Κάθε µία λωρίδα αντιπροσωπεύει τη ζώνη σάρωσης εκατέρωθεν του επιµήκους άξονα της πορείας του πλοίου. Τα εύρος σάρωσης κάθε λωρίδας κυµαίνεται από 100 έως 500m και ρυθµίζεται ανάλογα µε την απαιτούµενη κλίµακα της έρευνας. Οι λωρίδες είναι διαιρεµένες σε ισοχρονοδιαστήµατα. Κατά τον επιµήκη άξονα της ηχογραφίας και από τις ανακλάσεις που προέρχονται από κάθε ένα από τους δευτερεύοντες λοβούς χαράσσεται σε κάθε λωρίδα το προφίλ του πυθµένα. Επίσης χαράσσεται η θέση της τορπίλης σε σχέση µε τον πυθµένα και µε την επιφάνεια της θάλασσας. Ο σχηµατισµός της ηχογραφική εικόνας βασίζεται στην διαφορετική ένταση των κυµάτων που προσλαµβάνονται από το δέκτη µε την ανάκλασή τους στον πυθµένα. Η ένταση των προσλαµβανόµενων κυµάτων εξαρτάται από την γωνία πρόσπτωσης των ηχητικών ακτινών και την ακουστική αγωγιµότητα των ιζηµάτων, που καλύπτουν τον πυθµένα. Τα προσλαµβανόµενα ηχητικά κύµατα µετατρέπονται σε ηλεκτρικά, καθώς δε η ηλεκτρική λεπίδα περιστρέφεται γύρω από το ηλεκτροευαίσθητο χαρτί το στιγµατίζει. Ο τόνος κάθε στίγµατος εξαρτάται από την ένταση του ρεύµατος. (Φερεντίνος Γ. 1998) Κατευθυνόµενα Βαθυσκάφη (R.O.V.) Η περιορισµένη διακριτική ικανότητα των οργάνων σεισµικής διασκόπησης του πυθµένα και ο τρόπος στοιχειοθέτησης των σεισµικών καταγραφών, προκαλεί απώλεια πληροφοριών και συνεπώς δυσχεραίνει την αναγνώριση µικρού µεγέθους µορφολογικών χαρακτηριστικών του πυθµένα και των αντικειµένων που εδράζονται σ αυτόν. Επιπλέον, η αναγνώριση αντικειµένων που εδράζονται στον πυθµένα µε τη χρήση ηχοβολιστών πλευρικής σάρωσης, είναι πιθανό να είναι δυσχερής, ιδιαίτερα όταν η µορφολογία του πυθµένα δεν επιτρέπει τη σύρση της τορπίλης σε µικρό ύψος από αυτόν. Ο µόνος τρόπος για την ασφαλή αναγνώριση αντικειµένων που βρίσκονται στον πυθµένα είναι η χρήση κατευθυνόµενων βαθυσκαφών (R.O.V.). Υπάρχουν διάφοροι τύποι κατευθυνόµενων βαθυσκαφών ανάλογα µε τον εξοπλισµό που φέρουν και το µέγιστο βάθος νερού στο οποίο είναι δυνατό να κατέλθουν. Ένα βαθυσκάφος φέρει συνήθως φωτογραφική µηχανή, εικονοσκόπια (βιντεοκάµερα) και τους κατάλληλους προβολείς για το φωτισµό της περιοχής του πυθµένα που απαιτείται να φωτογραφηθεί / βιντεοσκοπηθεί. Επιπλέον είναι δυνατό να φέρουν αυτόµατο βραχίονα κοπής και συλλογής αντικειµένων από τον πυθµένα. Σηµαντική είναι η προσφορά των βαθυσκαφών στον έλεγχο υποθαλάσσιων αγωγών πριν αυτοί λειτουργήσουν, για να διαπιστωθεί εάν είναι ασφαλείς οι ενώσεις Σωτηρία Σουλιώτη 17

31 Εισαγωγή των διάφορων τµηµάτων τους. Μικρού µεγέθους βαθυσκάφη είναι δυνατό να κινηθούν µέσα στον αγωγό ώστε να ελεγχθούν τα εσωτερικά του τοιχώµατα. Υποθαλάσσια καλώδια ελέγχονται από βαθυσκάφη, ώστε να αποκαλυφθούν εγκαίρως σηµεία διάβρωσης του καλωδίου. (Παπαθεοδώρου Γ. κα. 1995). Σωτηρία Σουλιώτη 18

32 Περιοχή έρευνας Κεφάλαιο 2ο Περιοχή έρευνας 2.1 Οριοθέτηση λιµενικών έργων - νέος λιµένας Αιγίου Η θέση του νέου λιµένα του Αιγίου βρίσκεται στο δυτικό τµήµα του όρµου του Αιγίου, ανατολικά των εκβολών του ποταµού Μεγανίτη. Οι θαλάσσιες γεωφυσικές έρευνες πραγµατοποιήθηκαν µετά την εκτέλεση µέρους των έργων κατασκευής και αφού είχε αλλοιωθεί η αρχική βυθοµετρία του πυθµένα. Οι εργασίες αυτές περιλαµβάνουν: α) παράκτια επιχωµάτωση, β) εκβαθύνσεις, γ) τοποθέτηση χαλικοπασσάλων βάθους 23m από την επιφάνεια της θάλασσας, δ) διαµόρφωση πρανούς και ε) εργασίες προφόρτισης του πυθµένα µε απόρριψη ποσοτήτων αµµοχάλικου. (Christodoulou et al 2003). 2.2 Γεωλογία περιοχής έρευνας Ο Κορινθιακός κόλπος είναι µία επιµήκης ηµίκλειστη θαλάσσια λεκάνη µήκους περίπου 100km, µέσου εύρους 20km και µέγιστου βάθους περίπου 850m, η οποία χαρακτηρίζεται ως τεκτονική τάφρος (Stefatos et al 2002). Η περιοχή κατασκευής του νέου λιµένα Αιγίου βρίσκεται σε µία περιοχή µε έντονη σεισµική δραστηριότητα (Eικόνα 2.2.1). Τα πιο γνωστά ρήγµατα στο δυτικό Κορινθιακό κόλπο είναι: α) το ρήγµα της Ελίκης, β) το ρήγµα του Αιγίου, η ενεργοποίηση του οποίου είχε ως αποτέλεσµα το σεισµό των 6.2R του 1995 και γ) το ρήγµα της Ερατεινής. Από το 1900 έχουν καταγραφεί 44 σεισµοί µε µέγεθος µεγαλύτερο από 4.5R στο υτικό Κορινθιακό κόλπο. Η θέση κατασκευής του Νέου Λιµένα Αιγίου βρίσκεται στο δυτικό τµήµα του όρµου του Αιγίου, ανατολικά των εκβολών του ποταµού Μεγανίτη. (Christodoulou et al 2003). Η ευρύτερη περιοχή έχει πληγεί πολλές φορές στο παρελθόν από κατολισθητικά φαινόµενα µε κυριότερα: α) το 373 π.χ. που σχετίζεται µε την καταστροφή της αρχαίας Ελίκης, β) το 1861 µετά από ένα σεισµό 6.7R όπου µία ζώνη εύρους m και µήκους 13km βυθίστηκε, από την Τεµένη Αιγίου µέχρι και το ιακοπτό και γ) κατά το σεισµό των 6.2R το 1995 στο Αίγιο βυθίστηκε η ακτή των Νικολέικων (Papatheodorou and Ferentinos 1996). Ο µηχανισµός πυροδότησης αυτών των φαινοµένων αποδόθηκε από τους πιο πάνω ερευνητές στην ολίσθηση των επιφανειακών ιζηµάτων πάνω σε µία επιφάνεια λόγω της αύξησης των διατµητικών τάσεων ή λόγω της ρευστοποίησης ενός ορίζοντα κάτω από την επιφάνεια αυτή. Παρόµοιας έκτασης και αιτίας κατολισθητικά φαινόµενα έχουν εντοπιστεί και στις βόρειες ακτές του Κορινθιακού κόλπου (Τολοφώνας Ερατεινή) από τους Hasiotis et al Σωτηρία Σουλιώτη 19

33 Περιοχή έρευνας Eικόνα 2.2.1: Τεκτονικός χάρτης της περιοχής µελέτης µε τα κυριότερα ρήγµατα και τα σεισµικά επίκεντρα των µεγαλύτερων σεισµών. Στην περιοχή της κοιλάδας που εντοπίστηκε από τη βυθοµετρική µελέτη (Εικόνα 2.2.2), η µελέτη της τοµογραφίας που τέµνει την κοιλάδα (Εικόνα 2.2.3) υποδεικνύει την ύπαρξη ενός σύγχρονου κατολισθητικού µετώπου. Αµέσως κατάντι του µετώπου διαπιστώθηκε ένα ολισθέν τέµαχος. Η ολίσθηση έλαβε χώρα πάνω στον ορίζοντα Α (Εικόνα 2.2.5) σε βάθος περίπου 3 4m. Η έκταση της ολίσθησης δεν είναι δυνατόν να προσδιοριστεί αφού αναπτύσσεται στο όριο του χώρου κατασκευής και είναι πολύ πιθανό η επιχωµάτωση της ακτής που έχει γίνει µέχρι σήµερα να έχει καλύψει τις αποθέσεις της ολίσθησης. Ανάντη του κατολισθητικού µετώπου εντοπίσθηκε η παρουσία µικρών ολισθέντων αυτοτελών τεµαχών (Εικόνα 2.2.4). (Christodoulou et al 2003). Ολισθήσεις τεµαχών ιζηµάτων διαπιστώθηκαν και στο κεντρικό τµήµα του πρανούς της παράκτιας επιχωµάτωσης, όπως φαίνεται από την κλιµακοειδή µορφή του πρανούς (Εικόνα 2.2.5) που υποδηλώνει περιστρεφόµενα τεµάχη επιφανειακών ιζηµάτων. Η έκταση της κατολίσθησης όπως υπολογίζεται από την ηχογραφία (Εικόνα 2.2.6), είναι περίπου 1000m 2. Σωτηρία Σουλιώτη 20

34 Περιοχή έρευνας Εικόνα 2.2.2: Βυθοµετρικός χάρτης. Η περιοχή κατασκευής οριοθετείται από τα σηµεία: Α,Β,Γ,,Ε,Ζ. Σωτηρία Σουλιώτη 21

35 Περιοχή έρευνας Εικόνα 2.2.3: Τοµογραφία 3.5kHz. Εικόνα 2.2.4: Ηχογραφία ηχοβολιστή πλευρικής σάρωσης. Σωτηρία Σουλιώτη 22

36 Περιοχή έρευνας Εικόνα 2.2.5: Τοµογραφία 3.5kHz. Εικόνα 2.2.6: Ηχογραφία ηχοβολιστή πλευρικής σάρωσης. Σωτηρία Σουλιώτη 23

37

38 Μεθοδολογία Κεφάλαιο 3ο Μεθοδολογία 3.1 Εισαγωγή Στο κεφάλαιο αυτό θα αναφερθούν οι µεθοδολογικές προσεγγίσεις που εφαρµόστηκαν στις δύο επιµέρους κατευθύνσεις της εργασίας µε ιδιαίτερα έµφαση στην δεύτερη κατεύθυνση. Στο διάγραµµα ροής της Εικόνα γίνεται µια προσπάθεια διαγραµµατικής απεικόνισης των µεθοδολογιών που χρησιµοποιήθηκαν στα πλαίσια αυτής της εργασίας. 3.2 Εργασίες πεδίου Η θαλάσσια γεωφυσική έρευνα για την αποτύπωση της µορφολογίας και γεωλογίας του πυθµένα στην περιοχή κατασκευής του λιµένα του Αιγίου εκτελέστηκε σε µία ζώνη µήκους 650m και εύρους 450m περίπου, η οποία εκτείνεται από την ακτογραµµή έως την ισοβαθή των 28m περίπου. (Τεχνική Έκθεση, 2000). Για την λεπτοµερή βυθοµετρική αποτύπωση του πυθµένα χρησιµοποιήθηκε σύστηµα τοµογράφου υποδοµής πυθµένα υψηλών συχνοτήτων (3.5 khz). Αρχικά και βάση του σχεδίου µελέτης σχεδιάστηκε και εκτελέστηκε ένα δίκτυο είκοσι πορειών κάθετων προς την ακτογραµµή συνολικού µήκους 9,4km. Οι πορείες είχαν µέσο µήκος περίπου 400m ενώ η απόσταση µεταξύ τους ήταν 20m. Η κλίµακα καταγραφής (Time Base) που χρησιµοποιήθηκε ήταν 0,1sec (εύρος καταγραφικού χαρτιού 75m). Κατά τη διάρκεια των ερευνών διαπιστώθηκε η ανάγκη διασκόπησης του πυθµένα σε µεγαλύτερη κλίµακα και για τον λόγο αυτό επαναλήφθηκαν δεκαπέντε πορείες µε κλίµακα καταγραφής 0,05sec (εύρος καταγραφικού χαρτιού 37,5m). Τελικά πραγµατοποιήθηκαν συνολικά 13,1km πορειών οι οποίες σχεδιάστηκαν και αποτυπώθηκαν µέσω του προγράµµατος AUTOCAD (Χάρτης 3.2.1). Για την λεπτοµερή αποτύπωση των µορφολογικών χαρακτηριστικών του πυθµένα στην υπό µελέτη περιοχή χρησιµοποιήθηκε ηχοβολιστής πλευρικής σάρωσης. Οι διαδροµές του ηχοβολιστή πλευρικής σάρωσης εκτελέστηκαν έτσι ώστε να επιτευχθεί πλήρης αποτύπωση της περιοχής έρευνας σε επικαλυπτόµενες ταινίες καταγραφής και να σχηµατιστούν οι τοµογραφίες. Συνολικά εκτελέστηκαν έντεκα πορείες παράλληλες προς την ακτογραµµή συνολικού µήκους 4km. Με τον τρόπο αυτό αποτυπώθηκε µία ζώνη έκτασης περίπου m 2 (Χάρτης 3.2.2). Για τις ανάγκες της βυθοµετρικής αποτύπωσης µετρήθηκαν 7900 βυθοµετρικά σηµεία σε µία έκταση 160 στρεµµάτων. Η πυκνότητα των σηµείων ήταν 49 / στρέµµα, ποσότητα 10 φορές µεγαλύτερη από την απαιτούµενη σύµφωνα µε τις προδιαγραφές του Π 696 για αποτυπώσεις σε κλίµακα 1:500. Πρέπει να αναφερθεί ότι όλη η επεξεργασία και µελέτη του πυθµένα έγινε µε τη χρήση των πορειών που φαίνονται στον Χάρτης ενώ εκείνες που φαίνονται στον Χάρτης δεν χρησιµοποιήθηκαν σε αυτή την µελέτη. (Τεχνική Έκθεση, 2000). Σωτηρία Σουλιώτη 24

39 Μεθοδολογία Εικόνα 3.2.1: ιάγραµµα Ροής Μεθοδολογία της διαδικασίας που ακολουθήθηκε στην παρούσα εργασία. Σωτηρία Σουλιώτη 25

40 Μεθοδολογία Χάρτης 3.2.1: Χάρτης πορειών του τοµογράφου υποδοµής πυθµένα (3.5KHz) όπως σχεδιάστηκαν στο πρόγραµµα Autocad, σε σύστηµα αναφοράς HATT. Χάρτης 3.2.2: Χάρτης πορειών του ηχοβολιστή πλευρικής σάρωσης όπως σχεδιάστηκαν στο πρόγραµµα Autocad, σε σύστηµα αναφοράς HATT. Σωτηρία Σουλιώτη 26

41 Μεθοδολογία 3.3 Ανάλυση και γεωλογική ερµηνεία τοµογραφιών αναγνώριση σεισµικών ανακλάσεων καθορισµός ακουστικών χαρακτηριστικών σεισµικών ανακλάσεων Η σεισµική τοµογραφία είναι βαθµοθετηµένη σε ισόχρονες γραµµές. Το καταγραφικό χαρτί που έχει συνήθως ένα εύρος 28 cm ισοδυναµεί σε χρονοαπόσταση που κυµαίνεται από 1 έως 4 sec ανάλογα µε την κλίµακα. Αν δεχθούµε σταθερή την ταχύτητα των σεισµικών κυµάτων και ίση µε 1500 m/sec τότε το εύρος των 28 cm αντιστοιχεί από 750 έως 3000m το οποίο σηµαίνει ότι η κατακόρυφη κλίµακα κυµαίνεται από 1:250 έως 1:1000. Η οριζόντια κλίµακα εξαρτάται από την ταχύτητα του πλοίου και την ταχύτητα εκτύλιξης του καταγραφικού χαρτιού. Η οριζόντια κλίµακα χαράσσεται πάνω στο καταγραφικό χαρτί, σε τακτά ίσα χρονικά διαστήµατα συνήθως των 5 ή 10 ή 15 λεπτών. Η ερµηνεία των τοµογραφιών βασίσθηκε στον καθορισµό των ακουστικών χαρακτηριστικών της σεισµικής ανάκλασης του πυθµένα και των υποεπιφανειακών σεισµικών ανακλάσεων δηλαδή στον προσδιορισµό της µορφής (configuration), της συνέχειας (continuity) και του πλάτους ή έντασης (amplitude) κάθε σεισµικής ανάκλασης. Η ανάλυση των τοµογραφιών έδειξε την παρουσία µια συγκεκριµένης στρωµατογραφικής διάταξης της περιοχής έρευνας. ύο υποεπιφανειακοί ορίζοντες εντοπίστηκαν να διατρέχουν όλη την περιοχή. Οι ορίζοντες αυτοί οριοθετούν τρεις ιζηµατογενείς ενότητες (Εικόνα 3.3.1). Η ανώτερη ενότητα έχει πάχος που κυµαίνεται από 11 έως 15m και αυξάνει προς τα κατάντη και εσωτερικά παρουσιάζει σαφείς έως ασαφείς και ασθενείς ανακλάσεις. Η δεύτερη ενότητα έχει πάχος που κυµαίνεται από 4 έως 6m και συνίσταται παρόµοια από σαφείς έως ασαφείς και ασθενείς ανακλάσεις. Η κατώτερη ενότητα, δηλαδή αυτή που υπόκειται του δεύτερου υποεπιφανειακού ορίζοντα, δεν είναι δυνατόν να µελετηθεί λόγω της περιορισµένης διείσδυσης των ηχητικών κυµάτων. Επιπλέον εντοπίστηκε ζώνη σεισµοκονιασµένης καταγραφής σε σηµαντική έκταση στην περιοχή έρευνας και συγκεντρώνονται στο πάνω µέρος της δεύτερης ενότητας (Εικόνα 2.2.3). Αυτός ο ακουστικός τύπος δηλώνει την παρουσία αερίων υδρογοναναθράκων στους πόρους των ιζηµάτων και αποτελεί ένα σύνηθες φαινόµενο για τα περιβάλλοντα υφαλοκρηπίδας του Ελληνικού χώρου (Papatheodorou et al 1993, Hasiotis et al 1996, Christodoulou et al 2003). Για την ποσοτικοποίηση των τοµογραφιών 3.5kHz εκτιµήθηκαν οι πιο κάτω παράµετροι: Βάθος του πυθµένα. Βάθος 1 ου ορίζοντα από την επιφάνεια του πυθµένα. Βάθος 2 ου ορίζοντα από την επιφάνεια του πυθµένα. Βάθος ορίζοντα αερίων υδρογονανθράκων στους πόρους των ιζηµάτων. Αριθµός σαφών και ασαφών σεισµικών ανακλάσεων στην επιφανειακή ιζηµατογενή ενότητα (πυθµένας - 1 ος ορίζοντας). Αριθµός σαφών και ασαφών σεισµικών ανακλάσεων στην δεύτερη ιζηµατογενή ενότητα (1 ος ορίζοντας - 2 ος ορίζοντας). Σωτηρία Σουλιώτη 27

42 Μεθοδολογία Εικόνα 3.3.1: Τοµογραφία 3.5kHz. 3.4 Χρήση και επεξεργασία των χαρτών AutoCAD Για την µελέτη του πυθµένα του λιµένα του Αιγίου πραγµατοποιήθηκε χωρική ανάλυση µε ψηφιδωτές επιφάνειες µε χρήση των Γεωγραφικών Συστηµάτων Πληροφοριών, ArcGIS έκδοση 9. Ως χρήστες έχουµε τη δυνατότητα να χρησιµοποιήσουµε αρχεία και από άλλα σχεδιαστικά προγράµµατα, όπως το AUTOCAD, χωρίς να χρειάζονται ιδιαίτερη µετατροπή. (Κωστής Κουτσόπουλος, Νίκος Ανδρουλακάκης) Μοντελοποίηση της πληροφορίας Τα βήµατα που πραγµατοποιήθηκαν κατά την επεξεργασία της πληροφορίας είναι τα ακόλουθα. Γίνεται η εισαγωγή των παραπάνω AutoCad αρχείων (Χάρτης και Χάρτης 3.2.2) στο περιβάλλον του ArcGIS, για να αρχίσει η επεξεργασία αυτών, δηλαδή η ψηφιοποίηση των στοιχείων µε µορφή σηµείων ή γραµµών µε τη χρήση αυτών των χαρτών. Στα αρχεία αυτά δεν απαιτείται αλλαγή στην εµφάνιση του σχεδίου, παρά µόνο να παρουσιαστούν στο περιβάλλον εργασίας του ArcGIS, σαν εικόνες και στη συνέχεια να µετατραπούν σε σχηµατικά αρχεία (shapefiles). Πρέπει να ληφθεί υπ όψη και το σύστηµα αναφοράς στο οποίο βρίσκεται το αρχείο AutoCad και το σύστηµα το οποίο θα χρησιµοποιηθεί στο ArcGIS. Γι αυτό πριν την εισαγωγή των αρχείων AutoCad στο περιβάλλον του ArcGIS, γίνεται η αλλαγή του συστήµατος αναφοράς στο οποίο βρίσκονται (HATT) και εφαρµόζεται το νέο σύστηµα που είναι το ΕΓΣΑ 87 (ή Greek Grid). Παρατηρείται ότι κατά την εισαγωγή πλέον των σχεδίων στο ArcGIS εµφανίζονται να έχουν στραφεί λίγο από την αρχική τους θέση, αλλά αυτό ήταν Σωτηρία Σουλιώτη 28

43 Μεθοδολογία αναµενόµενο µε την αλλαγή του συστήµατος αναφοράς (Χάρτης και Χάρτης 3.4.2). Στο παράθυρο της οθόνης εµφανίζονται τα αρχεία CAD µε τέσσερα επίπεδα πληροφορίας του σχεδιαστικού αρχείου: τα Annotation, Point, Polygon και Polyline, τα οποία συνιστούν όλα τα στοιχεία του χάρτη και τα οποία αποτελούν απλώς µια εικόνα για το περιβάλλον του ArcMap. Γι αυτό και δεν είναι δυνατόν να επεξεργαστούν αρχεία σαν και αυτά και είναι απαραίτητη η µετατροπή τους αρχικά σε σχηµατικό αρχείο και έπειτα σε ψηφιακή µορφή. Για κάθε χαρακτηριστικό του χάρτη δηµιουργούνται ξεχωριστά σχηµατικά αρχεία (shapefiles), όπως είναι οι ισοβαθείς, οι πορείες του πλοίου, η ακτογραµµή κλπ. Χάρτης 3.4.1: Χάρτης πορειών του τοµογράφου υποδοµής πυθµένα (3.5KHz) όπως σχεδιάστηκαν στο πρόγραµµα Autocad, σε σύστηµα αναφοράς EGSA 87. Σωτηρία Σουλιώτη 29

44 Μεθοδολογία Χάρτης 3.4.2: Χάρτης πορειών του ηχοβολιστή πλευρικής σάρωσης όπως σχεδιάστηκαν στο πρόγραµµα Autocad, σε σύστηµα αναφοράς EGSA Ψηφιδωτά δεδοµένα ψηφιοποίηση αρχείων AutoCAD Τα σχηµατικά αρχεία που δηµιουργήθηκαν δεν µπορούν να επεξεργαστούν µιας και αυτά παρουσιάζονται ως γραµµές ή σηµεία ή πολύγωνα στο περιβάλλον εργασίας του ArcGIS και έτσι δεν υπάρχει δυνατότητα αλλαγής της εµφάνισής τους ή κάποιας µορφής χωρική ανάλυση. Απαιτείται εποµένως η ψηφιοποίηση όλων των στοιχείων των χαρτών ώστε να µπορούµε να τα χρησιµοποιήσουµε στο πρόγραµµα ArcGIS. Κάθε χαρακτηριστικό του χάρτη ψηφιοποιείται σε διαφορετικό layer. Έγινε η ψηφιοποίηση των σηµείων προσδιορισµού θέσης τα οποία σηµειώνονται επάνω στις τοµογραφίες (σηµεία top). Όλα αυτά γίνονται βέβαια µε οδηγό τους αρχικούς χάρτες AutoCad που εισήχθησαν στο πρόγραµµα ArcGIS και εφόσον είναι γεωαναφερµένα (µε σύστηµα αναφοράς το Greek Grid) είναι δυνατόν να εισαχθούν για όλα πλέον τα σηµεία, οι συντεταγµένες τους. Έτσι συνδέεται κάθε σηµείο µε την αντίστοιχη εσωτερική βάση δεδοµένων της οποίας κάθε στοιχείο του χάρτη είναι και µία εγγραφή. Στον πίνακα των περιγραφικών χαρακτηριστικών που σχηµατίζεται για όλα πλέον τα σηµεία, εµφανίζονται η ονοµασία του καθενός και οι συντεταγµένες τους. Στην εσωτερική βάση δεδοµένων είναι εφικτή η συµπλήρωση στοιχείων για κάθε χαρακτηριστικό που παρέχεται από τον χάρτη (π.χ. πιστοποίηση θέσης, ιεραρχία κλπ.). Ακολουθεί η µετατροπή του ψηφιακού υποβάθρου των σηµείων σε µορφή επεξεργάσιµη από το GIS (shapefile). Πρέπει να σηµειωθεί ότι κάθε χαρακτηριστικό Σωτηρία Σουλιώτη 30

45 Μεθοδολογία του (δηλαδή σηµεία, πορείες, ισοβαθείς κλπ.) αποτελεί διαφορετικό σχηµατικό αρχείο (shapefile). Έπεται η δηµιουργία ενός νέου σχηµατικού αρχείου που είναι η ψηφιοποίηση των πορειών που ακολούθησε το πλοίο, η οποία συνίσταται στην ένωση των παραπάνω ψηφιοποιηµένων πλέον σηµείων. Κάθε στοιχείο (εγγραφή) στη βάση δεδοµένων παίρνει ένα µοναδικό κωδικό ο οποίος διευκολύνει στη διαχείριση αυτών. ηµιουργείται ένα νέο αρχείο πίνακας σε µορφή excel για κάθε χαρακτηριστικό, του οποίου οι δύο πρώτες στήλες είναι ο µοναδικός κωδικός και το όνοµα του κάθε στοιχείου, µε την ίδια µορφή που υπάρχει στην εσωτερική βάση δεδοµένων. Αυτό το νέο αρχείο περιέχει όλα τα στοιχεία της βάσης. Στο αρχείο αυτό προστείθονται όλα τα δεδοµένα που υπήρχαν στην εσωτερική βάση αρχικά. Στην τελική µορφή της η εσωτερική βάση περιέχει µόνο όνοµα και κωδικό. Ο λόγος που αποκλείεται η εσωτερική βάση και εµπλουτίζεται η εξωτερική είναι ότι µε αυτόν τον τρόπο ενισχύεται η σταθερότητα του συστήµατος και διευκολύνεται η εισαγωγή στοιχείων από διάφορες µορφές σε ένα πρόγραµµα διαχείρισης πινάκων. Τέλος, γίνεται η µετατροπή των δεδοµένων από την προβολή της εικόνας σε γεωγραφική. Ένα σηµαντικό ζήτηµα είναι η δόµηση της βάσης των δεδοµένων έτσι ώστε να περιέχει όλα τα δεδοµένα µε τέτοια µορφή που να απαντά σε συγκεκριµένα ερωτήµατα. 3.5 Υπολογισµός παραµέτρων σεισµικών καταγραφών Βάθος πυθµένα Έχοντας ψηφιοποιήσει τα σηµεία και τις πορείες που ακολούθησε το πλοίο προκειµένου να γίνουν οι µετρήσεις, µπορούµε να ξεκινήσουµε τη διαδικασία υπολογισµού του βάθους του πυθµένα. Αυτό δεν θα γίνει µε τη χρήση του προγράµµατος ArcGIS 9 αλλά µε την παλαιότερη έκδοση αυτού, το ArcView 3.2 και µε τη βοήθεια εντολών (script) που προτάθηκαν και κατασκευάστηκαν από τους Chalari et al (in press). Απαραίτητη προϋπόθεση για τον υπολογισµό αυτό είναι η ύπαρξη των τοµογραφιών σε ηλεκτρονική µορφή, ώστε να µπορέσουµε να τα ψηφιοποιήσουµε και στη συνέχεια να υπολογίσουµε το βάθος. Επίσης, πρέπει να αναφερθεί ότι για µεγαλύτερη ακρίβεια στην εκτίµηση της µορφολογίας του πυθµένα έγινε πύκνωση των πορειών µεταξύ των σηµείων top και δηµιουργήθηκαν αρκετά σηµεία µεταξύ αυτών, στα οποία υπολογίσαµε και σε αυτά το βάθος τους. Τέλος, για ακόµα καλύτερα αποτελέσµατα στο τελικό σχέδιο µε τις πορείες και αφού έγινε και ο υπολογισµός των βαθών για κάθε σηµείο του πυθµένα, ενσωµατώσαµε και τα σηµεία της ακτογραµµής θεωρώντας ότι αυτά έχουν µηδενικό βάθος (βρίσκονται στην επιφάνεια της θάλασσας). Το τελικό αποτέλεσµα είναι ένα σύνολο σηµείων που αποτελούν τις αρχικές πορείες του πλοίου και σε καθένα όµως από τα σηµεία αυτά φαίνεται και το βάθος που έχει ο πυθµένας στα αντίστοιχα κατακόρυφα σηµεία, (Χάρτης 3.5.1). Σωτηρία Σουλιώτη 31

46 Μεθοδολογία Χάρτης 3.5.1: Σηµεία που σχηµατίζουν την πορεία του πλοίου για τον υπολογισµό του βάθους του πυθµένα Βάθη πρώτου και δεύτερου υποεπιφανειακού ορίζοντα Για τον υπολογισµό των βαθών του πρώτου και δεύτερου υποεπιφανειακού ορίζοντα ακολουθήθηκε η ίδια διαδικασία µε εκείνη που ακολουθήθηκε για τον καθορισµό του βάθους του πυθµένα. Στους ορίζοντες όµως αυτούς δεν έχει συµπεριληφθεί η επίδραση που µπορεί να έχει στην µορφολογία η ακτογραµµή. Αφού έγινε η ψηφιοποίηση του κάθε ορίζοντα δηµιουργώντας ξεχωριστό σχηµατικό αρχείο, υπολογίστηκε το βάθος τους όπως παραπάνω. Έπειτα εισήχθησαν στο ArcGIS µε σκοπό τη δηµιουργία βυθοµετρικού χάρτη. Πρέπει να αναφερθεί ότι τόσο ο πρώτος όσο και ο δεύτερος υποεπιφανειακός ορίζοντας δεν εµφανίζονται σε όλο το µήκος των πορειών και δεν διακρίνονται σε όλο το µήκος τους από συνέχεια και σαφήνεια όπως ο πυθµένας. Αλλά παρ όλα αυτά υπήρχαν αρκετά σηµεία που και οι δύο ορίζοντες εµφανίζονταν σαφείς και συνεχείς στην περιοχή του ενδιαφέροντός µας και κατέστη δυνατή η επεξεργασία τους. Μεγάλη ασάφεια παρουσίαζαν κυρίως στην δυτική πλευρά των πορειών, δηλαδή κατά µήκος της ακτογραµµής. Αυτό όµως ήταν αναµενόµενο αφού εκεί γίνονταν τα έργα για την κατασκευή του νέου λιµένα (περιοχή βυθοκορήσεων). (Χάρτης 3.5.2, Χάρτης 3.5.3). Σωτηρία Σουλιώτη 32

47 Μεθοδολογία Χάρτης 3.5.2: Σηµεία που σχηµατίζουν την πορεία του πλοίου για τον υπολογισµό του βάθους του 1 ου υποεπιφανειακού ορίζοντα. Χάρτης 3.5.3: Σηµεία που σχηµατίζουν την πορεία του πλοίου για τον υπολογισµό του βάθους του 2 ου υποεπιφανειακού ορίζοντα. Σωτηρία Σουλιώτη 33

48 Μεθοδολογία Βάθος ορίζοντα αερίων Στις τοµογραφίες παρατηρήθηκε τοπικά η εµφάνιση σεισµικών ανακλάσεων που µπορούν να θεωρηθούν ως σεισµοκονιασµένες (seismic smearing ή acoustic turbid zone) και οφείλονται στη διάχυση που υφίσταται η ακουστική ενέργεια των σεισµικών κυµάτων από την ύπαρξη υδρογονανθράκων στους πόρους των ιζηµάτων. (Εικόνα 3.5.1). Η άνοδος των αερίων υδρογονανθράκων διαπιστώθηκε υπό την µορφή µικρών θυλάκων ενώ σε ορισµένες περιπτώσεις η άνοδος αυτών συνοδεύεται από παραµόρφωση των αµέσως υπερκείµενων ιζηµάτων. Στην εργασία αυτή ασχοληθήκαµε και µε την µελέτη αυτών και υπολογίστηκε όπως και στους προηγούµενους ορίζοντες το βάθος του ορίζοντα των αερίων. Ακολουθήθηκε η ίδια διαδικασία µέσω της ψηφιοποίησης του ορίζοντα αυτού από τις τοµογραφίες και τη χρήση του ArcView 3.2. Εικόνα 3.5.1: Τοµογραφία 3.5ΚΗz όπου φαίνεται ο ορίζοντας των αερίων Προσδιορισµός όλων των οριζόντων, σαφών ασαφών και των ποσοστών αυτών και βάθος του κατώτερου ορίζοντα Όλες οι σεισµικές ανακλάσεις που αποτυπώθηκαν στις τοµογραφίες 3.5kHz µελετήθηκαν και διαχωρίστηκαν µε βάση τη σαφήνειά τους σε σαφείς και ασαφείς. Καταµετρήθηκε ο αριθµός των σαφών και των ασαφών σεισµικών ανακλάσεων στις δύο ανώτερες ιζηµατογενείς ενότητες (πυθµένας 1 ος ορίζοντας, 1 ος ορίζοντας 2 ος ορίζοντας) και υπολογίστηκαν τα ποσοστά τους. Ο προσδιορισµός των στοιχείων για τον καθορισµό των παραπάνω οριζόντων έγινε µε την µελέτη των τοµογραφιών και τη γραφική επεξεργασία αυτών, σε αντίθεση µε τους άλλους ορίζοντες που η επεξεργασία τους έγινε µε τη χρήση ηλεκτρονικών µεθόδων. Αφού καταγράφηκαν όλα τα απαραίτητα στοιχεία για τον προσδιορισµό των διαφόρων οριζόντων, έγινε η εισαγωγή τους στο ArcGIS και ξεκίνησε η µελέτη τους. Πρέπει να αναφερθεί ότι για τον προσδιορισµό των οριζόντων αυτών στηριχθήκαµε στα στοιχεία που λάβαµε από την κάθε κορυφή top των τοµογραφιών, χωρίς να γίνει πύκνωση αυτών. Έτσι, δηµιουργήθηκε ένας πίνακας σε µορφή excel που περιείχε τις κορυφές, τις συντεταγµένες τους και όλες τις άλλες µετρήσεις (δηλαδή τον αριθµό των οριζόντων µέχρι την πρώτη ψευδανάκλαση, το βάθος του κατώτερου ορίζοντα, Σωτηρία Σουλιώτη 34

49 Μεθοδολογία τον αριθµό των σαφών και ασαφών οριζόντων και τα ποσοστά αυτών) και έχοντας αυτόν σαν οδηγό έγινε η µελέτη και η επεξεργασία των παραπάνω παραµέτρων. Όλα αυτά που καταγράφηκαν θα χρησιµοποιηθούν για την παρουσίαση των παραπάνω επιπέδων µε τη µορφή βυθοµετρικού χάρτη ηµιουργία βυθοµετρικού χάρτη και χωρικών κατανοµών των παραµέτρων Έχει πλέον γίνει η εισαγωγή στο περιβάλλον του ArcGIS όλων των σηµείων στα οποία ο τοµογράφος υποδοµής πυθµένα εξέπεµψε ηχητικά κύµατα µε σκοπό την αποτύπωση της µορφολογίας του πυθµένα και των κατώτερων οριζόντων από αυτόν καθώς και ο προσδιορισµός και το βάθος του κάθε ορίζοντα. Εποµένως, είναι δυνατή η δηµιουργία του βυθοµετρικού χάρτη και η εµφάνιση αυτού σε τρισδιάστατη µορφή. Όλοι οι παραπάνω ορίζοντες θα παρουσιασθούν σε τρισδιάστατη µορφή δίνοντάς µας τη δυνατότητα να εξαχθούν πιο εύκολα τα συµπεράσµατα για την µορφολογία και σύσταση του πυθµένα. Για να παρουσιαστούν µε τη µορφή χάρτη τα παραπάνω στοιχεία που υπολογίσθηκαν και εισήχθησαν στο GIS, θα χρησιµοποιηθούν κάποια άλλα προϊόντα του προγράµµατος εκτός από τις τρεις εφαρµογές του ArcGIS: ArcMap, ArcCatalog και ArcToolbox. Πρόκειται για τα: i. ArcGIS Spatial Analyst, µε το οποίο µπορούµε να δηµιουργήσουµε επίπεδο, να κάνουµε αναζητήσεις καθώς και ανάλυση συνδυάζοντας τα επίπεδα µεταξύ τους. Επίσης µπορούµε να παράγουµε επίπεδα από διανυσµατικά δεδοµένα όπως για παράδειγµα να δηµιουργήσουµε ένα επίπεδο κλίσεων από ένα επίπεδο ισοϋψών καµπύλων. ii. ArcGIS Geostatistical Anlysis, µε το οποίο µπορούµε να δηµιουργήσουµε επίπεδα από έναν µικρό αριθµό δειγµάτων και να προβλέπουµε τιµές σε σηµεία που δεν έχουµε πάρει δείγµατα. Στην συγκεκριµένη περίπτωση µιας και επιθυµήτω η απεικόνιση των οριζόντων στην ευρύτερη περιοχή του λιµένα του Αιγίου χρησιµοποιήθηκε το ArcGIS Geostatistical Anlysis. Εξ άλλου τα διαθέσιµα στοιχεία, επέβαλαν τη χρήση αυτού του εργαλείου του προγράµµατος και όχι του ArcGIS Spatial Analyst. Η επεξεργασία των στοιχείων ξεκίνησε µε τον σχηµατισµό του βυθοµετρικού χάρτη του πυθµένα για τον οποίο εφαρµόστηκε η µέθοδος Ordinary Kriging (Prediction Map). Και για τους τρεις ορίζοντες ακολουθήθηκε αυτή η µέθοδος και οι τελικοί χάρτες παρουσιάζονται µε κατάταξη βαθών ανά ένα µέτρο. Στους Χάρτης έως και Χάρτης φαίνονται οι διάφοροι ορίζοντες µετά την εφαρµογή της µεθόδου Ordinary Kriging. Πρέπει να αναφερθεί ότι πριν δηµιουργηθεί ο χάρτης για τον κάθε ορίζοντα έχουν γεωαναφερθεί τα στοιχεία εκείνα (οι πορείες που ψηφιοποιήθηκαν και βάση των οποίων υπολογίστηκε το βάθος του κάθε ορίζοντα) χρησιµοποιώντας ως σύστηµα αναφοράς πάντα το Greek Grid. Με την µέθοδο αυτή σχηµατίστηκε η βυθοµετρία στην περιοχή του λιµένα του Αιγίου µε εκτίµηση και της ευρύτερης περιοχής τόσο για τον πυθµένα όσο και για τους δύο πιο έντονα εµφανιζόµενους ορίζοντες κάτω από αυτόν. Η ίδια διαδικασία ακολουθήθηκε και για τον ορίζοντα των αερίων και για τον προσδιορισµό µε τη µορφή αυτή των υπόλοιπων χαρακτηριστικών που µελετήθηκαν στις τοµογραφίες. (Χάρτης 4.1.4). Σωτηρία Σουλιώτη 35

50 Μεθοδολογία Έχουν µετατραπεί πλέον οι τοµογραφίες σε ψηφιδωτή µορφή και έχουν παρασταθεί όλοι οι ορίζοντες µε τη µορφή βυθοµετρικού χάρτη καθώς και όλα τα άλλα στοιχεία που µελετήθηκαν από τις τοµογραφίες. Επιπλέον, είναι δυνατή η σύγκριση µεταξύ των οριζόντων και ο υπολογισµός του πάχους του κάθε ορίζοντα. Όλα αυτά βέβαια θα παρουσιάζονται σαν χάρτες µε την επιθυµητή κατάταξη του βάθους ή του πάχους του κάθε ορίζοντα. Στους Χάρτης έως και Χάρτης φαίνονται τα αποτελέσµατα της µελέτης των διαφόρων παραµέτρων για τους υποεπιφανειακούς ορίζοντες Τρισδιάστατη ανάλυση (3D Analysis) Είναι πλέον δυνατή η παρουσίαση όλων των παραπάνω χαρτών σε τρισδιάστατη µορφή και έτσι να υπάρχει µία καλύτερη οπτική άποψη του πυθµένα και των στρωµάτων κάτω από αυτόν. Επίσης µπορούν να φανούν από όλες τις οπτικές γωνίες η περιοχή και συγκεντρωµένοι όλοι οι ορίζοντες. Για την τρισδιάστατη απεικόνιση θα χρησιµοποιηθεί ένα άλλο εργαλείο των ΓΣΠ, το ArcGIS 3D Analyst µε το οποίο µπορούµε να δηµιουργήσουµε, να αναλύσουµε και να οπτικοποιήσουµε χωρικά δεδοµένα σε τρεις διαστάσεις. Ο πυρήνας του λογισµικού αυτού (του ArcGIS 3D Analyst) είναι η εφαρµογή ArcScene, η οποία µας δίνει τη δυνατότητα να δούµε τα δεδοµένα από οποιαδήποτε οπτική γωνία, να πλοηγηθούµε πάνω από αυτά, να προσδιορίσουµε περιοχές που δεν φαίνονται οπτικά από κάποια δοσµένα σηµεία ή να φτιάξουµε γραµµές οπτικής διαθεσιµότητας από ένα σηµείο σε ένα άλλο. Τέλος, µπορούν να δηµιουργηθούν χάρτες κλίσεων και προσανατολισµού των εδαφών, µηκοτοµές και να ορίστεί το υψόµετρο διαφόρων σηµείων σε κάποια επιφάνεια. Για να µετατραπούν οι βυθοµετρικοί χάρτες στην τρισδιάστατη µορφή απαραίτητη προϋπόθεση είναι η µετατροπή τους σε ψηφιδωτή µορφή (raster). Έτσι, αφού γίνουν όλες οι απαραίτητες ρυθµίσεις που παρέχονται από το πρόγραµµα, παρουσιάζονται παρακάτω όλοι οι ορίζοντες όπως αυτοί προέκυψαν µετά από την επεξεργασία που έγινε στα ρολά των τοµογραφιών. Όλοι οι ορίζοντες έχουν τοποθετηθεί ανάλογα µε το βάθος που βρίσκεται ο καθένας και έτσι είναι δυνατή η διάκριση της ακριβής µορφολογίας τόσο του πυθµένα όσο και των άλλων δύο οριζόντων αλλά και της απόστασης που υπάρχει ανάµεσά τους δηλαδή το πάχος που έχει καθένας. (Χάρτης έως και Χάρτης ). Με τον ίδιο τρόπο µπορεί να παρασταθεί και ο ορίζοντας των αερίων και εκείνοι που δείχνουν τον αριθµό των συνολικών οριζόντων µέχρι την πρώτη ψευδανάκλαση, το βάθος του κατώτερου ορίζοντα, τον αριθµό των σαφών και των ασαφών και τα ποσοστά αυτών. (Χάρτης έως και Χάρτης ) Εισαγωγή γεωτρήσεων Το τελευταίο στάδιο αυτού του τµήµατος της µελέτης περιλαµβάνει την εισαγωγή των γεωτρήσεων που έγιναν στον λιµένα του Αιγίου και την µελέτη εκείνων που βρίσκονταν στην υπό εξέταση περιοχή. Σκοπός των γεωτρήσεων αυτών είναι να διερευνηθούν οι συνθήκες γεωλογικής υποδοµής του πυθµένα στο βόρειο τµήµα των έργων για την κατασκευή του λιµένα και να γίνει σύγκριση των αποτελεσµάτων µε εκείνα που εξάγονται από την ανάλυση και µελέτη των γεωφυσικών δεδοµένων (βάθος οριζόντων, βάθος αερίων). Σωτηρία Σουλιώτη 36

51 Μεθοδολογία Για την εισαγωγή των γεωτρήσεων στο περιβάλλον του ArcGIS χρησιµοποιήθηκαν τα στοιχεία που υπήρχαν από την µελέτη που είχε γίνει για την κατασκευή του λιµένα και κυρίως οι συντεταγµένες των σηµείων που έγιναν οι γεωτρήσεις. Κατά την εισαγωγή των σηµείων αυτών έγινε ταυτόχρονα και η επιλογή των συστήµατος αναφοράς γεωαναφορά, που είναι όπως και στους άλλους χάρτες το σύστηµα Greek Grid. Οι γεωτρήσεις ήταν υποθαλάσσιες και άρχισαν από τον πυθµένα (µε υψόµετρο κεφαλής 7m έως 11,5m) και µήκος κυµαινόµενο µεταξύ 25m και 42m περίπου. Έτσι αφού τοποθετήθηκαν στη σωστή θέση πάνω στους χάρτες µε τις πορείες που είχαµε δηµιουργήσει άρχισε η επεξεργασία αυτών αποκλείοντας εκείνες που βρίσκονταν εκτός του λιµένα. Έγιναν συνολικά δεκατέσσερις υποθαλάσσιες γεωτρήσεις αλλά µόνο οι εννέα από αυτές βρίσκονταν στην υπό µελέτη περιοχή. Για την επεξεργασία των γεωτρήσεων ακολουθεί η ψηφιοποίηση αυτών των σηµείων που εισήχθησαν και η ένωσή τους έτσι ώστε να σχηµατιστεί µία συνεχόµενη πορεία αυτών. Εποµένως, έχουν δηµιουργηθεί δύο διαφορετικά σχηµατικά αρχεία. Ένα για τα σηµεία των γεωτρήσεων και ένα για την ένωση αυτών µε γραµµές που αποτελούν µία πορεία όπως έγινε και προηγουµένως µε την ένωση των top για των σχηµατισµό των πορειών του πλοίου. Το σχηµατικό αρχείο που αποτελεί την ένωση των σηµείων των γεωτρήσεων είναι εκείνο που θα χρησιµοποιηθεί για να σχηµατιστούν τα διάφορα εδαφικά επίπεδα και τα οποία θα παρασταθούν σε τρισδιάστατη µορφή, στο περιβάλλον του ArcScene. Στον πίνακα των χαρακτηριστικών του αρχείου των γεωτρήσεων έχουν ωστόσο εισαχθεί τα βάθη στα οποία διαχωρίζονται ποιοτικά τα διάφορα επίπεδα κάτω από την επιφάνεια του πυθµένα και βάση των οποίων θα σχηµατιστούν τα εδαφικά επίπεδα στο ArcScene. Στους Χάρτης έως και Χάρτης φαίνονται οι γεωτρήσεις όπως αυτές έγιναν και η θέση που καταλαµβάνουν στην περιοχή και σε συνάρτηση µε τον πυθµένα και τους υποεπιφανειακούς ορίζοντες. 3.6 Εφαρµογή της παραγοντικής ανάλυσης στην περιοχή του νέου λιµένα Αιγίου Η παραγοντική ανάλυση εφαρµόστηκε σε 56 σηµεία (top) και στο µεγαλύτερο µέρος των δεδοµένων, αφού αποµακρύνθηκαν κάποιες παράµετροι όπως τα βάθη του πρώτου και δεύτερου υποεπιφανειακού ορίζοντα. Τα υπόλοιπα σηµεία αποκλείστηκαν από τη διαδικασία της παραγοντικής ανάλυσης λόγω έλλειψης στοιχείων για όλες τις παραµέτρους που επιλέχθηκαν. Συνεπώς, ο πίνακας δεδοµένων στον οποίο εφαρµόσθηκε η παραγοντική ανάλυση είναι ένας πίνακας που συγκροτείται από 8 στήλες και 56 γραµµές, δηλαδή τα 56 σηµεία (Πίνακας 3.6.1). Αυτό αποτελεί το πρώτο στάδιο της παραγοντικής ανάλυσης. (βλέπε Παράρτηµα III). Σωτηρία Σουλιώτη 37

52 Μεθοδολογία Πίνακας 3.6.1: Πίνακας εδοµένων στον οποίο εφαρµόσθηκε η Παραγοντική Ανάλυση. ΚΟΡΥΦΗ ΒΑΘΟΣ ΚΑΤΩΤΕΡΟΥ ΥΠΟΕΠΙΦ. ΟΡΙΖΟΝΤΑ ΒΑΘΟΣ ΟΡΙΖΟΝΤΑ ΑΕΡΙΩΝ ΠΑΧΟΣ 1 ου ΥΠΟΕΠΙΦ. ΟΡΙΖΟΝΤΑ ΠΑΧΟΣ 2 ου ΥΠΟΕΠΙΦ. ΟΡΙΖΟΝΤΑ ΣΑΦΕΙΣ ΟΡΙΖ. ΜΕΤΑΞΥ ΠΥΘΜΕΝΑ & 1 ου ΥΠΟΕΠΙΦ. ΑΣΑΦΕΙΣ ΟΡΙΖ. ΜΕΤΑΞΥ ΠΥΘΜΕΝΑ & 1 ου ΥΠΟΕΠΙΦ. ΣΑΦΕΙΣ ΟΡΙΖ. ΜΕΤΑΞΥ 1 ου & 2 ου ΥΠΟΕΠΙΦ. ΑΣΑΦΕΙΣ ΟΡΙΖ. ΜΕΤΑΞΥ 1 ου & 2 ου ΥΠΟΕΠΙΦ Σωτηρία Σουλιώτη 38

53 Μεθοδολογία Αφού υπολογίστηκαν οι συντελεστές συσχέτισης (Στάδιο 2 της Π.Α.), έγινε η επίλυση του πίνακα των συντελεστών αυτών (Στάδιο 3 της Π.Α.) που οδήγησε στον υπολογισµό των ιδιοτιµών καθώς και στα ποσοστά της ολικής διακύµανσης (Πίνακας 3.6.2). Πίνακας 3.6.2: Πίνακας ιδιοτιµών και ποσοστών ολικής διακύµανσης. ΠΑΡΑΓΟΝΤΑΣ Ι ΙΟΤΙΜΗ ΠΟΣΟΣΤΟ ΟΛΙΚΗΣ ΙΑΚΥΜΑΝΣΗΣ ΠΟΥ ΕΚΦΡΑΖΕΤΑΙ ΑΠΟ ΤΗΝ ΣΥΓΚΕΚΡΙΜΕΝΗ Ι ΙΟΤΙΜΗ (%) ΑΘΡΟΙΣΤΙΚΟ ΠΟΣΟΣΤΟ ΟΛΙΚΗΣ ΙΑΚΥΜΑΝΣΗΣ (%) Το άθροισµα των ιδιοτιµών είναι ίσο µε το άθροισµα των διακυµάνσεων (ολική διακύµανση) των µεταβλητών, οι οποίες παρουσιάζουν η κάθε µία, διακύµανση µονάδα µιας και βρίσκονται υπό τυποποιηµένη µορφή. Συνεπώς το άθροισµα των ιδιοτιµών είναι ίσο µε 8. Ο καθορισµός του αριθµού των παραγόντων που τελικά θα διατηρηθούν είναι το κρισιµότερο στάδιο της παραγοντικής ανάλυσης. Σε αυτή την εφαρµογή της παραγοντικής ανάλυσης θα αναπτυχθούν όλα τα κριτήρια που έχουν αναφερθεί στο Στάδιο 4β (βλέπε Παράρτηµα III). Σύµφωνα µε τα κριτήρια αυτά, προτείνονται ως καταλληλότεροι αριθµοί διατηρούµενων παραγόντων οι -2-, -3-, και -4-. Η διατήρηση δύο µόνο παραγόντων οδηγεί σε απώλεια του ποσοστού της ολικής διακύµανσης ( = %) το οποίο είναι σηµαντικό και πιθανώς προκαλεί αντίστοιχα σηµαντική απώλεια πληροφοριών. Ο έλεγχος της καταλληλότητας των άλλων δύο προτεινόµενων αριθµών παραγόντων (δηλαδή 3 και 4) είναι απαραίτητο να γίνει σύµφωνα µε γεωλογικά κριτήρια έτσι ώστε οι προκύπτοντες παράγοντες να έχουν γεωλογική σηµασία. Σωτηρία Σουλιώτη 39

54 Μεθοδολογία Ο υπολογισµός των µη περιστραµένων φορτίσεων (Στάδιο 4α) για τρεις και τέσσερις διατηρούµενους παράγοντες (Στάδιο 4β) και η περιστροφή των αξόνων των παραγόντων (Στάδιο 4γ) οδήγησε στις τελικές φορτίσεις των περιστραµένων παραγόντων που παρουσιάζονται στον Πίνακας Πίνακας 3.6.3: Πίνακας Περιστραµένων Παραγοντικών Φορτίσεων 4 µελούς Παραγοντικού Μοντέλου. ΜΕΤΑΒΛΗΤΕΣ ΠΑΡΑΓΩΝ 1 ΠΑΡΑΓΩΝ 2 ΠΑΡΑΓΩΝ 3 ΠΑΡΑΓΩΝ 4 ΚΟΙΝΕΣ ΠΑΡΑΓΟΝΤΙΚΕΣ ΙΑΚΥΜΑΝΣΕΙΣ ΤΟΥ 4-ΜΕΛΟΥΣ ΠΑΡΑΓΟΝΤΙΚΟΥ ΜΟΝΤΕΛΟΥ (%) Βάθος τελευταίου ορίζοντα Βάθος ορίζοντα αερίων Πάχος 1 ου υποεπιφ. ορίζοντα Πάχος 2 ου υποεπιφ. ορίζοντα Σαφείς οριζ. µεταξύ πυθµένα & 1 ου υποεπ. ορίζοντα Ασαφείς ορίζοντες µεταξύ πυθµένα & 1 ου υποεπ. ορίζοντα Σαφείς ορίζοντες µεταξύ 1 ου & 2 ου υποεπ. ορίζοντα Ασαφείς ορίζοντες µεταξύ 1 ου & 2 ου υποεπ. ορίζοντα Ο σαφής καθορισµός του γεωλογικού χαρακτήρα του 4 µελούς µοντέλου απαιτεί επιπλέον τον υπολογισµό των παραγοντικών τιµών (scores) (Στάδιο 5) ώστε να καταστεί δυνατή η γεωγραφική κατανοµή του κάθε παράγοντα. Στον Πίνακας δίνονται οι παραγοντικές τιµές των τεσσάρων παραγόντων στα 56 σηµεία (top) τα οποία αναλύθηκαν στατιστικά. Πίνακας 3.6.4: Παραγοντικές Τιµές 4 µελούς Παραγοντικού Μοντέλου. TOP Παραγοντικές Τιµές (Factor scores) 4 - µελούς Παραγοντικού Μοντέλου Παραγοντικές τιµές 1 ου παράγοντα Παραγοντικές τιµές 2 ου παράγοντα Παραγοντικές τιµές 3 ου παράγοντα Παραγοντικές τιµές 4 ου παράγοντα Σωτηρία Σουλιώτη 40

55 Μεθοδολογία Σωτηρία Σουλιώτη 41

56 Μεθοδολογία 3.7 ιαδικασία επιφανειακής ανάλυσης τάσεων Μετά τον προσδιορισµό και τη χαρτογράφηση της βυθοµετρίας του πυθµένα και των άλλων υποεπιφανειακών οριζόντων, ακολουθεί η ανάλυση των τάσεων αυτών των επιφανειών (Trend Surface Analysis). Επιχειρήθηκε µε αυτόν τον τρόπο να εξασφαλιστεί η καταλληλότερη επιφάνεια που ορίζεται από την εξίσωση που περιγράφει την αντίστοιχη παράµετρο κάθε φορά, σε συνάρτηση µε τη γεωγραφική θέση των σηµείων που ορίζουν την επιφάνεια (βλέπε Παράρτηµα IV). Οι παράµετροι που χρησιµοποιήθηκαν είναι τα βάθη των δύο υποεπιφανειακών οριζόντων και τα πάχη τους καθώς επίσης και ο αριθµός των σαφών και ασαφών σεισµικών ανακλάσεων που εµφανίζονται µέχρι τον δεύτερο υποεπιφανειακό ορίζοντα. Για την επεξεργασία των παραπάνω στοιχείων χρησιµοποιήθηκε το ArcGIS Geostatistical Anlysis του προγράµµατος, επιχειρώντας έτσι να χαρτογραφηθούν οι επιφάνειες των τάσεων για την κάθε παράµετρο. Στην πραγµατικότητα µε την ανάλυση τάσεων απεικονίζεται γραφικά η µαθηµατική συνάρτηση των ιδιοτήτων που έχουν µετρηθεί. Για την εφαρµογή της µεθόδου εισήχθησαν στο ArcGIS τα στοιχεία της κάθε παραµέτρου και για όλα τα σηµεία για τα οποία υπήρχαν δεδοµένα. Τα σηµεία των πορειών για τα οποία δεν υπήρχαν δεδοµένα για όλες τις παραµέτρους δεν εντάχθηκαν στον τελικό πίνακα επεξεργασίας για την ανάλυση των τάσεων επιφάνειας. Η διαδικασία της επιφανειακής ανάλυσης τάσεων ξεκίνησε µε την πρώτου βαθµού εξίσωση τάσεων για όλες τις παραµέτρους και συνεχίστηκε µε τους µεγαλύτερους βαθµούς της εξίσωσης µέχρι και τον έκτο βαθµό, ελέγχοντας ταυτόχρονα την πιθανή βελτίωση που µπορεί να υπάρχει σε κάθε επίπεδο. Επιδιώκεται έτσι να ανακαλυφθεί το βέλτιστο µοντέλο τάσης για όλες τις παραµέτρους. Οι πολυωνυµικές επιφάνειες είναι η µεν πρώτου βαθµού επίπεδη οι δε δευτέρου και µεγαλύτερου βαθµού παρουσιάζουν µία καµπυλότητα η οποία γίνεται πιο πολύπλοκη όσο αυξάνεται βαθµός του πολυωνύµου. Ταυτόχρονα υπολογίστηκαν και οι υπολειµµατικές τιµές (residuals) των επιφανειακών τάσεων για την κάθε παράµετρο και για όλους τους βαθµούς των πολυωνύµων. Στο σηµείο αυτό πρέπει να αναφερθεί ότι το ArcGIS δεν απέφερε σωστά αποτελέσµατα για τις υπολειµµατικές τιµές. Στην περίπτωση αυτή η µόνη δυνατή λύση ήταν η χρήση ενός άλλου προγράµµατος, του Surfer έκδοση 8. Με το πρόγραµµα αυτό έγινε προσπάθεια να υπολογιστούν οι υπολειµµατικές τιµές για κάθε παράµετρο και για όλους τους βαθµούς των πολυωνύµων και να παρασταθούν γραφικά τα αποτελέσµατα αυτών χρησιµοποιώντας και σε αυτή την περίπτωση τη µέθοδο Ordinary Kriging. Η εισαγωγή των στοιχείων στο Surfer δεν ήταν τόσο απλή και δηµιούργησε προβλήµατα µιας και το πρόγραµµα δεν ήταν δυνατόν να αναγνωρίσει τις κορυφές που χρησιµοποιήθηκαν µε το συγκεκριµένο προβολικό σύστηµα που είχε οριστεί στο ArcGIS. Στην περίπτωση αυτή η λύση ήταν να γίνει εισαγωγή του χάρτη που σχηµάτιζαν τα σηµεία προς επεξεργασία µε τη µορφή εικόνας, µέσα στο πρόγραµµα, ορίζοντας έτσι ένα νέο, νοητό, προβολικό σύστηµα το οποίο θα αναγνωριζόταν από το πρόγραµµα. Πράγµατι µε τη µέθοδο αυτή, το πρόγραµµα έδωσε τα επιθυµητά αποτελέσµατα για τις υπολειµµατικές τιµές. Η ανάλυση τάσεων των επιφανειών δεν παρουσίαζε καµία διαφορά από εκείνη που προέκυπτε και από το ArcGIS, για όλες τις παραµέτρους που µετρήθηκαν και για όλους τους βαθµούς του πολυωνύµου. Έτσι Σωτηρία Σουλιώτη 42

57 Μεθοδολογία τα µόνα στοιχεία που χρησιµοποιήθηκαν από το Surfer ήταν οι υπολειµµατικές τιµές (residuals) τα οποία εισήχθησαν στο ArcMap και δηµιουργήθηκε η επιφανειακή κατανοµή αυτών µε την µέθοδο Ordinary Kriging. Η ίδια κατανοµή µπορούσε να γίνει και µε τη χρήση του προγράµµατος Surfer, δίνοντας τα ίδια αποτελέσµατα. Με τη χρήση των υπολειµµατικών τιµών (residuals) δηµιουργήθηκαν οι κατανοµές αυτών για κάθε παράµετρο χρησιµοποιώντας και σε αυτή την περίπτωση τη µέθοδο Ordinary Kriging. Ο υπολογισµός του συντελεστή προσδιορισµού έπαιξε καθοριστικό ρόλο στην επιλογή του κατάλληλου βαθµού του πολυωνύµου για την παραπέρα ανάλυση των στοιχείων και το σχηµατισµό της επιφανειακής κατανοµής αυτών των τιµών. Στους Χάρτης έως και Χάρτης παρουσιάζονται οι επιφανειακές κατανοµές των υπολειµµατικών τιµών όπως αυτές προέκυψαν µε την εφαρµογή της µεθόδου Ordinary Kriging. Σωτηρία Σουλιώτη 43

58 Αποτελέσµατα - Συµπεράσµατα Κεφάλαιο 4ο Α οτελέσµατα Συµ εράσµατα 4.1 Βυθοµετρία Η επεξεργασία των ψηφιακών τοµογραφιών σε περιβάλλον GIS και µε χρήση κατάλληλων εντολών (script) σχεδιασµένων για παρόµοιες εφαρµογές οδήγησε στην σχεδίαση της βυθοµετρίας στη θέση κατασκευής του Νέου Λιµένα Αιγίου. Κατά την µελέτη των βυθοµετρικών χαρτών και ξεκινώντας από εκείνον του πυθµένα προκύπτει ότι στην υπό µελέτη περιοχή ο πυθµένας εκτείνεται µέχρι το βάθος των 32m µε τα µέγιστα βάθη να εµφανίζονται κυρίως στα βόρειο ανατολικά. Το υποθαλάσσιο παρά την ακτή πρανές, δηλαδή στην περιοχή που εκτελούνται τα έργα, παρουσιάζει και τις µεγαλύτερες κλίσεις ενώ όσο κινούµαστε προς τα ανατολικά οι κλίσεις αυτές οµαλοποιούνται µικραίνουν. Γενικότερα παρατηρείται µία αύξηση του βάθους του πυθµένα όσο αποµακρυνόµαστε από την ακτή προς τα βαθιά. Όσον αφορά τη βυθοµετρία του πρώτου υποεπιφανειακού ορίζοντα παρατηρείται µία ανάλογη µορφή. Τα µέγιστα βάθη φθάνουν τα 47m και βρίσκονται και αυτά στα βόρειο ανατολικά της περιοχής. Οι δε κλίσεις είναι και αυτές ανάλογες µε εκείνες του πυθµένα. Τέλος, ο δεύτερος υποεπιφανειακός ορίζοντας αν και δεν φαίνεται να υπάρχει στην περιοχή που εκτελούνται τα έργα εµφανίζει µέγιστα βάθη και αυτός στο ΒΑ ικό τµήµα, τα οποία φθάνουν τα 53m περίπου. Οι δε κλίσεις του ορίζοντα αυτού είναι σηµαντικά µικρότερες σε σχέση µε τους δύο προηγούµενους αλλά παρ όλα αυτά παρατηρείται µία «κατηφορική» µορφή αυτού όσο κινούµαστε προς τα κατάντη. Παρατηρείται εποµένως, µία κοινή τάση κλίσεων και βαθών και στον πυθµένα και στους δύο υποεπιφανειακούς ορίζοντες µε τα µέγιστα και ελάχιστα να κυµαίνονται στα ίδια περίπου σηµεία της περιοχής που εξετάζεται. Όλα τα παραπάνω φαίνονται από τις επιφανειακές κατανοµές και τις τρισδιάστατες απεικονίσεις στους Χάρτης έως και Χάρτης και Χάρτης έως και Χάρτης Αναφερόµενοι και στον ορίζοντα των αερίων παρατηρείται µία ανάλογη συµπεριφορά. Ο ορίζοντας αυτός κυµαίνεται από το βάθος των 17m µέχρι τα 52m. είχνει δηλαδή να αγγίζει τον πρώτο υποεπιφανειακό ορίζοντα και στα ανατολικά να φθάνει σχεδόν τον δεύτερο υποεπιφανειακό ορίζοντα. Οι κλίσεις του ορίζοντα αυτού είναι λίγο µεγαλύτερες από εκείνες των προηγούµενων όπως φαίνεται και από τη διακύµανση των βαθών του ορίζοντα αυτού. Παρατηρήθηκε επίσης ότι το στρώµα των αερίων εµφανίστηκε σε µεγαλύτερη έκταση σε σύγκριση µε τον δεύτερο ορίζοντα κάτω από τον πυθµένα. Επίσης, όπως φαίνεται από τα βάθη που προέκυψαν για κάθε σηµείο του ορίζοντα των αερίων, αυτός βρίσκεται πολύ κοντά και σε µερικά σηµεία εφάπτεται µε τον πρώτο υποεπιφανειακό ορίζοντα. (Χάρτης και Χάρτης ). Σωτηρία Σουλιώτη 44

59 Αποτελέσµατα - Συµπεράσµατα Χάρτης 4.1.1: Βυθοµετρικός χάρτης του πυθµένα του λιµένα του Αιγίου µετά την εφαρµογή της µεθόδου Ordinary Kriging. Χάρτης 4.1.2: Βυθοµετρικός χάρτης του 1 ου υποεπιφανειακού ορίζοντα µετά την εφαρµογή της µεθόδου Ordinary Kriging. Σωτηρία Σουλιώτη 45

60 Αποτελέσµατα - Συµπεράσµατα Χάρτης 4.1.3: Βυθοµετρικός χάρτης του 2 ου υποεπιφανειακού ορίζοντα µετά την εφαρµογή της µεθόδου Ordinary Kriging. Χάρτης 4.1.4: Βυθοµετρικός χάρτης του ορίζοντα των αερίων µετά την εφαρµογή της µεθόδου Ordinary Kriging. Σωτηρία Σουλιώτη 46

61 Αποτελέσµατα - Συµπεράσµατα Χάρτης 4.1.5: 3D απεικόνιση του πυθµένα του λιµένα του Αιγίου. Χάρτης 4.1.6: 3D απεικόνιση του 1 ου υποεπιφανειακού ορίζοντα του λιµένα του Αιγίου. Σωτηρία Σουλιώτη 47

62 Αποτελέσµατα - Συµπεράσµατα Χάρτης 4.1.7: 3D απεικόνιση του 2 ου υποεπιφανειακού ορίζοντα του λιµένα του Αιγίου. Χάρτης 4.1.8: 3D απεικόνιση πυθµένα και των δύο υποεπιφανειακών οριζόντων στον λιµένα του Αιγίου Άποψη I. Σωτηρία Σουλιώτη 48

63 Αποτελέσµατα - Συµπεράσµατα Χάρτης 4.1.9: 3D απεικόνιση πυθµένα και των δύο υποεπιφανειακών οριζόντων στον λιµένα του Αιγίου Άποψη II. Χάρτης : 3D απεικόνιση πυθµένα και των δύο υποεπιφανειακών οριζόντων στον λιµένα του Αιγίου Άποψη III. Σωτηρία Σουλιώτη 49

64 Αποτελέσµατα - Συµπεράσµατα Χάρτης : 3D απεικόνιση πυθµένα και των δύο υποεπιφανειακών οριζόντων στον λιµένα του Αιγίου Άποψη IV. Χάρτης : 3D απεικόνιση του ορίζοντα των αερίων στον λιµένα του Αιγίου. Σωτηρία Σουλιώτη 50

65 Αποτελέσµατα - Συµπεράσµατα Χάρτης : 3D απεικόνιση του πυθµένα, των δύο υποεπιφανειακών οριζόντων και του ορίζοντα των αερίων στον λιµένα του Αιγίου Άποψη I. Χάρτης : 3D απεικόνιση του πυθµένα, των δύο υποεπιφανειακών οριζόντων και του ορίζοντα των αερίων στον λιµένα του Αιγίου Άποψη II. Σωτηρία Σουλιώτη 51

66 Αποτελέσµατα - Συµπεράσµατα Χάρτης : 3D απεικόνιση του πυθµένα, των δύο υποεπιφανειακών οριζόντων και του ορίζοντα των αερίων στον λιµένα του Αιγίου Άποψη III. 4.2 Γεωλογική υποδοµή του πυθµένα Σεισµική Στρωµατογραφία Η σεισµική διασκόπηση µε τοµογράφο υποδοµής πυθµένα υψηλής διακριτικότητας στην ευρύτερη περιοχή έρευνας έδειξε ότι ο πυθµένας συνίσταται από τρεις κύριες στρωµατογραφικές ενότητες. (Εικόνα 4.2.1). Η ανώτερη ενότητα (ενότητα 1) παρουσιάζει έναν διαφανή / ηµιδιαφανή ακουστικό χαρακτήρα µε εσωτερικές ασθενείς και παράλληλες ανακλάσεις γεγονός που δηλώνει ότι συνίσταται από σχεδόν οµοιογενές και λεπτόκοκκο υλικό (άργιλοι ως ιλείς). Το πάχος της ενότητας 1 κυµαίνεται από 11 έως 15m και αυξάνει πάντα προς τα κατάντη (Εικόνα 4.2.2). Σε βάθος 3 4m κάτω από την επιφάνεια του πυθµένα διαπιστώθηκε ένας έντονος ανακλαστήρας (1 ος ορίζοντας), ο οποίος είναι πιθανό να αντιστοιχεί σε υλικό διαφορετικής σύστασης (αδροµερέστερο) ή διαφορετικής πυκνότητας. Η ένστρωση αυτή είναι παράλληλη έως υποπαράλληλη προς την επιφάνεια του πυθµένα και έχει µία κλίση περίπου 5%. Η ενδιάµεση ενότητα (ενότητα 2) παρουσιάζει έναν έντονο έως παρατεταµένο ανακλαστήρα στην οροφή της (2 ος ορίζοντας), ο οποίος υπέρκειται παράλληλων και ασυνεχών ανακλάσεων (Εικόνα και Εικόνα 4.2.2). Ο ακουστικός αυτός τύπος είναι ενδεικτικός αδροµερέστερου υλικού (σε σχέση µε την υπερκείµενη ενότητα), πιθανόν ιλυο-αµµώδους σύστασης. Τοπικά ο έντονος και παρατεταµένος ανακλαστήρας της οροφής δύναται να είναι αποτέλεσµα της Σωτηρία Σουλιώτη 52

67 Αποτελέσµατα - Συµπεράσµατα συγκέντρωσης αέριων υδρογονανθράκων στην διεπιφάνεια µεταξύ της ενότητας 1 και της ενότητας 2. Η κατώτερη ενότητα (ενότητα 3) παρουσιάζει µία παρατεταµένη ανάκλαση στην οροφή της (3 ος ορίζοντας) που δεν επιτρέπει την περαιτέρω διείσδυση των ηχητικών κυµάτων. Ο ακουστικός αυτός χαρακτήρας δηλώνει είτε σχετικά συµπυκνωµένο υλικό σε σχέση µε τα υπερκείµενα ιζήµατα είτε αδροµερέστερα ιζήµατα (ιλείς έως άµµοι και πιθανώς χαλίκια) σε σχέση µε τα περιβάλλοντα. Η φύση του υλικού αυτού απαγόρευσε τη διείσδυση των ηχητικών κυµάτων σε µεγαλύτερα βάθη και συνεπώς δεν είναι δυνατό να προσδιοριστεί το πάχος και η πιθανή σύσταση των υποεπειφανειακών ιζηµάτων. Η παραπάνω ακολουθία στρωµατογραφικών ενοτήτων αντιπροσωπεύει τη γεωλογική υποδοµή του φυσικού πυθµένα και αποδίδεται στο βόρειο τµήµα της περιοχής έρευνας που δεν έχει επηρεαστεί από τα κατασκευαστικά έργα (Εικόνα 4.2.3). Η ψηφιοποίηση των δυο επιφανειακών οριζόντων και η κατασκευή της χωρικής τους κατανοµής επιτρέπει τη µελέτη της εξάπλωσης τους σε όλη την περιοχή έρευνας. (Τεχνική Έκθεση, 2000). Πρέπει να αναφερθεί ότι για την παρούσα µελέτη ψηφιοποιήθηκαν δύο ορίζοντες, δηλαδή ο 2 ος και ο 3 ος σύµφωνα µε τα παραπάνω (και αντιστοιχούν στον 1 ο και 2 ο υποεπιφανειακό ορίζοντα που αναφέρεται ότι ψηφιοποιήθηκαν στις παραπάνω ενότητες), οι οποίοι θεωρήθηκαν ως οι πιο έντονα εµφανιζόµενοι στις τοµογραφίες της περιοχής. Παρ όλα αυτά τα παραπάνω συµπεράσµατα δεν είναι ανακριβή µιας και η µόνη διαφορά έγκειται στο πάχος της ενότητας 1, η οποία θεωρήθηκε ότι εκτείνεται από τον πυθµένα µέχρι και τον 2 ο υποεπιφανειακό ορίζοντα ενώ σε αυτή την παράγραφο η ενότητα 1 εκτείνεται από τον Ορίζοντα Α έως τον Β (2 ος υποεπιφανειακός ορίζοντας) όπως φαίνεται στην Εικόνα και όχι από τον πυθµένα. Έτσι, η µη ψηφιοποίηση του σύµφωνα µε τα παραπάνω, Ορίζοντα 1, δεν προκαλεί καµία αλλαγή στα αποτελέσµατα και συµπεράσµατα που αναφέρθηκαν. Από την εφαρµογή της µεθόδου Ordinary Kriging και από την εισαγωγή των κορυφών που έγιναν οι µετρήσεις, στο ArcGIS, παρατηρήθηκε ότι δεν εµφανίζεται σε όλο το εύρος της προς εξέταση περιοχής ο πρώτος υποεπιφανειακός ορίζοντας ενώ ο δεύτερος εµφανίζεται σε ακόµα µικρότερη έκταση, όπως φαίνεται και από τους Χάρτης και Χάρτης καθώς και από τους Χάρτης και Χάρτης Από αυτές φαίνεται ότι το πάχος του πυθµένα µέχρι την εµφάνιση του πρώτου υποεπιφανειακού ορίζοντα, είναι αρκετά µεγαλύτερο σε σχέση µε εκείνο των δύο υποεπιφανειακών οριζόντων. Τόσο ο πυθµένας όσο και οι δύο υποεπιφανειακοί ορίζοντες παρουσιάζουν µία αύξηση των κλίσεών τους αµέσως µετά το πέρας της περιοχής που εκτελούνται τα έργα. Το πάχος δε του πρώτου υποεπιφανειακού ορίζοντα δείχνει να αυξάνεται προς το ΒΑ ικό τµήµα της περιοχής σε αντίθεση µε εκείνο του δεύτερου ορίζοντα ο οποίος δεν παρουσιάζει σηµαντικά µεγάλο πάχος στην περιοχή που µελετάται. Γενικότερα, ο δεύτερος υποεπιφανειακός ορίζοντας είναι περιορισµένος σε σχέση µε τον πρώτο, όχι µόνο σε ότι αφορά την έκτασή του αλλά και στο πάχος του. Η δε απόσταση µεταξύ τους µικραίνει προς τα ανατολικά ενώ στα ανάντη, δηλαδή στην περιοχή µετά το πέρας των έργων εµφανίζονται να αποκλίνουν περισσότερο. Η µεταξύ τους αυτή απόσταση δηλώνει και το πάχος του πρώτου υποεπιφανειακού ορίζοντα το οποίο κυµαίνεται από 9,5m έως 16m περίπου. Το πάχος βέβαια του δεύτερου υποεπιφανειακού είναι αρκετά µικρότερο από εκείνο Σωτηρία Σουλιώτη 53

68 Αποτελέσµατα - Συµπεράσµατα του πρώτου αλλά παρουσιάζει την ίδια συµπεριφορά µε τον πρώτο ως προς την µορφολογία του. Εικόνα 4.2.1: Τοµογραφία στην οποία φαίνονται οι τρεις στρωµατογραφικές ενότητες (Ενότητα 1, Ενότητα 2, Ενότητα 3) οι οποίες συνιστούν 30m του πυθµένα. Επίσης διακρίνονται οι διαχωριστικές επιφάνειες των οριζόντων Β και Γ. Ιδιαίτερο ενδιαφέρον παρουσιάζει η µελέτη του αριθµού των σαφών και ασαφών σεισµικών ανακλάσεων καθώς και της χωρικής κατανοµής τους στην περιοχή έρευνας. Η παρουσία ή η απουσία εσωτερικών σεισµικών ανακλάσεων στις επιµέρους στρωµατογραφικές ενότητες είναι ενδεικτικές συγκεκριµένων ιζηµατογενών διεργασιών. Η απουσία εσωτερικών σεισµικών ανακλάσεων που καλείται συνήθως «ακουστική διαφάνεια» δηλώνει την παρουσία οµογενοποιηµένων ιζηµάτων λόγω υψηλού ρυθµού ιζηµατογέννεσης µε αποτέλεσµα επιπλέον την παγίδευση σηµαντικού ποσοστού νερού µεταξύ των κόκκων των ιζηµάτων. Αντίθετα η παρουσία εσωτερικών σεισµικών ανακλάσεων σε µια στρωµατογραφική ενότητα δηλώνει χαµηλότερους ρυθµούς ιζηµατογέννεσης µε αποτέλεσµα οι κόκκοι των ιζηµάτων να διευθετούνται καλύτερα και να σχηµατίζονται εσωτερικές ενστρώσεις. Όσο σαφέστερες είναι οι σεισµικές ανακλάσεις τόσο χαµηλότερος είναι ο ρυθµός ιζηµατογένεσης και καλύτερα ενστρωµένα τα ιζήµατα. Πρέπει να τονισθεί ότι η ασάφεια των σεισµικών ανακλάσεων µπορεί να προκύψει και µετά το σχηµατισµό τους ως σαφείς, αποτέλεσµα µετα-ιζηµατογενών παραµορφώσεων όπως για παράδειγµα βαρυτικές µετακινήσεις (κατολισθητικά φαινόµενα) και διαφυγές ή µεταναστεύσεις αερίων υδρογονανθράκων. Οι σεισµικές ανακλάσεις που εµφανίζονται σε όλο το εύρος της περιοχής, µέχρι το βάθος του δεύτερου υποεπιφανειακού ορίζοντα (Χάρτης 4.5.1), κυµαίνονται από δύο µέχρι δεκατέσσερις µε τη µεγαλύτερη συγκέντρωση αυτών στα βόρια και Σωτηρία Σουλιώτη 54

69 Αποτελέσµατα - Συµπεράσµατα κεντρικά της περιοχής που µελετάµε. Οι σεισµικές ανακλάσεις αυτές περιλαµβάνουν τόσο τους ασαφείς όσο και τους σαφείς ορίζοντες, που εµφανίζονται µεταξύ του πυθµένα και του δεύτερου υποεπιφανειακού ορίζοντα. Οι δε ασαφείς ορίζοντες έχουν ένα εύρος από έναν µέχρι και έντεκα (Χάρτης 4.5.3) και βρίσκονται κυρίως στο κέντρο της εξεταζόµενης έκτασης, ενώ οι σαφείς (Χάρτης 4.5.9) εµφανίζονται να είναι λιγότεροι δηλαδή κυµαίνονται από έναν µέχρι οχτώ, ο µεγαλύτερος αριθµός των οποίων βρίσκεται στα σηµεία εκείνα που εµφανίζονται λιγότεροι ασαφείς ορίζοντες. Οι περισσότεροι ασαφείς ορίζοντες παρουσιάζονται µεταξύ του πυθµένα και του πρώτου υποεπιφανειακού ορίζοντα όπου στα βόρεια και στα κεντρικά της περιοχής ο αριθµός τους φθάνει τους δέκα ενώ στα ανατολικά και κατά µήκος περίπου της ακτογραµµής εµφανίζονται να είναι περιορισµένοι και να κυµαίνονται από έναν µέχρι τρεις το µέγιστο. Στην περιοχή αυτή εξάλλου εκτελούνται τα έργα για την κατασκευή του λιµανιού οπότε δεν ήταν ευδιάκριτα τα υποεπιφανειακά στρώµατα. Ο αριθµός των ασαφών οριζόντων που εµφανίζονται µεταξύ του πρώτου και του δεύτερου υποεπιφανειακού ορίζοντα παρουσιάζεται να είναι µέγιστος στα νοτιοανατολικά της περιοχής που µελετάµε ενώ στα δυτικά και ρηχά νερά της περιοχής, εκεί δηλαδή που εκτελούνται τα έργα, εµφανίζονται και σε αυτή την περίπτωση να είναι ιδιαίτερα περιορισµένοι έως ανύπαρκτοι (Χάρτης έως και Χάρτης 4.5.8). Σε αντίθεση, οι σαφείς ορίζοντες που σχηµατίζονται µεταξύ του πυθµένα και του πρώτου υποεπιφανεικού ορίζοντα εµφανίζονται να είναι µέχρι και έξι µε την µεγαλύτερη συγκέντρωση αυτών κυρίως στα νοτιοανατολικά, σε µία µικρή περιοχή, και λιγότερους να εµφανίζονται στο κέντρο της υπό µελέτη έκτασης. Παρατηρείται µία αντίθεση στην κατανοµή των σαφών οριζόντων σε σχέση µε τους ασαφείς, κάτι που ήταν αναµενόµενο. Οι σαφείς ορίζοντες που εµφανίζονται µεταξύ του πρώτου και δεύτερου υποεπιφανειακού ορίζοντα, είναι λιγότεροι και δεν ξεπερνούν τους τέσσερις, µε µία διαφορετική κατανοµή αυτών σε σύγκριση µε εκείνους του πρώτου στρώµατος (δηλαδή µεταξύ πυθµένα και πρώτου υποεπιφανειακού ορίζοντα). Οι ορίζοντες έχουν την τάση να αυξάνονται προς τα ανατολικά µε µία µεγαλύτερη συγκέντρωση αυτών στα βόρια και σε ένα µικρό τµήµα του µήκους της περιοχής µας (Χάρτης έως και Χάρτης ). Το βάθος του τελευταίου ορίζοντα που εµφανίζεται πριν το δεύτερο υποεπιφανειακό αυξάνεται σταδιακά προς τα ανατολικά και ακολουθεί µία παρόµοια τάση κλίσης µε αυτή του πυθµένα (Χάρτης 4.5.2). Σωτηρία Σουλιώτη 55

70 Αποτελέσµατα - Συµπεράσµατα Εικόνα 4.2.2: Τοµογραφία στην οποία φαίνεται η δοµή (πάχος, κλίση) των τριών στρωµατογραφικών ενοτήτων. Ο έντονος ανακλαστήρας µε τον παρατεταµένο ακουστικό χαρακτήρα υποδηλώνει την πιθανή συγκέντρωση αερίων υδρογονανθράκων στην περιοχή αυτή. Εικόνα 4.2.3: Τοµογραφία, βορείως του χώρου κατασκευής, στην οποία παρουσιάζεται η δοµή (πάχος και κλίση) των τριών στρωµατογραφικών ενοτήτων, πριν την έναρξη των εργασιών. Επίσης διακρίνεται ο ορίζοντας Α ο οποίος χωρίζει την ενότητα 1 σε δύο υποενότητες. Ο έντονος ανακλαστήρας, µε τον παρατεταµένο ακουστικό χαρακτήρα περίπου 2m πάνω από τον ορίζοντα Β υποδηλώνει την πιθανή συγκέντρωση αερίων υδρογονανθράκων στην περιοχή αυτή. 4.3 Συσχέτιση Σεισµικής Στρωµατογραφίας και Γεωτρήσεων Οι υποθαλάσσιες γεωτρήσεις που έγιναν ήταν συνεχούς δειγµατοληψίας, µε παράλληλη εκτέλεση οκιµών Τυποποιηµένης ιείσδυσης (SPT) κατά τη διάτρηση. Οι γεωτρήσεις αυτές άρχισαν από τον πυθµένα, µε υψόµετρο κεφαλής 7m έως 11,5m Σωτηρία Σουλιώτη 56

71 Αποτελέσµατα - Συµπεράσµατα και µήκος κυµαινόµενο µεταξύ 25m και 42m περίπου. Αν και στην µελέτη αυτή δεν χρησιµοποιήθηκαν και οι δεκατρείς γεωτρήσεις αλλά µόνο οι εννέα, µιας και οι τέσσερις βρίσκονταν εκτός της υπό µελέτη περιοχής, τα συµπεράσµατα που προέκυψαν από την µελέτη τους µας επιτρέπουν να διερευνήσουµε το υπέδαφος του πυθµένα και να συγκριθούν µε εκείνα τα αποτελέσµατα που εξήχθησαν από την µελέτη των υποεπιφανειακών οριζόντων. Όπως φαίνεται και από την Εικόνα διακρίνονται τα παρακάτω γενικευµένα στρώµατα: Στρώµα 1: Ιλυώδης άργιλος (CL), πάχους 10 έως 15m περίπου, µε τοπικές στρώσεις ιλύος (ML). Στρώµα 2: Ιλυώδης άµµος (SM), πάχους 1 έως 6,5m περίπου, µε µεταβλητή ποσότητα χαλίκων (GP GW) και Στρώµα 3: Ιλυώδης άργιλος (CL), αγνώστου πάχους, κατά θέσεις άνω των 20m, µε τοπικές στρώσεις άµµου (SM). Το πρώτο στρώµα στην πραγµατικότητα αποτελείται από τρεις ορίζοντες, όπως αναφέρεται και στην παράγραφο Από τις τρισδιάστατες απεικονίσεις (Χάρτης έως και Χάρτης 4.3.9) φαίνεται ότι τα τρία πρώτα επίπεδα τα οποία φθάνουν µέχρι και τον πρώτο υποεπιφανειακό ορίζοντα και πρόκειται κυρίως για ιλυώδεις άργιλους και κατά τόπους ιλυώδεις άµµοι. Αυτά απαρτίζουν το Στρώµα 1 το οποίο όπως φαίνεται από την παρακάτω τοµή εκτείνεται µέχρι βάθος 24m περίπου από την επιφάνεια του πυθµένα. Χάρτης 4.3.1: 3D απεικόνιση της επιφάνειας των γεωτρήσεων, του πυθµένα και των δύο υποεπιφανειακών οριζόντων, στον λιµένα του Αιγίου Άποψη I. Σωτηρία Σουλιώτη 57

72 Αποτελέσµατα - Συµπεράσµατα Χάρτης 4.3.2: 3D απεικόνιση της επιφάνειας των γεωτρήσεων, του πυθµένα και των δύο υποεπιφανειακών οριζόντων, στον λιµένα του Αιγίου Άποψη II. Χάρτης 4.3.3: 3D απεικόνιση της επιφάνειας των γεωτρήσεων, του πυθµένα και των δύο υποεπιφανειακών οριζόντων, στον λιµένα του Αιγίου Άποψη III. Σωτηρία Σουλιώτη 58

73 Αποτελέσµατα - Συµπεράσµατα Χάρτης 4.3.4: 3D απεικόνιση της επιφάνειας των γεωτρήσεων, του πυθµένα και των δύο υποεπιφανειακών οριζόντων, στον λιµένα του Αιγίου Άποψη IV. Χάρτης 4.3.5: 3D απεικόνιση της επιφάνειας των γεωτρήσεων, του πυθµένα, των δύο υποεπιφανειακών οριζόντων και του ορίζοντα των αερίων, στον λιµένα του Αιγίου Άποψη I. Σωτηρία Σουλιώτη 59

74 Αποτελέσµατα - Συµπεράσµατα Χάρτης 4.3.6: 3D απεικόνιση της επιφάνειας των γεωτρήσεων, του πυθµένα, των δύο υποεπιφανειακών οριζόντων και του ορίζοντα των αερίων, στον λιµένα του Αιγίου Άποψη II. Χάρτης 4.3.7: 3D απεικόνιση της επιφάνειας των γεωτρήσεων, του πυθµένα, των δύο υποεπιφανειακών οριζόντων και του ορίζοντα των αερίων, στον λιµένα του Αιγίου Άποψη III. Σωτηρία Σουλιώτη 60

75 Αποτελέσµατα - Συµπεράσµατα Χάρτης 4.3.8: 3D απεικόνιση της επιφάνειας των γεωτρήσεων, του πυθµένα, των δύο υποεπιφανειακών οριζόντων και του ορίζοντα των αερίων, στον λιµένα του Αιγίου Άποψη IV. Χάρτης 4.3.9: 3D απεικόνιση της επιφάνειας των γεωτρήσεων, του πυθµένα, των δύο υποεπιφανειακών οριζόντων και του ορίζοντα των αερίων, στον λιµένα του Αιγίου Άποψη V. Σωτηρία Σουλιώτη 61

76 Αποτελέσµατα - Συµπεράσµατα Στους Χάρτης έως και Χάρτης φαίνεται ότι ο ορίζοντας των ιλυωδών άµµων χάλικων τέµνει τον πρώτο ορίζοντα κάτω από τον πυθµένα καθώς επίσης και τον ορίζοντα των αερίων ενώ οι µαλακές µέτρια στιφρές άργιλοι τέµνουν τον δεύτερο ορίζοντα κάτω από τον πυθµένα. Το δεύτερο στρώµα δηλαδή, σύµφωνα µε την τοµή της Εικόνα απαρτίζεται από ιλυώδεις άµµους και το οποίο ξεκινάει και αυτό περίπου από τον πρώτο υποεπιφανειακό ορίζοντα και εκτείνεται σε κάποια σηµεία µέχρι το επίπεδο του δεύτερου υποεπιφανειακού ορίζοντα. Το στρώµα αυτό δεν καλύπτει ολόκληρη την περιοχή των γεωτρήσεων. Το τρίτο στρώµα, των ιλυωδών αργίλων, δεν φαίνεται στις τρισδιάστατες εικόνες. Πρόκειται για ένα στρώµα λιγότερο χονδρόκοκκο και το οποίο δεν είχε µεγάλη έκταση. Αν και όπως φαίνεται από την τοµή έχει µεγάλο πάχος, µιας και εντοπίζεται κάτω από τον δεύτερο υποεπιφανειακό ορίζοντα δεν παρουσιάζεται στις παραπάνω εικόνες. Η βυθοµετρική µελέτη στην εργασία αυτή περιορίζεται µέχρι και την επιφάνεια του δεύτερου υποεπιφανειακού ορίζοντα. Ο τρίτος ορίζοντας του πρώτου στρώµατος φαίνεται να εµφανίζεται και σε ένα µικρό τµήµα κάτω από τις στιφρές αργίλους, στην βόρειο τµήµα των γεωτρήσεων και καλύπτει µόνο µία µικρή έκταση. Αυτό βρίσκεται σε βάθος περίπου 30m από την επιφάνεια του πυθµένα και δεν παρατηρείται σε άλλο τµήµα της υπό µελέτη περιοχής, αλλά ούτε και σε κάποιο άλλο σηµείο των υπόλοιπων γεωτρήσεων που δεν χρησιµοποιήθηκαν στην µελέτη αυτή. Σωτηρία Σουλιώτη 62

77 Αποτελέσµατα - Συµπεράσµατα Εικόνα 4.3.1: Μέση εδαφική κατανοµή του πυθµένα του λιµένα Αιγίου. Συσχετίζοντας τα παραπάνω, µε εκείνα που αναφέρθηκαν στην παράγραφο προκύπτει ότι η ενότητα 1 της Εικόνα συµπίπτει µε το στρώµα 1 της Εικόνα και οµοίως και για τις άλλες ενότητες. Από την εισαγωγή των γεωτρήσεων εποµένως, προκύπτει ότι τα συµπεράσµατα που εξήχθησαν στις παραπάνω παραγράφους για την εδαφική κατανοµή και στρωµατογραφία του πυθµένα επαληθεύονται µε την εφαρµογή των γεωτρήσεων και µε όσα προέκυψαν από αυτές. Ειδικότερα για την ενότητα 2, η οποία αναφέρεται στο στρώµα 2, της εδαφικής κατανοµής που προέκυψε από τις γεωτρήσεις, φαίνεται ότι συνίσταται κυρίως από ιλυώδεις άµµους. Τα συµπεράσµατα που προκύπτουν και για τα υπόλοιπα στρώµατα των γεωτρήσεων καθώς και για τις άλλες δύο ενότητες, συµπίπτουν περίπου µε εκείνα που προέκυψαν από τις τοµογραφίες του πυθµένα. Σωτηρία Σουλιώτη 63

78 Αποτελέσµατα - Συµπεράσµατα 4.4 Γεωλογικές επικινδυνότητες και ανθρώπινες παρεµβάσεις Η συνδυαστική µελέτη των ηχογραφιών και των τοµογραφιών που συλλέχθηκαν µε τον ηχοβολιστή πλευρικής σάρωσης και τον τοµογράφο υποδοµής πυθµένα αντίστοιχα, στην περιοχή έρευνας έδειξαν ότι: i. ο πυθµένας έχει διαταραχθεί έντονα από ανθρώπινες δραστηριότητες που σχετίζονται µε τις εργασίες κατασκευής του λιµένα, και ii. δύο σηµαντικές γεωλογικές επικινδυνότητες δρουν και επιδρούν στην ευστάθεια του πυθµένα: τα κατολισθητικά φαινόµενα και οι αέριοι υδρογονάνθρακες στους πόρους των ιζηµάτων Ανθρώπινες παρεµβάσεις Στο νότιο τµήµα της περιοχής του έργου (εκτός της ζώνης εκβάθυνσης) όπου πρόκειται να κατασκευαστεί ο λιµενίσκος, και µεταξύ της ακτογραµµής και της ισοβαθούς των 17m περίπου, ο πυθµένας παρουσιάζει µία παρατεταµένη ανάκλαση γεγονός που δηλώνει µάλλον την ύπαρξη αδροµερέστερου υλικού στην περιοχή αυτή (Εικόνα 4.4.1), το οποίο εµποδίζει την περαιτέρω διείσδυση των ηχητικών κυµάτων. Κατάντη της ισοβαθούς των 17m ο πυθµένας παρουσιάζει τη γενική στρωµατογραφία της ευρύτερης περιοχής έρευνας. Η ζώνη εκβάθυνσης παρουσιάζει στο µεγαλύτερο εύρος της µία σχεδόν παρατεταµένη και διακεκοµµένη επιφανειακή ανάκλαση και έναν υποκείµενο χαώδη ακουστικό χαρακτήρα, ο οποίος ελαττώνει τη διείσδυση των ηχητικών κυµάτων (Εικόνα 4.4.2). Η παρατεταµένη και διακεκοµµένη επιφανειακή ανάκλαση δηλώνει την αδροµερή φύση του επιφανειακού υλικού καθώς και την παρουσία µικροαναγλύφου. Ο χαώδης ακουστικός χαρακτήρας κάτω από την επιφανειακή ανάκλαση υποδηλώνει διαταραγµένα / παραµορφωµένα ιζήµατα λόγω των εργασιών κατασκευής. Στο ΒΑ ικό τµήµα και εκτός του χώρου εκσκαφής διαπιστώθηκε ένα ύβωµα µέσου πάχους 1.5m περίπου, το οποίο παρουσιάζει παρατεταµένη επιφανειακή ανάκλαση και συχνά εµποδίζει τη διείσδυση των ηχητικών κυµάτων στο εύρος ανάπτυξης του (Εικόνα 4.4.3), γεγονός που δηλώνει την αδροµερή φύση του υλικού. Το ύβωµα αντιστοιχεί στο υλικό προφόρτισης και το ανάγλυφο του φθίνει γρήγορα προς τα νότια. Έξω από τη ζώνη κατασκευής η επιφανειακή ανάκλαση παρουσιάζει τοπικά ηµιπαρατεταµενο ακουστικό χαρακτήρα, γεγονός που δηλώνει την ύπαρξη ελαφρά αδροµερέστερου υλικού και τοπικά µικροαναγλύφου. Οι θέσεις αυτές συµπίπτουν µε τις περιοχές κηλίδων έντονης ανακλαστικότητας που διαπιστώθηκαν στις ηχογραφίες και αντιστοιχούν σε παλιά ή / και σύγχρονα υλικά βυθοκόρησης. (Εικόνα 4.4.4) (Τεχνική Έκθεση, 2000). Σωτηρία Σουλιώτη 64

79 Αποτελέσµατα - Συµπεράσµατα Εικόνα 4.4.1: Τοµογραφία στο νότιο τµήµα της περιοχή του έργου (χώρος κατασκευής µαρίνας) στην οποία φαίνεται ότι από την ακτή µέχρι την ισοβαθή των 17m ο πυθµένας καλύπτεται επιφανειακά από ένα λεπτό στρώµα άµµου, ενώ υποεπιφανειακά από χονδρόκοκκο υλικό πιθανώς από χαλίκια και κροκάλες. Βαθύτερα της ισοβαθούς των 17m αναπτύσσονται κανονικά οι δύο στρωµατογραφικές ενότητες 1 και 2. Σωτηρία Σουλιώτη 65

80 Αποτελέσµατα - Συµπεράσµατα Εικόνα 4.4.2: Τοµογραφία εγκάρσια στη ζώνη του πρανούς της παράκτιας επίχωσης, στη ζώνη εκσκαφής και στη ζώνη προφόρτισης, στην οποία φαίνεται η διατάραξη / παραµόρφωση των υποεπιφανειακών στρωµάτων λόγω των εργασιών κατασκευής. Εικόνα 4.4.3: Τοµογραφία εγκάρσια στη ζώνη προφόρτισης, στην οποία φαίνεται η ανάπτυξή της. Σωτηρία Σουλιώτη 66

81 Αποτελέσµατα - Συµπεράσµατα Εικόνα 4.4.4: Τοµογραφία της περιοχής κατασκευής του έργου, στην οποία διαπιστώνεται η παρουσία παλαιών ή και σύγχρονων προϊόντων βυθοκόρησης στον πυθµένα. Η έντονη ανάκλαση στη διαχωριστική επιφάνεια του ορίζοντα Β υποδεικνύει την πιθανή συγκέντρωση αερίων στην επιφάνεια αυτή Γεωλογικές επικινδυνότητες Κατολισθητικά φαινόµενα Επίσης σε ορισµένες θέσεις, κυρίως πλησίον του παράκτιου πρανούς και της περιοχής εκσκαφής / επιχωµάτωσης διαπιστώθηκαν µικρής έκτασης υποεπιφανειακοί παρατεταµένοι ανακλαστήρες γεγονός που µάλλον οφείλεται στην ύπαρξη αέριων υδρογονανθράκων στους πόρους των ιζηµάτων, οι οποίοι µε τη σειρά τους περιορίζουν τη διείσδυση των ηχητικών κυµάτων (Εικόνα 4.4.5). Στο βόρειο όριο του χώρου κατασκευής του λιµένα και εκτός αυτού διαπιστώθηκε απότοµη διακοπή των επιφανειακών σεισµικών ανακλαστήρων γεγονός που δηλώνει την ύπαρξη ενός σύγχρονου κατολισθητικού µετώπου (Εικόνα 4.4.6). Αµέσως κατάντη του µετώπου αυτού διαπιστώθηκε ένα ολισθέν τέµαχος, το οποίο παρουσιάζει ηµιδιαφανή ακουστικό χαρακτήρα ενδεικτικό της µερικής παραµόρφωσης που έχει υποστεί. Η ολίσθηση έλαβε χώρα πάνω στον ορίζοντα Α σε βάθος περίπου 3 4m κάτω από την επιφάνεια του πυθµένα. Η έκταση της ολίσθησης δεν είναι δυνατό να προσδιοριστεί µε ακρίβεια αφού αναπτύσσεται αµέσως δίπλα στο χώρο κατασκευής και είναι πολύ πιθανό η επιχωµάτωση της ακτής που έχει γίνει µέχρι σήµερα να έχει καλύψει τις αποθέσεις της ολίσθησης. Το κατολισθητικό αυτό γεγονός είναι δυνατό να πυροδοτήθηκε κατά το σεισµό των 6.2R του Αιγίου το Στοιχείο που ενισχύει την πιο πάνω άποψη είναι οι κατολισθήσεις που εντοπίστηκαν αµέσως µετά το σεισµό, στο δέλτα του ποταµού Μεγανίτη, 500m µακριά από το παρόν έργο, στην παραλία Ερατεινής και στην παραλία των Νικολέικων. Ανάντη του κατολισθητικού µετώπου εντοπίστηκαν ελαφρώς επικαλυπτόµενες υπερβολικές ανακλάσεις γεγονός που δηλώνει την παρουσία µικρών ολισθέντων αυτοτελών τεµαχών (Εικόνα 4.4.6). Τα τεµάχη αυτά αποτελούν µάλλον τµήµα της επιχωµάτωσης που έγινε στην ακτή και η οποία τοπικά κατέρρευσε. Σωτηρία Σουλιώτη 67

82 Αποτελέσµατα - Συµπεράσµατα Ολισθήσεις τεµαχών ιζηµάτων διαπιστώθηκαν και στο κεντρικό τµήµα του παράκτιου πρανούς στο τµήµα επίχωσης, όπως φαίνεται από την παρουσία διαδοχικών υπερβολικών ανακλάσεων στις τοµογραφίες (Εικόνα 4.4.7). Η περιοχή ολίσθησης συµπίπτει µε την ζώνη αστάθειας, η οποία εντοπίστηκε και στις ηχογραφίες. Τα ολισθέντα τεµάχη αποτελούν τµήµα της επίχωσης, η οποία στη ζώνη αυτή κατέρρευσε. Επιπλέον κατά µήκος του παράκτιου πρανούς αλλά και της περιοχής εκσκαφής / επιχωµάτωσης η παρουσία µεµονωµένων υπερβολικών ανακλάσεων υποδηλώνει την ύπαρξη ανάγλυφου, το οποίο έχει πιθανώς προκύψει από την ολίσθηση µικρών τεµαχών ιζηµάτων από τη ζώνη επιχωµάτωσης, κυρίως λόγω των υψηλών κλίσεων του πρανούς. (Τεχνική Έκθεση, 2000). Εικόνα 4.4.5: Τοµογραφία στην οποία φαίνεται η δηµιουργία δοµών µορφής παγόδας στην ενότητα 1, οι οποίες δηµιουργούνται από την παραµόρφωση των ιζηµάτων λόγω της ανόδου και της συγκέντρωσης των αερίων υδρογονανθράκων στην ενότητα αυτή. Σωτηρία Σουλιώτη 68

83 Αποτελέσµατα - Συµπεράσµατα Εικόνα 4.4.6: Τοµογραφία, βορείως του χώρου κατασκευής στην οποία φαίνεται ότι τα επιφανειακά στρώµατα πάχους περίπου 3m έχουν ολισθήσει στην επιφάνεια του ορίζοντα Α. Η ολίσθηση αυτή πιθανώς να προκλήθηκε από τον σεισµού του Αιγίου εντάσεως 6.2R τον Ιούνιο του Ανάντη του µετώπου ολίσθησης έχουν ολισθήσει µικρότερα τεµάχη, τα οποία µάλλον συνιστούν τµήµα της επιχωµάτωσης, η οποία τοπικά κατέρρευσε όπως έγινε γνωστό από τον ανάδοχο του έργου. Σωτηρία Σουλιώτη 69

84 Αποτελέσµατα - Συµπεράσµατα Εικόνα 4.4.7:Τοµογραφία στο υποθαλάσσιο πρανές που σχηµατίζουν οι παράκτιες επιχώσεις στην οποία φαίνεται η ολίσθηση την οποία υπέστη το µέτωπο της επίχωσης Αέριοι υδρογονάνθρακες στους πόρους των ιζηµάτων Η παρουσία ιδιαίτερου ακουστικού τύπου ο οποίος περιγράφεται ως σεισµοκονιασµένη καταγραφή δηλώνει την παρουσία αερίων υδρογοναναθράκων στους πόρους των ιζηµάτων. Οι αέριοι υδρογονάνθρακες εντοπίζονται σε βάθος 17m έως 52m περίπου κάτω από τον πυθµένα και φαίνεται να σχετίζονται µε τον 2 ο υποεπιφανειακό ορίζοντα. Μεγάλη συγκέντρωση αερίων παρατηρείται στα βορειοδυτικά, δηλαδή στα ρηχά σηµεία του λιµανιού, στην περιοχή κατασκευής των έργων, ενώ όσο αποµακρυνόµαστε από την περιοχή του λιµανιού προς τα ανατολικά η συγκέντρωση των αερίων τόσο µειώνεται. Στα νοτιοδυτικά της περιοχής παρατηρείται µία υποστολή της συγκέντρωσης των αερίων, όπως επίσης και στο ανατολικό και κεντρικό τµήµα της έκτασης που µελετάται. ηλαδή, µεγαλύτερη Σωτηρία Σουλιώτη 70

85 Αποτελέσµατα - Συµπεράσµατα συγκέντρωση παρατηρείται στα βορειοδυτικά, όπου είναι περιοχή που δεν εκτελούνται έργα και που είναι δυνατόν να ληφθούν περισσότερες πληροφορίες από τις τοµογραφίες, µιας και δεν συµβαίνουν τόσες ανακατατάξεις στον πυθµένα στην τµήµα αυτό. Όπως φαίνεται και από την τρισδιάστατη απεικόνιση των παραπάνω οριζόντων (Χάρτης έως και Χάρτης ) στα περισσότερα σηµεία ο ορίζοντας των αερίων ταυτίζεται µε τον πρώτο υποεπιφανειακό ορίζοντα. Επίσης, στην αρχή των έργων του λιµανιού ο πρώτος υποεπιφανειακός ορίζοντας στο βόρειο τµήµα βρίσκεται πάνω από εκείνον των αερίων ενώ στα νότια αυτό έχει αντιστραφεί και ο ορίζοντας των αερίων βρίσκεται πιο πάνω από τον πρώτο υποεπιφανειακό. Σύµφωνα µε τη διεθνή βιβλιογραφία η ανοδική κίνηση των αερίων από τα βαθύτερα στρώµατα περιορίζεται από την παρουσία της υπερκείµενης µεγάλου πάχους και λεπτοµερούς υλικού ενότητας 1. Τοπικά διαπιστώθηκε άνοδος των αέριων υδρογονανθράκων κατά l 2m πάνω από το όριο της ενότητας αυτής υπό τη µορφή µικρών θυλάκων. Σε ορισµένες περιπτώσεις η άνοδος των αερίων συνοδεύεται από παραµόρφωση των αµέσως υπερκείµενων ιζηµάτων της ενότητας 1. Η παραµόρφωση των ιζηµάτων προκαλεί τη δηµιουργία χαρακτηριστικών δοµών παγόδας, ο διαφανής ακουστικός χαρακτήρας των οποίων δηλώνει οµογενοποίηση των ιζηµάτων (καταστροφή της εσωτερικής τους δοµής). Το πάχος της ενότητας 2 είναι 4 6m και τα στρώµατα παρουσιάζουν µία κλίση 4 5% προς τα ανατολικά. Η παρουσία αερίων στο νερό αλλά και στους ίδιους τους πόρους των ιζηµάτων συντείνει στην αύξηση της πιθανότητας πυροδότησης κατολισθήσεων στα υποθαλάσσια ιζήµατα όπως είναι αποδεκτό από την διεθνή βιβλιογραφία. 4.5 Ποσοτική προσέγγιση των παραµέτρων που προέκυψαν από την ερµηνεία των τοµογραφιών 3.5kHz Η χωρική κατανοµή των παραµέτρων που αντλήθηκαν από τη µελέτη των τοµογραφιών 3.5kHz έχει ήδη παρουσιαστεί σε προηγούµενο κεφάλαιο. Σε αυτό το κεφάλαιο γίνεται µια προσπάθεια για µια πιο σύνθετη προσέγγιση τόσο της χωρικής κατανοµής τους όσο και των σχέσεων µεταξύ τους. Για το λόγο αυτό εφαρµόζονται (α) η ανάλυση επιφανειών τάσης (Trend Surface Analysis) και (β) η παραγοντική ανάλυση (Factor Analysis). Η πρώτη µέθοδος διαχωρίζει τη χωρική κατανοµή των παραµέτρων σε δύο µέρη δηλαδή σε µια γενική τάση και σε τοπικές ανωµαλίες βοηθώντας έτσι την κατανόηση των διεργασιών που ελέγχουν τις χωρικές κατανοµές των παραµέτρων. Η δεύτερη µεθοδολογία χρησιµοποιήθηκε για τον καθορισµό των εσωτερικών σχέσεων µεταξύ των παραµέτρων Χωρική κατανοµή παραµέτρων Από τη εφαρµογή της µεθόδου Ordinary Kriging στις παραµέτρους που µετρήθηκαν προέκυψαν οι παρακάτω κατανοµές για κάθε µία από αυτές, καθώς και οι αντίστοιχες τρισδιάστατες απεικονίσεις (Χάρτης έως και Χάρτης ). Εκτός από τους δύο κύριους υποεπιφανειακούς ορίζοντες που συναντάµε στον πυθµένα του λιµένα, εµφανίζονται και άλλοι ορίζοντες µέχρι το βάθος του δεύτερου υποεπιφανειακού, ο αριθµός των οποίων είναι σηµαντικός και φαίνεται να είναι µέχρι και δεκατέσσερις. Η µέγιστη συγκέντρωση αυτών παρουσιάζεται στα κεντρικά και Σωτηρία Σουλιώτη 71

86 Αποτελέσµατα - Συµπεράσµατα βόρεια της περιοχής ενώ κατά µήκος της ακτογραµµής και σε οριζόντια απόσταση περίπου 100m από αυτή ο αριθµός των υποεπιφανειακών οριζόντων που εντοπίστηκαν είναι περιορισµένος και δεν ξεπερνάει τους επτά. Στην περιοχή εξάλλου που εκτελούνται τα έργα για την κατασκευή του λιµανιού, δεν ήταν δυνατό να διακριθεί µε σαφήνεια από τις τοµογραφίες η γεωλογία της υποδοµής του πυθµένα, λόγω των προσχώσεων αλλά και των κατολισθήσεων που έχει υποστεί ο πυθµένας στην περιοχή αυτή. Παρ όλα αυτά µελετήθηκαν από τις τοµογραφίες ο αριθµός τόσο των ασαφών όσο και των σαφών οριζόντων που εµφανίζονται µέχρι το επίπεδο του δεύτερου υποεπιφανειακού ορίζοντα και των οποίων οι κατανοµές φαίνονται στις παρακάτω εικόνες. Παρατηρείται µία παρόµοια συµπεριφορά εµφάνισης των ασαφών οριζόντων µε εκείνη του συνολικού αριθµού των υποεπιφανειακών οριζόντων, µε το µέγιστο αριθµό αυτών να εµφανίζεται στα κεντρικά και βόρεια της περιοχής, ενώ στην περιοχή κατασκευής του λιµανιού συναντάµε πολύ λιγότερους ορίζοντες. Τα συµπεράσµατα που προκύπτουν για την περιοχή εκτέλεσης των έργων παρουσιάζονται να είναι τα ίδια τόσο για τον αριθµό των σαφών όσο και για εκείνον των ασαφών οριζόντων στην περιοχή αυτή. Εµφανίζεται δηλαδή στην περιοχή αυτή να είναι περιορισµένος ο αριθµός των ασαφών και των σαφών οριζόντων, κάτι το οποίο οφείλεται στην παραµόρφωση που έχει υποστεί ο πυθµένας από την κατασκευή των έργων, όπως αναφέρθηκε και παραπάνω. Αλλά και για την υπόλοιπη περιοχή παρατηρείται µία αντιστρόφως ανάλογη συµπεριφορά για τις δύο παραπάνω κατηγορίες. Στις περιοχές δηλαδή, όπου υπάρχει µεγάλη συγκέντρωση ασαφών οριζόντων παρατηρείται µικρή συγκέντρωση των σαφών και αντίστροφα. Στους παρακάτω χάρτες φαίνονται τα συµπεράσµατα αυτά και οι ακριβείς τιµές του αριθµού των οριζόντων στην περιοχή που µελετάται. Χάρτης 4.5.1: Χάρτης του αριθµού των οριζόντων που εµφανίζονται µέχρι τον δεύτερο υποεπιφανειακό ορίζοντα, µετά την εφαρµογή της µεθόδου Ordinary Kriging. Σωτηρία Σουλιώτη 72

87 Αποτελέσµατα - Συµπεράσµατα Χάρτης 4.5.2: Χάρτης του βάθους του τελευταίου ορίζοντα πριν τον δεύτερο υποεπιφανειακό, µετά την εφαρµογή της µεθόδου Ordinary Kriging. Χάρτης 4.5.3: Χάρτης του αριθµού των ασαφών οριζόντων που εµφανίζονται µέχρι τον δεύτερο υποεπιφανειακό, µετά την εφαρµογή της µεθόδου Ordinary Kriging. Σωτηρία Σουλιώτη 73

88 Αποτελέσµατα - Συµπεράσµατα Χάρτης 4.5.4: Χάρτης του ποσοστού του αριθµού των ασαφών οριζόντων που εµφανίζονται µέχρι τον δεύτερο υποεπιφανειακό, µετά την εφαρµογή της µεθόδου Ordinary Kriging. Χάρτης 4.5.5: Χάρτης του αριθµού των ασαφών οριζόντων που εµφανίζονται µεταξύ του πυθµένα και του 1 ου υποεπιφανειακού ορίζοντα, µετά την εφαρµογή της µεθόδου Ordinary Kriging. Σωτηρία Σουλιώτη 74

89 Αποτελέσµατα - Συµπεράσµατα Χάρτης 4.5.6: Χάρτης του ποσοστού του αριθµού των ασαφών οριζόντων που εµφανίζονται µεταξύ του πυθµένα και του 1 ου υποεπιφανειακού ορίζοντα, µετά την εφαρµογή της µεθόδου Ordinary Kriging. Χάρτης 4.5.7: Χάρτης του αριθµού των ασαφών οριζόντων που εµφανίζονται µεταξύ του 1 ου και του 2 ου υποεπιφανειακού ορίζοντα, µετά την εφαρµογή της µεθόδου Ordinary Kriging. Σωτηρία Σουλιώτη 75

90 Αποτελέσµατα - Συµπεράσµατα Χάρτης 4.5.8: Χάρτης του ποσοστού του αριθµού των ασαφών οριζόντων που εµφανίζονται µεταξύ του 1 ου και του 2 ου υποεπιφανειακού ορίζοντα, µετά την εφαρµογή της µεθόδου Ordinary Kriging. Χάρτης 4.5.9: Χάρτης του αριθµού των σαφών οριζόντων που εµφανίζονται µέχρι τον δεύτερο υποεπιφανειακό, µετά την εφαρµογή της µεθόδου Ordinary Kriging. Σωτηρία Σουλιώτη 76

91 Αποτελέσµατα - Συµπεράσµατα Χάρτης : Χάρτης του ποσοστού του αριθµού των σαφών οριζόντων που εµφανίζονται µέχρι τον δεύτερο υποεπιφανειακό, µετά την εφαρµογή της µεθόδου Ordinary Kriging. Χάρτης : Χάρτης του αριθµού των σαφών οριζόντων που εµφανίζονται µεταξύ του πυθµένα και του 1 ου υποεπιφανειακού ορίζοντα, µετά την εφαρµογή της µεθόδου Ordinary Kriging. Σωτηρία Σουλιώτη 77

92 Αποτελέσµατα - Συµπεράσµατα Χάρτης : Χάρτης του ποσοστού του αριθµού των σαφών οριζόντων που εµφανίζονται µεταξύ του πυθµένα και του 1 ου υποεπιφανειακού ορίζοντα, µετά την εφαρµογή της µεθόδου Ordinary Kriging. Χάρτης : Χάρτης του αριθµού των σαφών οριζόντων που εµφανίζονται µεταξύ του 1 ου και του 2 ου υποεπιφανειακού ορίζοντα, µετά την εφαρµογή της µεθόδου Ordinary Kriging. Σωτηρία Σουλιώτη 78

93 Αποτελέσµατα - Συµπεράσµατα Χάρτης : Χάρτης του ποσοστού του αριθµού των σαφών οριζόντων που εµφανίζονται µεταξύ του 1 ου και του 2 ου υποεπιφανειακού ορίζοντα, µετά την εφαρµογή της µεθόδου Ordinary Kriging. Σωτηρία Σουλιώτη 79

94 Αποτελέσµατα - Συµπεράσµατα Χάρτης : 3D απεικόνιση του αριθµού των οριζόντων που εµφανίζονται µέχρι τον δεύτερο υποεπιφανειακό, στον λιµένα του Αιγίου. Χάρτης : 3D απεικόνιση του βάθους του τελευταίου ορίζοντα που εµφανίζεται πριν τον δεύτερο υποεπιφανειακό, στον λιµένα του Αιγίου. Σωτηρία Σουλιώτη 80

95 Αποτελέσµατα - Συµπεράσµατα Χάρτης : 3D απεικόνιση του αριθµού των ασαφών οριζόντων που εµφανίζονται µέχρι τον δεύτερο υποεπιφανειακό ορίζοντα, στον λιµένα του Αιγίου. Χάρτης : 3D απεικόνιση του ποσοστού του αριθµού των ασαφών οριζόντων που εµφανίζονται µέχρι τον δεύτερο υποεπιφανειακό ορίζοντα, στον λιµένα του Αιγίου. Σωτηρία Σουλιώτη 81

96 Αποτελέσµατα - Συµπεράσµατα Χάρτης : 3D απεικόνιση του αριθµού των ασαφών οριζόντων που εµφανίζονται µεταξύ του πυθµένα και του 1 ου υποεπιφανειακού ορίζοντα, στον λιµένα του Αιγίου. Χάρτης : 3D απεικόνιση του ποσοστού του αριθµού των ασαφών οριζόντων που εµφανίζονται µεταξύ του πυθµένα και του 1 ου υποεπιφανειακού ορίζοντα, στον λιµένα του Αιγίου. Σωτηρία Σουλιώτη 82

97 Αποτελέσµατα - Συµπεράσµατα Χάρτης : 3D απεικόνιση του αριθµού των ασαφών οριζόντων που εµφανίζονται µεταξύ του 1 ου και του 2 ου υποεπιφανειακού ορίζοντα, στον λιµένα του Αιγίου. Χάρτης : 3D απεικόνιση του ποσοστού του αριθµού των ασαφών οριζόντων που εµφανίζονται µεταξύ του 1 ου και του 2 ου υποεπιφανειακού ορίζοντα, στον λιµένα του Αιγίου. Σωτηρία Σουλιώτη 83

98 Αποτελέσµατα - Συµπεράσµατα Χάρτης : 3D απεικόνιση του αριθµού των σαφών οριζόντων που εµφανίζονται µέχρι τον δεύτερο υποεπιφανειακό ορίζοντα, στον λιµένα του Αιγίου. Χάρτης : 3D απεικόνιση του ποσοστού του αριθµού των σαφών οριζόντων που εµφανίζονται µέχρι τον δεύτερο υποεπιφανειακό ορίζοντα, στον λιµένα του Αιγίου. Σωτηρία Σουλιώτη 84

99 Αποτελέσµατα - Συµπεράσµατα Χάρτης : 3D απεικόνιση του αριθµού των σαφών οριζόντων που εµφανίζονται µεταξύ του πυθµένα και του 1 ου υποεπιφανειακού ορίζοντα, στον λιµένα του Αιγίου. Χάρτης : 3D απεικόνιση του ποσοστού του αριθµού των σαφών οριζόντων που εµφανίζονται µεταξύ του πυθµένα και του 1 ου υποεπιφανειακού ορίζοντα, στον λιµένα του Αιγίου. Σωτηρία Σουλιώτη 85

100 Αποτελέσµατα - Συµπεράσµατα Χάρτης : 3D απεικόνιση του αριθµού των σαφών οριζόντων που εµφανίζονται µεταξύ του 1 ου και του 2 ου υποεπιφανειακού ορίζοντα, στον λιµένα του Αιγίου. Χάρτης : 3D απεικόνιση του ποσοστού του αριθµού των σαφών οριζόντων που εµφανίζονται µεταξύ του 1 ου και του 2 ου υποεπιφανειακού ορίζοντα, στον λιµένα του Αιγίου. Σωτηρία Σουλιώτη 86

101 Αποτελέσµατα - Συµπεράσµατα Ανάλυση τάσεων επιφάνειας (Trend surface analysis) Η επιφανειακή ανάλυση τάσεων εφαρµόστηκε σε όλες τις παραµέτρους που µετρήθηκαν εκτός από το βάθος του πυθµένα. Αφού ξεκινήσαµε από του πρώτου βαθµού εξίσωση και συνεχίσαµε µέχρι και τον έκτο βαθµό, εκτιµήθηκε ότι τα καλύτερα δυνατά αποτελέσµατα τα πήραµε από την ανάλυση επιφανειακών τάσεων του τέταρτου και πέµπτου βαθµού. (Πίνακας και ιάγραµµα ). Έτσι, ξεκινώντας από την παράµετρο των ασαφών οριζόντων που εµφανίζονται από τον πυθµένα µέχρι και τον δεύτερο υποεπιφανειακό ορίζοντα και δηµιουργώντας την τάση της επιφάνειας χρησιµοποιώντας της εξίσωση πέµπτου βαθµού, παρατηρείται ότι οι περισσότεροι ασαφείς ορίζοντες σε όλο το κατακόρυφο εύρος του πυθµένα που εξετάζεται, εµφανίζονται στα βορειοανατολικά και στα νοτιοανατολικά της έκτασης που µελετάµε. Μικρή συγκέντρωση αυτών παρατηρείται και στην αρχή των λιµενικών έργων και κυρίως στο νότιο τµήµα αυτών. Σε όλη την άλλη έκταση αυτοί οι ορίζοντες είναι οµοιόµορφα κατανεµηµένοι ως προς τον αριθµό τους, µε τη µεγαλύτερη παρουσία αυτών προς το κέντρο ενώ στις άκρες µειώνονται και ειδικά στην περιοχή που εκτελούνται τα έργα (Χάρτης ). Παρατηρείται δηλαδή µία τάση αύξησης αυτών προς το κεντρικό τµήµα της περιοχής που εξετάζεται. Την ίδια τάση παρουσιάζουν και οι ασαφείς ορίζοντες που βρίσκονται µεταξύ του πυθµένα και του πρώτου υποεπιφανειακού ορίζοντα (Χάρτης ). Και σε αυτή την περίπτωση όπως και στην επιφάνεια των ασαφών οριζόντων µεταξύ του πρώτου και δεύτερου υποεπιφανειακού, η πολυωνυµική επιφάνεια που επιλέχθηκε είναι πέµπτου βαθµού. Οι ορίζοντες εκείνοι που βρίσκονται µεταξύ των δύο υποεπιφανειακών είναι πολύ λιγότεροι σε αριθµό σε σχέση µε τους ανωτέρω αλλά παρ όλα αυτά σε γενικές γραµµές εµφανίζουν την ίδια συµπεριφορά µε τους προηγούµενους. Εµφανίζεται µεγαλύτερος αριθµός ασαφών οριζόντων µεταξύ του πυθµένα και του πρώτου υποεπιφανειακού ορίζοντα στα βορειοανατολικά και στα νοτιοανατολικά ενώ και σε αυτή την περίπτωση κοντά στην περιοχή που εκτελούνται τα έργα είναι περιορισµένοι. Γενικότερα διαπιστώνεται ότι στην περιοχή αυτή δεν είναι δυνατόν να εξαχθούν πολλά συµπεράσµατα για τις παραµέτρους που έχουµε ορίσει, µιας και εκεί έχουν γίνει σηµαντικές επεµβάσεις στην µορφολογία του πυθµένα. Όσον αφορά την επιφάνεια των ασαφών οριζόντων που βρίσκονται µεταξύ του πρώτου και του δεύτερου υποεπιφανειακού ορίζοντα (Χάρτης ), παρατηρούνται κάποιες διαφορές σε σχέση µε τις παραπάνω επιφάνειες. Ο µέγιστος αριθµός των ασαφών οριζόντων εµφανίζεται σε δύο µικρές περιοχές στα βορειοανατολικά και στα νοτιοανατολικά της περιοχής που µελετάται, ενώ στο κέντρο της περιοχής αυτής υπάρχει µία τάση µείωσης αυτών. Για τους σαφείς ορίζοντες που παρουσιάζονται µέχρι τον δεύτερο υποεπιφανειακό ορίζοντα (Χάρτης ), για τους οποίους χρησιµοποιήθηκε πολυώνυµο πέµπτου βαθµού, παρατηρείται µεγαλύτερη συγκέντρωση αυτών στο βόρειο και κεντρικό άκρο όπως επίσης και στο νότιο άκρο της περιοχής που µελετάται αλλά ο αριθµός τους είναι µικρότερος από εκείνον των ασαφών οριζόντων. Στο κέντρο της περιοχής εµφανίζεται ένας µέσος αριθµός οριζόντων ενώ στις άκρες και ιδιαίτερα προς τα ανατολικά παρουσιάζουν µία τάση µείωση του αριθµού τους. Μία παρόµοια συµπεριφορά εµφανίζουν και οι σαφείς ορίζοντες που βρίσκονται µεταξύ του πυθµένα και του πρώτου υποεπιφανειακού (Χάρτης ) Σωτηρία Σουλιώτη 87

102 Αποτελέσµατα - Συµπεράσµατα για τους οποίους έχει χρησιµοποιηθεί και εδώ το πολυώνυµο πέµπτου βαθµού. Η µόνη διαφορά µεταξύ των δύο κατανοµών έγκειται στο ότι δεν εµφανίζεται µεγάλος αριθµός σαφών οριζόντων στα βόριο και κεντρικό τµήµα της περιοχής µας, παρά µόνο στα νότια. Στην περίπτωση όµως των σαφών οριζόντων µεταξύ πρώτου και δεύτερου υποεπιφανειακού ορίζοντα (Χάρτης ) παρατηρείται η αντίστροφη κατανοµή, µε τη µέγιστη συγκέντρωση δηλαδή των πολλών οριζόντων στο βόρειο τµήµα εκεί που φαίνεται να υπάρχει και στη συνολική κατανοµή όλων των σαφών οριζόντων. Εδώ βέβαια ο αριθµός αυτός κυµαίνεται από µηδέν έως τέσσερις ενώ στο ανώτερο στρώµα κυµαινόταν από δύο έως έξι. Παρατηρείται δηλαδή µία µείωση των σαφών οριζόντων στο υπέδαφος του πυθµένα όσο αυξάνεται το βάθος. Η ανάλυση τάσεων της επιφάνειας που προέκυψε για το βάθος του πρώτου υποπεπιφανειακού ορίζοντα (Χάρτης ), δίνει αποτελέσµατα περίπου ίδια µε αυτά που πήραµε από την επιφανειακή ανάλυση χρησιµοποιώντας τη µέθοδο Ordinary Kriging. Στην περίπτωση αυτή βέβαια το πολυώνυµο που χρησιµοποιήσαµε ήταν τέταρτου βαθµού. Η κατανοµή που προέκυψε δεν παρουσιάζει κάποια ανωµαλία στην επιφάνεια του ορίζοντα και τα βάθη φαίνεται να ακολουθούν µία φυσιολογική ροή. Το ίδιο συµβαίνει και µε την κατανοµή του δεύτερου υποεπιφανειακού ορίζοντα (Χάρτης ) για τον οποίο επιλέχθηκε και πάλι πολυωνυµική επιφάνεια τέταρτου βαθµού. Οι δύο ορίζοντες, δηλαδή, παρουσιάζουν µία κοινή πορεία ως προς τη βυθοµετρία τους, η οποία δεν διαφέρει σηµαντικά από εκείνη του πυθµένα. Ο δε ορίζοντας των αερίων (Χάρτης ) φαίνεται να συµπίπτει και πάλι µετά την εφαρµογή της ανάλυσης τάσεων της επιφάνειάς του, µε τον πρώτο υποεπιφανειακό ορίζοντα. Και σε αυτή την κατανοµή εφαρµόστηκε το πολυώνυµο τετάρτου βαθµού το οποίο µας έδωσε τα καλύτερα δυνατόν αποτελέσµατα ώστε να µπορούµε να τα συγκρίνουµε µε εκείνα που είχαν προκύψει από την εκτίµηση της επιφάνειας του ορίζοντα των αερίων, µε τη µέθοδο Ordinary Kriging. Παρατηρούµε εποµένως ότι έγιναν σωστές εκτιµήσεις της επιφάνειας αυτής και τα συµπεράσµατα που προκύπτουν αντιστοιχούν στην πραγµατικότητα. Τέλος, για την εκτίµηση του πάχους των δύο υποεπιφανειακών οριζόντων τα πολυώνυµα ήταν τέταρτου βαθµού και από την επιφάνεια που προέκυψε παρατηρείται ένα µέγιστο πάχος του πρώτου υποεπιφανειακού ορίζοντα στα βορειοανατολικά (Χάρτης ), ενώ στην περιοχή που εκτελούνται τα έργα το πάχος αυτού είναι σηµαντικά µικρότερο. Υπάρχει µία σταδιακή αύξηση του πάχους, όσο κινούµαστε από τα δυτικά προς τα ανατολικά ή από τα ρηχά στα πιο βαθιά νερά, όπου ξεκιναέι από τα 9m και φθάνει τα 16m περίπου αυτό. Στην περίπτωση του δεύτερου υποεπιφανεικού ορίζοντα (Χάρτης ), το πάχος του δεν έχει τόσο µεγάλο εύρος. Ξεκινάει από τα 2,7m περίπου έως τα 8m. Το τµήµα του ορίζοντα αυτού µε το µεγαλύτερο πάχος, εµφανίζεται να είναι στα βόρεια βορειοδυτικά της περιοχής µας και αρκετά κοντά στην περιοχή του λιµένα. Το πάχος του ορίζοντα αυτού εξακολουθεί να έχει µεγάλες τιµές όσο κινούµαστε προς τα νότια, δηλαδή στην κατακόρυφη ευθεία της περιοχής που εµφανίζεται το µέγιστο πάχος. Σε όλη την άλλη έκταση αυτό κυµαίνεται µεταξύ των ορίων που αναφέρθηκαν παραπάνω. Σωτηρία Σουλιώτη 88

103 Αποτελέσµατα - Συµπεράσµατα Πίνακας 4.5.1: Πίνακας που δείχνει τα ποσοστά του συντελεστή προσδιορισµού (R 2 ) για κάθε παράµετρο και για κάθε βαθµό του πολυωνύµου. Βάθος 1 ου υποεπιφ. ορίζοντα Βάθος 2 ου υποεπιφ. ορίζοντα Βάθος ορίζοντα αερίων Πάχος 1 ου υποεπιφ. ορίζοντα Πάχος 2 ου υποεπιφ. ορίζοντα Σαφείς οριζ. µεταξύ πυθµένα & 1 ου υποεπιφ. οριζοντα Ασαφείς οριζ. µεταξύ πυθµένα & 1 ου υποεπιφ. οριζοντα Σαφείς οριζ. µεταξύ 1 ου & 2 ου υποεπιφ. οριζοντα Ασαφείς οριζ. µεταξύ 1 ου & 2 ου υποεπιφ. οριζοντα Σαφείς οριζ. µέχρι τον 2 ο υποεπιφ. οριζοντα Ασαφείς οριζ. µέχρι τον 2 ο υποεπιφ. οριζοντα R 2 1 ου Βαθµού 2 ου Βαθµού 3 ου Βαθµού 4 ου Βαθµού 5 ου Βαθµού 6 ου Βαθµού Βάθος 1ου υποεπιφ. ορίζοντα Βάθος 2ου υποεπιφ. ορίζοντα Βάθος ορίζοντα αερίων Πάχος 1ου υποεπιφ. ορίζοντα Πάχος 2ου υποεπιφ. ορίζοντα ου Βαθµού 2ου Βαθµού 3ου Βαθµού 4ου Βαθµού 5ου Βαθµού 6ου Βαθµού Σαφείς οριζ. µεταξύ πυθµένα & 1ου υποεπιφ. οριζοντα Ασαφείς οριζ. µεταξύ πυθµένα & 1ου υποεπιφ. οριζοντα Σαφείς οριζ. µεταξύ 1ου & 2ου υποεπιφ. οριζοντα Ασαφείς οριζ. µεταξύ 1ου & 2ου υποεπιφ. οριζοντα Σαφείς οριζ. µέχρι τον 2ο υποεπιφ. οριζοντα Ασαφείς οριζ. µέχρι τον 2ο υποεπιφ. οριζοντα ιάγραµµα 4.5.1: ιάγραµµα στο οποίο φαίνεται η σχέση των ποσοστών του συντελεστή προσδιορισµού (R 2 ) για κάθε παράµετρο και για κάθε βαθµό. Σωτηρία Σουλιώτη 89

104 Αποτελέσµατα - Συµπεράσµατα Χάρτης : Απεικόνιση της επιφανειακής ανάλυσης των τάσεων του βάθους του 1 ου υποεπιφανειακού ορίζοντα. Χάρτης : Απεικόνιση της επιφανειακής ανάλυσης των τάσεων του βάθους του 2 ου υποεπιφανειακού ορίζοντα. Σωτηρία Σουλιώτη 90

105 Αποτελέσµατα - Συµπεράσµατα Χάρτης : Απεικόνιση της επιφανειακής ανάλυσης των τάσεων του βάθους του ορίζοντα των αερίων. Χάρτης : Απεικόνιση της επιφανειακής ανάλυσης των τάσεων του πάχους του 1 ου υποεπιφανειακού ορίζοντα. Σωτηρία Σουλιώτη 91

106 Αποτελέσµατα - Συµπεράσµατα Χάρτης : Απεικόνιση της επιφανειακής ανάλυσης των τάσεων του πάχους του 2 ου υποεπιφανειακού ορίζοντα. Χάρτης : Απεικόνιση της επιφανειακής ανάλυσης των τάσεων του αριθµού των ασαφών οριζόντων που εµφανίζονται µέχρι τον 2 ο υποεπιφανειακό ορίζοντα. Σωτηρία Σουλιώτη 92

107 Αποτελέσµατα - Συµπεράσµατα Χάρτης : Απεικόνιση της επιφανειακής ανάλυσης των τάσεων του αριθµού των ασαφών οριζόντων που εµφανίζονται µεταξύ του πυθµένα και του 1 ου υποεπιφανειακού ορίζοντα. Χάρτης : Απεικόνιση της επιφανειακής ανάλυσης των τάσεων του αριθµού των ασαφών οριζόντων που εµφανίζονται µεταξύ του 1 ου και του 2 ου υποεπιφανειακού ορίζοντα. Σωτηρία Σουλιώτη 93

108 Αποτελέσµατα - Συµπεράσµατα Χάρτης : Απεικόνιση της επιφανειακής ανάλυσης των τάσεων του αριθµού των σαφών οριζόντων που εµφανίζονται µέχρι τον 2 ο υποεπιφανειακό ορίζοντα. Χάρτης : Απεικόνιση της επιφανειακής ανάλυσης των τάσεων του αριθµού των σαφών οριζόντων που εµφανίζονται µεταξύ του πυθµένα και του 1 ου υποεπιφανειακού ορίζοντα. Σωτηρία Σουλιώτη 94

109 Αποτελέσµατα - Συµπεράσµατα Χάρτης : Απεικόνιση της επιφανειακής ανάλυσης των τάσεων του αριθµού των σαφών οριζόντων που εµφανίζονται µεταξύ του 1 ου και του 2 ου υποεπιφανειακού ορίζοντα. Όσον αφορά τις επιφανειακές κατανοµές που προέκυψαν για κάθε παράµετρο από τις υπολειµµατικές τιµές, παρατηρείται µία διασπορά όλων των τιµών σε όλη την έκταση της υπό εξέταση περιοχής, µε µικρά τµήµατα µόνο να καλύπτονται από τις µέγιστες και ελάχιστες τιµές των residuals, ενώ οι κατανοµές καλύπτονται κυρίως από τις µέσες τιµές αυτών. Αυτό αποτελεί µία γενικότερη διαπίστωση για τις κατανοµές όλων των παραµέτρων. Ειδικότερα, για την επιφανειακή κατανοµή των residuals του πρώτου υποεπιφανειακού ορίζοντα (Χάρτης ) παρατηρείται εµφάνιση των ελάχιστων θετικών και αρνητικών τιµών που προέκυψαν από το πρόγραµµα Surfer 8 σε όλη την επιφάνεια της περιοχής που έχει εκτιµηθεί. Θα µπορούσε να λεχθεί ότι υπάρχει µεγαλύτερη συγκέντρωση κυρίως των θετικών τιµών στα κεντρικά και βόρεια καθώς επίσης και στα νοτιοδυτικά της περιοχής. Όσον αφορά τα residuals του δεύτερου υποεπιφανειακού ορίζοντα (Χάρτης ), παρουσιάζουν µία παρόµοια συµπεριφορά, κυριαρχούν δηλαδή και εδώ οι ελάχιστες θετικές και αρνητικές τιµές, µε τις αρνητικές να καταλαµβάνουν µεγαλύτερη ίσως έκταση από εκείνη που καταλαµβάνουν οι θετικές τιµές. Οι θετικές τιµές βρίσκονται κυρίως στο βόρειο και στο νοτιοδυτικό τµήµα που εκτείνονται µέχρι το κεντρικό και νότιο τµήµα της περιοχή, ενώ η υπόλοιπη έκταση καλύπτεται από τις αρνητικές τιµές που κυµαίνονται µεταξύ -0.2 και 0.0. Στην περίπτωση του ορίζοντα των αερίων (Χάρτης ) σχεδόν όλη η περιοχή έχει κατακλιστεί από τιµές των residuals που κυµαίνονται µεταξύ -0.2 και 0.2 και µόνο κατά τόπους εµφανίζονται κάποιες µεγαλύτερες αρνητικές και θετικές τιµές. Σωτηρία Σουλιώτη 95

110 Αποτελέσµατα - Συµπεράσµατα Μία ανάλογη συµπεριφορά παρατηρείται και για την επιφάνεια που ορίζει το πάχος του πρώτου υποεπιφανειακού ορίζοντα (Χάρτης ). Σχεδόν όλη η περιοχή καλύπτεται από τις τιµές των residuals µεταξύ -0.2 και 0.3. Ενώ όπως και στις προηγούµενες κατανοµές οι µέγιστες θετικές και αρνητικές τιµές είναι ανύπαρκτες στην κατανοµή που προκύπτει µε την εφαρµογή. Αυτό σηµαίνει ότι δεν υπάρχει µεγάλη απόκλιση κατά της ανάλυση τάσεων των σηµείων που ορίζουν αυτές τις επιφάνειες, από την αρχική εκτίµηση της επιφάνειας που έγινε πάλι µε τη χρήση της µεθόδου Ordinary Kriging. Η δε κατανοµή των υπολειµµατικών τιµών της επιφάνειας του πάχους του δεύτερου υποεπιφανειακού ορίζοντα (Χάρτης ), δεν διαφέρει σηµαντικά ως προς την παρουσία των τιµών. Και σε αυτή παρουσιάζονται οι ελάχιστες θετικές και αρνητικές τιµές σχεδόν σε όλη την έκταση, χωρίς να παρατηρείται µεγαλύτερη συγκέντρωση σε κάποια τµήµατα συγκεκριµένα. Οι κατανοµές που αφορούν τα residuals των ασαφών οριζόντων τόσο εκείνων που εµφανίζονται µέχρι τον δεύτερο υποεπιφανειακό ορίζοντα όσο και εκείνων που εµφανίζονται µεταξύ του πυθµένα και του 1 ου υποεπιφανειακού και µεταξύ 1 ου και 2 ου υποεπιφανειακού (Χάρτης έως και Χάρτης ), έχουν την ίδια συµπεριφορά µε τις προηγούµενες κατανοµές και στις οποίες κυριαρχούν τιµές που µεταβάλλονται από -0.2 έως 0.6. Τέλος, για τις αντίστοιχες επιφάνειες των σαφών οριζόντων (Χάρτης έως και Χάρτης ), τα αποτελέσµατα είναι τα ίδια µε του ασαφείς ορίζοντες και η µόνη διαφορά βρίσκεται στον ορίζοντα των σαφών που βρίσκονται µεταξύ του 1 ου και 2 ου υποεπιφανειακού όπου οι θετικές τιµές φθάνουν µέχρι το 0.3 και όχι το 0.6, όπως προηγουµένως. Σωτηρία Σουλιώτη 96

111 Αποτελέσµατα - Συµπεράσµατα Χάρτης : Επιφανειακή κατανοµή των residuals του βάθους του 1 ου υποεπιφανειακού ορίζοντα, µετά την εφαρµογή της µεθόδου Ordinary Kriging. Χάρτης : Επιφανειακή κατανοµή των residuals του βάθους του 2 ου υποεπιφανειακού ορίζοντα, µετά την εφαρµογή της µεθόδου Ordinary Kriging. Σωτηρία Σουλιώτη 97

112 Αποτελέσµατα - Συµπεράσµατα Χάρτης : Επιφανειακή κατανοµή των residuals του ορίζοντα των αερίων, µετά την εφαρµογή της µεθόδου Ordinary Kriging. Χάρτης : Επιφανειακή κατανοµή των residuals του πάχους του 1 ου υποεπιφανειακού ορίζοντα, µετά την εφαρµογή της µεθόδου Ordinary Kriging. Σωτηρία Σουλιώτη 98

113 Αποτελέσµατα - Συµπεράσµατα Χάρτης : Επιφανειακή κατανοµή των residuals του πάχους του 2 ου υποεπιφανειακού ορίζοντα, µετά την εφαρµογή της µεθόδου Ordinary Kriging. Χάρτης : Επιφανειακή κατανοµή των residuals του αριθµού των ασαφών οριζόντων που εµφανίζονται µέχρι τον 2 ο υποεπιφανειακό ορίζοντα, µετά την εφαρµογή της µεθόδου Ordinary Kriging. Σωτηρία Σουλιώτη 99

114 Αποτελέσµατα - Συµπεράσµατα Χάρτης : Επιφανειακή κατανοµή των residuals του αριθµού των ασαφών οριζόντων που εµφανίζονται µεταξύ του πυθµένα και του 1 ου υποεπιφανειακού ορίζοντα, µετά την εφαρµογή της µεθόδου Ordinary Kriging. Χάρτης : Επιφανειακή κατανοµή των residuals του αριθµού των ασαφών οριζόντων που εµφανίζονται µεταξύ 1 ου και του 2 ου υποεπιφανειακού ορίζοντα, µετά την εφαρµογή της µεθόδου Ordinary Kriging. Σωτηρία Σουλιώτη 100

115 Αποτελέσµατα - Συµπεράσµατα Χάρτης : Επιφανειακή κατανοµή των residuals του αριθµού των σαφών οριζόντων που εµφανίζονται µέχρι τον 2 ο υποεπιφανειακό ορίζοντα, µετά την εφαρµογή της µεθόδου Ordinary Kriging. Χάρτης : Επιφανειακή κατανοµή των residuals του αριθµού των σαφών οριζόντων που εµφανίζονται µεταξύ του πυθµένα και του 1 ου υποεπιφανειακού ορίζοντα, µετά την εφαρµογή της µεθόδου Ordinary Kriging. Σωτηρία Σουλιώτη 101

116 Αποτελέσµατα - Συµπεράσµατα Χάρτης : Επιφανειακή κατανοµή των residuals του αριθµού των ασαφών οριζόντων που εµφανίζονται µεταξύ 1 ου και του 2 ου υποεπιφανειακού ορίζοντα, µετά την εφαρµογή της µεθόδου Ordinary Kriging Παραγοντική ανάλυση R-τύπου Το τετραµελές παραγοντικό µοντέλο εκφράζει ένα ποσοστό της ολικής διακύµανσης των µεταβλητών που ανέρχεται σε 80,41% (Πίνακας 3.6.2). Το ποσοστό κρίνεται ιδιαίτερα ικανοποιητικό, επειδή µε µία απώλεια 19,59% της ολικής διακύµανσης µειώθηκε δραστικά η διαστατικότητα του προβλήµατος αφού από τις οκτώ µεταβλητές η ανάλυση οδήγησε σε τέσσερις µόνο παράγοντες. Επιπλέον οι κοινές παραγοντικές διακυµάνσεις (Πίνακας 3.6.3) που υπολογίσθηκαν 1 και οι οποίες δηλώνουν κατά πόσο το τετραµελές παραγοντικό µοντέλο εκφράζει ικανοποιητικά τις µεταβλητές έδειξαν ότι: Όλες οι µεταβλητές εκφράζονται απόλυτα ικανοποιητικά από το τετραµελές µοντέλο, µε εξαίρεση την παράµετρο των Σαφών οριζόντων που βρίσκονται µεταξύ του πρώτου και δεύτερου υποεπιφανειακού ορίζοντα και η οποία παρουσιάζει µειωµένη κοινή παραγοντική διακύµανση έναντι των άλλων µεταβλητών. Είναι φανερό ότι όσο υψηλότερη είναι η κοινή παραγοντική διακύµανση µίας µεταβλητής για ένα παραγοντικό µοντέλο n διατηρούµενων παραγόντων, τόσο καλύτερα εκφράζεται η µεταβλητή αυτή από το συγκεκριµένο µοντέλο. Σύµφωνα µε τις τιµές των παραγοντικών φορτίσεων προκύπτει ότι: Ο πρώτος παράγοντας εκφράζει το 33,94% της ολικής διακύµανσης και παρουσιάζει υψηλές θετικές φορτίσεις στις παραµέτρους που ορίζουν το βάθος του cii 1 Η κοινή παραγοντική φόρτιση (communality) (βλ. Στάδιο 4α) προκύπτει ως άθροισµα των τετραγώνων των παραγοντικών φορτίσεων που παρουσιάζει η µεταβλητή αυτή στους παράγοντες που έχουν διατηρηθεί. Σωτηρία Σουλιώτη 102

117 Αποτελέσµατα - Συµπεράσµατα τελευταίου ορίζοντα πριν τον δεύτερο υποεπιφανειακό, τον ορίζοντα των αερίων και τον ορίζοντα του πάχους του πρώτου υποεπιφανειακού. Ο δεύτερος παράγοντας εκφράζει το 18,53% της ολικής διακύµανσης και παρουσιάζει υψηλές θετικές φορτίσεις στις µεταβλητές που ορίζουν τους σαφείς ορίζοντες τόσο µεταξύ του πυθµένα και του πρώτου υποεπιφανειακού όσο και µεταξύ του πρώτου και δεύτερου υποεπιφανειακού ορίζοντα. Ο τρίτος παράγοντας εκφράζει το 16,22% της ολικής διακύµανσης και παρουσιάζει υψηλές θετικές φορτίσεις στις παραµέτρους των σαφών οριζόντων που βρίσκονται µεταξύ του πυθµένα και του πρώτου υποεπιφανειακού, καθώς επίσης και στην παράµετρο που καθορίζει το πάχος του δεύτερου υποεπιφανειακού ορίζοντα. Οι δε αρνητικές φορτίσεις είναι ιδιαίτερα περιορισµένες. Ο τέταρτος παράγοντας εκφράζει το 11,73% της ολικής διακύµανσης των δεδοµένων και παρουσιάζει αξιοσηµείωτα υψηλή θετική φόρτιση στην µεταβλητή των ασαφών οριζόντων µεταξύ του πρώτου και δεύτερου υποεπιφανειακού ενώ οι αρνητικές φορτίσεις περιορίζονται και αυτές στους σαφείς ορίζοντες µεταξύ πρώτου και δεύτερου υποεπιφανειακού. Συµπερασµατικά το τετραµελές παραγοντικό µοντέλο παρουσιάζεται στατιστικά αξιόπιστο και µε παράγοντες οι οποίοι δεν παρουσιάζουν προβλήµατα στη γεωλογική τους ερµηνεία. Πρέπει να τονισθεί ότι για να καθορισθεί σαφώς ο γεωλογικός χαρακτήρας του κάθε παράγοντα απαιτείται να µελετηθούν επιπλέον των φορτίσεων και οι αντίστοιχες παραγοντικές τιµές (scores) ώστε να καταστεί δυνατή η γεωγραφική κατανοµή του κάθε παράγοντα. Έτσι, από την µελέτη των παραγοντικών τιµών (scores) προκύπτει ότι: Ο πρώτος παράγοντας παρουσιάζει θετικές φορτίσεις στα σηµεία εκείνα τα οποία βρίσκονται στα βόρεια και ανατολικά, αλλά και γενικότερα στο ανατολικό τµήµα της περιοχής που εξετάζουµε. Ο δεύτερος παράγοντας παρουσιάζει αρνητικές φορτίσεις σε κάποια σηµεία του ανατολικού τµήµατος της περιοχής. Αντίθετα οι θετικές φορτίσεις είναι περιορισµένες και εµφανίζονται κυρίως σε µία µικρή έκταση στα νότια νοτιανατολικά της περιοχής µελέτης. Ο τρίτος παράγοντας παρουσιάζει περιορισµένες υψηλές θετικές φορτίσεις σε κάποια σηµεία στη µέση περίπου του µήκους της έκτασης, τόσο στα βόρεια όσο και στο κεντρικότερο τµήµα της όλης περιοχής. Οι δε αρνητικές φορτίσεις δεν παρουσιάζουν ιδιαίτερο ενδιαφέρον. Μόνο στο νότιο τµήµα της περιοχής εµφανίζονται να είναι λίγο αυξηµένες. Τέλος ο τέταρτος παράγοντας δεν παρουσιάζει ιδιαίτερο ενδιαφέρον τόσο προς τις θετικές όσο και προς τις αρνητικές φορτίσεις. Οι θετικές φορτίσεις είναι µηδαµινές και εµφανίζονται µόνο οι µικρότερες τιµές στα νοτιοανατολικά της περιοχής. Αντίθετα οι αρνητικές τιµές καλύπτουν σχεδόν όλη την επιφάνεια. Με την εφαρµογή της µεθόδου Ordinary Kriging εµφανίζονται κυρίως οι ελάχιστες αρνητικές φορτίσεις, δηλαδή από 0,6 έως -0,1. Στους Χάρτης έως και Χάρτης φαίνονται οι επιφανειακές κατανοµές των παραγοντικών τιµών, όπως αυτές προέκυψαν µετά από την εφαρµογή της µεθόδου Ordinary Kriging. Σωτηρία Σουλιώτη 103

118 Αποτελέσµατα - Συµπεράσµατα Χάρτης : Απεικόνιση της επιφανειακής κατανοµής του παράγοντα 1 (Score 1) της παραγοντικής ανάλυσης, όπως αυτή προέκυψε από την εφαρµογή της µεθόδου Ordinary Kriging. Χάρτης : Απεικόνιση της επιφανειακής κατανοµής του παράγοντα 2 (Score 2) της παραγοντικής ανάλυσης, όπως αυτή προέκυψε από την εφαρµογή της µεθόδου Ordinary Kriging. Σωτηρία Σουλιώτη 104