ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΠΑΤΡΩΝ ΣΧΟΛΗ ΘΕΤΙΚΩΝ ΕΠΙΣΤΗΜΩΝ ΤΜΗΜΑ ΓΕΩΛΟΓΙΑΣ ΤΟΜΕΑΣ ΕΦΑΡΜΟΣΜΕΝΗΣ ΓΕΩΛΟΓΙΑΣ & ΓΕΩΦΥΣΙΚΗΣ

Transcript

1 ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΠΑΤΡΩΝ ΣΧΟΛΗ ΘΕΤΙΚΩΝ ΕΠΙΣΤΗΜΩΝ ΤΜΗΜΑ ΓΕΩΛΟΓΙΑΣ ΤΟΜΕΑΣ ΕΦΑΡΜΟΣΜΕΝΗΣ ΓΕΩΛΟΓΙΑΣ & ΓΕΩΦΥΣΙΚΗΣ ΠΡΟΓΡΑΜΜΑ ΜΕΤΑΠΤΥΧΙΑΚΩΝ ΣΠΟΥΔΩΝ «ΓΕΩΕΠΙΣΤΗΜΕΣ ΚΑΙ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝ» ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗ: «ΕΦΑΡΜΟΣΜΕΝΗ ΓΕΩΛΟΓΙΑ ΚΑΙ ΓΕΩΦΥΣΙΚΗ» Διπλωματική Διατριβή Ειδίκευσης ΥΔΡΟΓΕΩΛΟΓΙΚΕΣ ΓΕΩΦΥΣΙΚΕΣ ΕΡΕΥΝΕΣ ΣΤΟΝ ΕΥΡΥΤΕΡΟ ΧΩΡΟ ΤΗΣ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟΥΠΟΛΗΣ ΠΑΤΡΩΝ Πολίτης Μιχάλης Επιβλέπων: Λαμπράκης Νικόλαος Πάτρα 2017

2 1

3 Περιεχόμενα Κεφάλαιο 1 ο Εισαγωγή Περιοχή Μελέτης... 9 Κεφάλαιο 2 ο Γεωλογική Επισκόπηση Γεωλογία Ευρύτερης Περιοχής Ζώνη Ωλονού-Πίνδου Γεωλογία Περιοχής Μελέτης Γεωμορφολογία Τεκτονική Σεισμικότητα Δευτερογενή φαινόμενα των σεισμών-επίδραση στα υπόγεια νερά Κεφάλαιο 3 ο Κλιματολογία - Μετεωρολογία Γενικά Ατμοσφαιρικά Κατακρημνίσματα Εκτίμηση ελλιπών παρατηρήσεων Έλεγχος ομοιογένειας βροχομετρικών δεδομένων Συσχέτιση βροχοπτώσεων με φυσιογραφικούς παράγοντες Κατανομή των βροχοπτώσεων Ετήσια Πορεία Μηνιαία και εποχική πορεία Θερμοκρασία Κεφάλαιο 4 ο Επιφανειακή Υδρολογία Υδρολογικό Ισοζύγιο Επιφανειακή Απορροή Κατείσδυση Εξατμισοδιαπνοή Ισοζύγιο κατά Thornthwaite Κεφάλαιο 5 ο Υδρογεωλογική Επισκόπηση Γενικά Υδρολιθολογική Ταξινόμηση των Γεωλογικών Σχηματισμών Υδροφόρα Στρώματα Πιεζομετρία Ρυθμιστικά υδατικά αποθέματα του υπόγειου νερού Κεφάλαιο 6 ο - Υδροχημεία Γενικά

4 6.2 Δειγματοληψία Εργαστηριακές Αναλύσεις Έλεγχος εργαστηριακών αναλύσεων Αποτελέσματα Εργαστηριακών Αναλύσεων Ερμηνεία αποτελεσμάτων εργαστηριακών αναλύσεων Κεφάλαιο 7ο Γεωφυσική Διασκόπηση Γενικά Γεωηλεκτρικές Μέθοδοι Βασική Αρχή Λειτουργίας Ειδικής Ηλεκτρικής Αντίστασης Φαινόμενη Ειδική Ηλεκτρική Αντίσταση Τρόποι Διάταξης Ηλεκτροδίων Παράγοντες Επιλογής της Κατάλληλης Διάταξης των Ηλεκτροδίων Ηλεκτρική Τομογραφία Εφαρμογή της Μεθόδου Ηλεκτρικής Τομογραφίας Εξοπλισμός Διαδικασία Μετρήσεων Επεξεργασία γεωηλεκτρικών δεδομένων Η διαδικασία της αντιστροφής Λογισμικό επεξεργασίας Res2dinv Περιγραφή αποτελεσμάτων από το λογισμικό Res2dinv Λογισμικό Επεξεργασίας Oasis Montaj Περιγραφή αποτελεσμάτων από το λογισμικό Oasis Montaj Ερμηνεία Αποτελεσμάτων Ερμηνεία αποτελεσμάτων με τη διάταξη Wenner Ερμηνεία αποτελεσμάτων με τη διάταξη Schlumberger Δημιουργία οριζόντιων κατόψεων και τρισδιάστατου μοντέλου Οριζοντιογραφία γνωστού βάθους Τρισδιάστατη Απεικόνιση Συμπεράσματα Συμπεράσματα για τη διάταξη Wenner Συμπεράσματα για τη διάταξη Schlumberger Γενικά Συμπεράσματα Ανακεφαλαίωση-Συμπεράσματα Βιβλιογραφία Παράρτημα Παράρτημα

5 Πρόλογος Η παρούσα διπλωματική εργασία πραγματοποιήθηκε στα πλαίσια του Μεταπτυχιακού Προγράμματος Σπουδών «Γεωεπιστήμες και Περιβάλλον», υπό την επίβλεψη του καθηγητή κ. Νικολάου Λαμπράκη. Στην ολοκλήρωση της, συνέβαλε ένας μεγάλος αριθμός ανθρώπων τους οποίους θα ήθελα να ευχαριστήσω. Καταρχάς τον επιβλέποντα καθηγητή κ. Νικόλαο Λαμπράκη για την συνεργασία, την καθοδήγηση, καθώς και την πολύτιμη βοήθεια του σε όλη τη διάρκεια μέχρι την ολοκλήρωση της εργασίας. Την καθηγήτρια κα. Ελένη Ζαγγανά, μέλος της τριμελούς επιτροπής για τη βοήθεια της ιδιαίτερα στο κομμάτι των εργαστηριακών αναλύσεων. Τον καθηγητή κ. Ευθύμιο Σώκο, μέλος της τριμελούς επιτροπής για τις συμβουλές του στην ενότητα της διπλωματικής που αναφέρεται στη γεωφυσική διασκόπιση. Ακόμη ιδιαίτερες ευχαριστίες θα ήθελα να εκφράσω στον Δρ. κ. Παναγιώτη Στεφανόπουλο μέλος ΕΤΕΠ του τμήματος Γεωλογίας, υπό την επίβλεψη του οποίου πραγματοποιήθηκε το τμήμα της διπλωματικής που αναφέρεται στις γεωφυσικές διασκοπίσεις, με τη σύμφωνη γνώμη του καθηγητή κ. Ευθ. Σώκου. Τον γεωλόγο κ. Παναγιώτη Πολίτη για την παραχώρηση των οργάνων για την ολοκλήρωση των γεωφυσικών διασκοπίσεων, καθώς και για την βοήθεια του κατά την εκτέλεση των εργασιών υπαίθρου. Τους εργαζόμενους της Δ.Ε.Υ.Α. Πάτρας για τη συμβολή τους κατά την συλλογή δειγμάτων νερού και μετρήσεων πιεζομετρίας από τις δημοτικές γεωτρήσεις στην ευρύτερη περιοχή του Ρίου. Την μεταπτυχιακή φοιτήτρια Νάνου Ελεάνα για την βοήθεια της κατά τη δημιουργία χαρτών στο γεωγραφικό σύστημα πληροφοριών (GIS). Την μεταπτυχιακή φοιτήτρια Τουμάση Ξένια για τη συμβολή της κατά τη διάρκεια εκτέλεσης των εργαστηριακών αναλύσεων. Τις μεταπτυχιακές φοιτήτριες Διονυσάτου Κ. και Λυσικάτου Γ. και τους φίλους μου Κότσυφα Π. και Κρητικό Ν. για την πολύτιμη βοήθεια τους κατά την εκτέλεση των εργασιών υπαίθρου στο πλαίσιο της γεωφυσικής διασκόπισης. Τέλος θα ήθελα να ευχαριστήσω τους γονείς μου και την αδελφή μου, που στάθηκαν δίπλα μου και με στήριξαν όλο αυτόν καιρό. 4

6 Σύνοψη Η παρούσα διπλωματική εργασία περιλαμβάνει την υδρογεωλογική και γεωφυσική μελέτη της Πανεπιστημιούπολης Πατρών στην περιοχή του Ρίου του νομού Αχαΐας. Η περιοχή μελέτης οριοθετείται από τους υδροκρίτες των λεκανών του ποταμού Χάραδρου στα δυτικά και του ποταμού Σέλεμνου στα ανατολικά. Το γεωλογικό υπόβαθρο της περιοχής δομείται από τους σχηματισμούς της ζώνης Ωλονού-Πίνδου. Όμως στο μεγαλύτερο τμήμα καλύπτεται από τεταρτογενείς αποθέσεις, οι οποίες διακρίνονται σε: προσχωματικές αποθέσεις, χαλαρές αποθέσεις μικτών φάσεων, πρόσφατες αποθέσεις κοίτης και αλλουβιακά ριπίδια. Η γεωμορφολογία χαρακτηρίζεται από ανάπτυξη λοφωδών εξάρσεων που καταλήγουν σε μια στενή επιμήκη παραλιακή ζώνη με ήπιο ανάγλυφο και ομαλή κλίση προς την ακτογραμμή. Το υδρογραφικό δίκτυο αναπτύσσεται με τη μορφή ορμητικών χειμάρρων Β-Ν διεύθυνσης, μεγάλης στερεοπαροχής με αποτέλεσμα τη δημιουργία αλλουβιακών ριπιδίων κατά την έξοδο από την ανάντη ζώνη. Η τεκτονική της περιοχής χαρακτηρίζεται από τη δράση κανονικών ρηγμάτων Α-Δ διεύθυνσης με αποτέλεσμα την ανύψωση του νότιου τεμάχους και την ταπείνωση του βόριου τεμάχους κάτω από το επίπεδο της θάλασσας. Εξαιτίας τη γειτνίασης με τον Κορινθιακό κόλπο στα ανατολικά και της Ελληνικής διαύλου στα δυτικά η περιοχή χαρακτηρίζεται από έντονη σεισμικότητα. Το κλίμα της περιοχής χαρακτηρίζεται από ήπιους χειμώνες, άφθονες βροχοπτώσεις, μεγάλη ηλιοφάνεια και χαμηλά επίπεδα νέφωσης. Το μέσο ετήσιο ύψος βροχόπτωσης της περιοχής έρευνας είναι 666,9mm, παρουσιάζοντας μια στατιστικά σημαντική τάση μείωσης με την πάροδο των χρόνων. Με βάση την εφαρμογή του ισοζυγίου Thornthwaite εκτιμήθηκε ότι η συνολική ετήσια δυνητική εξατμισοδιαπνοή ανέρχεται σε 936 mm, ενώ η πραγματική σε 499,4 mm. 5

7 Τα κύρια υδροφόρα στρώματα στην περιοχή έρευνας εντοπίζονται εντός των τεταρτογενών σχηματισμών. Πρόκειται για σύγχρονες προσχώσεις, παλαιούς και νέους κώνους κορημάτων και δελταϊκές αποθέσεις που έχουν δημιουργηθεί από τις ποταμό-χειμαρρώδεις αποθέσεις. Από την μελέτη των πιεζομετρικών χαρτών που δημιουργήθηκαν για την περιοχή έρευνας προέκυψε πως η διεύθυνση ροής είναι ακτινωτή αποκλίνουσα με κυρτή πιεζομετρική επιφάνεια προς τη θάλασσα στο ανατολικό τμήμα και προς τον ποταμό Χάραδρο στο δυτικό. Η υδραυλική κλίση κυμαίνεται από 1,9%ο μέχρι 3,8%ο. Η ποιότητα του υπόγειου νερού, περιοχής έρευνας, όπως εκτιμήθηκε από την χημική ανάλυση των δειγμάτων νερού κρίνεται καλή. Ο χημικός τύπος που επικρατεί είναι: Ca-HCO3. Η Γεωφυσική έρευνα βασίστηκε στη μέθοδο της ηλεκτρικής τομογραφίας, για τον υπολογισμό της ειδικής ηλεκτρικής αντίστασης των σχηματισμών. Πραγματοποιήθηκαν μετρήσεις σε τέσσερις παράλληλες διατομές με τις διατάξεις Wenner και Schlumberger. Η επεξεργασία των δεδομένων εκτελέστηκε με δύο διαφορετικά προγράμματα: το Res2dinv και το OasisMontaj. Αποτέλεσμα ήταν η δημιουργία χαρτών κατανομής της ειδικής αντίστασης σε δύο διαστάσεις. Μέσω περεταίρω επεξεργασίας έγινε εφικτή η δημιουργία οριζόντιων κατόψεων και τρισδιάστατου μοντέλου κατανομής της ειδικής ηλεκτρικής αντίστασης. Μέσω παρατήρησης και ερμηνείας των γεωφυσικών αποτελεσμάτων εντοπίστηκε ο υδροφόρος ορίζοντας της περιοχής έρευνας, σε βάθος περίπου 40 μέτρων, εντός του σχηματισμού άμμων και χαλίκων. 6

8 Abstract The present thesis includes the hydrological and geophysical study of Patra s campus in the region of Rio in the prefecture of Achaia. The study area is limited by the watercrops of the hydrological basins of Haradros river to the west and Selemnos river to the east. The area s geological bedrock is structured by the formations of Olonos-Pindos zone. However most of it covered by quaternary deposits which are distinguished in: alluvial deposits, loose deposits of mixed phases, recent deposits of bed and alluvial ripples. Geomorphology is characterized by the development of hilly ridges ending in a narrow long stretch of coastline with mild relief and smooth slope towards the coastline. The hydrographic network is developed in the form of high-steady torrents with N-S direction, with high sterilization resulting in the formation of alluvial ripples when leaving the upstream zone. The tectonics of the area is characterized by the action of regular E-W direction faults, resulting in the lifting of the southern block and the humiliation of the northern sub sea level. Due to its proximity to the Corinthian Gulf in the east and the Greek channel to the west, the area is characterized by intense seismicity. The climate of the area is characterized by mild winters, abundant rainfall, great sunshine and low cloud cover. The average annual rainfall in the survey area is 666,9mm, showing a statistically significant downward trend over time. Based on the Thornthwaite balance, it was estimated that the total annual potential evapotranspiration amounted to 936 mm, while the actual one at 499,4 mm. The main aquifers in the research area are located within quaternary formations. These are modern prostheses, old and new pubescent cones and deltaic deposits created by river-torrent deposits. 7

9 From the study of the piezometric maps created for the research area it emerged that the flow direction is radial diverging with a convex piezometric surface towards the sea in the eastern part and towards the Haradros river in the west. The hydraulic gradient ranges from 1,9%ο to 3,8%ο. The quality of groundwater, research area, as estimated by chemical analysis of water samples, is good. The chemical formula that prevails is: Ca-HCO3. Geophysical research was based on the method of electrical tomography, to calculate the specific electrical resistance of the formations. Measurements were made in four parallel sections with the Wenner and Schlumberger methods. Data processing was performed with two different programs: Res2dinv and OasisMontaj. The result was the creation of resistance maps in two dimensions. Through further processing it was possible to create horizontal floor plans and a threedimensional distribution model of the special electrical resistance. By observing and interpreting the geophysical results, the aquifer of the research area was found, at a depth of approximately 40 meters, within the formation of sand and gravel. 8

10 Κεφάλαιο 1 ο Εισαγωγή 1.1 Περιοχή Μελέτης Η περιοχή μελέτης τοποθετείται στην Πανεπιστημιούπολη Πατρών και στην ευρύτερη περιοχή του Ρίου, στο βόρειο τμήμα του νομού Αχαΐας. Από γεωμορφολογική άποψη οριοθετείται στα δυτικά από τον υδροκρίτη της λεκάνης του ποταμού Χάραδρου και στα ανατολικά από τον υδροκρίτη της λεκάνης του ποταμού Σέλεμνου. Γενικά ο Νομός Αχαΐας βρίσκεται στο ΒΔ τμήμα της Πελοποννήσου και έχει συνολική έκταση τετραγωνικά χιλιόμετρα. Βόρεια βρέχεται από τον Κορινθιακό και Πατραϊκό κόλπο, οι οποίοι διαχωρίζονται από τον στενό Ρίου - Αντιρίου, ενώ δυτικά βρέχεται από το Ιόνιο πέλαγος. Εικόνα 1.1: Γεωγραφική θέση περιοχής μελέτης 9

11 Κεφάλαιο 1. Εισαγωγή Παρά το γεγονός της άμεσης γειτνίασης με τη θάλασσα ο Νομός Αχαΐας θεωρείται ορεινή-ημιορεινή περιοχή, καθώς περίπου το 60% της συνολικής έκτασης του είναι ορεινό. Οι βασικοί ορεινοί όγκοι είναι το Παναχαϊκό, που εκτείνεται στο κεντρικό και βόρειο τμήμα με μέγιστο υψόμετρο τα 1926m, ο Ερύμανθος (ή Ωλονός) νότια του Παναχαϊκού όρους με μέγιστο υψόμετρο τα 2224m και ο Χελμός στο ανατολικό τμήμα του νομού με μέγιστο υψόμετρο τα 2341m.Οι συγκεκριμένοι ορεινοί όγκοι, δημιουργήθηκαν κατά τη διάρκεια των Αλπικών πτυχώσεων και επί της ουσίας αποτελούν τη συνέχεια των ορεινών όγκων της Κεντρικής Ελλάδας. Το υδρογραφικό δίκτυο του νομού αναπτύσσεται εντός των Πλειστοκαινικών ιζημάτων του νομού και περιλαμβάνει τις λεκάνες απορροής των ποταμών Σελινούντα, Γλαύκου, Βουραϊκού και Φοίνικα. Γενικά στο σύνολο τους οι ποταμοί αυτοί διαρρέουν μια περιοχή έντονης τεκτονικής δραστηριότητας με αποτέλεσμα να μεταφέρουν σημαντική ποσότητα ιζημάτων, διαβρώνοντας τα Πλειστοκαινικά ιζήματα, αλλά και ακόμη νεότερους σχηματισμούς. 10

12 Κεφάλαιο 2 ο Γεωλογική Επισκόπηση 2.1 Γεωλογία Ευρύτερης Περιοχής Το γεωλογικό υπόβαθρο του νομού Αχαΐας και γενικότερα της Δυτικής Πελοποννήσου δομείται από τα καλύμματα των εξωτερικών ορογενετικών ζωνών των Ελληνίδων οροσειρών. Η γένεση των Ελληνίδων οροσειρών προήλθε από τη σύγκρουση της Ευρασίας με την Αφρική και την ταυτόχρονη καταβύθιση του ωκεανού της Τηθύος. Οι Ελληνίδες οροσειρές υποδιαιρούνται σε γεωτεκτονικές ζώνες, η κάθε μία από τις οποίες εμφανίζει συγκεκριμένη στρωματογραφική ακολουθία των ιζημάτων της, με χαρακτηριστικούς λιθολογικούς τύπους και τεκτονική συμπεριφορά (Εικόνα 2.1). Διαχωρίζονται σε δύο κύριες δομικές περιοχές: τις Εσωτερικές και τις Εξωτερικές ορογενετικές ζώνες. Οι Renz (1940), Brunn (1956), Aubuin (1959) και Karakitsios (1995), με βάση τα στρωματογραφικά κριτήρια, διαίρεσαν αυτές τις ακολουθίες ιζημάτων σε γεωτεκτονικές ζώνες. Εικόνα 2.1: Χάρτης γεωτεκτονικών ζωνών της Ελλάδας (Μουντράκης,1985) 11

13 Κεφάλαιο 2. Γεωλογική Επισκόπηση Στο Νομό Αχαΐας εμφανίζονται από τα Ανατολικά προς τα Δυτικά τρεις γεωτεκτονικές ζώνες: (α)ωλονού-πίνδου, (β) Γαβρόβου-Τρίπολης και (γ) Ιόνια. Η ζώνη Ωλονού-Πίνδου εντός της οποίας εντάσσεται και η περιοχή μελέτης, συναντάται με τη μορφή επώθησης επί της ζώνης Γαβρόβου-Τρίπολης. Η ζώνη Γαβρόβου-Τρίπολης εμφανίζεται στο δυτικό τμήμα του νομού, ανατολικότερα από την Ιόνια ζώνη και εφιππεύεται από την ζώνη της Πίνδου. Τέλος η Ιόνια ζώνη απαντάται στο βορειοδυτικό τμήμα του νομού. Η επιφανειακή τους εξάπλωση είναι σχετικά μικρή εξαιτίας της κάλυψής τους, από τεταρτογενείς και νεογενείς αποθέσεις 2.2 Ζώνη Ωλονού-Πίνδου Το όνομα της ζώνης δόθηκε από τον Renz, (1940), αν και για πρώτη φορά διακρίθηκε και ονομάστηκε από τον Philippson, (1898), από το βουνό Ωλονός (Ερύμανθος) της Πελοποννήσου και την οροσειρά της Πίνδου. Η ζώνη Ωλονού-Πίνδου ξεκινάει από το νοτιότερο τμήμα της Κροατίας και δια μέσου της Αλβανίας διασχίζει την δυτική ηπειρωτική Ελλάδα, την Πελοπόννησο, την Κρήτη, την Ρόδο και καταλήγει στο νότιο τμήμα της Τουρκίας (Aubouin 1973, Fleury 1980, Roberston & Karamata 1994, Degnan & Roberston1998). Η στρωματογραφία της ζώνης Πίνδου χαρακτηρίζεται γενικά από πελαγικά ιζήματα με ηλικίες μεταξύ Τριαδικού και Ηωκαίνου, με εξαίρεση τις παρυφές της Πινδικής αύλακας όπου υπάρχουν παρενστρώσεις μικρολατυποπαγών ασβεστολίθων (Εικόνα 2.2). Ως προς την λιθολογία, τα πρώτα αλπικά ιζήματα σε όλη την έκταση της ζώνης, είναι ασβεστόλιθοι και δολομίτες Μέσης Τριαδικής ηλικίας. Από το Άνω Τριαδικό αρχίζει και η εμφάνιση των πελαγικών πλακωδών ασβεστόλιθων με παρεμβολές αργιλοψαμμιτικών υλικών και κερατόλιθων. Ακολουθούν τα ιζήματα βαθιάς θάλασσας (κερατόλιθοι-ραδιολαρίτες, άργιλοι πυριτικοί ασβεστόλιθοι και ψαμμίτες) σε όλη τη διάρκεια του Ιουρασικού με χαρακτηριστικά κόκκινο-πράσινα χρώματα και πάχος περίπου 200m. Ψηλότερα η ακολουθία εξελίσσεται σε μια σειρά εναλλαγών από, ψαμμίτες, πηλίτες μάργες, πελαγικούς ασβεστόλιθους, ραδιολαρίτες και μικρολατυποπαγή, που εμφανίζει 12

14 Κεφάλαιο 2. Γεωλογική Επισκόπηση συμπεριφορά φλύσχη. Η συγκεκριμένη σειρά έχει ηλικία Κάτω Κρητιδικού και είναι γνωστή ως «Πρώτος φλύσχης της Πίνδου». Εικόνα 2.2: Στρωματογραφική στήλη της ζώνης Ωλονού Πίνδου (τροποποιημένη από Τσόφλιας, 1984) Η απόθεση ιζημάτων συνεχίστηκε κατά το Άνω Κρητιδικό χωρίς καμία διακοπή με την απόθεση πελαγικών πλακωδών ασβεστόλιθων με πυριτικές ενστρώσεις με συνολικό πάχος 500m. Προς το τέλος του Κρητιδικού η ιζηματογένεση διαφοροποιείται και γίνεται περισσότερο ασβεστομαργαϊκή μεταβατική προς τον φλύσχη, η απόθεση του οποίου συνεχίζεται στο Τριτογενές μέχρι το Άνω Ηώκαινο- Κάτω Ολιγόκαινο. Ο φλύσχης αυτός με Τριτογενή ηλικία ονομάζεται «Δεύτερος φλύσχης της Πίνδου» με σκοπό τη διάκριση από τον Κάτω Κρητιδικό «Πρώτο φλύσχη» και επί της ουσίας αποτελεί τον κύριο φλύσχη, τον πιο τυπικό και αντιπροσωπευτικό του Ελληνικού χώρου με ρυθμικές εναλλαγές ασβεστόλιθων κροκαλοπαγών, ψαμμιτών και μαργών θέσεις. με χαρακτηριστική πτύχωση σε αρκετές 13

15 Κεφάλαιο 2. Γεωλογική Επισκόπηση Τέλος στην κορυφή της στρωματογραφικής στήλης πάνω από τον φλύσχη, εμφανίζονται σε ασυμφωνία μολασσικά ιζήματα της μέσο-ελληνικής Αύλακας Ολιγοκαινικής ηλικίας, τα οποία επικάθονται σε πτυχωμένα στρώματα του φλύσχη, πιστοποιώντας έτσι το τέλος της απόθεσης του στο Ανώτερο Ηώκαινο. Από τεκτονική άποψη, η ζώνη Ωλονού Πίνδου εμφανίζεται έντονα τεκτονικά καταπονημένη κάτω από την επίδραση των τάσεων που οφείλονται στις νεότερες κινήσεις κατά το Πλειο-Πλειστόκαινο, ιδιαίτερα μάλιστα στις παράκτιες περιοχές. Χαρακτηρίζεται από μεγάλη αστάθεια των σχηματισμών της. Αυτό παρατηρείται ιδιαίτερα στις περιοχές που αποτελούνται από κορήματα κλιτύων, την μεταβατική σειρά προς τον φλύσχη, έντονα τεκτονισμένους ασβεστόλιθους κερατόλιθους, καθώς και από νεογενή ιζήματα. Επίσης ιδιαίτερα επιρρεπείς, σε καλαισθητικά φαινόμενα είναι οι «λεπιώσεις» των σκληρών πετρωμάτων στα μαλακά ιζήματα του φλύσχη. Τέλος, ιδιαίτερο ενδιαφέρον παρουσιάζει η παλαιογεωγραφική θέση και η τεκτονική συμπεριφορά της ζώνης στην Πελοπόννησο. Τα στρώματα της ζώνης Ωλονού-Πίνδου αναδύθηκαν με την Ελβετική φάση, που αποτελεί και την τελική φάση πτυχώσεων, στο Κάτω Ολιγόκαινο. Μέσω της παραπάνω φάσης πραγματοποιήθηκε επώθηση της ζώνης Ωλονού-Πίνδου υπό μορφή καλύμματος και ταυτόχρονα «λεπίωση» των στρωμάτων της, προς τα Δυτικά. Επί της ουσίας λοιπόν, η ζώνη της Πίνδου αποτελεί ένα τεκτονικό κάλυμμα που έχει επωθηθεί επί της ζώνης Γαβρόβου-Τρίπολης, προς τα δυτικά. Η επώθηση αυτή υπολογίζεται ότι σε ορισμένες θέσεις ξεπερνά τα 100 km. Τα τεκτονικά λέπια της Πίνδου εμφανίζονται επωθημένα το ένα πάνω στο άλλο από τα ανατολικά προς τα δυτικά και πολλές φορές αυξάνουν το φαινομενικό τους πάχος ενώ κατά τη διάρκεια της πτύχωσης δημιουργήθηκε σε όλη την έκταση της ζώνης μεγάλος αριθμός εγκάρσιων ρηγμάτων οριζόντιας μετατόπισης τα οποία διακόπτουν την επιμήκη σειρά λεπιών (Μουντράκης, 1985) Γεωλογία Περιοχής Μελέτης Στην περιοχή μελέτης οι σχηματισμοί της ζώνης Πίνδου καλύπτονται κατά κύριο λόγο από τεταρτογενείς αποθέσεις οι οποίες διακρίνονται σε: 14

16 Κεφάλαιο 2. Γεωλογική Επισκόπηση Προσχωματικές Αποθέσεις: Πρόκειται για χονδροκλαστικούς ποταμό-χερσαίους σχηματισμούς, αποτελούμενους από χαλίκια, κροκάλες, λατύπες και ογκόλιθους ασβεστολιθικής κυρίως σύστασης με μικρό ποσοστό εμφάνισης λεπτομερών. Το ποσοστό των λεπτομερών ποικίλλει, μεγαλώνοντας όσο αυξάνει η απόσταση από την ενεργή κοίτη των χειμάρρων, αν και σπάνια ξεπερνά το 20%. Οι προσχωματικές αποθέσεις δομούν τα αλλουβιακά ριπίδια των ποταμό-χειμάρρων της περιοχής. Το πάχος τους κυμαίνεται από λίγα έως και μερικές δεκάδες μέτρα εξαρτώμενο βέβαια από την έκταση των ριπιδίων, την απόσταση από την ενεργή κοίτη των χειμάρρων, καθώς και την ικανότητα στερεοπαροχής τους Χαλαρές Αποθέσεις Μικτών Φάσεων: Πρόκειται για σύγχρονες προσχώσεις ή και αποθέσεις κοιλάδων. Αποτελούνται από αργιλοιλύες, άμμους, ψηφίδες, χάλικες και κροκάλες ποικίλης κοκκομετρικής διαβάθμισης και σε κυμαινόμενα ποσοστά. Αποτελούν αποθέσεις χαμηλών περιοχών κοιλάδων, χειμάρρων και προέρχονται από τη διάβρωση και απόπλυση παλαιότερων σχηματισμών ποικίλης σύστασης. Συχνά παρουσιάζουν σημαντικό πάχος που φτάνει τις μερικές εκατοντάδες μέτρα, με έντονες μεταβολές της λιθολογικής σύστασης και κοκκομετρίας, τόσο κατά την κατακόρυφη όσο και κατά την οριζόντια εξάπλωση του σχηματισμού. Χαρακτηρίζονται από μέτρια έως υψηλή υδροπερατότητα, δημιουργώντας συνήθως υδροφόρους ορίζοντες μεγάλης δυναμικότητας με έντονες διακυμάνσεις. Τα φυσικά και μηχανικά χαρακτηριστικά τους διαφοροποιούνται, ανάλογα με την επιμέρους λιθολογική σύσταση και κοκκομετρία. Πρόσφατες Αποθέσεις Κοίτης: Πρόκειται για προϊόντα αποσάθρωσης παλαιότερων σχηματισμών της ανάντη ημιορεινής και ορεινής περιοχής. Είναι ασύνδετα υλικά και καλύπτουν τα τμήματα εκατέρωθεν της ενεργής κοίτης των χείμαρρων της ευρύτερης περιοχής. Η λιθολογική τους σύσταση ποικίλει και περιλαμβάνει χαλίκια, κροκάλες, λατύπες ακόμη και ογκόλιθους ασβεστολιθικής κυρίως και λιγότερο ψαμμιτικής, ιλυολιθικής και κερατολιθικής σύστασης με πολύ μικρή έως ανύπαρκτη παρουσία αργιλοαμμωδών συστατικών. Το πάχος τους περιορίζεται σε λίγα μόλις μέτρα. 15

17 Κεφάλαιο 2. Γεωλογική Επισκόπηση Αλουβιακά Ριπίδια: Επί της ουσίας το Πανεπιστήμιο Πατρών είναι οικοδομημένο πάνω σε αλλουβιακό ριπίδιο. Με τον όρο ριπίδιο, καλείται το φαινόμενο της απόθεσης υλικών από ποτάμια και χειμάρρους που κατέρχονται από περιοχές με απότομο ανάγλυφο (λόφοι-βουνά) προς περιοχές με χαμηλό ανάγλυφο (πεδιάδες). Το φαινόμενο αυτό, οφείλεται στην απότομη μεταβολή της κλίσης της κοίτης του χειμάρρου και της μείωσης της ταχύτητας των νερών του. Η μείωση της ταχύτητας έχει ως άμεση συνέπεια την απότομη μείωση της μεταφορικής ικανότητας του υδατορεύματος. Έτσι αποθέτει τα φερτά υλικά του με την έξοδο του στην πεδιάδα, αδυνατώντας να τα μετακινήσει παραπέρα. Στην περίπτωση αυτή, λόγω της απόθεσης των υλικών, φράσσεται η κοίτη του χειμάρρου και στρέφεται προς τα πλάγια. Παράλληλα, με την πάροδο του χρόνου, δημιουργούνται νέες εμφράξεις με αποτέλεσμα τελικά οι αποθέσεις να σχηματίζουν ριπιδοειδείς σχηματισμούς, τα αλλουβιακά ριπίδια. Η εξέλιξη και η γεωμετρία των αλλουβιακών ριπιδίων εξαρτάται από το κλίμα, τη λιθολογία και την τεκτονική της περιοχής. Στα περισσότερα αλλουβιακά ριπίδια εντοπίζονται ορισμένα διαγνωστικά κριτήρια που τα συγκεκριμενοποιούν ως προϊόντα ενός χερσαίου ιζηματογενούς περιβάλλοντος: o Είναι οξειδωμένες αποθέσεις με σπάνια παρουσία οργανικού υλικού. o Οι δεβριτικές αποθέσεις μειώνονται από την κορυφή του ριπιδίου προς τα έξω. o Το κοκκομετρικό μέγεθος μειώνεται από την κορυφή του ριπιδίου προς τα έξω o Δομούν παχιές ακολουθίες αποθέσεων υδάτων που έχουν αποτεθεί ως αποθέσεις καλυμμάτων, ως αποθέσεις αύλακος ή ως αποθέσεις ιλυορροής και δεβριτικών ροών. o Ο κύριος όγκος των αποθέσεων είναι καλύμματα. o Οι cut and fill είναι δομές είναι πλησίον της κορυφής του ριπιδίου, ενώ είναι σπάνιες ή απουσιάζουν από την εξωτερική ζώνη. o Πρόκειται για μία ακολουθία στρωμάτων που ποικίλει σε κοκκομετρικό μέγεθος, βαθμό ταξιθέτησης και σε πάχος, σε σύγκριση με άλλα περιβάλλοντα. 16

18 Κεφάλαιο 2. Γεωλογική Επισκόπηση Στην περιοχή της Πανεπιστημιούπολης τα ποτάμια που είναι υπεύθυνα για τη δημιουργία του ριπιδίου είναι ο Χάραδρος στα δυτικά και ο Σέλεμνος στα ανατολικά, που πηγάζουν από το βορειοδυτικό τμήμα του Παναχαϊκού όρους. Εικόνα 2.3: Γεωλογικός χάρτης της ευρύτερης περιοχής έρευνας. Απόσπασμα από το γεωλογικό χάρτη της Ελλάδας κλίμακας 1:50.000, φύλλο «Ναύπακτος», Ι.Γ.Μ.Ε. 17

19 Κεφάλαιο 2. Γεωλογική Επισκόπηση 2.3. Γεωμορφολογία Η γεωμορφολογία μιας περιοχής είναι αποτέλεσμα της λιθολογικής σύστασης, της τεκτονικής και της συνδυασμένης δράσης των παραγόντων της διάβρωσης και της αποσάθρωσης. Ο ρόλος της γεωμορφολογίας επηρεάζει σημαντικά τη διαμόρφωση των υδρογεωλογικών συνθηκών μιας περιοχής (Σούλιος, 1975). Εικόνα 2.4: Χάρτης σκιασμένου αναγλύφου της ευρύτερης περιοχής έρευνας Συγκεκριμένα η γεωμορφολογία της περιοχής μελέτης χαρακτηρίζεται από ανάπτυξη απότομων λοφωδών εξάρσεων που επί της ουσίας αποτελούν τις βόρειες παρυφές του Παναχαϊκού όρους και αποτελούνται κυρίως από Νεογενείς 18

20 Κεφάλαιο 2. Γεωλογική Επισκόπηση σχηματισμούς. Ανάμεσα στις παραπάνω εξάρσεις και την ακτογραμμή του Πατραϊκού και Κορινθιακού κόλπου, παρεμβάλλεται μια αρκετά στενή επιμήκης ζώνη με ηπιότερο ανάγλυφο, με μικρή κλίση προς την ακτογραμμή, η οποία δομείται με αδρομερή Τεταρτογενή υλικά. Το υδρογραφικό δίκτυο αναπτύσσεται με χαρακτηριστικούς ορμητικούς χειμάρρους με διεύθυνση Β-Ν. Η μεγάλη στερεοπαροχή που παρουσιάζουν έχει ως αποτέλεσμα τη δημιουργία, αλλουβιακών ριπιδίων περιορισμένων διαστάσεων, στο σημείο εξόδου από την ημιορεινή ζώνη. Οι δύο χείμαρροι που εντοπίζονται στην περιοχή είναι ο Χάραδρος δυτικά και ο Σέλεμνος ανατολικά της Πανεπιστημιούπολης. Στην Εικόνες 2.5 και 2.6 παρουσιάζονται οι υψογραφικές καμπύλες των δύο χειμάρων. Η «υψογραφική καμπύλη» εκφράζει την ποσοστιαία κατανομή της επιφάνειας της υδρολογικής λεκάνης στα διάφορα υψόμετρα. Μέσω της υψογραφικής καμπύλης προσδιορίζεται το υψόμετρο 50%, το οποίο αντιστοιχεί στο 50% της αθροιστικής καμπύλης. Επίσης υπολογίστηκαν το «μέσο υψόμετρο» (Ημ) της λεκάνης, που ορίζεται ως το πηλίκο του μέσου υψομέτρου δύο διαδοχικών ισοϋψών (Σα) επί την αντίστοιχη επιφάνεια αυτών (ε), δια την συνολική επιφάνεια της λεκάνης και το «υψόμετρο μέγιστης συχνότητας» που αντιστοιχεί στο μέσο υψόμετρο της επιφάνειας μεταξύ των δυο ισοϋψών με το μεγαλύτερο εμβαδό ή στη μεγαλύτερη τιμή στο ιστόγραμμα της υψογραφικής καμπύλης. Εικόνα 2.5: Υψογραφική καμπύλης της λεκάνης του Χάραδρου 19

21 Κεφάλαιο 2. Γεωλογική Επισκόπηση Η υψογραφική καμπύλη του Χάραδρου φανερώνει πως η μεγαλύτερη επιφάνεια της λεκάνης καλύπτει την πεδινή περιοχή, μέχρι το υψόμετρο των 250m περίπου. Το μέσο υψόμετρο υπολογίστηκε 194m, το υψόμετρο μέγιστης συχνότητας ανέρχεται περίπου στα 20m, ενώ το υψόμετρο 50% στα 130m. Εικόνα 2.6: Υψοφραφική καμπύλη της λεκάνης του Σέλεμνου Ομοίως από την παρατήρηση της υψογραφικής καμπύλης του Σέλεμνου παρατηρείται πως η μεγαλύτερη επιφάνεια της λεκάνης καλύπτει την πεδινή περιοχή μέχρι το υψόμετρο των 250m. Το μέσο υψόμετρο υπολογίστηκε 230m, το υψόμετρο μέγιστης συχνότητας εντοπίζεται στα 20m περίπου, ενώ το υψόμετρο 50% στα 160m Τεκτονική Πριν από δέκα περίπου εκατομμύρια χρόνια, συμπληρώθηκε με την παροξυσμική φάση των αλπικών πτυχώσεων ο σχηματισμός των Ελληνίδων οροσειρών, που ακολούθησαν το γνωστό τοξοειδές σχήμα, με διεύθυνση ΒΒΔ-ΝΝΑ στη Δυτική Ελλάδα. Οι ισχυρές συμπιεστικές τάσεις που διαμόρφωσαν τις οροσειρές, είναι υπεύθυνες για τη δημιουργία μεγάλων επωθήσεων μεταξύ των γεωτεκτονικών ζωνών. Ακολούθησε έντονη νεοτεκτονική εφελκυστική δραστηριότητα, που σε συνδυασμό με γεωμορφολογικούς παράγοντες, είχε ως αποτέλεσμα τη δημιουργία 20

22 Κεφάλαιο 2. Γεωλογική Επισκόπηση εκτεταμένων νεογενών και τεταρτογενών λεκανών στα περιθώρια των οποίων εντοπίζονται μεγάλα κανονικά ρήγματα. Ανάλογα με το είδος των τεκτονικών τάσεων που επηρέασαν τις διάφορες περιοχές, ο Ελληνικός χώρος χωρίζεται σε δύο τομείς: τον εξωτερικό, που περιλαμβάνει κυρίως τα Ιόνια νησιά στα οποία επικρατούσαν συμπιεστικές και τον εσωτερικό τομέα, στον οποίο ανήκει η υπόλοιπη Ελλάδα, όπου ο τεκτονισμός ήταν πολυφασικός. Η περιοχή μελέτης εντοπίζεται στη νότια πλευρά της ενεργής τεκτονικής τάφρου του Κορινθιακού κόλπου, η οποία δημιουργήθηκε μέσω διαστολής της περιθωριακής λεκάνης του Ελληνικού νησιωτικού τόξου στη Δυτική Ελλάδα. Η Τάφρος του Ρίου-Αντιρρίου ανήκει σε μια χαρακτηριστική ομάδα επιμηκών και στενών ασύμμετρων τάφρων της δυτικής Ελλάδας. Το σημερινό διαμορφωμένο ανάγλυφο της περιοχής μελέτης, είναι αποτέλεσμα της νεοτεκτονικής δράσης κανονικών ρηγμάτων Α Δ διεύθυνσης, που έχει ως αποτέλεσμα την ανύψωση του νοτίου τεμάχους και την εμφάνιση του αλπικού υποβάθρου με τη μορφή υβώματος, αλλά παράλληλα και την ταπείνωση του βορείου τεμάχους κάτω από το επίπεδο της θάλασσας. Ο Περισοράτης κ.α., (1986), πραγματοποίησαν λεπτομερείς υποθαλάσσιες έρευνες στο στενό Ρίου-Αντιρρίου και το θεωρούν τεκτονικό βύθισμα, που δημιουργήθηκε κατά της διάρκεια του Τεταρτογενούς. Τα πρόσφατα ιζήματα (πλην των Ολκαινικών) έχουν επηρεαστεί από τη δράση ρηγμάτων Α-Δ διεύθυνσης και ΒΔ/κής-ΝΑ/κής διέυθυνσης Σεισμικότητα Γενικά ο νομός Αχαΐας χαρακτηρίζεται από έντονη σεισμικότητα, με την εμφάνιση σεισμών μεγάλου μεγέθους, εξαιτίας της γειτνίασης με την τάφρο του Κορινθιακού κόλπου στα ανατολικά και με την Ελληνική δίαυλο (Κεφαλονιά Ζάκυνθος) στα δυτικά. Η δυναμική φόρτιση που επιφέρουν οι συχνοί, ως επί το πλείστον αβαθείς και συνήθως μεγάλου μεγέθους σεισμοί στους διάφορους γεωλογικούς σχηματισμούς του νομού, εκτός από τα άμεσα αποτελέσματα στις κατασκευές, προκαλεί συχνά και 21

23 Κεφάλαιο 2. Γεωλογική Επισκόπηση εκδήλωση δευτερογενών φαινομένων (κατολισθήσεις, καταπτώσεις, ρευστοποιήσεις κλπ.) που παρουσιάζουν γεωτεχνικό ενδιαφέρον, καθώς πλήττουν οικισμούς και διάφορα τεχνικά έργα (Ρόζος, 1989). Στην περιοχή του Πατραϊκού και του δυτικού Κορινθιακού κόλπου υπάρχουν δύο περιοχές με ιδιαίτερα σεισμικότητα. Η πρώτη εντοπίζεται ανατολικά της λίμνης Τριχωνίδας, με Β-Ν διεύθυνση, με τα βάθη των σεισμών σε αυτή την περιοχή να κυμαίνονται από 5 έως 20 km. Η δεύτερη περιοχή εντοπίζεται στο στενό Ρίου- Αντιρρίου, με την παρουσία μιας ρηξιγενούς ζώνης με κλίση προς τα ΒΑ/κά, που δρα σαν «ζώνη μετασχηματισμού» ανάμεσα στον Κορινθιακό και τον Πατραϊκό (Τσελέντης, 1993). Σύμφωνα με τους Δούτσος κ.α., (1989), σχετικά με την τάφρο Ρίου-Αντιρρίου αναφέρεται ότι η ταχύτητα ολίσθησης είναι 0,45 χιλιοστά ανά έτος, που συντελείται από μικρά ρήγματα, μήκους μέχρι 10 km, που δεν είναι πιθανό να προκαλέσουν μεγάλους σεισμούς. Το ίδιο ισχύει και για την τάφρο του Πατραϊκού που αποδίδεται ταχύτητα ολίσθησης 0,3 χιλιοστά ανά έτος, όπου μόνο το δυτικό τμήμα της είναι ενεργό. Αντίθετα το περιθωριακό ρήγμα της Κορινθιακής τάφου έχει μήκος 22 km και ταχύτητα ολισθήσεως 5 χιλιοστά ανά έτος, είναι δυνατό να προκαλέσει τη γένεση σεισμού με μέγεθος 6,5-7 Richter. Τέλος σύμφωνα με τον χάρτη των ζωνών σεισμικής επικινδυνότητας του Ελληνικού Αντισεισμικού Κανονισμού (Ε.Α.Κ. 2000) η περιοχή έρευνας κατατάσσεται στη Ζώνη ΙΙ, ζώνη μέσης σεισμικής επικινδυνότητας. Εικόνα 2.7: Χάρτης ζωνών σεισμικής επικινδυνότητας του Ελληνικού χώρου (ΟΑΣΠ, 2001) 22

24 Κεφάλαιο 2. Γεωλογική Επισκόπηση Δευτερογενή φαινόμενα των σεισμών-επίδραση στα υπόγεια νερά Έχει παρατηρηθεί ότι οι σεισμοί επηρεάζουν με διάφορους τρόπους το υπόγειο νερό. Οι πλέον κοινοί είναι η μεταβολή (ανύψωση ή ταπείνωση) της πιεζομετρικής επιφάνειας σε γεωτρήσεις και πηγάδια, η μεταβολή στην παροχή των πηγών, η εμφάνιση νέων πηγών ή ακόμη και η εξαφάνιση υφιστάμενων πηγών. Σε γενικές γραμμές πιο συνηθισμένες είναι οι μικρές διακυμάνσεις της πιεζομετρικής επιφάνειας, γνωστές και ως «υδρο-σεισμοί», που προκαλούνται από σεισμικές δονήσεις που προέρχονται ακόμη και από σεισμικές εστίες εκατοντάδων χιλιομέτρων. Οι διακυμάνσεις της πιεζομετρικής επιφάνειας οφείλονται στη συμπίεση και αραίωση των υπό πίεση υδροφόρων κατά τη διέλευση των σεισμικών κυμάτων Rayleigh (Cooper, 1965). Τα κύματα αυτά διαδίδονται με ταχύτητες της τάξης των 200 km/min, έτσι που οι διακυμάνσεις εμφανίζονται μία ώρα μετά τη σεισμική δόνηση, ακόμη και από τα πιο μακρινά σεισμικά κέντρα. Ακόμη μια επίδραση των σεισμών στα υπόγεια νερά, είναι η αύξηση της περιεκτικότητας τους σε CO2 και ραδόνιο, που εκπέμπεται από τις μαγματικές εστίες και μέσα από τις διαρρήξεις εξέρχεται στην επιφάνεια. Μέσω της αναδιάταξης των στρωμάτων από τις σεισμικές δονήσεις, προκαλείται συχνά η διάνοιξη και ανάδραση παλαιών ή η δημιουργία νέων ρηγμάτων, διευκολύνοντας τη διαρροή ραδονίου ενώ το αντίθετο μπορεί να συμβεί αν αλλάξει ο δρόμος της εξόδου του ραδονίου προς την επιφάνεια (Καλλέργης, 2001). Η επίδραση των σεισμικών δονήσεων της περιοχής συνίσταται στην πιθανότητα μεταβολής του υδραυλικού καθεστώτος στα υδροφόρα στρώματα. Τέτοιες επιδράσεις είναι: α) αποκοπή καρστικού αγωγού λόγω μετατόπισης τεμάχους ή κινητοποίηση χαλαρών υλικών έμφραξης. Με τον τρόπο αυτό μια πηγή μπορεί να χάσει το νερό της ενώ μια άλλη να το αυξήσει. β) εμφάνιση θολερότητας σε πηγές και γεωτρήσεις εξαιτίας λόγω της αναδιάταξης των κόκκων στα χαλαρά υδροφόρα στρώματα. γ) απελευθέρωση αερίων που μπορεί να αλλοιώσουν προσωρινά τις οργανοληπτικές ιδιότητες των πόσιμων νερών. (Βουδούρης, 1995). 23

25 Κεφάλαιο 3 ο Κλιματολογία - Μετεωρολογία 3.1 Γενικά Τα κλιματικά στοιχεία μια περιοχής αποτελούν καθοριστικούς παράγοντες διαμόρφωσης του υδρολογικού κύκλου και κατ επέκταση του υδρολογικού ισοζυγίου αυτής. Επίσης η γνώση των παραμέτρων του υδρολογικού ισοζυγίου, συμβάλλει στον ορθολογικό σχεδιασμό και λειτουργία των διάφορων υδραυλικών και τεχνικών έργων, στον καθορισμό της επικινδυνότητας και επιδεκτικότητας σε πλημμύρικα φαινόμενα και κατολισθήσεις, στον προσδιορισμό της ποσότητας του φυσικού εμπλουτισμού των υδροφόρων οριζόντων καθώς και γενικότερα στη βελτιστοποίηση της διαχείρισης των υδατικών πόρων μιας περιοχής. Οι βασικότεροι παράγοντες που συντελούν στην διαμόρφωση του κλίματος είναι: το ανάγλυφο, το υψόμετρο, η απόσταση από την θάλασσα, και τα ατμοσφαιρικά συστήματα. Στην περίπτωση της περιοχή μελέτης αλλά και γενικότερα του Νομού Αχαΐας τόσο η θέση του όσο και η ποικιλία μορφολογικού ανάγλυφου που τον χαρακτηρίζει, δημιουργούν ιδιόμορφες κλιματολογικές συνθήκες. Γενικά το κλίμα της Αχαΐας χαρακτηρίζεται ως μεσογειακό, με ήπιους χειμώνες στα πεδινά και θερμά και ξηρά καλοκαίρια. Ο Καρράς (1974) σύμφωνα με την κλιματική ταξινόμηση της Ελλάδας κατά Thornthwaite, διακρίνει στο μεγαλύτερο τμήμα του νομού πέντε κατηγορίες υγρών κλιμάτων και μόνο στην παράκτια περιοχή του Ρίου Ακράτας δέχεται ξηρό κλίμα. Επίσης για τη ΒΔ Πελοπόννησο, συνεπώς και για τον Νομό Αχαΐας, ο Ηλίας (1978) αναφέρει ότι το κλίμα χαρακτηρίζεται «Μεσογειακό εύκρατο» με ήπιους χειμώνες, άφθονες βροχοπτώσεις, μεγάλη ηλιοφάνεια και σχετικά χαμηλά επίπεδα νέφωσης. 24

26 Κεφάλαιο 3. Κλιματολογία Μετεωρολογία 3.2 Ατμοσφαιρικά Κατακρημνίσματα Τα ατμοσφαιρικά κατακρημνίσματα αποτελούν το σύνολο του μετεωρικού νερού που φθάνει στην επιφάνεια της γης, με οποιαδήποτε μορφή (βροχή, χιόνι, χαλάζι κ.ά.) ως αποτέλεσμα της υγροποίησης των ατμοσφαιρικών υδρατμών. Το νερό των βροχοπτώσεων αντιπροσωπεύει τον κύριο όγκος των κατακρημνισμάτων, καθώς υπερέχει ποσοτικά των άλλων μορφών και δημιουργεί τα σημαντικότερα φαινόμενα επιφανειακής απορροής. Οι μετρήσεις των βροχοπτώσεων γίνονται με βροχόμετρα ή βροχογράφους με τα οποία καταγράφεται το ύψος βροχής σε mm. Όλες οι μορφές κατακρημνισμάτων ανάγονται σε ισοδύναμο ύψος βροχής. (Το χιόνι π.χ. που λαμβάνεται υπ όψη στους υπολογισμούς, μετριέται με ειδικό εξοπλισμό και ευρίσκεται έτσι το ισοδύναμο ύψος βροχής, γενικά θεωρείται ότι 10mm ύψος χιονιού ισοδυναμούν με 1mm ύψος βροχής). Προκειμένου να μελετηθούν οι υδρολογικές συνθήκες της περιοχής συγκεντρώθηκαν, αξιολογήθηκαν και επεξεργάστηκαν τα μετεωρολογικά δεδομένα τριών σταθμών οι οποίοι κατανέμονται σε διαφορετικά υψόμετρα και εμφανίζουν κοινή περίοδο λειτουργίας. Επίσης η πυκνότητα των βροχομετρικών σταθμών στην ευρύτερη περιοχή ικανοποιεί την ελάχιστη πυκνότητα που θέτει ο Παγκόσμιος Οργανισμός Μετεωρολογίας (WMO, 1976), που για τις μεσογειακές χώρες είναι ένας σταθμός ανά km 2 για τις πεδινές περιοχές και ένας σταθμός ανά km 2 για τις ορεινές περιοχές. Στον Πίνακα 3.1 παρουσιάζονται αναλυτικά τα στοιχεία για την ακριβή θέση, το υψόμετρο καθώς και του φορέα στην δικαιοδοσία του οποίου ανήκει κάθε σταθμός. Πίνακας 3.1: Βροχομετρικοί σταθμοί περιοχής έρευνας Σταθμός Περίοδος Θέση Υψόμετρο Φορέας Δεδομένων Πάτρα N 1 m Ε.Μ.Υ E Φράγμα Γλαύκου N 370 m Δ.Ε.Η E Κρυσταλλόβρυση N E 750 m Δ.Ε.Η. Ε.Μ.Υ.: Εθνική Μετεωρολογική Υπηρεσία Δ.Ε.Η.: Δημόσια Επιχείρηση Ηλεκτρισμού 25

27 Κεφάλαιο 3. Κλιματολογία Μετεωρολογία Στους πίνακες που ακολουθούν παρατίθενται οι τιμές ετήσιας βροχόπτωσης για τους υδρολογικούς σταθμούς, όπως υπολογίστηκαν από τα αναλυτικά δεδομένα για κάθε σταθμό που βρίσκονται στο Παράθεμα 1. Πίνακας 3.2: Ετήσια ύψη βροχόπτωσης για τον σταθμό της Πάτρας για την περίοδο Πάτρα ,8 608,5 518,5 675,5 782,8 483,6 951,2 734,8 427,1 630, ,8 612,9 1017,8 974,8 608,2 715,1 701,4 698, , ,4 511,5 863,8 890,4 808,4 855,9 697,9 531,5 563,7 595, , ,5 574,8 457, ,7 502,9 646, Μέση Τιμή 790,4 454, ,8 373,2 874,4 775,8 642,9 583,8 666,9 Πίνακας 3.3: Ετήσια ύψη βροχόπτωσης για τους σταθμούς του Γλαύκου και της Κρυσταλλόβρυσης για την περίοδο Φράγμα Γλαύκου Κρυσταλλόβρυση ,9 1057, ,5 1232, , ,2 1317, , ,2 1362, ,9 1582, ,5 1147, ,1 1071, ,5 1019, ,5 578, ,1 1166, ,7 1336, , ,7 533, ,4 697, ,3 646,8 Μέση Τιμή 891,3 1036,6 26

28 Κεφάλαιο 3. Κλιματολογία Μετεωρολογία 3.3 Εκτίμηση ελλιπών παρατηρήσεων Η εκτίμηση των ελλιπών παρατηρήσεων των βροχομετρικών σταθμών έγινε με χρήση της μεθόδου του κανονικού λόγου, κατά την οποία η εκτίμηση της ελλείπουσας παρατήρησης ενός σταθμού Χ βασίζεται στις ταυτόχρονες παρατηρήσεις των σταθμών αναφοράς (1, 2,.n) και υπολογίζεται από τη σχέση: όπου: P x = P x (n 1) (P 1 P 1 + P 2 P P n P n ) P x : η ελλείπουσα τιμή βροχόπτωσης στο σταθμό Χ P 1, P 2,, P n : η βροχόπτωση στους σταθμούς αναφοράς για την ίδια περίοδο P x : το μέσο ετήσιο ύψος βροχόπτωσης στο σταθμό Χ P 1, P 2,, P n : το μέσο ετήσιο ύψος βροχόπτωσης στους σταθμούς αναφοράς n: το πλήθος όλων των σταθμών 3.4 Έλεγχος ομοιογένειας βροχομετρικών δεδομένων Κατά την επεξεργασία των βροχομετρικών δεδομένων είναι πιθανόν να παρατηρηθούν μεταβολές κάποιων τεχνικών-γεωμετρικών χαρακτηριστικών που μπορούν να προκαλέσουν μια συστηματική μεταβολή στις παρατηρήσεις, οι οποίες πλέον μετατρέπονται σε ακατάλληλες για επεξεργασία. Προκειμένου να εξασφαλιστεί η ομοιογένεια των δεδομένων όλων των σταθμών χρησιμοποιήθηκε η μέθοδος της διπλής αθροιστικής καμπύλης κατά την οποία αθροιστικές ετήσιες τιμές βροχόπτωσης ενός σταθμού συγκρίνονται µε τη μέση αθροιστική βροχόπτωση των γειτονικών σταθμών. Στην περίπτωση που δεν υπάρχει άλλη επίδραση, εκτός αυτής των κλιματολογικών μεταβολών, τότε η καμπύλη είναι ευθεία (Εικόνες ). 27

29 Κεφάλαιο 3. Κλιματολογία Μετεωρολογία Αθρ. βρ. του στ. της Πάτρας Αθρ. βρ. των σταθμών Γλαύκου και Κρυστ/σης Εικόνα 3.1: Διάγραμμα διπλής αθροιστικής καμπύλης για τον σταθμό της Πάτρας Αθρ. βρ. στ. του Γλαύκου Αθρ. βρ. των σταθμών Πάτρας και Κρυστ/σης Εικόνα 3.2: Διάγραμμα διπλής αθροιστικής καμπύλης για τον σταθμό του Γλαύκου Αθρ. βρ. του στ. της Κρυστ/σης Αθρ. βρ. των σταθμών Πάτρας και Κρυστ/σης Εικόνα 3.3: Διάγραμμα διπλής αθροιστικής καμπύλης για τον σταθμό της Κεφαλλόβρυσης 28

30 Κεφάλαιο 3. Κλιματολογία Μετεωρολογία 3.5 Συσχέτιση βροχοπτώσεων με φυσιογραφικούς παράγοντες Ο βασικότερος παράγοντας που επηρεάζει το ετήσιο ύψος βροχόπτωσης μιας περιοχής είναι το υψόμετρο της επιφάνειας του εδάφους. Άλλοι παράγοντες δευτερεύουσας όμως σημασίας είναι η έκθεση του σταθμού σε αέριες μάζες και ο προσανατολισμός του σταθμού. Θεωρώντας όμως ότι οι παράγοντες αυτοί δεν συν επιδρούν στη διαμόρφωση του ετήσιου ύψους βροχής και το υψόμετρο αποτελεί τον μοναδικό παράγοντα, τότε το υψόμετρο και το ύψος βροχής συνδέονται μεταξύ τους από μια εξίσωση πρώτου βαθμού της μορφής: y= αx + β Η συγκεκριμένη εξίσωση ονομάζεται εξίσωση της βροχοβαθμίδας. Η αξιοπιστία της σχέσης αυτής γίνεται από τον έλεγχο του συντελεστή προσαρμογής R2, ο οποίος πρέπει να είναι μεγαλύτερος από 0,7 για να θεωρηθεί ικανοποιητική η συσχέτιση. Εικόνα 3.4: Διάγραμμα συσχέτισης ετήσιου ύψους βροχόπτωσης-υψομέτρου για τους βροχομετρικούς σταθμούς της περιοχής έρευνας Με την εφαρμογή της συγκεκριμένης μεθόδου στην περιοχή έρευνας προέκυψε η εξίσωση y = 0,5114x + 669,25 μέσω της οποίας διαπιστώνεται πως το μέσο ετήσιο ύψος βροχόπτωσης είναι περίπου 670 mm, ενώ το ύψος βροχόπτωσης αυξάνει κατά 51,14 mm κάθε 100 m. 29

31 Κεφάλαιο 3. Κλιματολογία Μετεωρολογία 3.6 Κατανομή των βροχοπτώσεων Ετήσια Πορεία Σύμφωνα με πολλούς ερευνητές (Αμανατίδης κ.α., 1992, Voudouris et al., 1994, Sahsamanoglou- Makrogiannis, 1994), έχει διαπιστωθεί ότι, ιδιαίτερα στην Δυτική Ελλάδα, τα ετήσια ύψη βροχόπτωσης εμφανίζουν μια στατιστικά σημαντική τάση μείωσης, σε επίπεδο σημαντικότητας 95%. Μάλιστα, οι τάσεις μείωσης είναι μεγαλύτερες κατά την ψυχρή περίοδο, γεγονός που σχετίζεται με την αλλαγή της πορείας των βαρομετρικών χαμηλών στον Ελληνικό χώρο, που είναι υπεύθυνα για τις βροχπτώσεις Ετήσιο Ύψος Βροχόπτωσης (mm) Πάτρα Φρ. Γλαύκου Κρυσταλλόβρυση Εικόνα 3.5: Διάγραμμα ετήσιας πορείας βροχόπτωσης των σταθμών της περιοχής έρευνας, για την κοινή περίοδο λειτουργίας Στην παραπάνω εικόνα παρουσιάζεται το διάγραμμα της ετήσιας πορείας των βροχοπτώσεων των σταθμών στην περιοχή, την κοινή περίοδο Παρατηρούμε ότι τη μέγιστη μέση ετήσια βροχόπτωση εμφανίζει ο σταθμός της Κρυσταλλόβρυσης που βρίσκεται και στο μεγαλύτερο υψόμετρο 750m, με 1036,6mm κατά μέσο όρο το έτος, ενώ τη μέση ελάχιστη ο σταθμός της Πάτρας που βρίσκεται σε υψόμετρο 1m, με 653,1mm κατά μέσο όρο το έτος. Επίσης την χρονιά 1989 και οι 3 σταθμοί εμφανίζουν τα χαμηλότερα ύψη βροχόπτωσης για τη περίοδο παρατήρησης, ενώ την τριετία παρατηρούμε μέγιστα ύψη βροχόπτωσης και για τους τους 3 σταθμούς. 30

32 Κεφάλαιο 3. Κλιματολογία Μετεωρολογία Πιο συγκεκριμένα όσο αφορά το σταθμό της Πάτρας ο οποίος είναι πιο κοντά στα χαρακτηριστικά της περιοχής μελέτης, σύμφωνα με τους Βουδούρη-Λαμπράκη, (1993), ο συγκεκριμένος σταθμός από την αρχή της λειτουργίας του το 1931, παρουσιάζει δύο υγρές και δύο ξηρές περιόδους. Η πρώτη υγρή περίοδος εντοπίζεται μεταξύ 1934 και 1954, ενώ η δεύτερη μεταξύ 1966 και Κατά τη διάρκεια της πρώτης περιόδου, οπού παρατηρείται αύξηση 21% σε σχέση με τον μέσο όρο. Κατά τη διάρκεια της δεύτερης υγρής περιόδου παρατηρείται αύξηση 2% σε σχέση με τον μέσο όρο, με μέγιστο ύψος βροχόπτωσης κατά τη διάρκεια της δεύτερης περιόδου τα 1017,8mm το Η πρώτη ξηρή περίοδος εντοπίζεται μεταξύ 1954 και 1966, κατά τη διάρκεια της οποίας εμφανίζεται ελάττωση 5,5% σε σχέση με τον μέσο όρο και παρατηρήθηκε και το τέταρτο μικρότερο ύψος βροχής ολόκληρης της χρονοσειράς με 427,1mm το Η δεύτερη ξηρή περίοδος παρατηρείται μεταξύ 1972 και 1993, κατά τη διάρκεια της οποίας εμφανίζεται ελάττωση 9,5% σε σχέση με τον μέσο όρο. Στη διάρκεια της συγκεκριμένης περιόδου εντοπίζεται το ελάχιστο ύψος βροχόπτωσης ολόκληρης της χρονοσειράς με 369mm το Ετήσιο Ύψος Βροχόπτωσης (mm) Εικόνα 3.6: Διάγραμμα ετήσιας πορείας βροχόπτωσης για τον σταθμό της Πάτρας, για την περίοδο Μηνιαία και εποχική πορεία Η χώρο-χρονική κατανομή του ύψους βροχόπτωσης, οφείλεται στη μετατόπιση του συστήματος των ανέμων κατά τη διάρκεια του έτους, ως συνέπεια της μεταβολής 31

33 Κεφάλαιο 3. Κλιματολογία Μετεωρολογία της θέσης του ήλιου ως προς το ισημερινό επίπεδο της γης. Συνεπώς, κατά τους εαρινούς μήνες, το πολικό μέτωπο μετατοπίζεται αρκετά βόρεια και οι Μεσογειακές χώρες βρίσκονται κάτω από την επίδραση των υψηλών υποτροπικών πιέσεων, με αποτέλεσμα τον περιορισμό των βροχοπτώσεων σε σημαντικό βαθμό. Αντίθετα κατά τους χειμερινούς μήνες, οι βροχοπτώσεις στην περιοχή της Μεσογείου οφείλονται σε μετωπικές κυκλωνικές διαταράξεις, που δημιουργούνται από τη συνάντησης του ψυχρού αέρα της Ευρωπαϊκής ηπείρου με τον θερμό αέρα της Βορείου Αφρικής. Το συγκεκριμένο μοντέλο βροχοπτώσεων που χαρακτηρίζεται από μια βροχερή και ψυχρή περίοδο που ακολουθείται από μια θερμή και ξηρή περίοδο καλείται «Μεσογειακή δίαιτά βροχών» (Σακκάς, 1985). Πίνακας 3.4: Μέσα μηνιαία ύψη βροχόπτωσης των σταθμών της περιοχής έρευνας Ι Φ Μ Α Μ Ι Ι Α Σ Ο Ν Δ Ετήσιο Πάτρα 77,7 71,8 56,3 52,1 30,1 11,9 7,8 8,4 20,1 74,3 139,2 103,5 653,2 Φρ. Γλαύκου 120,1 97,4 77,4 82,2 32,6 15,7 7,2 8,5 25,4 86,1 167,7 170,4 891,3 Κρυσταλ/ση 147, ,2 95,8 46,7 18,4 15, ,4 90,6 197,3 158,7 1036,7 Μέσος Όρος 115,2 98,1 76,3 76,9 36,5 15,3 10,2 9,3 26,7 83,7 168,2 144,2 860,4 Όπως φαίνεται και από το διάγραμμα (Εικόνα 3.7) οι μέγιστες μέσες μηνιαίες τιμές βροχόπτωσης για το σταθμό της Πάτρας εμφανίζονται κατά τους μήνες Δεκέμβριο (123,6mm) και Νοέμβριο (113,6mm) με τον Ιανουάριο (88,6mm) και Φεβρουάριο (79,8mm) να ακολουθούν, ενώ οι ελάχιστες τιμές παρατηρούνται κατά τους καλοκαιρινούς μήνες, όπου δεν ξεπερνούν τα 8,6mm Ύψος Βροχής (mm) Εικόνα 3.7: Γραφική απεικόνιση των μέσων μηνιαίων υψών βροχόπτωσης του σταθμού της Πάτρας, για την χρονική περίοδο

34 Κεφάλαιο 3. Κλιματολογία Μετεωρολογία Τέλος στην Εικόνα 3.8 παρουσιάζεται η μέση ποσοστιαία (%) εποχική κατανομή των βροχοπτώσεων για το σταθμό της Πάτρας, από την οποία προκύπτει ότι οι βροχοπτώσεις των χειμερινών μηνών αντιπροσωπεύουν το 44% των αντίστοιχων ετήσιων βροχοπτώσεων, ακολουθεί το φθινόπωρο με 32%, η άνοιξη με 21% και τέλος το καλοκαίρι με μόλις 3%. Φθινώπορο 32% Χειμώνας 44% Καλοκαίρι 3% Άνοιξη 21% Εικόνα 3.8: Διάγραμμα της ποσοστιαίας (%) εποχικής κατανομής των βροχοπτώσεων για τον σταθμό της Πάτρας 3.7 Θερμοκρασία Η θερμοκρασία του αέρα αποτελεί ένα από τα κυριότερα κλιματολογικά στοιχεία, καθώς επηρεάζει άμεσα βασικούς παράγοντες του υδρολογικού ισοζυγίου όπως την τιμή της εξατμισοδιαπνοής. Ρυθμίζεται από την ηλιακή ακτινοβολία και εξαρτάται κυρίως από το γεωγραφικό πλάτος, το υψόμετρο, το ανάγλυφο και την απόσταση από τη θάλασσα. Η γεωγραφική κατανομή της θερμοκρασίας του αέρα, κοντά στη γήινη επιφάνεια παρουσιάζει την τάση να ακολουθεί την αντίστοιχη κατανομή της ηλιακής ακτινοβολίας, λαμβάνοντας τις μέγιστες τιμές της στον Ισημερινό και τις ελάχιστες στους πόλους. Η θερμοκρασία στις περιοχές του Βορείου ημισφαιρίου, όπου βρίσκεται και η χώρα μας, ακολουθεί την ετήσια πορεία της απόκλισης του Ήλιου, η οποία λαμβάνει τη μέγιστη τιμή την 21η Ιουνίου και την ελάχιστη την 21η Δεκέμβρη. 33

35 Κεφάλαιο 3. Κλιματολογία Μετεωρολογία Στον Πίνακα 3.4 παρατίθενται οι τιμές της μέσης ετήσιας θερμοκρασίας για τη χρονική περίοδο όπως έχουν καταγραφεί από τον μετεωρολογικό σταθμό της Πάτρας. Πίνακας 3.4: Μέσες ετήσιες θερμοκρασίες για τον σταθμό της Πάτρας, για την περίοδο Πάτρα ,4 17,6 17,4 16,8 17,9 18,5 18,1 18,3 17,8 17, ,9 18,1 18,1 17,7 18,3 17,7 17,9 17,8 17,6 16, ,4 17,8 17,6 18,2 17,4 17,8 18,0 17,8 17,9 18, ,3 18,2 18,5 18,3 18,7 17,7 18,2 18,3 19,1 18, Μέση Τιμή 18,0 18,2 18,1 18,2 18,0 18,2 18,0 18,6 17,7 17,9 Στην Εικόνα 3.9 αποτυπώνεται η διακύμανση της μέσης μηνιαίας θερμοκρασίας. Όπως φαίνεται ο Ιούλιος και ο Αύγουστος αποτελούν τους δύο θερμότερους μήνες με μέση θερμοκρασία που ξεπερνά τους 25 C, ενώ ο Ιανουάριος αποτελεί τον πλέον ψυχρό μήνα του έτους με μέση θερμοκρασία κάτω από τους 10 C. 30 Θερμοκρσία Αέρα ( C) Εικόνα 3.9: Γραφική απεικόνιση της μέσης μηνιαίας θερμοκρασίας του αέρα ( C), του σταθμού της Πάτρας, για την περίοδο

36 Κεφάλαιο 4 ο Επιφανειακή Υδρολογία 4.1 Υδρολογικό Ισοζύγιο Ο υδρολογικός κύκλος αποτελεί μια σειρά διαδικασιών με τις οποίες το νερό κυκλοφορεί στη φύση μεταξύ ωκεανών ατμόσφαιρας ξηράς. Το συνολικό φαινόμενο της κυκλοφορίας του νερού στην ατμόσφαιρα και τη γη εκφράζεται από την σχέση (Castany, 1963): P = R + E + I + dw + dq + q όπου: P: τα ατμοσφαιρικά κατακρημνίσματα R: η επιφανειακή απορροή E: η πραγματική εξατμισοδιαπνοή I: η κατείσδυση dw: η μεταβολή των αποθεμάτων του υπόγειου νερού dq: το αποτέλεσμα της ανθρώπινης επέμβασης q: οι εξωτερικές εισροές και εκροές Η παραπάνω σχέση αποτελεί το υδρογεωλογικό ισοζύγιο. Με την προϋπόθεση ότι οι υδρολογικές λεκάνες αποτελούν αυτοτελή συστήματα και ότι οι ανθρώπινες παρεμβάσεις και οι μεταβολές των αποθεμάτων του υπόγειου νερού είναι αμελητέες, οι παράγοντες dw, dq και q παραλείπονται και η παραπάνω εξίσωση, πλέον αποτελεί το υδρολογικό ισοζύγιο και παίρνει τη μορφή: P = R + E + I Σύμφωνα με την παραπάνω εξίσωση το ύψος των ατμοσφαιρικών κατακρημνισμάτων, σε μια υδρολογική λεκάνη, ισούται με το άθροισμα των αντιστοίχων υψών, των παραγόντων της επιφανειακής απορροής, της εξατμισοδιαπνοής, και της κατείσδυσης στην λεκάνη αυτή. 35

37 Κεφάλαιο 4. Επιφανειακή Υδρολογία Τα παραπάνω μεγέθη μπορούν να εκφραστούν σε ύψος νερού (mm), σε όγκο νερού (m 3 ), και σε ποσοστιαία επί τοις εκατό (%) αναλογία. Γνωρίζοντας τα ατμοσφαιρικά κατακρημνίσματα σε ένα συγκεκριμένο χώρο και υπολογίζοντας την εξατμισοδιαπνοή μπορούμε να εκτιμήσουμε το σύνολο απορροής και κατείσδυσης. 4.2 Επιφανειακή Απορροή Η απορροή αποτελεί γενικά το συνολικό όγκο του νερού που αναλογεί: i) στο κλάσμα των ατμοσφαιρικών κατακρημνισμάτων που «πέφτουν» απευθείας πάνω στη υγρή επιφάνεια των υδατορευμάτων, ii) σε εκείνο που πέφτει στην επιφάνεια του εδάφους και απορρέει πάνω σε αυτήν χωρίς να κατεισδύει ή να διηθείται προς το υπέδαφος, iii) στην υποδερμική ροή, η οποία αναφέρεται στο ποσό του νερού που κατεισδύει σε μικρό βάθος μέσα στο έδαφος, κυλώντας παράλληλα με αυτό συναντήσει υδατοστεγανό σχηματισμό ξαναεμφανίζεται στην επιφάνεια. Με τον όρο επιφανειακή γενικά χαρακτηρίζεται το μέρος εκείνο των βροχοπτώσεων, το οποίο εμφανίζεται εντός των επιφανειακών ρευμάτων παροδικού ή μόνιμου χαρακτήρα μέχρι να καταλήξει με τη δράση της βαρύτητας, στην έξοδο της λεκάνης απορροής στους τελικούς υδάτινους αποδέκτες. Η απορροή διακρίνεται γενικά στην άμεση, που είναι εκείνη που εισέρχεται στα υδατορρεύματα αμέσως μετά την βροχόπτωση ή την τήξη του χιονιού και στην βασική, που αποτελεί τη ροή των ρευμάτων κατά τα μεταξύ των βροχοπτώσεων χρονικά διστήματα (Σακκάς, 1985). Η επιφανειακή απορροή, έτσι όπως καθορίσθηκε παραπάνω, είναι συνάρτηση του συνολικού ύψους των κατακρημνισμάτων καθώς και της έντασης και της κατανομής βροχοπτώσεων. Επίσης εξαρτάται από την περατότητα των γεωλογικών σχηματισμών της λεκάνης απορροής, την ανάπτυξη και τον τύπο του υδρογραφικού δικτύου, της βλάστησης και του βάθους του υδροφόρου ορίζοντα (όπου αυτός υπάρχει). 36

38 Κεφάλαιο 4. Επιφανειακή Υδρολογία 4.3 Κατείσδυση Η κατείσδυση αντιπροσωπεύει το μέρος εκείνο των ατμοσφαιρικών κατακρημνισμάτων και της απορροής που λόγω βαρύτητας, κινείται κατακόρυφα, προς το υπέδαφος, φθάνοντας στους υδροφόρους ορίζοντες και εν συνεχεία προστιθέται στα αποθέματα των υπόγειων νερών και συμμετέχει στην κίνηση του υπόγειου νερού. Η ικανότητα κατείσδυσης εξαρτάται, από την υγρασία του εδάφους, την κλίση του εδάφους, τη βλάστηση, τη λιθολογία, την ένταση και κατανομή των βροχοπτώσεων κλπ.. Ως μέτρο της κατείσδυσης χρησιμοποιείται ο συντελεστής κατείσδυσης, που εκφράζει το ποσοστό του νερού που κατεισδύει, σε σχέση με την ολική βροχόπτωση. Η ικανότητα κατείσδυσης ελαττώνεται εκθετικά με τον χρόνο από μια μέγιστη αρχική τιμή σε μια λίγο ως πολύ σταθερή. Η σημασία της κατείσδυσης είναι πολύ σημαντική στην υδρογεωλογία καθώς αποτελεί τη βασική πηγή τροφοδοσίας των υδροφόρων οριζόντων. Το ποσοστό του νερού που αντιπροσωπεύει τη κατείσδυση, σε πρώτη φάση συμπληρώνει το έλλειμα της εδαφικής υγρασίας και στη συνέχεια το πλεονάζον νερό κινείται βαθύτερα προς τα υδροφόρα στρώματα. Έτσι το ποσό του νερού που φθάνει στους υδροφόρους ορίζοντες αποτελεί ένα μέρος της ολικής κατείσδυσης και είναι γνωστό ως ωφέλιμη ή ενεργή κατείσδυση. Οι σημαντικότεροι παράγοντες που επηρεάζουν την κατείσδυση είναι: i. η ένταση της βροχόπτωσης: η μέτριας έντασης και παρατεταμένης διάρκειας βροχοπτώσεις ευνοούν την κατείσδυση, ii. iii. η υγρασία του εδάφους: η εποχιακή μεταβολή της υγροσκοπικής υγρασίας του εδάφους επηρεάζει ανάλογα και την ικανότητα για κατείσδυση και η κλίση του εδάφους: επίπεδα και με μικρή κλίση εδάφη ευνοούν την κατείσδυση, σε αντίθεση με τις μεγάλες εδαφικές κλίσεις που ευνοούν την εδαφική απορροή έναντι της κατείσδυσης. 37

39 Κεφάλαιο 4. Επιφανειακή Υδρολογία 4.4 Εξατμισοδιαπνοή Με τον γενικευμένο όρο εξατμισοδιαπνοή ορίζεται η ποσότητα του νερού που επανέρχεται στην ατμόσφαιρα κάτω από τη συνδυαστική δράση της εξάτμισης(από την επιφάνεια της γης) και της διαπνοής. Εξάτμιση είναι η διαδικασία μέσω της οποίας το νερό μεταφέρεται από την επιφάνεια της γης στην ατμόσφαιρα, με την μορφή υδρατμών με σύγχρονη κατανάλωση ηλιακής ενέργειας, η οποία αποτελεί την απαραίτητη πηγή ενέργειας για την μετατροπή του νερού από την υγρή στην αέρια κατάσταση και μετριέται σε ισοδύναμο πάχος του εξατμιζόμενου υδάτινου στρώματος σε mm ανά ορισμένο χρονικό διάστημα. Η διαδικασία αυτή εξαρτάται επίσης από την ποιότητα και τη διαθέσιμη ποσότητα του εξατμιζόμενου νερού καθώς και από την φύση της επιφάνειας από την οποία εξατμίζεται. Η άμεση εξάρτιση της εξάτμισης από την ηλιακή ακτινοβολία έχει ως αποτέλεσμα να ποικίλει με το γεωγραφικό πλάτος, την εποχή του έτους, την ώρα της ημέρας, το υψόμετρο και τη νέφωση (Σακκάς, 1985). Με τον όρο διαπνοή εννοούμε το σύνολο των διαδικασιών εκείνων μέσω των οποίων το νερό μεταβαίνει από την υγρή στην αέρια φάση δια μέσου του σώματος των φυτών. Μόνο ένα μικρό ποσοστό του αντλούμενου, από το έδαφος, νερού χρησιμοποιείται για την δόμηση του σώματος των φυτών. Το μεγαλύτερο ποσοστό διαβιβάζεται, με τη μορφή υδρατμών, στην ατμόσφαιρα από την επιδερμίδα των φύλλων των φυτών. Η διαπνοή εξαρτάται κατά βάση από τους ίδιους παράγοντες που επηρεάζεται και η εξάτμιση (θερμοκρασία αέρα-εδάφους, υγρασία αέραεδάφους, ταχύτητα ανέμου, υψόμετρο, τάση των υδρατμών, βαρομετρική πίεση) αλλά εξαρτάται επίσης και από παράγοντες που αφορούν τη δομή του έδαφος (πορώδες, κοκκομετρία, λιθολογία) και τα φυτά (είδος, πυκνότητα φυτοκάλυψης, βάθος των ριζών). Σε γενικές γραμμές την μεγαλύτερη επίδραση στη διαδικασία της εξατμισοδιαπνοής παρουσιάζουν η μέση ετήσια θερμοκρασία και η υγρασία. Η εξατμισοδιαπνοή μπορεί να υπολογιστεί έμμεσα με τη χρήση οργάνων όπως τα εξατμισίμετρα, τα λυσίμετρα, οι λεκάνες εξάτμισης κ.τ.λ.. Στην πράξη όμως χρησιμοποιείται μια σειρά από εμπειρικούς τύπους για τον υπολογισμό τόσο της 38

40 Κεφάλαιο 4. Επιφανειακή Υδρολογία δυνητικής όσο και της πραγματικής εξατμισοδιαπνοής όπως: Thornthwaite (1944, 1948), Penman (1948), Coutagne (1949), Turc (1951), χωρίς κανένας από αυτούς να έχει καθολική αποδοχή, αφού το πλήθος των παραμέτρων που ρυθμίζουν την εξατμισοδιαπνοή, καθιστούν δύσκολη την εφαρμογή τους. Η εξατμισοδιαπνοή διακρίνεται σε δυνητική και πραγματική. Ως δυνητική εξατμισοδιαπνοή ορίζεται ποσότητα του νερού που θα εξατμιζόταν ή θα χρησιμοποιούνταν από τα φυτά για τη διεργασία της διαπνοής, αν τα αποθέματα σε νερό ήταν αρκετά για να αντισταθμίσουν τις μέγιστες απώλειες. Επί της ουσίας πρόκειται για έναν κλιματικό δείκτη που δείχνει το όριο της εξατμισοδιαπνοής σε μια περιοχή, αν η προσφορά του νερού καλύπτει τις απώλειες από την εξάτμιση και την διαπνοή. Η πραγματική εξατμισοδιαπνοή αντιστοιχεί στην ποσότητα νερού που πραγματικά μεταφέρεται από το έδαφος στην ατμόσφαιρα και ρυθμίζεται από την περιεχόμενη υγρασία. 4.5 Ισοζύγιο κατά Thornthwaite Για την κατάρτιση του του υδρολογικού ισοζυγίου απαιτείται η γνώση της πραγματικής εξατμισοδιαπνοής (Er). Για τον υπολογισμό της πραγματικής εξατμισοδιαπνοής (Er) από την δυνητική (Ep) στην παρούσα μελέτη εφαρμόστηκε το ισοζύγιο κατά Thorhthwaite για τον σταθμό της Πάτρας, καθώς είναι πιο κοντά στα χαρακτηριστικά της περιοχής μελέτης. Η μέθοδος Thornthwaite (1948) βασίζεται στην παραδοχή ότι η μέση μηνιαία θερμοκρασία του αέρα αποτελεί ικανοποιητικό δείκτη της διαθέσιμης ενέργειας για την εξάτμιση του νερού. Η μέση μηνιαία τιμή της δυνητικής εξατμισοδιαπνοής παρέχεται από τη σχέση: E p = 16 (10 T I )a όπου: E p : η μέση μηνιαία τιμή της δυνητικής εξατμισοδιαπνοής σε mm T: η μέση μηνιαία θερμοκρασία σε 39

41 Κεφάλαιο 4. Επιφανειακή Υδρολογία α: ένας συντελεστής που υπολογίζεται από τη σχέση: α= 6, I 3 7, I 2 + 0, I + 0,49239 I: ο ετήσιος θερμικός δείκτης και δίνεται από το άθροισμα των 12 μηνιαίων θερμικών δεικτών: I = ( T 5 )1,514 Για τον τελικό υπολογισμό της δυνητικής εξατμισοδιαπνοής έχει εισαχθεί και ένας διορθωτικός παράγοντας που σχετίζεται με το γεωγραφικό πλάτος της περιοχής μελέτης. Στον Πίνακα 4.1 παρουσιάζονται οι τιμές της μέσης μηνιαίας βροχόπτωσης και θερμοκρασίας καθώς και οι τιμές της δυνητικής εξατμισοδιαπνοής όπως υπολογίστηκαν μέσω της εξίσωσης Thornthwaite για τον βροχομετρικό σταθμό της Πάτρας (Εικόνα 4.1). Πίνακας 4.1: Τιμές μέσης μηνιαίας βροχόπτωσης, θερμοκρασίας και δυνητικής εξατμισοδιαπνοής για τον βροχομετρικό σταθμό της Πάτρας Ι Φ Μ Α Μ Ι Ι Α Σ Ο Ν Δ Μέση P (mm) Μέση Τ ( C) Μέση Εp (mm) Διορθωτικός Παράγοντας Διορθωμένη Εp(mm) 88,6 79,8 61,6 50,4 27,3 8,6 6,8 6,0 27,7 72,8 113,6 123,6 9,9 10,6 12,5 15,6 20,2 24,3 26,4 27,1 23,5 19,1 14,5 11,3 20,7 23,5 32,2 49,1 80,3 114,2 133,7 140,5 107,1 71,2 42,7 26,6 0,87 0,77 1,05 1,08 1,25 1,2 1,27 1,19 1,02 0,99 0,83 0,84 17,9 18,1 33,8 53,2 100,2 138,3 169,8 167,3 109,2 70,7 35,4 22,3 Με βάση την Εικόνα 4.1 παρατηρούμε πως η μέση μηνιαία δυνητική εξατμισοδιαπνοή είναι μεγαλύτερη κατά τη διάρκεια των καλοκαιρινών μήνων, όταν και η θερμοκράσια λαμβάνει τις μέγιστες τιμές της, παρουσιάζοντας έτσι μια ανάλογη πορεία. 40

42 Κεφάλαιο 4. Επιφανειακή Υδρολογία Μέση Δυνητική Εξατμισοδιαπνοή Μέση Βροχόπτωση Μέση Θερμοκρασία Μέση Βροχόπτωση-Εξ/πνοή (mm) ΙΑΝ ΦΕΒ ΜΑΡ ΑΠΡ ΜΑΙΟΣ ΙΟΥΝ ΙΟΥΛ ΑΥΓ ΣΕΠ ΟΚΤ ΝΟΕ ΔΕΚ Μέση Θερμοκρασία ( C) Εικόνα 4.1: Διακύμανση μέσης μηναίας βροχόπρωσης, θερμοκρασίας και συνητικής εξατμισοδιαπνοής για τον βροχομετρικό σταθμό της Πάτρας Στη συνέχεια για τον υπολογισμό της πραγματικής εξατμισοδιαπνοής (Εr) μέσω της δυνητικής (Ep), σύμφωνα με το ισοζύγιο Thornthwaite-Mather ισχύει ότι: Αν η βροχόπτωση (P) υπερβαίνει την δυνητική εξατμισοδιαπνοή Ep, τότε η πραγματική εξατμισοδιαπνοή Er = Ep. Η διαφορά (P-Ep) αποθηκεύεται στο έδαφος μέχρις ότου συμπληρωθεί η εδαφική υγρασία (H). Η ικανότητα κατακράτησης νερού στο έδαφος εξαρτάται από τη φύση και τη βλάστηση. Ο Λαμπράκης (1989), εκτιμά ότι, η ικανότητα κατακράτησης νερού στο έδαφος γύρω από τις ρίζες των φυτών είναι 100mm για τις αποκαρστωμένες περιοχές και 150mm για τις περιοχές που επικρατούν τα νεογενή ιζήματα. Ο Βουδούρης (1991), εκτιμά μια μέση αποθηκευτική ικανότητα τους εδάφους 135mm για τα εδάφη της Βορειοδυτικής Αχαΐας. Για την περιοχή έρευνας με δεδομένη την επικράτηση των τεταρτογενών αποθέσεων εκτιμήθηκε, η ικανότητα κατακράτησης του εδάφους στα 175mm. Οι υπολογισμοί αρχίζουν από τον μήνα Ιανουάριο, καθώς το έδαφος είναι κορεσμένο σε υγρασία. 41

43 Κεφάλαιο 4. Επιφανειακή Υδρολογία Στον Πίνακα 4.2 παρατίθενται τα αποτελέσματα, σύμφωνα με το ισοζύγιο Thornthwaite, για το βροχομετρικό σταθμό της Πάτρας. Πίνακας 4.2: Ισοζύγιο κατά Thornthwaite για τον βροχομετρικό σταθμό της Πάτρας, για την περίοδο Ι Φ Μ Α Μ Ι Ι Α Σ Ο Ν Δ ΣΥΝ Μέση P (mm) Μέση Τ ( C) Μέση Εp (mm) Η (mm) Εr (mm) Q + R (mm) 88,6 79,8 61,6 50,4 27,3 8,6 6,8 6,0 27,7 72,8 113,6 123,6 666,8 9,9 10,6 12,5 15,6 20,2 24,3 26,4 27,1 23,5 19,1 14,5 11,3 17,9 18,1 33,8 53,2 100,2 138,3 169,8 167,3 109,2 70,7 35,4 22, ,2 99, ,1 80, ,9 18,1 33,2 53,2 100,2 107,9 6,8 6,0 27,7 70,7 35,4 22,3 499,4 70,7 61,7 28, ,1 78,2 101,3 342,4 42

44 Κεφάλαιο 5 ο Υδρογεωλογική Επισκόπηση 5.1 Γενικά Η γεωλογική δομή μιας περιοχής σε συνδυασμό με την επίδραση των κλιματικών παραγόντων διαμορφώνουν την ύπαρξη και κατανομή των υδατικών πόρων. Η ικανότητα κάθε γεωλογικού σχηματισμού να μεταβιβάζει και να αποθηκεύει το υπόγειο νερό καλείται υδρογεωλογική συμπεριφορά. Κάθε γεωλογικός σχηματισμός καθορίζεται από τα υδραυλικά του χαρακτηριστικά (υδροπερατότητα, μεταβιβαστικότητα, υδροχωρητικότητα). Οι υδροφόροι ορίζοντες είναι σχηματισμοί που περιέχουν κορεσμένο με νερό υλικό, ώστε να τροφοδοτήσουν με σημαντικές ποσότητες νερού γεωτρήσειςπηγάδια-πηγές και μια αυξημένη ικανότητα να αποθηκεύουν και να μεταβιβάζουν το νερό. 5.2 Υδρολιθολογική Ταξινόμηση των Γεωλογικών Σχηματισμών Ένα βασικό μέγεθος για την υδρολιθολογική ταξινόμηση των σχηματισμών είναι η υδροπερατότητα ή υδραυλική αγωγιμότητα (k). Έτσι ονομάζεται η ιδιότητα ενός γεωλογικού σχηματισμού που επιτρέπει την διέλευση του νερού μέσα από αυτόν χωρίς να μεταβάλλονται τα ιστολογικά του χαρακτηριστικά. Η υδροπερατότητα των γεωλογικών σχηματισμών εξαρτάται από μια σειρά φυσικών παραγόντων μεταξύ των οποίων είναι το πορώδες, το μέγεθος-σχήμα-διάταξη και κατανομή των κόκκων. 43

45 Κεφάλαιο 5. Υδρογεωλογική Επισκόπηση Με βάση λοιπόν την υδραυλική τους αγωγιμότητα οι υδρογεωλογικοί σχηματισμοί χαρακτηρίζονται ως: i. Υδροπερατοί (10-6 < k < 10-1 m/s) : Υδροπερατοί είναι οι σχηματισμοί αυτοί, που επιτρέπουν την εύκολη διήθηση του νερού διαμέσου της μάζας τους. Όταν k 10-1 m/s τότε οι σχηματισμοί χαρακτηρίζονται ως πολύ υδροπερατοί. ii. iii. Ημιδιαπερατοί (10-9 < k < 10-6 m/s) : Οι ημιδιαπερατοί σχηματισμοί είναι αυτοί, οι οποίοι επιτρέπουν την περιορισμένη κίνηση του υπογείου νερού διαμέσου της μάζας τους και συνεπώς δεν προσφέρονται πάντα για την εκμετάλλευση του υπόγειου νερού που μπορεί να έχουν αποθηκεύσει. Αδιαπέρατοι Πρακτικά Στεγανοί (k 10-9 m/s) : Οι αδιαπέρατοι σχηματισμοί πρακτικά δεν επιτρέπουν την κίνηση του υπόγειου νερού δια μέσου της μάζας τους. Οι σχηματισμοί αυτοί δεν προσφέρονται για την εκμετάλλευση του υπόγειου νερού. Στα πλαίσια της παρούσας διπλωματικής εργασίας επιχειρήθηκε η ταξινόμηση των γεωλογικών σχηματισμών της ευρύτερης περιοχής έρευνας. Για την ταξινόμηση αυτή εφαρμόστηκε η πρόταση της Διεθνούς Ένωσης Υδρογεωλόγων και της UNESCO (1991), σύμφωνα με την οποία, το σύνολο των γεωλογικών σχηματισμών μιας περιοχής είναι δυνατό να διακριθεί σε έξι επιμέρους υδρογεωλογικές ενότητες που αποτελούνται από τρεις κύριες με δύο υποκατηγορίες έκαστος, όπως φαίνεται στον Πίνακα

46 Κεφάλαιο 5. Υδρογεωλογική Επισκόπηση Πίνακας 5.1 : Υδρολιθολιγική ταξινόμηση των γεωλογικών σχηματισμών, σύμφωνα με την πρόταση της διεθνούς Ένωσης Υδρογεωλόγων 1. Πορώδη - (κυρίως μη συνεκτικά) πετρώματα 2. Συνεκτικά πετρώματα με δευτερογενή υδροπερατότητα 3. Πορώδη και συνεκτικά πετρώματα με περιορισμένη ή μη συγκέντρωση υπόγειων υδάτων- Άνευ πρακτικής σημασίας 1Α. Εκτεταμένοι και με υψηλή απόδοση υδροφόροι 2Α. Εκτεταμένοι και με υψηλή απόδοση υδροφόροι 3Α. Τοπικής σημασίας υπόγεια νερά κυρίως σε ζώνες διάρρηξης και αποσάθρωσης συνεκτικών πετρωμάτων 1Β. Τοπικοί και μικρού πάχους υδροφόροι ή εκτεταμένοι αλλά μέτριας απόδοσης υδροφόροι 2Β. Τοπικοί και μικρού πάχους υδροφόροι ή εκτεταμένοι αλλά μέτριας απόδοσης υδροφόροι 3Β. Υδροφόροι χωρίς πρακτική σημασία ή μη υδροφόροι σχηματισμοί Η εφαρμογή της παραπάνω κατάταξης για την περιοχή μελέτης δίνει τις παρακάτω υδρολιθολογικές κατηγορίες πετρωμάτων, μέσω των οποίων κατασκευάστηκε και ο υδρολιθολογικός χάρτης (Εικόνα 5.1). Κατηγορία 1: Πορώδη (κυρίως μη συνεκτικά) Πετρώματα Υποκατηγορία 1Α: Εκτεταμένοι και με υψηλή απόδοση υδροφόροι Σύγχρονες Προσχώσεις (Τεταρτογενές) Πρόκειται για τυπικές, από άποψη ιζηματολογικής σύστασης και γεωμορφολογίας, αλλουβιακές αποθέσεις που αναπτύσσονται στην έξοδο των ποταμο-χειμάρρων της περιοχής έρευνας, από την ορεινή-ημιορεινή ζώνη και καταλαμβάνουν επίσης, μεγάλο τμήμα της πεδινής και παράκτιας ζώνης της περιοχής. Αποτελούνται υλικά με σημαντική ετερογένεια, με χαρακτηριστική παρουσία όλων των κοκκομετρικών μεγεθών, με αυξημένο ποσοστό και επικράτηση, όμως, 45

47 Κεφάλαιο 5. Υδρογεωλογική Επισκόπηση κατά βάση, κροκάλων, χαλίκων και άμμων, με μεγάλη ποικιλία στην ορυκτολογική τους σύσταση. Αποτελούν υδροφόρα στρώματα με μέτριες έως υψηλές ειδικές αποδόσεις. Εντός των στρωμάτων αυτών αναπτύσσονται κατά κανόνα ελεύθεροι υδροφόροι, με πάχος που κυμαίνεται, από μερικά έως μερικές εκατοντάδες μέτρα (Νίκας, 2004). Επίσης, στην παρούσα κατηγορία συμπεριλαμβάνονται και οι σύγχρονες αποθέσεις κοίτης που αναπτύσσονται εκατέρωθεν της σύγχρονης κοίτης των ποταμών, όσο αυτοί διαρρέουν το ορεινό τμήμα της περιοχής. Υποκατηγορία 1Β: Τοπικοί και Μικρού Πάχους ή Εκτεταμένοι αλλά Μέτριας Απόδοσης Υδροφόροι Παλαιοί και Νέοι Κώνοι Κορημάτων Πρόκειται για υδροπερατές αποθέσεις, με περιορισμένο πάχος και φρεάτια υδροφορία με τοπικό μόνο ενδιαφέρον. Ο ρόλος τους είναι σημαντικός διότι αποτελούν ζώνη τροφοδοσίας με πλευρική μετάγγιση για του υποκείμενους σχηματισμούς της πεδινής ζώνης. Κατηγορία 2: Συνεκτικά Πετρώματα με Δευτερογενή Υδροπερατότητα Υποκατηγορία 2Α: Εκτεταμένοι και με υψηλή απόδοση υδροφόροι Ασβεστόλιθοι με ενστρώσεις κερατολίθων (Ανώτερο Κρητιδικό) Πρόκειται για ανθρακικούς σχηματισμούς με παρουσία κυρίως πυριτολιθικών και λιγότερο πηλιτικών στρώσεων. Στους σχηματισμούς αυτούς, λόγω του δικτύου ασυνεχειών που έχει σχηματιστεί στην τεκτονική μάζα, αναπτύσσεται ένας ετερογενής υδροφόρος ορίζοντας. Το δίκτυο των ασυνεχειών και η διεύρυνση που προκαλείται λόγω διάλυσης, αυξάνουν την μεταβιβαστικότητα και την αποθηκευτικότητα του υδροφόρου ορίζοντα. Η παρεμβολή των κερατολιθικών και πηλιτικών στρώσεων εντός του σχηματισμού των ασβεστόλιθων, αλλά και η συχνή κανονική η τεκτονική αλληλουχία τους με τους υποκείμενους ραδιολαρίτες, καθώς και με τον υπερκείμενο φλύσχη, έχει 46

48 Κεφάλαιο 5. Υδρογεωλογική Επισκόπηση ως αποτέλεσμα τη δημιουργία πολλαπλών επιπέδων βάσης, εκδήλωση των οποίων είναι οι πολυάριθμες, κατά κανόνα μικρής παροχής πηγές (Παγώνας, 2009). Κατηγορία 3: Πορώδη και Συνεκτικά Πετρώματα με Περιορισμένη ή μη Συγκέντρωση Υπόγειων Υδάτων Άνευ Πρακτικής Σημασίας Υποκατηγορία 3Β: Υδροφόροι χωρίς Πρακτική Σημασία ή Μη Υδροφόροι Σχηματισμοί Φλύσχης (Ανώτερο Κρητιδικό Ηώκαινο) Ο Φλύσχης μπορεί να θεωρηθεί πρακτικά στεγανός σχηματισμός, αν και σε ορισμένες περιπτώσεις εντός της ψαμμιτικής φάσης ή εντός κερματισμένων ζωνών μπορεί να φιλοξενεί υδροφορία ελάσσονος σημασίας. Μάργες και Αμμούχες Άργιλοι (Πλειόκαινο Πλειστόκαινο) Πρόκειται κατά κύριο λόγο για μάργες και αργίλους με εναλλαγές κατά θέσεις πηλών, άμμων και κροκαλοπαγών. Στους σχηματισμούς αυτούς δεν αναμένεται υδροφορία. Έτσι μπορούν να θεωρηθούν πρακτικά στεγανοί σχηματισμοί. Ραδιολαρίτες (Ιουρασικό) Η παρουσία των ραδιολαριτών εντός των Ιουρασικών ασβεστόλιθων έχει ως αποτέλεσμα, ο σχηματισμός στο σύνολο του να λειτουργεί ως υδατοστεγανός Υδροφόρα Στρώματα Τα κύρια υδροφόρα στρώματα, εντός της περιοχής έρευνας εντοπίζονται στους τεταρτογενείς σχηματισμούς. Πιο συγκεκριμένα πρόκειται, για σύγχρονες προσχώσεις, παλαιούς και νέους κώνους κορημάτων και δελταϊκές αποθέσεις, που έχουν δημιουργηθεί από τις ποταμοχειμάρώδεις αποθέσεις των υδατορευμάτων της περιοχής. Το υδρογεωλογικό καθεστώς που παρατηρείται στις Τεταρτογενείς αποθέσεις εξαρτάται από την κοκκομετρία, το πάχος και την στρωματογραφική τους διάταξη. Η τροφοδοσία με νερό των Τεταρτογενών αποθέσεων επιτυγχάνεται είτε μέσω διήθησης από την κοίτη των υδατορευμάτων, είτε μέσω άμεσης κατείσδυσης του νερού της βροχής, διαμέσου των επιφανειακών υδροπερατών στρωμάτων. 47

49 Κεφάλαιο 5. Υδρογεωλογική Επισκόπηση Οι σύγχρονες ποταμοχειμαρώδεις αποθέσεις αποτελούν τα καλύτερα υδροφόρα στρώματα, με αξιόλογες αποδόσεις (>10 m 3 /h). Συνίσταται από κλαστικά υλικά διαφόρων διαμέτρων, με ασήμαντο βαθμό διαγένεσης και παρουσιάζουν σημαντικό υδρογεωλογικό ενδιαφέρον. Εικόνα 5.1: Υδρολιθολογικός χάρτης της περιοχής μελέτης 48

50 Κεφάλαιο 5. Υδρογεωλογική Επισκόπηση 5.3 Πιεζομετρία Η μελέτη της πιεζομετρικής επιφάνειας ενός υδροφόρου ορίζοντα, δίνει τη δυνατότητα γνώσης των συνθηκών κίνησης των υπόγειων νερών. Πιο συγκεκριμένα παρέχει πληροφορίες σχετικά με τη διεύθυνση ροής του υπόγειου νερού, τις περιοχές τροφοδοσίας και εκφόρτισης του υδροφόρου, την υδραυλική κλίση σε διάφορες θέσεις του υδροφόρου κ.ά. Η κατανομή του υδραυλικού φορτίου και κατ επέκταση ο τρόπος κίνησης του υπόγειου νερού από την περιοχή τροφοδοσίας προς την περιοχή εκφόρτισης εξαρτάται από την μορφολογία του εδάφους, αλλά και από τα επιφανειακά στρώματα νερού (θάλασσα, ποτάμια, λίμνες), τα οποία συνήθως αποτελούν υδραυλικά όρια. Για την κατασκευή του πιεζομετρικού χάρτη, απαιτείται η μέτρηση του υδραυλικού φορτίου σε διαφορετικές θέσεις, που σε συνδυασμό με τη γνώση του απόλυτου υψομέτρου στις θέσεις αυτές, υπολογίζεται η απόλυτη στάθμη κάθε σημείου μέτρησης. Για τον υπολογισμό του απόλυτου υψομέτρου χρησιμοποιήθηκε το γεωδαιτικό GPS ProMark2 της Ashtech. Συνολικά διενεργήθηκαν μετρήσεις στάθμης σε 12 σημεία (10 γεωτρήσεις και 2 πηγάδια), στο βόρειο τμήμα της Πανεπιστημιούπολης και την ευρύτερη περιοχή του Ρίου (Εικόνα 5.2). Εικόνα 5.2: Θέσεις σημείων, μέτρησης υδροστατικής στάθμης 49

51 Κεφάλαιο 5. Υδρογεωλογική Επισκόπηση Πραγματοποιήθηκαν μετρήσεις τον Νοέμβριο του 2016 καθώς και τον Μάρτιο και Μάιο του 2017, με σκοπό την παρατήρηση στη μεταβολή της στάθμης μεταξύ υγρής και ξηρής περιόδου. Στον Πίνακα 5.2, φαίνονται αναλυτικά τα στοιχεία για κάθε σημείο μέτρησης. Πίνακας 5.2: Στοιχεία σημείων μέτρησης και τιμές μετρηθείσας και απόλυτης στάθμης Σημείο Μέτρησης Γ2 Γ3 Γ4 Γ5 Γ6 Γ7 Γ9 Γ10 Γ11 Π12 Γ13 Π14 Συντεταγμένες , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , ,11 Απόλυτο Υψόμετρο Μετρηθείσα Στάθμη Νοεμβρίου Απόλυτη Στάθμη Νοεμβρίου Μετρηθείσα Στάθμη Μαρτίου Απόλυτη Στάθμη Μαρτίου Μετρηθείσα Στάθμη Μαΐου Απόλυτη Στάθμη Μαΐου 32,42 30,2 2,22 28,3 4,12 28,1 4,33 34,86 32,5 2,36 30,5 4,36 30,2 4,66 44,38 41,6 2,78 39,5 4,88 39,2 5,18 45,76 42,2 3,56 40,2 5,56 40,0 5,76 36,32 32,8 3,52 30,8 5,52 30,6 5,72 40,88 37,0 3,88 35,1 5,78 34,8 6,08 46,3 41,5 4,8 39,7 6,60 39,4 6,90 54,87 48,9 5,97 46,9 7,97 46,6 8,27 42,41 37,3 5,11 35,5 6,91 35,3 7,11 22,53 19,5 3,03 17,8 4,73 17,5 5,03 22,31 19,6 2,71 17,9 4,41 17,7 4,61 17,28 15,1 2,18 13,3 3,98 13,2 4,08 Με βάση την απόλυτη υδροστατική στάθμη κατασκευάστηκαν τρεις πιεζομετρικοί χάρτες, ένας για την 1 η Νοεμβρίου 2016, ένας για την 1 η Μαρτίου 2017 και ένας για τις 3 Μαΐου 2017, οι οποίοι παρατίθενται στην επόμενη σελίδα. 50

52 Κεφάλαιο 5. Υδρογεωλογική Επισκόπηση Εικόνα 5.3: Πιεζομετρικός χάρτης Νοεμβρίου Εικόνα 5.4: Πιεζομετρικός χάρτης Μαρτίου Εικόνα 5.5: Πιεζομετρικός χάρτης Μαΐου 51

53 Κεφάλαιο 5. Υδρογεωλογική Επισκόπηση Από την παρατήρηση των πιεζομετρικών καμπυλών προκύπτουν τα εξής: o Η διεύθυνση ροής είναι ακτινωτή αποκλίνουσα με κυρτή πιεζομετρική επιφάνεια, μετατρέπεται από ΒΔ προς τη θάλασσα σε ΝΔ προς το ποταμό Χάραδρο, γεγονός που δείχνει ότι το ποτάμι αποτελεί υδραυλικό όριο. o Η μορφή των πιεζομετρικών καμπυλών είναι παρόμοια μεταξύ υγρής και ξηρής περιόδου, με τη διαφορά ότι κατά την ξηρή οι πιεζομετρικές καμπύλες παραλληλίζονται ακόμη περισσότερο με το ποτάμι. o Η υδραυλική κλίση κυμαίνεται από 1,9%ο μέχρι 3,8%ο. o Η διαφορά στάθμης μεταξύ υγρής και ξηρής περιόδου είναι κατά μέσο όρο 1,90 μέτρα. Ενώ η διαφορά μεταξύ 1 Μαρτίου και 3 Μαΐου είναι 0,25 μέτρα Ρυθμιστικά υδατικά αποθέματα του υπόγειου νερού Η μεταβολή των αποθεμάτων του υπόγειου νερού, συμπεριλαμβάνεται στο υδρογεωλογικό ισοζύγιο με τον όρο dw στη σχέση P= R + E + I ± dw, όπως παρουσιάστηκε στην παράγραφο 4.1 και μπορεί να οφείλεται σε αντλήσεις είτε σε άλλους παράγοντες. Με βάση την παρατήρηση για τη διαφορά στάθμης μεταξύ υγρής και ξηρής περιόδου δίνεται η δυνατότητα εκτίμησης του όγκου του νερού που προστίθεται κατά την διάρκεια της υγρής περιόδου και καταναλίσκεται κατά τη διάρκεια της ξηρής. Ο όγκος αυτός εκτιμήθηκε από το γινόμενο της διαφοράς στάθμης 1,9m επί την επιφάνεια του υδροφόρου του υδροφόρου που εκτείνεται μεταξύ των δύο ποταμών της περιοχής, των νεογενών και της θάλασσας και για πορώδες ίσο με 20%. Η συγκεκριμένη επιφάνεια έχει έκταση m 2. Συνεπώς εκτιμάται πως ο όγκος νερού είναι περίπου m 2. 52

54 Κεφάλαιο 6 ο - Υδροχημεία 6.1. Γενικά Η υδροχημική έρευνα έχει ως στόχο να συμβάλει στην καλύτερη κατανόηση των υδρογεωλογικών συνθηκών της περιοχής έρευνας και στον εντοπισμό περιβαλλοντικών προβλημάτων που συνδέονται με την ποιοτική υποβάθμιση του υπόγειου νερού. Η υποβάθμιση μπορεί να οφείλεται σε φυσικά αλλά και σε ανθρωπογενή αίτια. Η χημική σύσταση του υπόγειου νερού εξαρτάται άμεσα από μια σειρά παραγόντων: i. Τη χημική σύσταση του νερού της κατείσδυσης, στο οποίο περιλαμβάνεται το κλάσμα του μετεωρικού νερού που κατεισδύει απ ευθείας από την επιφάνεια του εδάφους, καθώς και αυτό που διανύει μικρή ή και μεγάλη διαδρομή επιφανειακά μέσω του υδρογραφικού δικτύου πριν διηθηθεί στο υπέδαφος. ii. iii. Τις φυσικοχημικές διεργασίες που λαμβάνουν χώρα στο υπέδαφος κατά την κίνηση του νερού στους διάφορους γεωλογικούς σχηματισμούς, όπως διάλυση ορυκτών, φαινόμενα οξείδωσης και αναγωγής, φαινόμενα ιοντοανταλλαγής κτλ., οι οποίες έχουν ως συνέπεια τη μεταβολή της χημικής του σύστασης. Τις ανθρωπογενείς δραστηριότητες. 6.2 Δειγματοληψία Προκειμένου να μελετηθεί ο υδροχημικός χαρακτήρας των υπόγειων υδάτων στην περιοχή έρευνας πραγματοποιήθηκε δειγματοληψία από 11 υδρογεωτρήσεις στις 3 Μαρτίου 2017 (Εικόνα 6.1). Τα δείγματα νερού από αντλούμενες γεωτρήσεις είναι αξιόπιστα εάν οι γεωτρήσεις αντλούνται συστηματικά σε όλη τη διάρκεια του χρόνου. 53

55 Κεφάλαιο 6. Υδροχημεία Η λήψη των δειγμάτων έγινε σύμφωνα με τις απαραίτητες προδιαγραφές. Έτσι τα δείγματα λήφθηκαν μετά από άντληση τουλάχιστον μισής ώρας, έτσι ώστε να ανανεωθεί το νερό της γεώτρησης και αφού τα μπουκάλια «ξεπλένονταν» τουλάχιστον 3 φορές με το νερό της γεώτρησης που επρόκειτο να αναλυθεί. Εικόνα 6.1: Θέσεις γεωτρήσεων δειγματοληψίας Στη συνέχεια σε μια φιάλη 100ml αποθηκεύτηκε δείγμα νερού, αφού πρώτα είχε διηθηθεί και οξινιστεί, το οποίο χρησιμοποιήθηκε για την ανάλυση των κατιόντων. Η διήθηση των δειγμάτων πραγματοποιήθηκε με αντλία κενού και φίλτρα μεμβράνης των 0,45μm, ενώ η οξίνηση με την προσθήκη 0,5 ml νιτρικού οξέος (HNO3), έτσι ώστε να διατηρηθούν σε διάλυση τα μέταλλα. Τέλος τα δείγματα φυλάσσονται στο ψυγείο μέχρι την ολοκλήρωση των χημικών αναλύσεων. 6.3 Εργαστηριακές Αναλύσεις Οι εργαστηριακές αναλύσεις πραγματοποιήθηκαν με τον εξοπλισμό του εργαστήριου Υδρογεωλογίας του Πανεπιστημίου Πατρών. Οι χημικές αναλύσεις ολοκληρώθηκαν μέσα σε μια εβδομάδα μετά τη λήψη των δειγμάτων με σκοπό να μην αλλοιωθεί η συγκέντρωση των «ευαίσθητων» στοιχείων με την πάροδο του χρόνου. 54

56 Κεφάλαιο 6. Υδροχημεία Πιο συγκεκριμένα: o Τα νιτρικά (ΝΟ 3 ), νιτρώδη (ΝΟ 2 ), θειικά (SO 4 2 ), αμμωνιακά (NH 4 + ), φωσφορικά (PO 4 3 ) προσδιορίστηκαν με τη μέθοδο της φασματοφωτομετρίας, στο φασματοφωτόμετρο της Hach (DR/4000). o Τα χλωριόντα (Cl ), η ολική και παροδική σκληρότητα και κατ επέκταση τα ιόντα ασβεστίου (Ca 2+ ) και μαγνησίου (Mg 2+ ) μετρήθηκαν με τη μέθοδο της τιτλοδότησης με τιτλοδότη χειρός της Hach. o Τα ιόντα νατρίου (Na + ) και καλίου (Κ + ) υπολογίστηκαν με τη μέθοδο της φασμοτομετρίας ατομικής απορρόφησης σε φασματόμετρο της εταιρίας PerkinElmer Έλεγχος εργαστηριακών αναλύσεων Τα δείγματα του υπόγειου νερού είναι ηλεκτρικά ουδέτερα. Αυτό οφείλεται στην εξουδετέρωση των θετικών φορτίων, των θετικών ιόντων, από τα αρνητικά φορτία, των αρνητικών ιόντων. Έτσι το συνολικό θετικό φορτίο που λαμβάνεται από το άθροισμα των ισοδύναμων κατιόντων θα είναι ίσο με το συνολικό αρνητικό φορτίο που λαμβάνεται από το άθροισμα των ισοδύναμων των ανιόντων. Το σφάλμα από το ισοζύγιο των θετικών και των αρνητικών φορτίων εκφράζεται από τη διαφορά τους σαν ποσοστό επί τοις % και δεν πρέπει να υπερβαίνει το 5-7% (Λαμπράκης, 1991). Σφάλμα Ισοζυγίου = { ( κατιόντων ανιόντων) ( κατιόντων ανιόντων) } x 100 Στο σύνολο των αναλύσεων που έγιναν το σφάλμα δεν ξεπέρασε το 5 % Αποτελέσματα Εργαστηριακών Αναλύσεων ph και Ηλεκτρική Αγωγιμότητα Το ph και η ηλεκτρική αγωγιμότητα μετρήθηκαν στις υδρογεωτρήσεις όπου λήφθηκαν τα δείγματα με φορητό εξοπλισμό της Consort. Το ph εκφράζει την ενεργό οξύτητα ενός διαλύματος, δηλαδή τη συγκέντρωση των υδρογονοκατιόντων. Το ph του υπόγειου νερού καθορίζεται από διάφορες χημικές αντιδράσεις και ισορροπίες μεταξύ των διαλυμένων ιόντων μέσα σε αυτό. Για τα υπόγεια νερά τα διεθνώς αποδεκτά όρια κυμαίνονται από 6,5 έως 8,5. 55

57 Κεφάλαιο 6. Υδροχημεία Η ηλεκτρική αγωγιμότητα (Ε. C.) υποδηλώνει το ποσοστό συγκέντρωσης των διαλυμένων αλάτων στο νερό. Πέρα από την αύξηση που παρουσιάζει με την αύξηση της συγκέντρωσης των αλάτων, αυξάνει επίσης με την άνοδο της θερμοκρασίας, της οποίας αύξηση κατά 1 C συνεπάγεται με αύξηση της ηλεκτρικής αγωγιμότητας κατά 2%. Το ενδεικτικό επίπεδο της αγωγιμότητας στο πόσιμο νερό είναι 400 μs/cm. Στον Πίνακα 6.1 αναγράφονται οι τιμές του ph και της ηλεκτρικής αγωγιμότητας (E. C.). Με σκοπό οι τιμές της E. C. να είναι συγκρίσιμες για όλα τα δείγματα, έχουν αναχθεί στους 25 C. Πίνακας 6.1: Τιμές ph και ηλεκτρικής αγωγιμότητας των δειγμάτων νερού Γ1 Γ2 Γ3 Γ4 Γ5 Γ6 Γ7 Γ8 Γ9 Γ10 Γ11 ph 6,96 7,11 7,01 6,96 7,07 7,05 7,29 7,13 7,04 7,46 7,21 ΕC (25 C) (μs/cm) Σύμφωνα με τις μετρήσεις το ph του υπόγειου νερού στην περιοχή έρευνας είναι κοντά στο 7, καθώς φαίνεται και από τον μέσο όρο του ph για το σύνολο των δειγμάτων που είναι 7,11. Η ηλεκτρική αγωγιμότητα κυμαίνεται από 593 έως 1265 μs/cm με τις μεγαλύτερες τιμές να εντοπίζονται στα δείγματα των γεωτρήσεων Γ2 και Γ3. Αλκαλικότητα Η αλκαλικότητα είναι η ικανότητα του νερού να εξουδετερώνει οξέα. Η εξουδετέρωση αυτή οφείλεται στην παρουσία των όξινων ανθρακικών (HCO 3 ), των ανθρακικών (CO 2 3 ) και των υδροξυλιόντων (ΟΗ ). Στην περιοχή έρευνας όπου το ph που επικρατεί είναι κοντά στο 7 τα όξινα ανθρακικά είναι αυτά που επικρατούν και διαμορφώνουν την αλκαλικότητα. Πίνακας 6.2: Αλκαλικότητα και συγκέντρωση όξινων ανθρακικών των δειγμάτων νερού Γ1 Γ2 Γ3 Γ4 Γ5 Γ6 Γ7 Γ8 Γ9 Γ10 Γ11 Αλκαλικότητα HCO 3 (mg/l)

58 Κεφάλαιο 6. Υδροχημεία Σκληρότητα Η σκληρότητα του νερού οφείλεται στην ύπαρξη των διαλυμένων σε αυτό δισθενών κατιόντων. Τα κυριότερα είναι τα κατιόντα ασβεστίου (Ca 2+ ) και μαγνησίου (Mg 2+ ), αλλά επίσης συνεισφέρουν σε πολύ μικρότερο βαθμό τα κατιόντα σιδήρου (Fe 2+ ), μαγγανίου (Mn 2+ ) και στροντίου (Sr 2+ ). Η σκληρότητα του νερού διακρίνεται σε παροδική και μόνιμη: Παροδική ή ανθρακική σκληρότητα: Οφείλεται στα ορυκτά ανθρακικό ασβέστιο (CaCO 3 ) και μαγνήσιο (MgCO 3 ) που διαλύονται στα υπόγεια νερά. Η διαλυτότητα τους αυξάνει με την αύξηση της μερικής πίεσης του CO2. Μόνιμη Σκληρότητα: Οφείλεται στα ορυκτά του θειικού ασβεστίου και του θειικού μαγνησίου που διαλύονται στα υπόγεια νερά. Η κύρια πηγή των θειικών ιόντων είναι η οξείδωση του σιδηροπυρίτη, εκτός και αν υπάρχει απόθεση εβαποριτών. Ολική Σκληρότητα: Είναι το άθροισμα της ανθρακικής και της μόνιμης σκληρότητας. Η σκληρότητα εκφράζεται σε ισοδύναμο CaCO 3 αλλά και σε βαθμούς σκληρότητας (όπου 1 γαλλικός βαθμός = 10 mg/l CaCO 3 ) Πίνακας 6.3: Ανθρακική και ολική σκληρότητα εκφρασμένες σε mg/l as CaCO3 των δειγμάτων νερού Ανθρακική Σκληρότητα (mg/l as CaCO 3) Ολική Σκληρότητα (mg/l as CaCO 3) Γ1 Γ2 Γ3 Γ4 Γ5 Γ6 Γ7 Γ8 Γ9 Γ10 Γ Από άποψης ποιότητας με βάση τη σκληρότητα, νερά με σκληρότητα από 150 έως 200 mg/l as CaCO3 θεωρούνται ιδανικά. Στην περιοχή μελέτης το υπόγειο νερό χαρακτηρίζεται ως πολύ σκληρό, καθώς η ολική σκληρότητα ξεπερνά τους 30 γαλλικούς βαθμούς. Ασβέστιο (Ca 2+ ) Το ασβέστιο αποτελεί το κύριο κατιόν των υπόγειων νερών και προέρχεται κυρίως από ανθρακικά ιζηματογενή πετρώματα. Το ασβέστιο είναι ένα μη τοξικό στοιχείο και 57

59 Κεφάλαιο 6. Υδροχημεία αποτελεί βασικό συστατικό της ζωής των φυτών και των ζώων. Η ημερήσια ανάγκη για τον άνθρωπο φθάνει στα 800mg, ενώ η έλλειψη του συνδέεται με την ασθένεια της οστεοπόρωσης. Σύμφωνα με την οδηγία 80/778/ΕΟΚ ορίζεται σαν ενδεικτική τιμή αυτή των 100mg/L, ενώ δεν έχει θεσπιστεί κάποιο μέγιστο επιτρεπόμενο όριο. Πίνακας 6.4: Συγκέντρωση ιόντων ασβεστίου των δειγμάτων νερού Γ1 Γ2 Γ3 Γ4 Γ5 Γ6 Γ7 Γ8 Γ9 Γ10 Γ11 Ca 2+ (mg/l) Μαγνήσιο (Mg 2+ ) Το μαγνήσιο αποτελεί κύριο κατιόν των υπόγειων νερών. Το μαγνήσιο απαντάται στα ανθρακικά πετρώματα, όταν περιέχουν μαγνησίτη και δολομίτη καθώς επίσης και στον ολιβίνη και τους χλωρίτες. Με βάση την οδηγία 80/778/ΕΟΚ ορίζεται ως ενδεικτικό επίπεδο για το μαγνήσιο τα 30 mg/l και σαν μέγιστο επιτρεπόμενο όριο τα 50gm/L. Πίνακας 6.5: Συγκέντρωση ιόντων μαγνησίου των δειγμάτων νερού Γ1 Γ2 Γ3 Γ4 Γ5 Γ6 Γ7 Γ8 Γ9 Γ10 Γ11 Mg 2+ (mg/l) Νάτριο (Na + ) Το νάτριο αποτελεί μαζί με το ασβέστιο και το μαγνήσιο τα βασικά κατιόντα των υπόγειων νερών. Απαντάται στους άστριους (αλβίτης) αλλά η παρουσία του σχετίζεται και με τη διείσδυση της θάλασσας στους παράκτιους υδροφόρους. Σύμφωνα με την οδηγία 80/778/ΕΟΚ ορίζεται ως ενδεικτική τιμή τα 20 mg/l και συνίσταται η μέγιστη τιμή του να μην ξεπερνά τα 200 gm/l, καθώς μπορεί να προκαλέσει προβλήματα υπέρτασης. Πίνακας 6.6: Συγκέντρωση ιόντων νατρίου των δειγμάτων νερού Γ1 Γ2 Γ3 Γ4 Γ5 Γ6 Γ7 Γ8 Γ9 Γ10 Γ11 Na + (mg/l)

60 Κεφάλαιο 6. Υδροχημεία Κάλιο (Κ + ) Το κάλιο είναι το λιγότερο σύνηθες κατιόν των υπόγειων νερών. Όπως και το νάτριο εντοπίζεται στους άστριους (ορθόκλαστο μιρκοκλινής). Επίσης η παρουσία του μπορεί να σχετίζεται με τη διείσδυση της θάλασσας αλλά και με τη χρήση καλιούχων λιπασμάτων. Το ενδεικτικό επίπεδο συγκέντρωσης καλίου, σύμφωνα με την οδηγία 80/778/ΕΟΚ είναι 10 mg/l, ενώ μέγιστο επιτρεπόμενο θεωρείται η τιμή των 12 mg/l. Πίνακας 6.7: Συγκέντρωση ιόντων καλίου των δειγμάτων νερού Γ1 Γ2 Γ3 Γ4 Γ5 Γ6 Γ7 Γ8 Γ9 Γ10 Γ11 K + (mg/l) 1,9 3,3 2,7 2,3 2,3 2,2 2,4 2,1 2 1,2 1,6 Χλωριόντα (Cl ) Το χλώριο εμφανίζεται με πολλούς αριθμούς οξείδωσης, η μορφή όμως με τη μεγαλύτερη σημασία, για τα φυσικά υδάτινα συστήματα είναι αυτή των χλωριόντων. Κύρια πηγή προέλευσης αποτελούν τα ιζηματογενή πετρώματα που περιέχουν αργιλικά ορυκτά, ενώ άλλη πηγή αποτελεί η διείσδυση της θάλασσας στους παράκτιους υδροφόρους. Σύμφωνα με την οδηγία 80/778/ΕΟΚ το επιθυμητό όριο συγκέντρωσης των χλωριόντων στο πόσιμο νερό είναι 25mg/L, ενώ δεν πρέπει να ξεπερνά τα 250mg/L. Πίνακας 6.8: Συγκέντρωση χλωριόντων των δειγμάτων νερού Γ1 Γ2 Γ3 Γ4 Γ5 Γ6 Γ7 Γ8 Γ9 Γ10 Γ11 Cl (mg/l) Στην Εικόνα 6.2 παρουσιάζεται η κατανομή των χλωριόντων στην περιοχή έρευνας. Τα «μαύρα βελάκια» φανερώνουν τη διεύθυνση αύξησης στη συγκέντρωση του χλωρίου, η οποία είναι αντίστοιχη με τη φορά ροής του νερού προς τον ποταμό Χάραδρο. Όπως γίνεται αντιληπτό οι μεγαλύτερες συγκεντρώσεις εντοπίζονται στις γεωτρήσεις Γ2 και Γ3 εμφανίζουν αυξημένη συγκέντρωση, με τη Γ2 να εμφανίζει τη μεγαλύτερη συγκέντρωση με 184 mg/l. Συνεπώς είναι πιθανό να αντλούν από μεγάλα σχετικά βάθη και η αυξημένη συγκέντρωση να οφείλεται σε υπεράντληση. 59

61 Κεφάλαιο 6. Υδροχημεία Προχωρώντας προς το εσωτερικό και όσο αυξάνει το απόλυτο υψόμετρο η συγκέντρωση των χλωριόντων μειώνεται και κυμαίνεται από 17 έως 40 mg/l. Εικόνα 6.2: Χωρική κατανομή της συγκέντρωσης του χλωίου (Cl - ) Αμμώνιο (NH 4+ ) Το αμμώνιο αποτελεί τη διαλυμένη μορφή της αμμωνίας μέσα στο νερό. Το αμμώνιο σε συγκεντρώσεις μεγαλύτερες από 0,5 mg/l προσδίδει άσχημη οσμή στο νερό, παρόλο αυτά εμφανίζει ιδιαίτερη σημασία καθώς αποτελεί δείκτη κοπρανώδους μόλυνσης. Σύμφωνα με την οδηγία 80/778/ΕΟΚ ως ενδεικτική τιμή για το αμμώνιο έχουν οριστεί τα 0,05 mg/l και ως ανώτατο επιτρεπόμενο όριο τα 5 mg/l. Πίνακας 6.9: Συγκέντρωση αμμωνίου στα δείγματα νερού Γ1 Γ2 Γ3 Γ4 Γ5 Γ6 Γ7 Γ8 Γ9 Γ10 Γ11 NH 4+ (mg/l) 0,064 0, ,082 0,07 0, ,036 0,054 0,

62 Κεφάλαιο 6. Υδροχημεία Φωσφορικά Ιόντα (PO 3 4 ) Τα φωσφορικά ιόντα εντοπίζονται στο υπόγειο νερό συνήθως με τη μορφή PO 3 2 4, ενώ ανάλογα με την τιμή του ph εντοπίζονται και με τις μορφές HPO 4 και H 2 PO 4. Η αυξημένη συγκέντρωση φωσφόρου μπορεί να σχετίζεται με τη χρήση φωσφορούχων λιπασμάτων ή συνθηκών ευτροφισμού εξαιτίας αστικής ρύπανσης. Στην οδηγία 80/778/ΕΟΚ αναφέρεται ως ενδεικτική τιμή για το φωσφόρο αυτή των 0,4 mg/l και ως ανώτατο επιτρεπόμενο η τιμή των 5 mg/l. Πίνακας 6.10: Συγκέντρωση φωσφορικών ιόντων στα δείγματα νερού Γ1 Γ2 Γ3 Γ4 Γ5 Γ6 Γ7 Γ8 Γ9 Γ10 Γ11 PO 4 3 (mg/l) 0,071 0,097 0,098 0,074 0,058 0,084 0,081 0,063 0,065 0,092 0,079 Νιτρώδη ιόντα (NO 2 ) Τα νιτρώδη ιόντα αποτελούν το ενδιάμεσο ασταθές στάδιο οξείδωσης της αμμωνίας, μέσω της δράσης βακτηριδίων. Τα νιτρώδη όταν εισέρχονται στο αίμα οξειδώνουν τη φυσική αιμογλοβίνη του αίματος σε μεθαιμογλοβίνη, η οποία δεν μπορεί να μεταφέρει το απαραίτητο οξυγόνο στους ιστούς. Με βάση την οδηγία 80/778/ΕΟΚ το ανώτατο επιτρεπόμενο όριο για τα νιτρώδη ιόντα ανέρχεται σε 0,1 mg/l. Πίνακας 6.11: Συγκέντρωση νιτρωδών ιόντων των δειγμάτων νερού NO 2 (mg/l) Γ1 Γ2 Γ3 Γ4 Γ5 Γ6 Γ7 Γ8 Γ9 Γ10 Γ11 0,015 0,08 0,013 0,018 0,012 0, ,012 0, ,018 Νιτρικά ιόντα NO 3 Τα νιτρικά ιόντα αποτελούν το τελικό στάδιο οξείδωσης της αμμωνίας. Η περιεκτικότητα των υπογείων νερών σε νιτρικά είναι συνάρτηση τόσο των ανθρωπογενών (χρήση αζωτούχων λιπασμάτων) όσο και φυσικών παραγόντων (τύπος υδροφόρου ορίζοντα, οξειδοαναγωγικές συνθήκες που επικρατούν, πάχος ακόρεστης ζώνης). Τα νιτρικά ιόντα αποτελούν έναν από τους πιο σημαντικούς ρύπους των υπόγειων νερών. Έτσι σύμφωνα με την οδηγία 80/778/ΕΟΚ η ενδεικτική τιμή των νιτρικών ιόντων είναι 25 mg/l και το ανώτατο επιτρεπόμενο όριο 50 mg/l. 61

63 Κεφάλαιο 6. Υδροχημεία Πίνακας 6.12: Συγκέντρωση νιτρικών ιόντων των δειγμάτων νερού NO 3 (mg/l) Γ1 Γ2 Γ3 Γ4 Γ5 Γ6 Γ7 Γ8 Γ9 Γ10 Γ Στην Εικόνα 6.3 παρουσιάζεται η κατανομή των νιτρικών ιόντων στην περιοχή έρευνας. Γενικά η συγκέντρωση κυμαίνεται από 8 έως 12 mg/l, με εξαίρεση τις γεωτρήσεις Γ1 και Γ2 που εμφανίζουν χαμηλότερες συγκεντρώσεις 4 και 5 mg/l αντίστοιχα και τη γεώτρηση Γ4 που εμφανίζει την μεγαλύτερη συγκέντρωση 19 mg/l. Η αυξημένη συγκέντρωση νιτρικών ιόντων στη γεώτρηση Γ4, σε συνδυασμό με την αυξημένη συγκέντρωση θειικών ιόντων στις γεωτρήσεις Γ4 και Γ5 είναι πιθανό να δικαιολογούνται από τη χρήση λιπασμάτων. Εικόνα 6.3: Χωρική κατανομή της συγκέντρωσης των νιτρικών ιόντων (NO 3 ) Θειικά ιόντα (SO 2 4 ) Τα θειικά ιόντα αποτελούν την πλέον οξειδωμένη μορφή του θείου στα υδάτινα συστήματα. Οι κύριες πηγές προέλευσης των θειικών ιόντων είναι η διάλυση της γύψου και του ανυδρίτη, η χρήση θειικών λιπασμάτων και η οξείδωση θειούχων ενώσεων (πυρίτες). Υψηλές συγκεντρώσεις θειικών ιόντων προσδίδουν άσχημη γεύση στο νερό και προκαλούν προβλήματα όπως η κάθαρση, η αφυδάτωση και 62

64 Κεφάλαιο 6. Υδροχημεία γαστρεντερικός ερεθισμός. Με βάση την οδηγία 80/778/ΕΟΚ έχει οριστεί ως ενδεικτική τιμή για τη συγκέντρωση θειικών ιόντων στο νερό τα 25 mg/l και ανώτατο επιτρεπόμενο όριο τα 250 mg/l. Πίνακας 6.13: Συγκέντρωση θειικών ιόντων των δειγμάτων νερού SO 4 2 (mg/l) Γ1 Γ2 Γ3 Γ4 Γ5 Γ6 Γ7 Γ8 Γ9 Γ10 Γ Στην Εικόνα 6.4 παρουσιάζεται η κατανομή των θειικών ιόντων στην περιοχή έρευνας. Όπως φαίνεται οι μεγαλύτερες συγκεντρώσεις εντοπίζονται στις γεωτρήσεις Γ2, Γ4 και Γ5 με συγκεντρώσεις μεγαλύτερες από 120 mg/l. Προς τα ανατολικά παρατηρείται σταδιακή μείωση στη συγκέντρωση των θειικών ιόντων και πλέον κυμαίνεται από 32 έως 70 mg/l. Εικόνα 6.4: Χωρική κατανομή της συγκέντρωσης των θειικών ιόντων (SO 4 2 ) Ερμηνεία αποτελεσμάτων εργαστηριακών αναλύσεων Τα αποτελέσματα των εργαστηριακών αναλύσεων των δειγμάτων των υπόγειων νερών προβλήθηκαν σε διάγραμμα Piper. Αρχικά οι συγκεντρώσεις των κατιόντων και των ανιόντων ανάγονται σε meq/l και στη συνέχεια εκφράζονται σε 63

65 Κεφάλαιο 6. Υδροχημεία εκατοστιαία αναλογία. Στο τρίγωνο των ανιόντων προβάλλονται οι επί τοις % συγκεντρώσεις των ανιόντων, ενώ στο τρίγωνο των κατιόντων εκφράζονται αντίστοιχα οι συγκεντρώσεις των κατιόντων. Έτσι λαμβάνονται για κάθε χημική ανάλυση δύο σημεία, τα οποία προβάλλονται με παράλληλη μετατόπιση προς τις εξωτερικές πλευρές των τριγώνων στον ρόμβο. Από την τομή των δύο ευθειών προκύπτει το χαρακτηριστικό σημείο που αντιπροσωπεύει την ανάλυση. Εικόνα 6.5: Διάγραμμα Piper, σημειακής απεικόνισης των δειγμάτων υπόγειου νερού Σύμφωνα με το διάγραμμα Piper (Εικόνα 6.5) ο κυρίαρχος χημικός τύπος νερού που επικρατεί είναι ο Ca-HCO3, με κυρίαρχο κατιόν το ασβέστιο, χαρακτηρίζοντας δείγματα υπόγειου νερού με καλή τροφοδοσία και ανανέωση. Μόνη εξαίρεση αποτελεί το δείγμα της γεώτρησης G2, το οποίο εμφανίζει χημικό τύπο Ca-HCO3-Cl, καθώς η συγκέντρωση του Cl (185 mg/l), στο συγκεκριμένο δείγμα ήταν η μεγαλύτερη στα δείγματα που αναλύθηκαν. 64

66 Κεφάλαιο 7ο Γεωφυσική Διασκόπηση 7.1 Γενικά Η Γεωφυσική αποτελεί μια από τις επιστήμες που ασχολείται ευρέως με τον καθορισμό των ιδιοτήτων του Γήινου φλοιού. Στοχεύει στον εντοπισμό στόχων απροσπέλαστων στην άμεση παρατήρηση. Με την βοήθεια ειδικών συσκευών, βασιζόμενων σε γνωστές φυσικές ιδιότητες των υλικών, είναι εφικτή η διερεύνηση υλικών από τον πυρήνα μέχρι και την εξωτερική ατμόσφαιρα. Στην πραγματικότητα προσπαθεί να καταγράψει την διαφοροποίηση των φυσικών ιδιοτήτων του υποκείμενου στόχου, σε σχέση με το περιβάλλοντα υλικό. Η επιστήμη της Γεωφυσικής διακρίνεται: α) στη Γενική Γεωφυσική, β) στη Γεωφυσική της Στερεάς Γης και γ) στη Εφαρμοσμένη Γεωφυσική. Η τελευταία είναι η πρακτική εφαρμογή διάφορων τεχνικών για επίλυση προβλημάτων, όπως : Αρχαιολογικού, Περιβαλλοντικού, Γεωλογικού, Υδρογεωλογικού ενδιαφέροντος. Το βάθος διερεύνησης με την Εφαρμοσμένη Γεωφυσική περιορίζεται σε λίγες δεκάδες χιλιόμετρα. Ανάλογα με την εξειδικευμένη τεχνική, είναι εφικτός ο εντοπισμός ορυκτών πρώτων υλών (υδρογονάνθρακες, μεταλλεύματα) καθώς και η επίλυση διαφόρων προβλημάτων (αρχαιολογικών, περιβαλλοντικών, γεωτεχνικών, υδρογεωλογικών). Στο σχήμα της Εικόνας 7.1 παρουσιάζονται συνήθεις εφαρμογές της. Εικόνα 7.1: Τομείς της Εφαρμοσμένης Γεωφυσικής 65

67 Κεφάλαιο 7. Γεωφυσική Διασκόπηση Οι μέθοδοι της εφαρμοσμένης γεωφυσικής διαχωρίζονται σε δύο κατηγορίες: τις παθητικές και τις ενεργητικές. Με τον όρο παθητικές εννοούνται μέθοδοι βασιζόμενες στην καταγραφή φυσικών πεδίων και κυρίως της διαφοροποίησης αυτών στην περιοχή έρευνας (βαρυτικό, μαγνητικό, ηλεκτρικό φυσικό δυναμικό). Στην κατηγορία αυτή εμπίπτουν και τεχνικές που βασίζονται σε φυσικά σεισμικά κύματα. Σε αντίθεση οι ενεργητικές μέθοδοι καταγράφουν την απόκριση του υπεδάφους έπειτα από την διοχέτευση τεχνητού πεδίου (ηλεκτρομαγνητικό, ηλεκτρικό) ή διέγερσης μέσω ελαστικών κυμάτων (έκρηξη δυναμίτη, γεννήτρια ηχητικών κυμάτων). Βάση της φυσικής μετρούμενης ιδιότητας διαχωρίζονται σε : Σεισμικές: Διάδοση ηχητικών κυμάτων στα υλικά. Γεωηλεκτρικές: Διάδοση ηλεκτρικού πεδίου στα υλικά. Βαρυτικές: Μέτρηση της επιτάχυνσης της βαρύτητας. Μαγνητικές: Μαγνητικές ιδιότητες των υλικών. Γεωραντάρ: Διάδοση ηλεκτρομαγνητικών κυμάτων- Ηλεκτρομαγνητικές ιδιότητες. 7.2 Γεωηλεκτρικές Μέθοδοι Ως Γεωηλεκτρική μέθοδος εννοείται η τεχνική όπου στο εδαφικό υλικό διοχετεύεται ηλεκτρικό ρεύμα γνωστών χαρακτηριστικών, με στόχο την καταγραφή της κατανομής της ηλεκτρικής ειδικής ηλεκτρικής αντίστασης. Αποτελεί μια από τις ευρύτερα διαδεδομένες μεθόδους διερεύνησης της Εφαρμοσμένης Γεωφυσικής. Για πρώτη φορά εφαρμόστηκε το 1912 από τον Conrad Schlumberger, κατά την προσπάθεια εντοπισμού υπεδαφικών μεταλλευμάτων. Κατά την εφαρμογή στο πεδίο, πραγματοποιείται διερεύνηση μέσω χρήσης ειδικών γεωφυσικών συσκευών που εδράζονται στην επιφάνεια του εδάφους. Ανάλογα με τον σκοπό της έρευνας, τις διαστάσεις του στόχου, την έκταση της περιοχής έρευνας, εφαρμόζεται η αρμόζουσα τεχνική. Ως πιο συνήθης τεχνική είναι η γεωηλεκτρική διασκόπηση, η οποία επιδέχεται προσαρμογή στις ανάγκες της έρευνας. 66

68 Κεφάλαιο 7. Γεωφυσική Διασκόπηση Θα πρέπει να αναφερθεί ότι αρχικά το βάθος διερεύνησης ήταν σχετικά μικρό. Όμως η επερχόμενη βιομηχανική επανάσταση σε συνδυασμό με την εξέλιξη των ηλεκτρικών τεχνικών και των γεωηλεκτρικών συσκευών, επέτρεψαν την δυνατότητα έρευνας σε βάθη που μπορεί να φτάσουν αρκετά χιλιόμετρα. Η αρχή λειτουργίας των γεωηλεκτρικών μεθόδων βασίζεται στην εμπειρική σχέση που διατυπώθηκε από τον George S. Ohm το 1827, η οποία συνδέει την ένταση (Ι) του ηλεκτρικού ρεύματος που διαρρέει έναν αγωγό με τη διαφορά δυναμικού (V). Από τη φυσική είναι γνωστό ότι εάν εφαρμοστεί διαφορά δυναμικού V στα άκρα ενός αγώγιμου σώματος (μεταλλικό καλώδιο) με ηλεκτρική αντίσταση (R) (Εικόνα 7.2), τότε αυτό διαρρέεται από ηλεκτρικό ρεύμα έντασης (I) η οποία υπολογίζεται από τον γνωστό νόμο του Ohm: Ι= V R Εικόνα 7.2: Ηλεκτρικό κύκλωμα που περιέχει αντίσταση και ηλεκτρική πηγή Στο πεδίο ανάλογα με την εφαρμοζόμενη τεχνική επιτυγχάνεται μέτρηση μιας φυσικής ιδιότητας του γεωλογικού υλικού ηλεκτρικής αντίστασης / ειδικής ηλεκτρικής αντίστασης. Με τον τρόπο αυτό πραγματοποιείται εντοπισμός των διάφορων υλικών μέσω οριοθέτησης του γεωφυσικού τους χαρακτηρισμού. Ο τελευταίος όμως δεν είναι συνάρτηση μόνο του υλικού, αλλά επηρεάζεται και από τα γεωμετρικά χαρακτηριστικά του στόχου. Στην περίπτωση όπου θεωρηθεί ηλεκτρικός αγωγός συγκεκριμένου μήκους (L) και διατομής (S), με μεταβολή στην μια εκ των δύο διαστάσεων (μήκος / διατομή), παρατηρείται διαφοροποίηση στην τιμή της μετρούμενης αντίστασης. Πιο συγκεκριμένα, έστω ότι αποκόπτεται από ένα πέτρωμα 67

69 Κεφάλαιο 7. Γεωφυσική Διασκόπηση κυλινδρικό δείγμα μήκους (L) και διατομής (A) (Εικόνα 7.3), τότε η ηλεκτρική του αντίσταση υπολογίζεται από τη σχέση: R = ρl A Εικόνα 7.3: Η ειδική ηλεκτρική αντίσταση για κυλινδρικό αγωγό (Τσελέντης, Παρασκευόπουλος 2012) Όπου ρ η ειδική ηλεκτρική αντίσταση του πετρώματος που υπολογίζεται από τη σχέση: ρ = RA L, το αντίστροφο της ειδικής ηλεκτρικής αντίστασης καλείται ειδική ηλεκτρική αγωγιμότητα, σ = 1 και μετριέται σε Siemens/m. Η ιδιότητα αυτή δείχνει ρ την ευκολία διάδοσης του ηλεκτρικού πεδίου μέσα από την φύση του γεωλογικού υλικού. Βάση της τελευταίας ένα υλικό μπορεί να χαρακτηριστεί ως καλός ή κακός αγωγός του ηλεκτρικού ρεύματος. Στην συνέχεια πραγματοποιείται μια αναφορά στους σημαντικότερους παράγοντες, που επηρεάζουν την τιμή της ηλεκτρικής αντίστασης : Είδος Πετρώματος: Όπως φαίνεται και στην Εικόνα 7.4, κάθε είδος ορυκτού, εδάφους ή πετρώματος χαρακτηρίζεται από συγκεκριμένο εύρος τιμών ειδικής ηλεκτρικής αντίστασης. Σε γενικές γραμμές, πάντως, τα πυριγενή πετρώματα παρουσιάζουν τις υψηλότερες τιμές ειδικής ηλεκτρικής αντίστασης, ενώ τα ιζηματογενή τις χαμηλότερες, λόγω του «συνήθως» υψηλού περιεχόμενου τους σε ρευστά. Τα μεταμορφωμένα πετρώματα παρουσιάζουν ενδιάμεσες τιμές, με έντονες όμως τάσεις αλληλοεπικάλυψης. 68

70 Κεφάλαιο 7. Γεωφυσική Διασκόπηση Εικόνα 7.4: Όρια μεταβολής των ειδικών ηλεκτρικών αντιστάσεων για διάφορα πετρώματα (Τσελέντης, Παρασκευόπουλος, 2012) Δομή και πορώδες: Όσο μεγαλύτερο είναι το πορώδες ενός πετρώματος, τόσο μικρότερη είναι και η ειδική ηλεκτρική του αντίσταση. o Ο κοκκομετρικά ταξινομημένος ψαμμίτης (χονδρό κλάσμα) έχει μεγάλα κενά και κατά συνέπεια, παρουσιάζει χαμηλές τιμές ειδικής ηλεκτρικής αντίστασης (Εικόνα 7.5 α). o Ο μη ταξινομημένος ψαμμίτης (χονδρό και ψιλό κλάσμα) έχει πολύ μικρότερο πορώδες, με αποτέλεσμα να χαρακτηρίζεται από μεγαλύτερες τιμές ειδικής ηλεκτρικής αντίστασης (Εικόνα 7.5 β). Εικόνα 7.5: Δομή και πορώδες διαφόρων σχηματισμών o Η διάλυση του ασβεστόλιθου, κατά μήκος των ρωγμών του, έχει ως αποτέλεσμα τη δημιουργία δευτερογενούς πορώδους, με συνέπεια τη μείωση της ειδικής ηλεκτρικής αντίστασης (Εικόνα 7.5 γ). 69

71 Κεφάλαιο 7. Γεωφυσική Διασκόπηση o Η απόθεση ορυκτών σε οποιοδήποτε πέτρωμα μειώνει το πορώδες του, αυξάνοντας την ειδική του ηλεκτρική αντίσταση (Εικόνα 7.5 δ). o Ένα πέτρωμα με την γρανιτική υφή θα άγει τον ηλεκτρισμό μέσω διακλάσεων και κατά μήκος των ορίων γωνιωδών κόκκων, έχοντας μικρό πορώδες και κατ επέκταση υψηλές τιμές ειδικής ηλεκτρικής αντίστασης (Εικόνα 7.5 ε). o Ο βασάλτης έχει κενούς χώρους που σπάνια συνδέονται μεταξύ τους, καθιστώντας το σχηματισμό ελάχιστα περατό. Επομένως, ακόμα και στην περίπτωση που αυτός χαρακτηρίζεται από μεγάλο πορώδες, παρουσιάζει υψηλές τιμές ειδικής ηλεκτρικής αντίστασης (Εικόνα 7.5 στ). Περιεκτικότητα σε άλατα: Επί δεδομένου πορώδους, αύξηση της περιεκτικότητας του ρευστού πλήρωσης σε άλατα, οδηγεί σε μείωση της τιμής της ειδική ηλεκτρικής αντίστασης. Επιδράσεις γεωλογικών διεργασιών: Στον Πίνακα 7.1 που ακολουθεί, παρουσιάζεται η επίδραση της γεωλογικής διεργασίας στην διαμόρφωση της τιμής της ειδικής αντίστασης. Σε γενικές γραμμές οι γεωλογικές διεργασίες επιδρούν αρνητικά στην τιμή της ειδικής αντίστασης, με λίγες εξαιρέσεις. Πίνακας 7.1: Επίδραση γεωλογικών διεργασιών στην τιμή της ειδικής ηλεκτρικής αντίστασης Γεωλογική Διεργασία Επίδραση στην ειδική ηλεκτρική αντίσταση Αργιλική Εξαλλοίωση Ελάττωση Διάλυση Ρηγμάτωση Εισροή θαλασσινού νερού Διάτμηση Αποσάθρωση Σκλήρυνση Ιζηματοποίηση Απολίθωση Μεταμόρφωση Ελάττωση Ελάττωση Ελάττωση Ελάττωση Ελάττωση Αύξηση Αύξηση Αύξηση Ελάττωση ή Αύξηση 70

72 Κεφάλαιο 7. Γεωφυσική Διασκόπηση Ηλικία Πετρώματος: Γεωλογικά υλικά και πετρώματα μεγάλης ηλικίας χαρακτηρίζονται από υψηλές τιμές της ειδικής ηλεκτρικής αντίστασης. Επιδράσεις αργιλικών ορυκτών: Λόγω αυξημένης αγωγιμότητας των αργιλικών ορυκτών, η ύπαρξή τους έχει ως αποτέλεσμα τη δημιουργία χαμηλών τιμών επιφανειακής ειδικής αντίστασης. Βαθμός Κορεσμού: Αυξανομένου του βαθμού κορεσμού ενός γεωλογικού υλικού, έχει ως συνέπεια την ελάττωση της τιμής της ειδικής ηλεκτρικής αντίστασης. Θερμοκρασία: Η αύξηση της θερμοκρασίας σε ένα γεωλογικό σχηματισμό μπορεί να οδηγήσει σε μείωση της τιμής της ειδικής ηλεκτρικής αντίστασης. Η μεταβολή του ανωτέρω παράγοντα, επηρεάζει σε μεγάλο βαθμό έρευνα σε γεωθερμικά συστήματα και πολύ λιγότερο σε γεωτεχνικές ή περιβαλλοντικές μελέτες. Από τα προαναφερόμενα προκύπτει ότι η ειδική ηλεκτρική αντίσταση των γεωλογικών υλικών εξαρτάται από μια πληθώρα παραμέτρων. Ο Νόμος του Archie, αποτελεί ένα πολύ καλό παράδειγμα που εστιάζει στην απόδοση της εξάρτησης της ειδικής ηλεκτρικής αντίστασης από διάφορες παραμέτρους. ρ = ρ w αφ -m S -n όπου, ρ: η ειδική ηλεκτρική αντίσταση του πετρώματος ρw: η ειδική ηλεκτρική αντίσταση του ρευστού (συνήθως νερού) στο πορώδες φ: το πορώδες S: ο βαθμός κορεσμού με ρευστό α: συντελεστής που εξαρτάται από τη λιθολογία και κυμαίνεται μεταξύ 0,6-2 m: συντελεστής στερεοποίησης, ο οποίος εξαρτάται από τη γεωμετρία του πορώδους, το πόσο συμπαγές είναι και έχει τιμές από 1,3 για συμπαγοποιημένες άμμους έως 2,2 για συμπαγή ασβεστόλιθο. 71

73 Κεφάλαιο 7. Γεωφυσική Διασκόπηση Βασική Αρχή Λειτουργίας Ειδικής Ηλεκτρικής Αντίστασης Η Εικόνα 7.6 αντιπροσωπεύει μια τυπική διάταξη ηλεκτροδίων κατά την εφαρμογή στο πεδίο της ειδικής ηλεκτρικής αντίστασης. Διακρίνονται τέσσερα ηλεκτρόδια. Τα Α, Β είναι συνδεδεμένα με αμπερόμετρο με σκοπό τον υπολογισμό της έντασης του ρεύματος που διοχετεύεται στο έδαφος και ονομάζονται ηλεκτρόδια ρεύματος. Διακρίνονται σε πρωτεύον και δευτερεύον. Τα ενδιάμεσα ηλεκτρόδια Μ, Ν ονομάζονται ηλεκτρόδια τάσης. Συνδέονται με βολτόμετρο για υπολογισμό της αναπτυσσόμενης διαφοράς δυναμικού. Μέσω εφαρμογής του Νόμου του Ohm, προκύπτει ότι η ειδική ηλεκτρική αντίσταση υπολογίζεται από τη σχέση: ρ = 2π V ΜΝ Ι ( 1 r 1-1 r 2-1 R R 2 ) -1, όπου: Ι είναι η ένταση του ρεύματος που διοχετεύεται από τα ηλεκτρόδια ρεύματος VΜΝ είναι η μετρούμενη διαφορά δυναμικού στα αντίστοιχα ηλεκτρόδια r1,r2, R1, R2 είναι οι αποστάσεις μεταξύ των ηλεκτροδίων Α-Μ, Β-Μ, Α-Ν και Β-Ν αντίστοιχα (Εικόνα 7.6). Εικόνα 7.6: Διάταξη ηλεκτροδίων ρεύματος (Α,Β) και δυναμικού (Μ,Ν) Η παραπάνω σχέση προέκυψε θεωρώντας ότι τα επιφανειακά στρώματα της Γης είναι ομογενή, αυτό όπως δεν ισχύει καθώς η ειδική ηλεκτρική αντίσταση δεν είναι σταθερή σε αυτά. Η αντίσταση που υπολογίζεται από την προηγούμενη σχέση εκφράζει τον μέσο όρο των τιμών των αντιστάσεων των διαφόρων υλικών που βρίσκονται στα επιφανειακά στρώματα και ονομάζεται φαινόμενη ειδική ηλεκτρική αντίσταση (ρα). 72

74 Κεφάλαιο 7. Γεωφυσική Διασκόπηση Φαινόμενη Ειδική Ηλεκτρική Αντίσταση Η Γη είναι ένα γεωηλεκτρικά ανομοιογενές σώμα, επομένως η μετρούμενη ηλεκτρική αντίσταση είναι συνάρτηση: της γεωηλεκτρικής δομής του υπεδάφους και της γεωμετρίας της μέτρησής μας (της διάταξης που χρησιμοποιείται) Για να ληφθεί υπόψη η επίδραση της γεωμετρίας, εισάγεται ο όρος της φαινόμενης ειδικής ηλεκτρικής αντίστασης (ρα). Δεν αποτελεί μια πραγματική αντίσταση του υπεδάφους, αλλά μία φαινόμενη τιμή, που θα μετριόταν στην περίπτωση όπου το έδαφος ήταν γεωηλεκτρικά ομογενές. Η τιμή αυτή ταυτίζεται με την πραγματική αντίσταση όταν πρόκειται για ομογενές έδαφος. Στην πράξη η φαινόμενη αντίσταση αποτελεί ένα είδος μέσου όρου των ηλεκτρικών αντιστάσεων του ανομοιογενούς υπεδάφους. Επομένως, δε δίνει ακριβώς την πραγματική αλλά μία «παραμορφωμένη» εικόνα της γεωηλεκτρικής δομής του υπεδάφους. Για το λόγο αυτό η απευθείας χρήση των μετρήσεων φαινόμενης αντίστασης για την εξαγωγή συμπερασμάτων είναι παρακινδυνευμένη. Η πραγματική αντίσταση μπορεί να βρεθεί μόνο μετά από κατάλληλη επεξεργασία, μέσω ειδικών μαθηματικών αλγορίθμων. Ο καθορισμός της πραγματικής αντίστασης από τις τιμές της φαινόμενης αντίστασης γίνεται μέσω της διαδικασίας της αντιστροφής Τρόποι Διάταξης Ηλεκτροδίων Κατά την εφαρμογή στο πεδίο, ανάλογα με τις ανάγκες της έρευνας, επιλέγεται η κατάλληλη διάταξη ηλεκτροδίων. Στις περισσότερες περιπτώσεις τα ηλεκτρόδια ρεύματος και δυναμικού είναι συνευθειακά. Ανάλογα με την εφαρμοζόμενη τεχνική, διαφοροποιείται η γεωμετρία της διάταξης. Στο πλαίσιο της συγκεκριμένης εργασίας χρησιμοποιήθηκαν οι διατάξεις Wenner & Schlumberger: Διάταξη Wenner Στη διάταξη Wenner τα ηλεκτρόδια ρεύματος και δυναμικού διατάσσονται επί μιας ευθείας και σε ίσες μεταξύ τους αποστάσεις. Έτσι ισχύει ΑΜ = ΜΝ = ΝΒ = α, όπως φαίνεται στην Εικόνα 7.7 (α). Η τιμή της φαινόμενης ειδικής ηλεκτρικής αντίστασης ρα υπολογίζεται από τη σχέση: 73

75 Κεφάλαιο 7. Γεωφυσική Διασκόπηση Η ποσότητα, ρ α = 2π V ΜΝ Ι ( ) -1 = 2πα V ΜΝ α 2α 2α α Ι 2π ( 1 α 1 2α 1 2α + 1 α ) = 2πα, ονομάζεται γεωμετρικός συντελεστής και συμβολίζεται με το γράμμα Κ. Η τιμή του μπορεί να υπολογιστεί εφόσον οι αποστάσεις μεταξύ των ηλεκτροδίων είναι γνωστές. Εικόνα 7.7: Διατάξεις Wenner (α), Schlumberger (β) Διάταξη Schlumberger Στη διάταξη Schlumberger, τα ηλεκτρόδια ρεύματος Α και Β βρίσκονται σε απόσταση L και σε συμμετρικές θέσεις ως προς το κέντρο της διάταξης. Τα ηλεκτρόδια του δυναμικού Μ και Ν οριοθετούνται ανάμεσα σε αυτά του ρεύματος Α-Β και σε απόσταση b από το κέντρο της διάταξης. Έτσι όπως φαίνεται και από την Εικόνα 7.7 (β), ισχύει ΑΒ = 2L και ΜΝ = 2b = l. Η απόσταση 2b μεταξύ των ηλεκτροδίων δυναμικού είναι πολύ μικρότερη από την απόσταση 2L μεταξύ των ηλεκτροδίων ρεύματος. Έτσι ο γεωμετρικός συντελεστής Κ υπολογίζεται από τη σχέση: Κ = 2π ( 1 L b - 1 L+b - 1 L+b + 1 L b )-1 = (L 2 - b 2 ) π 2b 74

76 Κεφάλαιο 7. Γεωφυσική Διασκόπηση Επειδή όμως (L>>b) τότε (L 2 -b 2 ) ~ L 2, και έτσι η φαινόμενη ειδική ηλεκτρική αντίσταση θα υπολογίζεται από τη σχέση ρα = πl2 2b ΔV I Κατά την εφαρμογή της διάταξης Schlumberger για ηλεκτρική βαθοσκόπηση, τα ηλεκτρόδια δυναμικού παραμένουν σταθερά. Υπάρχει όμως η δυνατότητα αλλαγής της απόστασής τους, στην περίπτωση όπου δεν μπορεί να ληφθεί σωστή τιμή από την συσκευή. Αντίθετα η απόσταση στα ηλεκτρόδια ρεύματος αυξάνεται σταδιακά και συμμετρικά ως προς το κέντρο της διάταξης. Η επιλογή κατάλληλης διάταξης, αποτελεί το κλειδί για τη σωστή γεωηλεκτρική διασκόπιση Παράγοντες Επιλογής της Κατάλληλης Διάταξης των Ηλεκτροδίων Η έρευνα στο πεδίο μέσω γεωηλεκτρικής διασκόπησης, θα πρέπει να εφαρμόζεται με γνώμονα την λήψη σωστών μετρήσεων, για την εξαγωγή αληθινών συμπερασμάτων. Κατά κανόνα θα πρέπει να εφαρμόζεται από ερευνητή που διαθέτει την ανάλογη εμπειρία. Μια από τις βασικότερες παραμέτρους είναι η επιλογή της κατάλληλης διάταξης, σε συνδυασμό με τις ανάγκες της έρευνας. Έτσι θα πρέπει να λαμβάνεται υπόψη ένας ορισμένος αριθμό κριτηρίων όπως: o Λόγος σήματος προς θόρυβο o Ευαισθησία σε οριζόντιες ανομοιογένειες o Βάθος Διασκόπησης: Το βάθος διασκόπησης εξαρτάται κυρίως από το οριζόντιο ανάπτυγμα (απόσταση μεταξύ των ηλεκτροδίων). o Ευαισθησία σε βάθος και διεισδυτικότητα δια μέσου επιφανειακού αγώγιμου στρώματος o Διεισδυτικότητα δια μέσου επιφανειακού αγώγιμου στρώματος (επίδραση του επιδερμικού φαινομένου). Το επιδερμικό φαινόμενο επηρεάζει την ικανότητα διείσδυσης σε μεγάλα βάθη. o Ευαισθησία στην μορφολογία του υποβάθρου o Ευαισθησία στο τοπογραφικό ανάγλυφο της περιοχής 75

77 Κεφάλαιο 7. Γεωφυσική Διασκόπηση Το έντονο τοπογραφικό ανάγλυφο δημιουργεί πύκνωση και αραίωση των ρευματικών γραμμών. Συνεπώς οι διατάξεις των ηλεκτροδίων πρέπει να έχουν διεύθυνση παράλληλη με το τοπογραφικό ανάγλυφο της περιοχής. 7.3 Ηλεκτρική Τομογραφία Η Ηλεκτρική Τομογραφία είναι σήμερα η πιο ολοκληρωμένη γεωηλεκτρική μέθοδος καθώς αποτελεί συνδυασμό όδευσης και βαθοσκόπησης, των βασικών μεθόδων υπολογισμού φαινόμενης ειδικής ηλεκτρικής αντίστασης. Επιτυγχάνει τη λήψη πληροφορίας τόσο για την κατακόρυφη όσο και για την οριζόντια μεταβολή της ειδικής ηλεκτρικής αντίστασης στην υπό μελέτη περιοχή, έτσι ώστε να παρέχει μία πλήρη εικόνα του υπεδάφους. Η Ηλεκτρική Τομογραφία χρησιμοποιείται για την χαρτογράφηση περιοχών περίπλοκης γεωλογικής δομής, όπου η συμβατική μέθοδος της ηλεκτρικής βαθοσκόπησης είναι ανεπαρκής. Τέτοιες διασκοπήσεις πραγματοποιούνται με χρήση είκοσι-τεσσάρων (24) ή περισσότερων ηλεκτροδίων, που οριοθετούνται επί της γραμμής μελέτης με αύξουσα σειρά (το 1 ο ηλεκτρόδιο ακολουθείται από το 2 ο κ. ο. κ.). Μια κεντρική μονάδα υπολογιστή επιλέγει αυτόματα τα ενεργά ηλεκτρόδια που εμπλέκονται σε κάθε μέτρηση, ανάλογα με την εφαρμοζόμενη διάταξη (Εικόνα 7.8). Το αποτέλεσμα της φαινόμενης ειδικής ηλεκτρικής αντίστασης από αυτές τις διασκοπήσεις αποτελούν μια ψευδοτομή που δίνει μια πρώτη εκτίμηση για την κατανομή της ειδικής ηλεκτρικής αντίστασης στο υπέδαφος. Εικόνα 7.8: Μέτρηση ενεργών ηλεκτροδίων για τη δημιουργια ψευδοτομής ειδικών ηλεκτρικών αντιστάσεων (Τσελέντης, Παρασκευόπουλος, 2012) 76

78 Κεφάλαιο 7. Γεωφυσική Διασκόπηση Στην συνέχεια έπειτα από την εξάλειψη της επίδρασης του γεωμετρικού συντελεστή, επιχειρείται η αντιστροφή των τιμών της φαινόμενης ειδικής ηλεκτρικής αντίστασης για την ορθή ερμηνεία και προσδιορισμό του βάθους των γεωηλεκτρικών δομών. Η διεργασία αυτή πραγματοποιείται μέσω εφαρμογής ειδικού μαθηματικού αλγορίθμου δύο διαστάσεων. 7.3 Εφαρμογή της Μεθόδου Ηλεκτρικής Τομογραφίας Στο πλαίσιο της παρούσας μελέτης με σκοπό τη διερεύνηση βάθους της επιφάνειας του υπόγειου νερού στην περιοχή της Πανεπιστημιούπολης Πατρών, εφαρμόστηκε η μέθοδος της ηλεκτρικής τομογραφίας, τον Απρίλιο του Συγκεκριμένα σαρώθηκαν 4 διατομές στην περιοχή βόρεια του Συνεδριακού Κέντρου του Πανεπιστημίου (Εικόνα 7.9). Εικόνα 7.9: Θέση και γραμμές εκτέλεσης γεωηλεκτρικών τομογραφιών Η περιοχή που επιλέχθηκε για την διενέργεια των γεωηλεκτρικών τομογραφιών αποτελούσε την πλέον κατάλληλη εντός της περιοχής έρευνας. Το τοπογραφικό ανάγλυφο είναι ομαλό χωρίς την παρουσία ιδιαίτερων εμποδίων. Επίσης η παρουσία των δύο υδρογεωτρήσεων Γ4 και Γ5 του Πανεπιστημίου Πατρών, όπως φαίνεται στην Εικόνα 7.9 βοήθησε στην ερμηνεία και συσχέτιση των γεωφυσικών αποτελεσμάτων με την υδρογεωλογική εικόνα της περιοχής που ήταν και ο αρχικός στόχος. 77

79 Κεφάλαιο 7. Γεωφυσική Διασκόπηση Εξοπλισμός Κατά την πρακτική εφαρμογή στο πεδίο, ως αντιστασιόμετρο χρησιμοποιήθηκε το σύστημα MANGUSTA της ιταλικής εταιρίας AMBROGEO PIACENZA. Πρόκειται για μια πλήρως αυτοματοποιημένη συσκευή μέτρησης ειδικής ηλεκτρικής αντίστασης, σχεδιασμένη για έρευνα μέσω γεωηλεκτρικής διασκόπησης. Το σύστημα Mangusta (Εικόνα 7.10) αποτελείται από: Αντιστασιόμετρο: Πρόκειται για την κεντρική μονάδα του συστήματος (Εικόνα 7.11, αριστερά). Κατά τη διάρκεια των μετρήσεων δημιουργεί το απαιτούμενο ηλεκτρικό πεδίο σύμφωνα με την ένταση που έχουμε ορίσει. Επίσης μετράει διαφορά δυναμικού και ωμική αντίσταση. Εικόνα 7.10: Σύστημα Mangusta, με το οποίο πραγματοποιήθηκαν οι μετρήσεις Αυτοματοποιητής: Έχει ως κύριο ρόλο την ανταλλαγή πληροφοριών μεταξύ αντιστασιομέτρου και ηλεκτροδίων (Εικόνα 7.11, δεξιά). Εικόνα 7.11: Αντιστασιόμετρο (αριστερά) και αυτοματοποιητής (δεξιά) 78

80 Κεφάλαιο 7. Γεωφυσική Διασκόπηση Ηλεκτρονικός Υπολογιστής: Συνδέεται με το αντιστασιόμετρο μέσω σειριακού καλωδίου τύπου RS232 και μέσω αυτού ελέγχεται όλο το σύστημα. Εικόνα 7.12: Ηλεκτρονικός Υπολογιστής Πολύκλωνα Καλώδια: Αποτελούν το μέσον διαβίβασης του ηλεκτρικού ρεύματος στο έδαφος καθώς συνδέουν τα ηλεκτρόδια με τον αυτοματοποιητή και κατ επέκταση με το σύστημα μέτρησης. Σε κάθε καλώδιο υπάρχουν 12 επαφές (1 κάθε 6 μέτρα) για τη σύνδεση των ηλεκτροδίων (Εικόνα 7.13 α). Μεταλλικοί Ανοξείδωτοι Ράβδοι: Χρησιμοποιήθηκαν ως ηλεκτρόδια ρεύματος και δυναμικού. Έχουν ύψος 35 cm και πάχος 20 mm, το άνω τους άκρο είναι πεπλατυσμένο ενώ η βάση τους οξύληκτη (Εικόνα 7.13 β). Εικόνα 7.13: Πολύκλωνο καλώδιο (α), Μεταλλικοί Ράβδοι (β), Επάφές «Τύπου Κροκοδείλου (γ) Επαφές «Τύπου Κροκοδείλου»: Συνδέουν τα ηλεκτρόδια με το πολύκλωνο καλώδιο (Εικόνα 7.13 γ). Συσσωρευτής: Υπεύθυνος για την τροφοδοσία και λειτουργία ολόκληρου του συστήματος. Μετροταινίες και βαριοπούλες για την τοποθέτηση των ηλεκτροδίων. 79

81 Κεφάλαιο 7. Γεωφυσική Διασκόπηση Αλατούχο διάλυμα, το οποίο τοποθετήθηκε στη βάση των ηλεκτροδίων με σκοπό την αύξηση του βαθμού επαφής μεταξύ ηλεκτροδίων και εδάφους Διαδικασία Μετρήσεων Η γεωηλεκτρική διασκόπηση, στην περιοχή της Πανεπιστημιούπολης Πατρών πραγματοποιήθηκε το διήμερο 1 και 2 Απριλίου Στην περιοχή μελέτης σαρώθηκαν 4 επάλληλες διατομές μήκους 282 μέτρων η κάθε μια, με την μεταξύ τους απόσταση να είναι 18 μέτρα περίπου. Πιο κοντινή απόσταση δεν ήταν εφικτή λόγω ύπαρξης φυσικών εμποδίων. Στη συνέχεια περιγράφεται η διαδικασία που ακολουθήθηκε κατά την πρακτική εφαρμογή της τεχνικής στο πεδίο: 1. Αρχικά έγινε τοπογραφική χάραξη κάθε διατομής, με την βοήθεια μετροταινίας και GPS. 2. Τοποθετήθηκε το πολύκλωνο καλώδιο σε όλο το μήκος της διατομής. Στο κέντρο της διάταξης εδράστηκε το σύστημα μέτρησης Magunsta. Ενώ ταυτόχρονα ολοκληρώθηκε και η σύνδεση των πολύκλωνων με τον αυτοματοποιητή. 3. Πραγματοποιήθηκε η τοποθέτηση των μεταλλικών ηλεκτροδίων στην επιφάνεια του εδάφους. Τοποθετείται ένα ανά συγκεκριμένη επαφή του πολύκλωνου καλωδίου. Δίνεται προσοχή ώστε έκαστο ηλεκτρόδιο να τοποθετείται κάθετα σε σχέση με το έδαφος και σε ένα βάθος ίσο με το 5% της απόστασης των επαφών. Στη συγκεκριμένη διερεύνηση επιλέχθηκε απόσταση ηλεκτροδίων ίση με 6 μέτρα. 4. Η σύνδεση των ηλεκτροδίων με τις επαφές του πολύκλωνου καλωδίου, πραγματοποιείται μέσω χρήσης επαφών «τύπου κροκοδείλου» (Εικόνα 7.14). Εικόνα 7.14: Σύνδεση ηλεκτροδίων με πολύκλωνα καλώδια 80

82 Κεφάλαιο 7. Γεωφυσική Διασκόπηση 5. Πριν την έναρξη των μετρήσεων, έγινε έλεγχος των επαφών μεταξύ ηλεκτροδίων και εδάφους. Από το σύστημα Magunsta, διοχετεύεται ηλεκτρικό ρεύμα και ελέγχεται ο βαθμός δυσκολίας διέλευσης του ρεύματος στο έδαφος. Σε περίπτωση εντοπισμού προβληματικών σημείων επαφής, τότε επιχειρείται καλύτερη εισχώρηση του ηλεκτροδίου στο έδαφος. Προς μεγαλύτερη βοήθεια στην τεχνική, τοποθετείται αλατούχο διάλυμα στην βάση του ηλεκτροδίου. 6. Μετά την επιτυχή ολοκλήρωση του ανωτέρου ελέγχου, έγινε η διαμόρφωση όλων των απαιτούμενων παραμέτρων μέτρησης καθώς και η επιλογή της διάταξης ηλεκτροδίων (Εικόνα 7.15). Στην παρούσα μελέτη κάθε διατομή σαρώθηκε μέσω των διατάξεων Wenner & Schlumberger. Εικόνα 7.15: Ορισμός απαιτούμενων παραμέτρων και επιλογή διάταξης ηλεκτροδίων 7. Έπειτα άρχισε η διαδικασία μέτρησης της ηλεκτρικής αντίστασης. Το όργανο μέτρησης επιλέγει αυτόματα (βάσει του ηλεκτρονικού αρχείου που δημιουργήθηκε από τον χρήστη) τα ζεύγη των ηλεκτροδίων ρεύματος και δυναμικού. Διοχετεύει ρεύμα από τα δύο ηλεκτρόδια ρεύματος και μετράει τη διαφορά δυναμικού στα ηλεκτρόδια δυναμικού. 81

83 Κεφάλαιο 7. Γεωφυσική Διασκόπηση 8. Κατά τη διάρκεια της διαδικασίας αυτής, εμφανίζεται στην οθόνη του υπολογιστή, η προσομοίωση των σημείων που λαμβάνονται οι μετρήσεις με σκοπό τον έλεγχο για την ορθή λειτουργία του συστήματος μέτρησης. Εικόνα 7.16: Προσομοίωση σημείων μέτρησης 7.4 Επεξεργασία γεωηλεκτρικών δεδομένων Κατά τη διάρκεια εφαρμογής της ηλεκτρικής τομογραφίας στο πεδίο, αποφασίστηκε η σάρωση τεσσάρων επάλληλων διατομών. Ο αριθμός των διατομών καθορίστηκε με βάση την έκταση της περιοχής, του ανάγλυφου, την ύπαρξη φυσικών εμποδίων (συστοιχία δέντρων, ύπαρξη στεγασμένης γεώτρησης, ανάπτυξη συστοιχίας καλαμιών). Σε κάθε διατομή πραγματοποιήθηκε καταγραφή της κατανομής της ειδικής αντίστασης επί κατακόρυφου επιπέδου με την διάταξη Wenner και Schlumberger. Στον Πίνακα 7.2 παρατίθενται οι γεωγραφικές συντεταγμένες των διατομών, που καθορίστηκαν μέσω χρήσης συστήματος GPS. Πίνακας 7.2: Συντεταγμένες των γραμμών μέτρησης Διατομή 1 Διατομή 2 Διατομή 3 Διατομή 4 Αρχή 1 ο ηλεκτρόδιο 38 17'35.84"Β 21 47'13.25"Α 38 17'35.39"Β 21 47'13.65"Α 38 17'34.82"Β 21 47'14.06"Α 38 17'34.39"Β 21 47'14.38"Α Μέση 23 ο -24 ο ηλεκτρόδιο 38 17'33.55"Β 21 47'8.29"Α 38 17'32.83"Β 21 47'8.87"Α 38 17'32.34"Β 21 47'9.19"Α 38 17'31.92"Β 21 47'9.51"Α Τέλος 48 ο ηλεκτρόδιο 38 17'30.74"Β 21 47'3.76"Α 38 17'30.32"Β 21 47'4.04"Α 38 17'29.85"Β 21 47'4.37"Α 38 17'29.45"Β 21 47'4.69"Α 82

84 Κεφάλαιο 7. Γεωφυσική Διασκόπηση Μετά την επιτυχή ολοκλήρωση της συλλογής των μετρήσεων, άρχισε η σταδιακή τους επεξεργασία. Σε πρώτο βήμα εφαρμόστηκε απαλοιφή του γεωμετρικού συντελεστή για κάθε διάταξη. Ταυτόχρονα μέσω ειδικού λογισμικού, τα δεδομένα αποθηκεύονται σε μορφή αναγνώσιμη από το λογισμικό επεξεργασίας, ενώ κάθε σημείο ονοματίζεται με την βοήθεια συντεταγμένων. Οι τελευταίες είναι συνάρτηση του σημείου μέτρησης ανάλογα με την εφαρμοζόμενη τεχνική. Λόγω του ομαλού τοπογραφικού ανάγλυφου, δεν ήταν απαραίτητη η εφαρμογή τοπογραφικής διόρθωσης. Σε επόμενο βήμα η επεξεργασία συνεχίστηκε με την διαδικασία της αντιστροφής Η διαδικασία της αντιστροφής Ο προσδιορισμός των πραγματικών ειδικών ηλεκτρικών αντιστάσεων πραγματοποιείται με την αντιστροφή των δεδομένων. Ξεκινώντας από ένα αρχικό μοντέλο (αυθαίρετο) το πρώτο βήμα είναι η λύση του ευθέως προβλήματος, στο οποίο υπολογίζονται οι φαινόμενες αντιστάσεις που αντιστοιχούν στο μοντέλο αυτό. Οι θεωρητικές αυτές τιμές μαζί με τις πραγματικές μετρήσεις και τις παραμέτρους του μοντέλου καθορίζουν ένα σύστημα εξισώσεων. Ακολουθεί η διαδικασία της αντιστροφής, όπου επιλύεται το σύστημα των εξισώσεων με αγνώστους τις παραμέτρους του μοντέλου. Υπολογίζεται με τη διαδικασία αυτή ένα νέο βελτιωμένο μοντέλο που αφορά μόνο τις παραμέτρους του μοντέλου. Η διαδικασία συνεχίζεται υπολογίζοντας για το βελτιωμένο μοντέλο τις φαινόμενες αντιστάσεις, οι οποίες συγκρίνονται με τη σειρά τους με τις πραγματικές μετρήσεις. Σκοπός της αντιστροφής είναι να βρεθεί ένα μοντέλο που δίνει φαινόμενες αντιστάσεις όσο το δυνατό πιο κοντά στις μετρήσεις. Με την αντιστροφή γίνεται υπολογισμός των πραγματικών ειδικών ηλεκτρικών αντιστάσεων από τις φαινόμενες αντιστάσεις. Στα περισσότερα γεωφυσικά προβλήματα που χρησιμοποιείται η αντιστροφή, τα δεδομένα συνδέονται με μη γραμμικές σχέσεις με τις παραμέτρους του μοντέλου. Έτσι και στην περίπτωση της αντιστροφής των φαινόμενων ειδικών ηλεκτρικών αντιστάσεων το πρόβλημα είναι μη γραμμικό. Επιπλέον το πρόβλημα είναι υπερπροσδιορισμένο, δηλαδή ο αριθμός των δεδομένων υπερβαίνει τον αριθμό των παραμέτρων του μοντέλου. Για την επίλυση του προβλήματος 83

85 Κεφάλαιο 7. Γεωφυσική Διασκόπηση εφαρμόζονται επαναληπτικές τεχνικές που χρησιμοποιούν τη μέθοδο των ελαχίστων τετραγώνων (Βαφείδης, 2001). Στα πλαίσια της παρούσας διπλωματικής η αντιστροφή των δεδομένων εκτελέστηκε με δυο διαφορετικά προγράμματα, το Res2dinv και το Oasis Montaj τα οποία παρουσιάζονται στη συνέχεια Λογισμικό επεξεργασίας Res2dinv Το λογισμικό Res2Dinv, είναι υπεύθυνο για την επεξεργασία των δεδομένων της ηλεκτρικής τομογραφίας. Τα δεδομένα επεξεργάζονται μέσω μαθηματικού αλγόριθμου δύο διαστάσεων, βασιζόμενο στην ευθεία των ελαχίστων τετραγώνων. Ως πρώτο βήμα της επεξεργασίας είναι η εισαγωγή των δεδομένων στο λογισμικό επεξεργασίας. Πριν την έναρξη της επεξεργασίας, είναι απαραίτητος ο έλεγχος των δεδομένων για τυχόν ύπαρξη τιμών που προέρχονται από κακή επαφή μεταξύ ηλεκτροδίων και εδάφους. Τέτοια σημεία θα πρέπει να απομακρύνονται άμεσα διότι ελλοχεύει ο κίνδυνος της ανάπτυξης του φαινομένου της σκίασης των δεδομένων. Η ύπαρξη αυτών των τιμών εμφανίζεται άλλοτε με την μορφή όρους ή την μορφή κοιλάδας. Για τον λόγο αυτό και ο έλεγχος των δεδομένων, πραγματοποιείται μέσω γραφικής απεικόνισης (Εικόνα 7.17). Στο σημείο αυτό σημαντικό ρόλο παίζει η εμπειρία του ερευνητή, ώστε να μην αφαιρέσει κατά λάθος διαφορετικές τιμές από αυτές που θα πρέπει να αφαιρεθούν. Εικόνα 7.17: Γραφική απεικόνιση διατομής 84

86 Κεφάλαιο 7. Γεωφυσική Διασκόπηση Μια εναλλακτική λύση αποτελεί η εύρεση του μέσου όρου των εκατέρωθεν αντιστάσεων και αντικατάσταση της ακραίας τιμής. Η επέμβαση αυτή θα πρέπει να εφαρμόζεται με προσοχή και σε όσο δυνατόν λιγότερα δεδομένα. Στην συνέχεια πραγματοποιείται η ρύθμιση των παραμέτρων κατά την επεξεργασία της διατομής. Για παράδειγμα αναφέρεται ο συντελεστής μεταβιβαστικότητας, που ελέγχει τον τρόπο παρουσίασης των ισοαντιστασιακών καμπυλών. Στο σημείο αυτό θα πρέπει να αναφερθεί ότι όλες οι διατομές επεξεργάστηκαν με τις ίδιες παραμέτρους ανά διάταξη, για λόγους σύγκρισης. Η επεξεργασία των δεδομένων ολοκληρώθηκε έπειτα από οκτώ κύκλους εφαρμογής του δισδιάστατου μαθηματικού αλγορίθμου. Στην Εικόνα 7.18 παρατίθεται ένα παράδειγμα του αποτελέσματος της επεξεργασίας. Όπως είναι εμφανές από την Εικόνα 7.18 παρουσιάζονται διαδοχικά 3 κατακόρυφες διατομές. Ο κατακόρυφος άξονας στις δύο πρώτες αντιστοιχεί στην κατανομή του ψευδοβάθους, ενώ στην τρίτη αντιπροσωπεύει το πραγματικό σε μέτρα. Ο οριζόντιος άξονας δείχνει το συνολικό μήκος της διατομής καθώς και τη θέση των ηλεκτροδίων. Εικόνα 7.18: Παράδειγμα αντιστροφής δεδομένων γραμμής ηλεκτρικής τομογραφίας Η πρώτη διατομή είναι η ψευδοτομή των δεδομένων της φαινόμενης ειδικής ηλεκτρικής αντίστασης (δεδομένα πεδίου). Η δεύτερη διατομή είναι η ψευδοτομή 85

87 Κεφάλαιο 7. Γεωφυσική Διασκόπηση των υπολογισμένων τιμών της φαινόμενης ειδικής ηλεκτρικής αντίστασης, ενώ η τρίτη είναι η γεωηλεκτρική διατομή που προκύπτει μέσω της αντιστροφής. Όπως προκύπτει από την εικόνα στις δύο πρώτες οι διατομές παρουσιάζονται με την μορφή ενός ανάστροφου τριγώνου, ενώ η τρίτη με τη μορφή ενός ανάστροφου τραπεζίου λόγω επίδρασης του μαθηματικού αλγορίθμου σε συνάρτηση με την διάταξη των ηλεκτροδίων. Στη συνέχεια παρουσιάζονται τα αποτελέσματα της επεξεργασίας των διατομών μέσω του λογισμικού Res2dinv, πρώτα για την διάταξη Wenner και έπειτα για τη διάταξη Shclumberger. Για χάρη απλότητας, παρουσιάζεται μόνο το αποτέλεσμα του μαθηματικού αλγορίθμου. Στο Παράρτημα παρατίθενται οι διατομές σε πλήρη ανάπτυξη Περιγραφή αποτελεσμάτων από το λογισμικό Res2dinv Στην συνέχεια θα γίνει προσπάθεια για την περιγραφή των αποτελεσμάτων από το δισδιάστατο μαθηματικό πρότυπο. Θεωρήθηκε καλό να διατηρηθεί η περιγραφή για κάθε διάταξη ξεχωριστά. Διάταξη Wenner Διατομή 1 Εικόνα 7.19: Δισδιάστατο μαθηματικό πρότυπο της διατομής 1 με την διάταξη Wenner Εντοπίζεται ότι η ειδική ηλεκτρική αντίσταση χαρακτηρίζεται από τιμές 3,5 έως 2640 ohm-m. Πιο συγκεκριμένα σε βάθος που κυμαίνεται μεταξύ 1,5m έως και 18-30m σχεδόν σε όλο το μήκος της διατομής η ειδική αντίσταση παρουσιάζεται με τη μορφή κυκλοτερών ελλειψοειδών σχηματισμών με τιμές από 200 έως ohm-m. Επίσης εκατέρωθεν του κέντρου της διατομής και κάτω από το βάθος των 86

88 Κεφάλαιο 7. Γεωφυσική Διασκόπηση 20m διακρίνεται ύπαρξη 2 κυκλοτερών σχηματισμών όπου η τιμή της ειδικής αντίστασης μειώνεται στο εσωτερικό αυτών. Η διαφοροποίηση αυτή παρουσιάζεται με τιμές από 3,5 έως 50 ohm-m. Διατομή 2 Εικόνα 7.20: Δισδιάστατο μαθηματικό πρότυπο της διατομής 2 με την διάταξη Wenner Στην διατομή 2 η ειδική ηλεκτρική αντίσταση κυμαίνεται μεταξύ 1, ohmm. Σε βάθος 1,5m έως 8m εντοπίζονται τιμές ειδικής αντίστασης μεταξύ 150 και 400ohm-m. Από το βάθος των 8m, πιστοποιείται διαφοροποίηση που δηλώνετε με την παρουσία 3 κυκλοτερών γεωφυσικών ανωμαλιών με τιμές ειδικής αντίστασης από 400 έως και άνω από 3000 ohm-m. Ενδιάμεσα παρατηρείται ανάπτυξη περιοχών όπου η ειδική αντίσταση μειώνεται στο διάστημα 15 και 140 ohm-m. Τέλος από το βάθος των 38 μέτρων και κάτω παρατηρείται σταδιακή μείωση της ειδικής αντίστασης από τα 200 στα 40 ohm-m. Διατομή 3 Εικόνα 7.21: Δισδιάστατο μαθηματικό πρότυπο της διατομής 3 με την διάταξη Wenner Όπως είναι εμφανές από την διατομή 3 η κατανομή της ειδικής αντίστασης χαρακτηρίζεται από τιμές 21,5 έως 1400 ohm-m. Σε βάθος από 1,5 έως και 8m 87

89 Κεφάλαιο 7. Γεωφυσική Διασκόπηση εντοπίζεται ανάπτυξη ειδικής αντίστασης ohm-m. Εδώ παρατηρείται η ύπαρξη κυκλοτερών γεωφυσικών ανωμαλιών κυρίως από το μέσο της διατομής έως το τέλος της, με ταυτόχρονη αύξηση της ειδικής αντίστασης μεταξύ 400 έως 1000 ohm-m. Σε βάθος 12m έως 30m διακρίνεται μείωση της ειδικής αντίστασης στο διάστημα ohm-m. Η μείωση αυτή εντοπίζεται κυρίως σε 5 κυκλοτερείς γεωφυσικές ανωμαλίες. Εκατέρωθεν του κέντρου της διατομής διαπιστώνονται 2 κυκλοτερείς ανωμαλίες με αύξηση της ειδικής αντίστασης από 350 έως 800 ohm-m. Διατομή 4 Εικόνα 7.22: Δισδιάστατο μαθηματικό πρότυπο της διατομής 4 με την διάταξη Wenner Στην ανωτέρω διατομή η ειδική ηλεκτρική αντίσταση χαρακτηρίζεται από τιμές 7 έως 1500 ohm-m. Σε βάθος 1,5 έως 12m εντοπίζεται ύπαρξη κυκλοτερών και επιμηκών τμημάτων με άνοδο των τιμών στο διάστημα 150 έως 800 ohm-m. Ειδικότερα στην θέση 240, πιστοποιείται υψηλότερη τιμή της αντίστασης, άνω των 1000 ohm-m. Σε βάθος 12 έως 22 περίπου μέτρων παρατηρείται μείωση ειδικής αντίστασης στα ohm-m. Η μείωση αυτή φαίνεται πιο έντονα στις θέσεις 46, 100, και της διατομής. Σε αυτά τα σημεία η τιμή της ειδικής αντίστασης κυμαίνεται μεταξύ 25 έως 80 ohm-m. Μεταξύ των βαθών 22m έως 38m παρατηρείται αύξηση των τιμών από 250 έως 1000 ohm-m. Στην θέση 192 δείχνει να παρακάμπτεται το ανώτερο όριο των τιμών της διατομής. Κάτω από το βάθος των 38 μέτρων εντοπίζεται σταδιακή μείωση της ειδικής αντίστασης με τιμές που δείχνουν να κυμαίνονται κάτω από το επίπεδο των 150 ohm-m. 88

90 Κεφάλαιο 7. Γεωφυσική Διασκόπηση Διάταξη Shclumberger Διατομή 1 Εικόνα 7.23: Δισδιάστατο μαθηματικό πρότυπο της διατομής 1 με την διάταξη Schlumberger Στην διατομή 1 η ειδική αντίσταση λαμβάνει τιμές από 2,5 έως 4000 ohm-m. Σε βάθος από 1,5 έως 12m εντοπίζονται τιμές μεταξύ ohm-m. Στη συνέχεια σε βάθος 12m έως 30m υπάρχει παρουσία κυκλοτερών ανωμαλιών με ταυτόχρονη αύξηση των ειδικών αντιστάσεων ( Ohm-m). Παράλληλα παρατηρείται η παρεμβολή στις προηγούμενες ανωμαλιών που δείχνουν μειωμένη ηλεκτρική αντίσταση 5 έως 70ohm-m. Από το βάθος των 30μ και κάτω παρατηρείται σταδιακή μείωση της ειδικής αντίστασης στο επίπεδο 2,5 έως 70 ohm-m. Εξαίρεση αποτελεί ένα μικρό τμήμα κάτω δεξιά, όπου διακρίνεται αύξηση της ειδικής αντίστασης άνω των 100 ohm-m. Διατομή 2 Εικόνα 7.24: Δισδιάστατο μαθηματικό πρότυπο της διατομής 2 με την διάταξη Schlumberger Στη Διατομή 2 παρατηρείται η ειδική αντίσταση να κυμαίνεται μεταξύ 4 έως 1600 ohm-m. Σε βάθος 1,5 έως 11m η διακρίνονται τιμές στο διάστημα 200 έως 500 ohm-m. Βέβαια εμφανίζεται μια εξαίρεση στα επιφανειακά τμήματα από την αρχή 89

91 Κεφάλαιο 7. Γεωφυσική Διασκόπηση έως το κέντρο της διατομής. Επίσης στην θέση 180 της διατομής διαπιστώνεται σχετική μείωση της τιμής στα 200ohm-m. Η κατάσταση αλλάζει όμως από το βάθος των 11m, καθώς διακρίνεται ανάπτυξη κυκλοτερών γεωφυσικών ανωμαλιών με ταυτόχρονη μείωση των τιμών στο εσωτερικό τους. Έτσι διαπιστώνεται η αλλαγή της ειδικής αντίστασης σταδιακά από τα 200 ohm-m στα 20 ohm-m. Οι προαναφερόμενες ανωμαλίες, φαίνεται να διακόπτονται από την ύπαρξη τριών κυκλοτερών ελλειψοειδών σχηματισμών. Στις τελευταίες παρουσιάζεται αυξημένη ειδική αντίσταση από 300 έως και άνω από 1000 ohm-m. Στο κάτω δεξιά τμήμα της διατομής διακρίνεται μια περιοχή όπου πιστοποιείται σταδιακή μείωση των τιμών αυξανόμενου του βάθους από τα 150 στα 10 ohm-m. Διατομή 3 Εικόνα 7.25: Δισδιάστατο μαθηματικό πρότυπο της διατομής 3 με την διάταξη Schlumberger Διακρίνεται ότι η ειδική αντίσταση λαμβάνει τιμές από 17 έως 5200 ohm-m. Σε βάθος 1,5 έως 8 περίπου μέτρων παρουσιάζονται τιμές μεταξύ 200 έως 350 ohm-m. Στα επόμενα 8 μέτρα παρατηρείται μείωση της ειδικής αντίστασης που αποτυπώνεται από την ύπαρξη πολλών μικρών ανωμαλιών που σχεδόν ενώνονται μεταξύ τους δημιουργώντας μια «ενιαία ζώνη» με ειδική αντίσταση 40 έως 150 ohmm. Η συγκεκριμένη ζώνη διακόπτεται από την παρουσία αρχικά μικρών κυκλοτερών περιοχών. Αυξανόμενου του βάθους και ειδικότερα μεταξύ 16 έως και 43m φαίνεται να εξελίσσονται στην ανάπτυξη 3 κύριων ανωμαλιών. Διακρίνονται με τη μορφή κυκλοτερών γεωφυσικών ανωμαλιών και εντοπίζονται στις θέσεις 70, 125 και 165 μέτρα κατά μήκος της διατομής. Στις δύο πρώτες η τιμή της ειδικής αντίστασης παρουσιάζει αύξηση προς το εσωτερικό τους από τα 200 έως 1000 ohm-m. Στην τρίτη 90

92 Κεφάλαιο 7. Γεωφυσική Διασκόπηση η ειδική αντίσταση δείχνει να ανέρχεται σε υψηλότερα επίπεδα και να ξεπερνά τις 5000 ohm-m στο κέντρο. Διατομή 4 Εικόνα 7.26: Δισδιάστατο μαθηματικό πρότυπο της διατομής 4 με την διάταξη Schlumberger Διαπιστώνεται ότι η ειδική ηλεκτρική αντίσταση χαρακτηρίζεται από τιμές που κυμαίνονται στο διάστημα 7 έως 2000 ohm-m. Αναλυτικότερα σε βάθος 1,5 έως 8m παρουσιάζεται ανάπτυξη τιμών από 200 έως 900 ohm-m. Εξαίρεση αποτελούν κάποια τμήματα κυρίως στο πρώτο μισό της διατομής όπου εμφανίζεται μείωση κάτω από 150 ohm-m. Σε βάθος 8 έως 18m το παραπάνω μοτίβο αντιστρέφεται. Εντοπίζεται ανάπτυξη ανωμαλιών με τιμές χαμηλότερου επιπέδου που κυμαίνονται στο διάστημα ohm-m. Ύπαρξη υψηλότερων τιμών εντοπίζεται στο δεύτερο μισό της διατομής με την μορφή λεπτής κατακόρυφης ζώνης στην θέση 115. Στη συνέχεια σε βάθος των 18 έως 43 μέτρων η ειδική αντίσταση αυξάνει. Παρατηρείται η παρουσία τριών κυκλοτερών σχηματισμών. Από αυτές η μικρότερη εντοπίζεται στο κέντρο της διατομής, ενώ οι δύο άλλες εκατέρωθεν. Διακρίνεται ότι η ειδική αντίσταση λαμβάνει τιμές 200 έως 1000 ohm-m. Φαίνεται το ανώτερο όριο του διαστήματος να το ξεπερνούν στα κεντρικά τμήματα της διατομής. Από το βάθος των 43 μέτρων παρατηρείται συνεχής μείωση της ειδικής αντίστασης μεταξύ 200 έως 10 ohm-m. Με σκοπό να είναι ευκολότερη η σύγκριση μεταξύ των διατομών, καθώς και των δύο διαφορετικών διατάξεων παρουσιάζονται συγκεντρωτικά όλες οι διατομές που προέκυψαν μέσω της επεξεργασίας με το λογισμικό Res2dinv. 91

93 Κεφάλαιο 7. Γεωφυσική Διασκόπηση Διάταξη Wenner Διατομή 1 Διατομή 2 Διατομή 3 Διατομή 4 Διάταξη Schlumberger Διατομή 1 Διατομή 2 Διατομή 3 Διατομή 4 92

94 Κεφάλαιο 7. Γεωφυσική Διασκόπηση Λογισμικό Επεξεργασίας Oasis Montaj Αποτελεί ένα διεθνώς αναγνωρισμένο λογισμικό που ειδικεύεται στην επεξεργασία γεωφυσικών δεδομένων. Το λογισμικό επεξεργασίας Res2Dinv, έχει την ικανότητα να αποθηκεύει τα αποτελέσματα από τα δεδομένα σε μορφή αναγνώσιμη από το λογισμικό Oasis Montaj. Έτσι μέσω ειδικής εφαρμογής, οι τιμές των διατομών αποθηκεύτηκαν σε αρχεία μορφής xyz. Σκοπός της δεύτερης επεξεργασίας ήταν η απόδοση των ήδη εντοπισμένων γεωφυσικών ανωμαλιών με όσο το δυνατόν καλύτερη προσέγγιση. Το αποτέλεσμα της νέας επεξεργασίας, απέδιδε την κατανομή της ειδικής αντίστασης αρχικά επί κατακόρυφων διατομών με την μορφή έγχρωμου χάρτη. Στην συνέχεια πραγματοποιήθηκε ένωση των σημείων μέτρησης με στόχο την δημιουργία οριζοντιογραφίας. Με τον τρόπο αυτό ο ερευνητής έχει την ευχέρεια να παρακολουθήσει την ανάπτυξη των γεωφυσικών ανωμαλιών σε μορφή κάτοψης επί συγκεκριμένων βαθών. Ως τελευταίο στάδιο της επεξεργασίας ήταν η απόδοση της κατανομής της ειδικής αντίστασης στην ανωτέρω περιοχή με πρότυπο τριών διαστάσεων. Από το τελευταίο είναι εφικτή η απόδοση του γεωλογικών σχηματισμών της περιοχής. Η επεξεργασία των δεδομένων των διατομών, πραγματοποιήθηκε ξεχωριστά για κάθε διάταξη, με χρήση κοινής κλίμακας ανά διάταξη, με σκοπό να είναι εφικτή η άμεση σύγκριση Περιγραφή αποτελεσμάτων από το λογισμικό Oasis Montaj Διάταξη Wenner Διατομή 1 Εικόνα 7.27: Κατανομή ειδικής αντίστασης στην διατομή 1 με την διάταξη Wenner, μέσω του Oasis Montaj 93

95 Κεφάλαιο 7. Γεωφυσική Διασκόπηση Στην πρώτη διατομή η κατανομή της ειδικής αντίστασης χαρακτηρίζεται από τιμές 5 έως 2000 ohm-m. Πιο συγκεκριμένα μέχρι το βάθος των 15 μέτρων εντοπίζεται ανάπτυξη κυκλοτερών σχηματισμών με τιμές ειδικής αντίστασης στο διάστημα 200 έως 2000 ohm-m. Εξαίρεση αποτελούν τα επιφανειακά στρώματα όπου παρατηρείται μείωση της ειδικής αντίστασης κάτω από τα 200 ohm-m. Στις θέσεις 90 και 225 διακρίνεται μια κατακόρυφη ζώνη με τιμές μικρότερες από 30 ohmm. Από το βάθος των 20 μέτρων παρουσιάζεται ύπαρξη σχηματισμών με τιμή ohm-m. Αυξανομένου του βάθους διαπιστώνεται συνένωση αυτών στο κατώτερο τμήμα της διατομής όπου η ειδική αντίσταση εντοπίζεται στο επίπεδο των 80 ohmm. Στην θέση 80, διαπιστώνεται διαφοροποίηση που εκφράζεται με την ύπαρξη κατακόρυφης ζώνης όπου οι τιμές της ειδικής αντίστασης δείχνει να κυμαίνονται στο διάστημα ohm-m. Διατομή 2 Στην δεύτερη διατομή παρατηρείται ότι η ειδική αντίσταση κυμαίνεται σε ένα εύρος μεταξύ 5 έως 2000 ohm-m. Στα επιφανειακά στρώματα παρατηρείται κατανομή τιμών ohm-m, ενώ πιο ανατολικά η τιμή δείχνει να αυξάνεται. Ειδικότερα στην θέση 200 διακρίνεται ειδική αντίσταση ανάμεσα στο διάστημα 200 έως 500 ohm-m. Αυξανομένου του βάθους παρατηρείται ανάπτυξη σχηματισμών ακανόνιστου σχήματος με την αντίσταση να αυξάνεται προς το κέντρο αυτών και να εντοπίζεται μεταξύ 300 ohm-m ohm-m. Στις θέσεις 100, 140, 180 και 220 παρατηρείται διαφοροποίηση με εντοπισμό σχηματισμών με ειδική αντίσταση 5 έως 100 ohm-m. Εικόνα 7.28: Κατανομή ειδικής αντίστασης στην διατομή 2 με την διάταξη Wenner, μέσω του Oasis Montaj 94

96 Κεφάλαιο 7. Γεωφυσική Διασκόπηση Διατομή 3 Στην τρίτη διατομή παρατηρείται διακύμανση της τιμής της ειδικής αντίστασης μεταξύ 20 και 1200 ohm-m. Μέχρι και το βάθος των 10 μέτρων περίπου, εντοπίζεται η ανάπτυξη τιμών 120 έως 300 ohm-m, μέχρι την θέση 80. Στο υπόλοιπο τμήμα της διατομής αναπτύσσεται ειδική αντίσταση άνω των 500 ohm-m. Αυξανόμενου του βάθους πιστοποιείται μείωση των τιμών στο διάστημα ohm-m. Σε κάποιες γεωφυσικές ανωμαλίες ακανόνιστου σχήματος διακρίνεται περαιτέρω μείωση των τιμών ακόμη και κάτω από τα 100 ohm-m. Παρόμοιες συνθήκες φαίνεται να συνεχίζουν σε μεγαλύτερο βάθος με την μορφή ζώνης στο κέντρο της διατομής, καθώς και στην θέση 200. Σε βάθος 25 μέτρων εκατέρωθεν του κέντρου παρατηρούνται γεωφυσικές ανωμαλίες με σταδιακή αύξηση της αντίστασης από την περιφέρεια (180 ohm-m) προς το κέντρο τους (>500 ohm-m). Διατομή 4 Εικόνα 7.29 : Κατανομή ειδικής αντίστασης στην διατομή 3 με την διάταξη Wenner, μέσω του Oasis Montaj Εικόνα 7.30: Κατανομή ειδικής αντίστασης στην διατομή 4 με την διάταξη Wenner, μέσω του Oasis Montaj 95

97 Κεφάλαιο 7. Γεωφυσική Διασκόπηση Στην τέταρτη διατομή διαπιστώνεται κατανομή της ειδικής αντίστασης με τιμές 5 έως 2000 ohm-m. Σε γενικές γραμμές μέχρι το βάθος των 10 μέτρων παρατηρείται αύξηση των τιμών που κυμαίνονται στο διάστημα 200 ohm-m έως 800 ohm-m. Αντίθετα τα επιφανειακά τμήματα δείχνουν μείωση των τιμών. Σε βάθος 10 έως 20 περίπου μέτρων, αναπτύσσεται ζώνη με μειωμένες τιμές ειδικής αντίστασης κάτω από το επίπεδο των 180 ohm-m. Μια διαφοροποίηση διακρίνεται στις θέσεις 110 έως 120. Πιο συγκεκριμένα εντοπίζεται συνένωση των σχηματισμών με την ζώνη υψηλών αντιστάσεων, όπου σε βάθος 20 έως 40 μέτρα υπάρχει αύξηση τιμών στο διάστημα 200 έως 800 ohm-m. Από το βάθος των 40 μέτρων πιστοποιείται μείωση της ειδικής αντίστασης με τιμή κάτω από τα 200 ohm-m που δείχνει να πέφτει στα 10 ohm-m. Schlumberger Διατομή 1 Εικόνα 7.31: Κατανομή ειδικής αντίστασης στην διατομή 1 με την διάταξή Schlumberger, μέσω του Oasis Montaj Στην διατομή αυτή η ειδική αντίσταση δείχνει να κατανέμεται με τιμές που κυμαίνονται στο διάστημα 5 έως 1000 ohm-m. Στα επιφανειακά στρώματα παρατηρείται διακύμανση των τιμών στο ύψος των 150 ohm-m. Αυξανομένου του βάθους παρατηρείται επικράτηση υψηλότερων τιμών της ειδικής αντίστασης. Σε βάθος 5 έως 25 μέτρων κυριαρχούν κυκλοτερείς σχηματισμοί με ειδικές αντιστάσεις 200 έως 1000 ohm-m. Ενδιάμεσα διαπιστώνεται ύπαρξη μικρότερων σχηματισμών με χαμηλές ειδικές αντιστάσεις της τάξης των 150 ohm-m. Κάτω από τα 25 μέτρα βάθος πιστοποιείται συνένωση των ανωμαλιών με επικράτηση χαμηλών τιμών ειδικής αντίστασης μεταξύ 10 έως 80 ohm-m. Διαφοροποίηση παρουσιάζεται στο κάτω δεξιά τμήμα της διατομής όπου πιστοποιείται αύξηση των τιμών έως και άνω των 700 ohm-m. 96

98 Κεφάλαιο 7. Γεωφυσική Διασκόπηση Διατομή 2 Στην δεύτερη διατομή η ειδική αντίσταση παρουσιάζει τιμές που ξεκινούν από τα 10 και ξεπερνούν τα 1000 ohm-m. Από την επιφάνεια μέχρι και το βάθος των 12 μέτρων η ειδική αντίσταση αποτυπώνεται με τιμές μεταξύ 200 έως 700 ohm-m. Εξαίρεση αποτελεί στο πρώτο μισό επιφανειακό τμήμα της διατομής όπου παρουσιάζονται τιμές 80 έως 140 ohm-m. Ακολουθεί μια ζώνη χαμηλότερων ειδικών αντιστάσεων ohm. Σε κάποια σημεία διακρίνεται περαιτέρω πτώση των τιμών ακόμη και κάτω από τα 60 ohm-m. Η συνέχειά της διακόπτεται από την παρουσία δύο κυκλοτερών ανωμαλιών κοντά στο κέντρο της τομής που χαρακτηρίζονται από πλευρική εξάπλωση με τιμές 230 έως 700 ohm-m. Από το βάθος των 40 μέτρων διακρίνεται μείωση των τιμών που κυμαίνονται στο διάστημα 180 έως 5 ohm-m. Διατομή 3 Εικόνα 7.32: Κατανομή ειδικής αντίστασης στην διατομή 2 με την διάταξη Schlumberger, μέσω του Oasis Montaj Εικόνα 7.33: Κατανομή ειδικής αντίστασης στην διατομή 3 με την διάταξη Schlumberger, μέσω του Oasis Montaj 97

99 Κεφάλαιο 7. Γεωφυσική Διασκόπηση Στην τρίτη διατομή η ειδική αντίσταση δείχνει να λαμβάνει τιμές από 5 έως 1000 ohm-m. Μέχρι το βάθος των 10 μέτρων διακρίνεται η επικράτηση τιμών με εύρος 200 έως 700 ohm-m. Παρουσιάζεται μια εξαίρεση στα επιφανειακά τμήματα κυρίως στο πρώτο μισό της τομής με τιμές από 80 έως 140 ohm-m. Στην συνέχεια τείνει να υπάρξει μείωση της ειδικής αντίστασης. Παρουσιάζονται πολλές ανωμαλίες μικρών διαστάσεων με ειδική αντίσταση κάτω από τα 150 ohm-m. Σε μερικές περιπτώσεις η μείωση των τιμών είναι πολύ μεγάλη που φθάνει στο επίπεδο των ohm-m. Στο κατώτερο τμήμα της διατομής εντοπίζεται η ανάπτυξη τριών γεωφυσικών ανωμαλιών ακανόνιστου σχήματος. Διακρίνεται αύξηση των τιμών της ειδικής αντίστασης προς το εσωτερικό τους με τιμές από 200 έως και πάνω από 1000 ohm-m. Οι ανωμαλίες αυτές φαίνεται να εκτείνονται στις θέσεις 50 έως 80, 120 έως 140 και 150 έως 180. Διατομή 4 Εικόνα 7.34: Κατανομή ειδικής αντίστασης στην διατομή 4 με την διάταξη Schlumberger, μέσω του Oasis Montaj Σε γενικές γραμμές η κατανομή της ειδικής αντίστασης χαρακτηρίζεται με τιμές από 5 έως 1000 ohm-m. Στα πρώτα 10 μέτρα βάθος εντοπίζεται εναλλαγή μεταξύ τμημάτων χαμηλών και υψηλών ειδικών αντιστάσεων. Έτσι διακρίνεται ύπαρξη ανωμαλιών με ειδική αντίσταση 100 έως 150 ohm-m, που εναλλάσσονται σχηματισμούς αντίστασης 200 έως 600 ohm-m. Σε βάθος από 10 έως 23 μέτρα παρατηρείται γενικά μείωση των τιμών της ειδικής αντίστασης που δείχνει να κυμαίνεται στα 150 ohm-m έως και κάτω από 100 ohm-m. Η παρουσία των προηγούμενων σχηματισμών δείχνει να διακόπτεται παρουσία 3 ακανόνιστου με 98

100 Κεφάλαιο 7. Γεωφυσική Διασκόπηση σχήματος ανωμαλιών. Η πρώτη παρουσιάζεται στο αριστερό τμήμα της διατομής, η δεύτερη στο κέντρο και η τρίτη στο δεξιό τμήμα αυτής. Η τιμή της ειδικής αντίστασης δείχνει να αυξάνεται προς το εσωτερικό των ανωμαλιών, με τιμές από 250 ohm-m έως 800 ohm-m. Φαίνεται να εκτείνονται μέχρι το βάθος των 40 μέτρων. Στο κατώτερο τμήμα της διατομής παρατηρείται η ανάπτυξη χαμηλών τιμών της ειδικής αντίστασης μεταξύ 100 ohm-m έως και 10 ohm-m. Με σκοπό να είναι ευκολότερη η σύγκριση μεταξύ των διατομών, καθώς και των δύο διαφορετικών διατάξεων παρουσιάζονται συγκεντρωτικά όλες οι διατομές που προέκυψαν μέσω της επεξεργασίας με το πρόγραμμα OasisMontaj. Διάταξη Wenner Διατομή 1 Διατομή 2 Διατομή 3 Διατομή 4 99

101 Κεφάλαιο 7. Γεωφυσική Διασκόπηση Διάταξη Schlumberger Διατομή 1 Διατομή 2 Διατομή 3 Διατομή Ερμηνεία Αποτελεσμάτων Στο σημείο αυτό θα γίνει προσπάθεια για την ερμηνεία των αποτελεσμάτων που έχουν προκύψει από την επεξεργασία των δεδομένων της ηλεκτρικής διασκόπησης. Κατά την επεξεργασία ο μαθηματικός αλγόριθμος σε συνάρτηση με την ρύθμιση των απαιτούμενων παραμέτρων, εφαρμόστηκε στα δεδομένα επί οκτώ συνεχείς κύκλους. Σκοπός ήταν, όπως είναι ήδη γνωστό ο υπολογισμός της τιμής της ειδικής ηλεκτρικής αντίστασης. Πριν την κύρια επεξεργασία, είχε προηγηθεί η απομάκρυνση του γεωμετρικού συντελεστή της διάταξης, καθώς και τυχόν προβληματικές τιμές. Η ύπαρξη των τελευταίων οφείλεται ως επί το πλείστον σε κακή επαφή μεταξύ ηλεκτροδίου και εδάφους. Βασικός στόχος της ερμηνείας, είναι η αναγνώριση των διάφορων γεωλογικών σχηματισμών, με βάση την μετρούμενη κατανομή της ειδικής ηλεκτρικής αντίστασης. Στο σκοπό αυτό συνέβαλε η ύπαρξη σχετικού πίνακα (Πίνακας 7.3) με την κατανομή 100

102 Κεφάλαιο 7. Γεωφυσική Διασκόπηση της ειδικής αντίστασης των γεωλογικών σχηματισμών (Π. Στεφανόπουλος 2002). Η ανωτέρω εικόνα συμπληρώθηκε από τον προσδιορισμό του γεωλογικού καθεστώτος της περιοχής με την βοήθεια γεωλογικού χάρτη, καθώς και με την τομή της γεώτρησης Γ5 που παρατίθενται στο παράθεμα 2. Πίνακας 7.3: Ειδική Ηλεκτρική Αντίσταση γεωλογικών σχηματισμών από διεθνή βιβλιογραφία (Π. Στεφανόπουλος 2002) ΠΕΤΡΩΜΑΤΑ ΕΙΔΙΚΗ ΗΛΕΚΤΡΙΚΗ ΑΝΤΙΣΤΑΣΗ Αλλούβια Αλλούβια με νερό Άμμος Άργιλος Ασβεστόλιθος Βασάλτης Γνεύσιος Γρανίτης Μάργα 70 Μάρμαρο Νερό Θαλασσινό 0,2 Νερό Πόσιμο Σχιστόλιθοι Χαλαζίας Χαλίκια και Κροκάλες άνυδρες Χαλίκια και Κροκάλες με αλμυρό νερό 0,5 5 Χαλίκια και Κροκάλες με πόσιμο νερό Ψαμμίτες Στην συνέχεια θα γίνει διεξοδική αναφορά στους σχηματισμούς που εντοπίστηκαν από την κατανομή της ειδικής αντίστασης, τόσο με την διάταξη Wenner, όσο και με την διάταξη Schlumberger Ερμηνεία αποτελεσμάτων με τη διάταξη Wenner Ως πρώτη διάταξη ηλεκτρικής διασκόπησης εφαρμόστηκε η τεχνική της Wenner. Βάση αυτής το βάθος διερεύνησης κυμάνθηκε μεταξύ 1 έως και 44 m. Από την πρώτη προς την τελευταία διατομή παρατηρήθηκαν τα εξής : Εντοπίζεται ανάπτυξη γεωλογικού σχηματισμού σε βάθος από 1,5 έως 8m, με κυμαινόμενη αντίσταση. Αρχικά δείχνει να αρχίζει από σχετικά χαμηλές τιμές ενώ στην συνέχεια φτάνει στο επίπεδο των 1000 ohm-m. Αύξηση των τιμών παρατηρείται 101

103 Κεφάλαιο 7. Γεωφυσική Διασκόπηση στο ανατολικό τμήμα των διατομών. Σχηματισμοί της μορφής αυτής, πιθανά να υποδεικνύουν την ύπαρξη αγώγιμου υλικού. Αυτό δε στην συνέχεια εξελίσσεται σε ένα πιο συνεκτικό με ανάπτυξη μάλλον πορώδους. Έτσι πιθανά να οφείλεται σε εντοπισμού αργιλικού σχηματισμού, που ανατολικότερα αντικαθίστανται από χάλικες & κροκάλες. Κάτω από το βάθος των 8 μ διαπιστώνεται μείωση των τιμών της αντίστασης. Η μείωση δείχνει να αναπτύσσεται με την μορφή ζωνώδους σχηματισμού. Διακρίνεται τιμή αντίστασης κάτω από τα 150 ohm-m. Παράλληλα σε επιμέρους σημεία, παρατηρείται ύπαρξη σχηματισμών με τιμή κυμαινόμενη μεταξύ ohm-m. Το επίπεδο των τιμών αυτών δηλώνει την παρουσία αγώγιμου υλικού, όπου στην περίπτωση αυτή είναι αργιλικός σχηματισμός. Σε βάθος 20 έως 38 μέτρων, διακρίνεται παρουσία μιας σχεδόν ενιαίας ζώνης, με τιμή αντίστασης μεταξύ 400 έως 3000 ohm-m. Στο σημείο αυτό είναι προφανές η αλλαγή του υλικού. Το αγώγιμο υλικό, αντικαθίσταται από πιο συνεκτικό, ενώ δεν αποκλείεται να υποδεικνύει και την παρουσία σχηματισμού με πορώδες. Βάση των τιμών της αντίστασης, προκύπτει ότι πιθανά να υπάρχει μετάβαση από αργιλικό σχηματισμό, σε σχηματισμό αποτελούμενο από άμμο, χαλικών και κροκάλων. Έπειτα από το βάθος των 38 μ, εντοπίζεται μείωση στο επίπεδο τιμών της ειδικής αντίστασης. Παρατηρείται ανάπτυξη σχηματισμών που χαρακτηρίζονται από τιμές μικρότερες από 150 ohm-m. Ύπαρξη ανάλογων τιμών πιθανώς να συνδέεται με εμφάνιση του υδροφόρου ορίζονται σε αυτό το βάθος Ερμηνεία αποτελεσμάτων με τη διάταξη Schlumberger Η διάταξη Schulmberger, αποτελεί την δεύτερη τεχνική που εφαρμόστηκε κατά την έρευνα στο πεδίο. Έπειτα από την επεξεργασία των δεδομένων, παρατηρείται : Σε βάθος από 1,5 έως 8m (στις διατομές 3 και 4) και 11m βάθος (στις διατομές 1 και 2) εντοπίζεται σχηματισμός με τιμή αντίστασης 200 έως 1000 ohm-m. Η ύπαρξή του δηλώνει την ανάπτυξη σχηματισμού αργίλου, χαλίκων και κροκάλων. Επίσης διακρίνεται μεταβολή της ειδικής αντίστασης εντός του ίδιου στρώματος που πιθανά οφείλεται στην διαφοροποίηση του ποσοστού παρουσίας του αγώγιμου υλικού (αργίλου). Σε κάποιες θέσεις κοντά στην επιφάνεια του εδάφους, παρατηρείται 102

104 Κεφάλαιο 7. Γεωφυσική Διασκόπηση μείωση των τιμών της αντίστασης, κάτω από το επίπεδο των 150 ohm-m. Η αλλαγή αυτή μπορεί να δείχνει αφενός την αύξηση του ποσοστού της αργίλου, αφετέρου τον πιθανό εμποτισμό του σχηματισμού. Αυξανομένου του βάθους παρατηρείται μείωση στις τιμές της ειδικής αντίστασης μεταξύ 15 έως 120 ohm-m. Διακρίνεται η παρουσία μεμονωμένων σχηματισμών χαμηλών αντιστάσεων, που δηλώνει την παρουσία αργίλου. Το συγκεκριμένο μοτίβο εντοπίζεται πιο έντονα στις διατομές 2,3 4, ενώ στη διατομή 1 εμφανίζεται σε μικρότερη κλίμακα. Από το βάθος των 20m περίπου παρατηρείται ύπαρξη ειδικής αντίστασης που κυμαίνεται στο επίπεδο των 200 έως και άνω από 1500 ohm-m. Η διαφοροποίηση αυτή δείχνει να αναπτύσσεται σε ζωνώδη σχηματισμό κυρίως στις διατομές 2 και 4. Βάση του πίνακα των αντιστάσεων, στο σημείο αυτό πιθανά ενδέχεται να αναπτύσσονται σχηματισμοί αποτελούμενοι από άμμους, χαλίκια, κροκάλες, με κυμαινόμενο ποσοστό αργίλου. Ακόμη είναι εμφανής η διακοπή της συνέχειας του σχηματισμού από τμήματα χαμηλότερης αντίστασης. Από το βάθος των 35m στην 1 η και 38m στην 3 η και 4 η διατομή, η ειδική αντίσταση εντοπίζεται με τιμές μικρότερες από 100 ohm-m. Η διαφοροποίηση αυτή ενδέχεται να σχετίζεται με την συγκράτηση νερού εντός του πορώδους των σχηματισμών αποτελούμενων από άμμους και χάλικες. 7.6 Δημιουργία οριζόντιων κατόψεων και τρισδιάστατου μοντέλου Μέσω της κατακόρυφης ηλεκτρικής απεικόνισης, καταγράφηκε η κατανομή της ειδικής αντίστασης επί ενός κατακόρυφου επιπέδου σε διαφορετικά βάθη. Τόσο ο αριθμός των βαθών όσο και των αντίστοιχων σημείων, βρίσκεται σε συνάρτηση με την επιλεγόμενη τεχνική. Στο σημείο αυτό γίνεται προσπάθεια για την απόδοση των καταγεγραμμένων γεωφυσικών ανωμαλιών σε συγκεκριμένο βάθος. Με άλλα λόγια επιχειρείται η σύνδεση των σημειακών μετρήσεων ιδίου βάθους, με σκοπό την δημιουργία οριζοντιογραφιών. Με τον τρόπο αυτό είναι εφικτή η παρατήρηση της διαφοροποίησης των σχηματισμών, ανά βάθος, με στόχο την επίτευξη πληρέστερων συμπερασμάτων. 103

105 Κεφάλαιο 7. Γεωφυσική Διασκόπηση Το αποτέλεσμα του μαθηματικού προτύπου, εισήχθη στο ειδικό λογισμικό επεξεργασίας γεωφυσικών δεδομένων Oasis Montaj. Οι συντεταγμένες των διατομών είχαν διαμορφωθεί με βάση τις τιμές των χωρικών συντεταγμένων της περιοχής. Έτσι οι διατομές απέκτησαν υπόσταση στον χώρο. Ως πρώτο βήμα επεξεργασίας ήταν η συνένωση των διατομών σε ενιαίο αρχείο και στην συνέχεια επιχειρήθηκε η δημιουργία αποκοπής οριζόντιων επιφανειών ανά συγκεκριμένο βάθος. Στην περίπτωση αυτή επιλέχτηκε ως ισοδιάσταση των βαθών το ένα μέτρο, ώστε να είναι εφικτή η παρουσίαση περισσότερων λεπτομερειών. Ως δεύτερο βήμα ήταν η δημιουργία τρισδιάστατου μαθηματικού πρότυπου, για την απόδοση στον χώρο των γεωλογικών σχηματισμών Οριζοντιογραφία γνωστού βάθους Η διαδικασία αυτή εστιάζει στην σύνδεση ισοβαθών σημείων, με σκοπό την εμφάνιση των σχηματισμών σε συγκεκριμένο βάθος. Με τον τρόπο αυτό ο ερευνητής έχει την δυνατότητα να παρακολουθεί την άμεση διαφοροποίηση των σχηματισμών επί κατακόρυφου επιπέδου. Στη συνέχεια παρουσιάζονται και περιγράφονται οριζόντιες κατόψεις σε βάθος 1, 25 και 50m, που δημιουργήθηκαν μέσω επεξεργασίας των δεδομένων της διάταξης Wenner. Στο Παράρτημα παρατίθενται όλες οι οριζοντιογραφίες με βήμα ενός μέτρου για τις διατάξεις Wenner και Schlumberger. Εικόνα 7.35: Οριζόντια κάτοψη σε βάθος 1m 104

106 Κεφάλαιο 7. Γεωφυσική Διασκόπηση Η πρώτη οριζοντιογραφία (Εικόνα 7.35), παρουσιάζει την κατανομή των γεωλογικών σχηματισμών σε βάθος 1m. Παρατηρείται ανάπτυξη ειδικών αντιστάσεων με τιμή 200 ohm-m από το κέντρο με κατεύθυνση προς το δυτικό τμήμα του χάρτη. Επίσης διακρίνονται κυκλοτερείς σχηματισμοί με μειούμενη ειδική αντίσταση από 150 έως 50 ohm-m. Εξαίρεση αποτελεί η επιμήκης ασυνέχεια στο ανατολικό τμήμα με ειδική αντίσταση άνω των 400ohm-m. Αντίθετα από το κέντρο του χάρτη προς το ανατολικό τμήμα παρατηρούνται αύξηση των τιμών μεταξύ 400 έως 1000 ohm-m. Η συνέχεια του ανωτέρω σχηματισμού, φαίνεται να διακόπτεται από παρεμβολή ανωμαλιών με ειδική αντίσταση 200ohm-m. Εικόνα 7.36: Οριζόντια κάτοψη σε βάθος 25m Στην δεύτερη οριζοντιογραφία εμφανίζεται η κατανομή της ειδικής αντίστασης σε βάθος 25m. Πιστοποιείται η ύπαρξη πέντε κυκλοτερών ανωμαλιών με αυξημένη τιμή της ειδικής αντίστασης. Διακρίνεται στο εσωτερικό τους η τιμή να φτάνει το επίπεδο των 1000 ohm-m. Ανάμεσα σε αυτές παρεμβάλλονται τμήματα χαμηλότερες ειδικής αντίστασης με τιμή ohm-m. Προς το βόρειο τμήμα του χάρτη εντοπίζεται ανάπτυξη χαμηλών αντιστάσεων, που φαίνεται να πέφτει κάτω από το επίπεδο των 120 ohm-m. 105

107 Κεφάλαιο 7. Γεωφυσική Διασκόπηση Εικόνα 7.37: Οριζόντια κάτοψη σε βάθος 50m Στην τρίτη οριζόντια κάτοψη σε βάθος 50m, παρατηρείται μείωση των πληροφοριών λόγω της γεωμετρίας της διάταξης των ηλεκτροδίων. Φαίνεται ότι οι πληροφορίες να επικεντρώνονται στο κέντρο τμήμα του χάρτη λόγω της μείωσης του αριθμού σημείων μέτρησης. Διακρίνεται η επικράτηση γενικά χαμηλών ειδικών αντιστάσεων που κυμαίνονται στο διάστημα 150 έως 50 ohm-m. Εξαίρεση αποτελούν οι δύο κυκλοτερείς σχηματισμοί, που παρουσιάζονται με τιμές 400 & 1000 ohm-m. Η πρώτη καταλαμβάνει το κέντρο του χάρτη, ενώ η δεύτερη εκτείνεται προς το ανατολικό τμήμα της οριζοντιογραφίας Τρισδιάστατη Απεικόνιση Στην συνέχεια από το συνενωμένο αρχείο, δημιουργήθηκε τρισδιάστατη απεικόνιση των γεωλογικών σχηματισμών. Για λόγους απλότητας και καλύτερης διακριτικής ικανότητας, θεωρήθηκε η επιλογή δημιουργίας απεικονίσεων ανά 100 ohm-m. Στην Εικόνα 7.38 παρουσιάζεται η τρισδιάστατη απεικόνιση με γνώμονα την κατανομή της ειδικής ηλεκτρικής αντίστασης στο επίπεδο των 100 ohm-m με τη διάταξη Wenner. Στο παράρτημα παρατίθενται οι τρισδιάστατες απεικονίσεις για όλο το εύρος των τιμών της ειδικής αντίστασης για κάθε διάταξη. 106

108 Κεφάλαιο 7. Γεωφυσική Διασκόπηση Εικόνα 7.38: Τρισδιάστατη απεικόνιση κατανομής της ειδικής ηλεκτρικής αντίστασης στα 100 ohm-m Στην Εικόνα εμφανίζεται η κατανομή των γεωλογικών σχηματισμών στο επίπεδο των 100 ohm-m. Όπως διαπιστώνεται οι σχηματισμοί αυτοί εντοπίζονται κυρίως σε 3 τμήματα από το βάθος των 20m και κάτω. Εκατέρωθεν του κέντρου της απεικόνισης παρατηρείται συνένωση των σχηματισμών σε βάθος περίπου 38-40m. Διακρίνεται η καμπύλωση των σχηματισμών μεταξύ των θέσεων & Ενώ στην θέση , εντοπίζεται ασυνέχεια των σχηματισμών. Κοντά στην επιφάνεια εντοπίζεται ανάπτυξη σχηματισμών με ειδική αντίσταση 100 ohm-m, που εμφανίζονται με μικρά και μεμονωμένα τμήματα. 7.7 Συμπεράσματα Συμπεράσματα για τη διάταξη Wenner Με εφαρμογή της διάταξης Wenner επιτεύχθηκε η καταγραφή της κατανομής ειδικής ηλεκτρικής αντίστασης μέχρι ενός βάθους 44,3 m. Κατά την εφαρμογή στο πεδίο χρησιμοποιήθηκαν 48 συνευθειακά ηλεκτρόδια σε απόσταση 6m. Ο υπολογισμός της τιμής της ειδικής ηλεκτρικής αντίστασης, έγινε μέσω του λογισμικού Res2Dinv. Η απόκλιση μεταξύ των μετρούμενων και των υπολογιζόμενων τιμών, κυμαίνεται από 3,7 έως 9,1%. Στις διατομές με την διάταξη Wenner, παρατηρήθηκε ξεκάθαρη και λεπτομερής καταγραφή-ομαδοποίηση των σχηματισμών σε συνάρτηση με τις τιμές 107

109 Κεφάλαιο 7. Γεωφυσική Διασκόπηση ειδικής αντίστασης. Σε γενικές γραμμές επικρατούν τιμές ειδικής ηλεκτρικής αντίστασης από 20 έως 500 ohm-m Συμπεράσματα για τη διάταξη Schlumberger Η διάταξη Schlumberger, εφαρμόστηκε με τον ίδιο αριθμό ηλεκτροδίων και απόσταση όπως στη Wenner. Όμως με την διάταξη αυτή, επιτεύχθηκε η καταγραφή της ειδικής ηλεκτρικής αντίστασης μέχρι ενός βάθους 51,7m. Η επεξεργασία των δεδομένων, μέσω του δισδιάστατου μαθηματικού αλγορίθμου ολοκληρώθηκε με απόκλιση 6%. Μοναδικά εξαίρεση αποτελεί η 1 η διατομή που το ήταν ποσοστό 15,7%. Στις συγκεκριμένες τωρινές διατομές παρατηρήθηκε ευρεία ομαδοποίηση των σχηματισμών σε μεγάλες ενότητες με σημαντική διακύμανση των τιμών της ειδικής ηλεκτρικής αντίστασης. Οι τιμές της ειδικής αντίστασης που επικρατούν, όπως προέκυψε από την καταγραφή με τη διάταξη Wenner κυμαίνονται από 20 έως 500 ohm-m Γενικά Συμπεράσματα Στα πλαίσια της γεωφυσικής έρευνας εφαρμόστηκε η τεχνική της κατακόρυφης ηλεκτρικής απεικόνισης. Η περιοχή έρευνας ήταν εντός της Πανεπιστημιούπολης Πατρών και πιο συγκεκριμένα στο τμήμα βόρεια του Συνεδριακού Κέντρου. Συνολικά σαρώθηκαν 4 παράλληλες διατομές. Σε κάθε διατομή η καταγραφή της κατανομής της ειδικής αντίστασης, πραγματοποιήθηκε με τις διατάξεις Wenner και Schlumberger. Η επεξεργασία των δεδομένων άρχισε με την απαλοιφή της επίδρασης του γεωμετρικού συντελεστή κάθε διάταξης. Στην συνέχεια τα δεδομένα αποθηκεύτηκαν σε μορφή αναγνώσιμη από το λογισμικό επεξεργασίας Res2Dinv. Ακολούθως το αποτέλεσμα του μαθηματικού πρότυπου, επεξεργάστηκε από το λογισμικό επεξεργασίας γεωφυσικών δεδομένων Oasis Montaj. Μέσω του τελευταίου σε πρώτο βήμα αποδόθηκε η κατανομή της ειδικής αντίστασης επί κατακόρυφου επιπέδου. Έπειτα εφαρμόστηκε η σύνδεση των σημειακών μετρήσεων μέσω χωρικών συντεταγμένων με στόχο την δημιουργία οριζοντιογραφιών. Αυτές απεικόνιζαν την κατανομή της ειδικής αντίστασης επί οριζόντιου επιπέδου σε συγκεκριμένο βάθος. Μέσω της τελική επεξεργασία ήταν εφικτή η δημιουργία 108

110 Κεφάλαιο 7. Γεωφυσική Διασκόπηση τρισδιάστατης απεικόνισης, με σκοπό την απόδοση των γεωλογικών σχηματισμών στον χώρο. Από την επεξεργασία των δεδομένων και την σύγκριση των αποτελεσμάτων με τη διάταξη Wenner και τη διάταξη Schlumberger, διακρίνεται ταύτιση σε ικανοποιητικό βαθμό. Παρόλα αυτά όμως παρατηρούνται κάποιες διαφορές που συνοψίζονται στα εξής: o Με τη διάταξη Wenner το μέγιστο βάθος διασκόπησης έφτασε τα 44,3m, ενώ με τη διάταξη Schlumberger τα 51,7m. o Η διάταξη Schlumberger προσφέρει τη δυνατότητα διερεύνησης σε μεγαλύτερο βάθος, αλλά με ταυτόχρονη μείωση της διακριτικής ικανότητας. o Η διάταξη Wenner μπορεί να προσφέρει μεγαλύτερη ευκρίνεια, αλλά μικρότερο βάθος διερεύνησης. o Η ομαδοποίηση ενοτήτων είναι πιο «αυστηρή» στη διάταξη Wenner, ενώ στη διάταξη Schlumberger παρατηρείται ομαδοποίηση τμημάτων με μεγάλη ετερογένεια στις τιμές της ειδικής αντίστασης. Συνοψίζοντας, κρίθηκε απαραίτητο να γίνει σύγκριση των αποτελεσμάτων της επεξεργασίας της ηλεκτρικής απεικόνισης με τους γεωλογικούς σχηματισμούς που υποδεικνύει η παρακείμενη γεώτρηση Γ5. Στην περιοχή της έρευνας επικρατεί η παρουσία τεταρτογενών αποθέσεων. Συνίστανται από μια μεγάλη ποικιλία αποτελούμενη από κροκάλες, άμμους, χάλικες και αργίλους. Η ύπαρξη του τελευταίου αγώγιμου σχηματισμού σε μεγάλο ποσοστό δικαιολογεί την μείωση της τιμής της ειδικής αντίστασης. Μέχρι το βάθος των 12m περίπου είναι έντονη η παρουσία άμμων-κροκάλων και χάλικων. Η άργιλος φαίνεται να εκτείνεται σε μικρά τμήματα με μικρό ποσοστό. Έτσι πιθανά ο σχηματισμός της αργίλου να έχει τη μορφή «φακών» με συνέπεια μείωση της ειδικής αντίστασης. Σε λίγο μεγαλύτερο βάθος πιστοποιείται αύξηση των τιμών της ειδικής αντίστασης, γεγονός που σηματοδοτεί την επικράτηση του σχηματισμού αποτελεούμενου από χάλικες-κροκάλες και άμμους. Από το βάθος των 40 μέτρων και κάτω παρατηρείται πτώση των τιμών της ειδικής αντίστασης. Όμως η παρουσία άμμων και κροκάλων στο συγκεκριμένο βάθος συνηγορούν στον πιθανό εντοπισμό του υδροφόρου ορίζοντα στη περιοχής έρευνας. 109

111 Ανακεφαλαίωση-Συμπεράσματα Βασικός στόχος της παρούσας διπλωματικής εργασίας ήταν η υδρογεωλογική και γεωφυσική μελέτη της Πανεπιστημιούπολης Πατρών, στην περιοχή του Ρίου του νομού Αχαΐας. Οριοθετείται γεωμορφολογικά, από τους υδροκρίτες των λεκανών, του ποταμού Χάραδρου στα δυτικά και του ποταμού Σέλεμνου στα ανατολικά. Το πρωτογενές υπόβαθρο της περιοχής δομείται από τους σχηματισμούς της ζώνης Ωλονού-Πίνδου. Όμως στο μεγαλύτερο τμήμα καλύπτεται από τεταρτογενείς αποθέσεις, οι οποίες διακρίνονται: προσχωματικές αποθέσεις, χαλαρές αποθέσεις μικτών φάσεων, πρόσφατες αποθέσεις κοίτης και αλλουβιακά ριπίδια. Η γεωμορφολογία χαρακτηρίζεται από ανάπτυξη λοφωδών εξάρσεων που καταλήγουν σε μια στενή επιμήκη παραλιακή ζώνη με ήπιο ανάγλυφο και ομαλή κλίση προς την ακτογραμμή. Το υδρογραφικό δίκτυο αναπτύσσεται με τη μορφή ορμητικών χειμάρρων Β-Ν διεύθυνσης, μεγάλης στερεοπαροχής με αποτέλεσμα τη δημιουργία αλλουβιακών ριπιδίων κατά την έξοδο από την ανάντη ζώνη. Η τεκτονική της περιοχής χαρακτηρίζεται από τη δράση κανονικών ρηγμάτων Α-Δ διεύθυνσης με αποτέλεσμα την ανύψωση του νότιου τεμάχους και την ταπείνωση του βόριου τεμάχους κάτω από το επίπεδο της θάλασσας. Εξαιτίας τη γειτνίασης με τον Κορινθιακό κόλπο στα ανατολικά και της Ελληνικής διαύλου στα δυτικά η περιοχή χαρακτηρίζεται από έντονη σεισμικότητα. Το κλίμα της περιοχής μπορεί να χαρακτηριστεί ως «Μεσογειακό εύκρατο», με ήπιους χειμώνες, άφθονες βροχοπτώσεις και μεγάλη ηλιοφάνεια. Με σκοπό τον έλεγχο τον υδρολογικών συνθηκών της περιοχής μελέτης, έγινε επεξεργασία των βροχομετρικών δεδομένων των σταθμών της Πάτρας (Ε.Μ.Υ.), του φράγματος του Γλαύκου (Δ.Ε.Η.) και της Κρυσταλλόβρυσης (Δ.Ε.Η.). Έτσι προέκυψε πως το μέσο ετήσιο ύψος βροχής της περιοχής έρευνας είναι 666,9 mm, παρουσιάζοντας μάλιστα μια στατιστικά σημαντική τάση μείωσης με την πάροδο των χρόνων. 110

112 Κεφάλαιο 8. Ανακεφαλαίωση-Συμπεράσματα Από την επεξεργασία των δεδομένων θερμοκρασίας για το σταθμό της Πάτρας, πορέκυψε πως ο Ιούλιος και ο Αύγουστος αποτελούν δύο θερμότερους μήνες με μέση θερμοκρασία που ξεπερνά τους 25 C, ενώ ο Ιανουάριος αποτελεί τον πλέον ψυχρό μήνα με μέση θερμοκρασία που δεν ξεπερνά τους 10 C. Με βάση την εφαρμογή του ισοζυγίου Thornthwaite για τα δεδομένα του βροχομετρικού σταθμού της Πάτρας, εκτιμήθηκε ότι η συνολική ετήσια δυνητική εξατμισοδιαπνοή ανέρχεται σε 936 mm, ενώ η πραγματική σε 499,4 mm. Όσο αφορά το υδρογεωλογικό κομμάτι, τα κύρια υδροφόρα στρώματα στην περιοχή έρευνας εντοπίζονται εντός των τεταρτογενών σχηματισμών. Πρόκειται για σύγχρονες προσχώσεις, παλαιούς και νέους κώνους κορημάτων και δελταϊκές αποθέσεις που έχουν δημιουργηθεί από τις ποταμό-χειμαρρώδεις αποθέσεις. Από την κατασκευή των τριών πιεζομετρικών χαρτών για τους μήνες Νοέμβριο, Μάρτιο και Μάιο προέκυψε πως η διεύθυνση ροής είναι ακτινωτή αποκλίνουσα με κυρτή πιεζομετρική επιφάνεια προς τη θάλασσα στο ανατολικό τμήμα και προς τον ποταμό Χάραδρο στο δυτικό. Η μορφή των πιεζομετρικών καμπυλών είναι παρόμοια μεταξύ υγρής και ξηρής περιόδου, με τη διαφορά ότι κατά την ξηρή οι πιεζομετρικές καμπύλες παραλληλίζονται ακόμη περισσότερο με το ποτάμι. Η διαφορά στάθμης μεταξύ υγρής και ξηρής περιόδου είναι κατά μέσο όρο 1,90 μέτρα. Ενώ η διαφορά μεταξύ 1 Μαρτίου και 3 Μαΐου είναι 0,25 μέτρα. Τέλος η υδραυλική κλίση κυμαίνεται από 1,9%ο μέχρι 3,8%ο. Με σκοπό τον έλεγχο της ποιότητας των υπόγειων υδάτων της περιοχής, πραγματοποιήθηκε δειγματοληψία από 11 υδρογεωτρήσεις τον Μάρτιο του Τα αποτελέσματα των χημικών αναλύσεων έδειξαν μια αρκετά καλή ποιότητα των υπόγειων υδάτων της περιοχής έρευνας, με τον κύριο χημικό τύπο που επικρατεί να είναι: Ca-HCO3. Στα πλαίσια της Γεωφυσικής μελέτης, εφαρμόστηκε η μέθοδος της ηλεκτρικής τομογραφίας για το υπολογισμό της ειδικής ηλεκτρικής αντίστασης των σχηματισμών. Εκτελέστηκαν μετρήσεις σε τέσσερις παράλληλες διατομές με τις 111

113 Κεφάλαιο 8. Ανακεφαλαίωση-Συμπεράσματα διατάξεις Wenner και Schlumberger, εντός της Πανεπιστημιούπολης τον Απρίλιο του Η επεξεργασία των δεδομένων έγινε με δύο διαφορετικά προγράμματα: το Res2dinv και το OasisMontaj. Αποτέλεσμα ήταν η δημιουργία χαρτών κατανομής της ειδικής αντίστασης σε δύο διαστάσεις. Μέσω περεταίρω επεξεργασίας έγινε εφικτή η δημιουργία οριζόντιων κατόψεων και τρισδιάστατου μοντέλου κατανομής της ειδικής ηλεκτρικής αντίστασης. Με τη διάταξη Wenner το μέγιστο βάθος διασκόπησης έφτασε τα 44,3m, ενώ με τη διάταξη Schlumberger τα 51,7m. Η διάταξη Schlumberger πρόσφερε τη δυνατότητα διερεύνησης σε μεγαλύτερο βάθος, αλλά με ταυτόχρονη μείωση της διακριτικής ικανότητας. Από την συνολική παρατήρηση και ερμηνεία των δεδομένων για την κατανομή της ειδικής ηλεκτρικής αντίστασης προέκυψε ότι στην περιοχή της έρευνας επικρατεί η παρουσία τεταρτογενών αποθέσεων. Συνίστανται από μια μεγάλη ποικιλία αποτελούμενη από κροκάλες, άμμους, χάλικες και αργίλους. Η ύπαρξη του τελευταίου αγώγιμου σχηματισμού σε μεγάλο ποσοστό δικαιολογεί την μείωση της τιμής της ειδικής αντίστασης. Τέλος ο υδροφόρος ορίζοντας της περιοχής έρευνας, εντοπίστηκε σε βάθος περίπου 40 μέτρων, εντός του σχηματισμού άμμων και χαλίκων, γεγονός που επιβεβαιώνεται και από την μετρηθείσα στάθμη της γεώτρησης Γ5, η οποία βρίσκεται στο σημείο που εκτελέστηκε η γεωφυσική διασκόπηση. 112

114 Βιβλιογραφία Αγγελής Γ., (2013): Λεπτομερής γεωφυσική διερεύνηση του ρήγματος του Πανεπιστημίου Πατρών. Μεταπτυχιακή διπλωματική Εργασία. Πανεπιστήμιο Πατρών. Τμήμα Γεωλογίας. Αντωνάκος Α., (2012): Χρήση γεωγραφικών συστημάτων Πληροφοριών (G.I.S.) για επίλυση προβλημάτων περιβαλλοντικής υδρογεωλογίας στον νομό Κορινθίας. Διδακτορική Διατριβή. Πανεπιστήμιο Πατρών. Αποστολόπουλος Γ., (2013): Σημειώσεις εφαρμοσμένης γεωφυσικής. Βουδούρης Κ., (1995): Υδρογεωλογικές συνθήκες του Β.Δ. τμήματος του Νομού Αχαΐας. Διδακτορική Διατριβή Πανεπιστημίου Πατρών. Τμήμα Γεωλογίας. Βουδούρης Κ., (2009): Υδρογεωλογία Περιβάλλοντος- Υπόγεια νερά και Περιβάλλον Voudouris K.S., Daskalaki P., Antonakos A., (2005). Water resources and groundwater quality in north Peloponnese (Greece). Global NEST Journal, Vol 7, No3 Voudouris K., Lamprakhs N., Tiniakos L., (1994): Fluctuations of water balance in Achaia( NW Peloponnesus, Greece) and impact on groundwater quality. Restoration and Protection of the environment II. Proceedings of International Conference, Patras, Greece. Γανταδάκη Α., (2012): Γεωφυσική Διασκόπιση με τη μέθοδο της ηλεκτρικής τομογραφίας σε χώρο ανέγερσης των κτηριακών εγκαταστάσεων του τμήματος ΜΗ. ΠΕΡ. του Πολυτεχνείου Κρήτης. Διπλωματική Εργασία. Πολυτεχνείο Κρήτης. Δούτσος Θ., (2002): Γεωλογία της Ελλάδας, εκδόσεις Πανεπιστημίου Πατρών Καλλέργης Γ., (2001): Εφαρμοσμένη υδρογεωλογία, τόμος Α Εκδόσεις Τ.Ε.Ε., Αθήνα, Πανεπιστήμιο Πατρών. Καλλέργης Γ., (1986): Εφαρμοσμένη Υδρογεωλογία. Τόμος Β. Τ.Ε.Ε., Αθήνα. Καραπάνος Η., (2009): Υδρογεωλογικές-Υδροχημικές παράμετροι της αποξηραμένης λίμνης Μουριάς (Ν. Ηλείας) ως παράγοντες για τον καθορισμό κριτηρίων εφαρμογής αποκατάστασης και αειφορικής διαχείρισης υγροτόπων. Διδακτορική διατριβή. Πανεπιστήμιο Πατρών. Τμήμα Γεωλογίας Κατσάνου Κ., (2007): Περιβαλλοντική Υδρογεωλογική μελέτη των υδρολογικών λεκανών της ευρύτερης περιοχής του Αιγίου με τη χρήση υδροχημικών μεθόδων. Μεταπτυχιακή διατριβή ειδίκευσης. Πανεπιστήμιο Πατρών. Τμήμα Γεωλογίας. Κέσογλου Ο., (2011): Εντοπισμός υφάλμυρων στρωμάτων με τη χρήση γεωφυσικών μεθόδων: Εφαρμογή στην περιοχή του Αγγελοχωρίου, Θεσσαλονίκης. Μεταπτυχιακή διπλωματική εργασία. Α.Π.Θ. 113

115 Κουλούρη Α., (2006): Περιβαλλοντική υδρογεωλογική έρευνα των υδροφόρων οριζόντων της ευρύτερης περιοχής του Δήμου Αμαλιάδας. Μεταπτυχιακή Διατριβή Ειδίκευσης. Πανεπιστήμιο Πατρών. Τμήμα Γεωλογίας. Λαμπράκης Νικόλαος., (1991): Επεξεργασία των δεδομένων των χημικών αναλύσεων των νερών. Λαμπράκης Νικόλαος., (1999): Εισαγωγή στην υδροχημεία. Πανεπιστήμιο Πατρών. Μανδηλαράς Δ., (2005): Περιβαλλοντική-υδρογεωλογική μελέτη στη λεκάνη του Γλαύκου. Διδακτορική Διατριβή Πανεπιστημίου Πατρών. Τμήμα Γεωλογίας. Μουντράκης Δ., (1985): Γεωλογία της Ελλάδας. University Studio Press, Θεσσαλονίκη. Νίκας Κ,. (2004): Υδρογεωλογικές συνθήκες ΒΑ τμήματος νομού Αχαΐας. Διδακτορική διατριβή. Πανεπιστήμιο Πατρών. Ορφανός Χ., (2011): Συνδυαστική γεωφυσική διερεύνηση υπεδάφους για τον εντοπισμό υπόγειων ανοιγμάτων. Διδακτορική διατριβή. Ε.Μ.Π. Σχολή Μεταλλείων- Μεταλλουργών Παγώνας Μ., (2009): Γεωλογία και διαχείριση των σύγχρονων αποθέσεων και των υδατικών πόρων στους χειμάρρους της ΒΔ/κης Πελοποννήσου. Διδακτορική Διατριβή. Πανεπιστήμιο Πατρών. Τμήμα Γεωλογίας. Παναγόπουλος Γ., (2004): Περιβαλλοντική υδρογεωλογική έρευνα των υδροφόρων οριζόντων της ΝΔ Τριφυλίας. Διδακτορική διατριβή. Πανεπιστήμιο Πατρών. Τμήμα Γεωλογίας. Σιμυρδάνης Κ., (2013): Ανάπτυξη τομογραφικών γεωφυσικών τεχνικών για τη μελέτη γεωτεχνικών και περιβαλλοντικών προβλημάτων. Σούλιος Γ., (1979): Γενική Υδρογεωλογία Τομ. 1 και 2. University Studio Press. Θεσσαλονίκη. Σούπιος Π., (2011): Τεχνολογίες εντοπισμού υδατικών πόρων. Τεχνολογικό εκπαιδευτικό ίδρυμα Κρήτης Σταυρόπουλος Ξ., (1992): Υδρογεωλογικές συνθήκες ευρείας περιοχής Κ. Αχαΐας- Μανωλάδας (ΒΔ) Πελοπόννησος. Διδακτορική Διατριβή. ΕΜΠ. Αθήνα. Στεφανόπουλος Π., (2002): Η συμβολή της γεωφυσικής με την κατακόρυφη ηλεκτρική απεικόνιση στην επίλυση γεωαρχαιολογικών και περιβαλλοντικών προβλημάτων. Διδακτορική διατριβή. Πανεπιστήμιο Πατρών. Τμήμα Γεωλογίας. Τσελέντης Α., Παρασκευόπουλος Π., (2012): Σημειώσεις εφαρμοσμένης γεωφυσικής. Πανεπιστήμιο Πατρών. 114

116 Παράρτημα 1 Μετεωρολογικά Υδρολογικά δεδομένα 115

117 Παράρτημα 1 Πίνακας 1: Μηνιαίο ύψος βροχόπτωσης (mm) του σταθμού της Πάτρας (Ε.Μ.Υ) Ι Φ Μ Α Μ Ι Ι Α Σ Ο Ν Δ Ετήσιο , ,4 31,7 35,7 11,6 5,9 0 22,3 87,9 149,7 81,3 869, ,7 32,7 31,1 10,1 36,7 7,3 0 4,2 46,4 143,7 136,5 92,1 608, ,5 26,9 11,7 81,5 4,9 6, ,9 62,9 118,4 518, ,3 3,9 62,7 73,5 25,8 13,4 0 3,6 88,6 48,3 92,8 130,6 675, ,3 35,8 56, ,2 0,6 2,9 0 58,4 60,5 88,9 258,7 782, ,6 65,7 18,8 41,7 8, , ,4 483, ,8 122,7 124,6 17,5 18,3 10,8 6,3 0 23,9 91,1 232, , ,9 200,7 42,8 53,8 66,5 10,6 0 9,1 11,7 96,1 23,9 88,7 734, ,7 51,5 62,4 26,4 21,2 3,4 1,8 0 15,2 66, ,7 427, ,8 123,5 32,5 84,1 26,8 5, ,7 139,3 136,9 630, ,6 41,2 93,9 17,8 21,7 31,3 2,6 5,4 22,9 138,5 196,4 203,5 951, ,7 27,4 20,6 42,3 23,2 4,4 3,8 0 46,7 62,6 37,8 203,4 612, ,4 85,6 55,7 17,4 54,7 22,8 0 8,8 27,3 96,9 107,5 269,7 1017, ,9 184,1 106,3 52,1 47,5 21,3 12, ,6 66,4 362,3 974, ,6 121,8 39,5 28,3 40,6 3 1,5 4,3 20, ,7 91,2 608, ,3 126, ,2 29, ,9 90,2 98,7 105,4 715, ,8 140,5 42,5 49,9 48,6 0 7,3 35,2 22, ,1 20,7 701, , ,4 58,4 0,4 4,9 31 6,6 28,3 53,9 78,8 58,4 698, ,1 94,2 95,3 77,4 15,2 1,3 24,5 0 60, ,4 80, , ,2 0,6 41,3 42,5 1,7 7 0,2 69,2 174, , ,2 35,8 65,7 51,6 13,6 11,3 0,7 0,5 123,6 183, , ,5 74,4 12,8 29,1 7,1 14, ,3 5, ,5 511, ,3 96,1 76,5 101,5 1,8 11,4 0 6, ,5 170,3 76,1 863, ,4 100, ,1 72,1 1 24,3 19, ,4 203,6 105,6 890, ,3 65,3 74,9 27,9 72,3 2,6 1,7 11,8 111,5 90,7 170,4 808, ,9 79,8 60,3 47,2 73,5 2,7 27,1 12,2 33,8 77,8 128,7 230,9 855, , , ,7 2,8 2,9 12,8 10,3 110,7 102,1 122,9 697, ,5 65,2 35,8 10,3 7,1 21,3 1,3 2,3 41,4 43,9 175,8 81,6 531, ,6 119, ,9 8,9 1 0,7 11,3 25, ,8 55,3 563, ,7 39,2 107,4 23,6 2,7 0,8 1, ,6 216,7 20,8 595, ,4 152,5 51,9 55,5 25,6 5,9 37,3 0 7,7 68,5 58,2 105,4 721, ,8 82,3 78, ,6 0 0, , , ,2 109,5 77,4 15,9 7,4 0, ,4 14,7 239,3 91, ,9 20,9 49,2 1,2 6,5 7,3 13,3 72,1 87,1 70,4 31,6 379, ,8 24,5 0,7 60,8 26,3 2,5 0,7 12,9 12,9 84,1 50, , ,3 24,7 20,3 45,1 100,1 0,2 6,2 14,7 4,4 68,8 128, , ,1 3,4 46,5 71,3 31,7 6,8 0,8 1,5 11, ,4 66, ,4 93,9 54,6 41, ,6 14, ,3 599, , ,5 41,8 0 1,8 1 0,5 69, ,5 502, ,3 23,9 112,1 11,9 23,3 0,3 4, ,9 1,4 154,6 101,7 646, ,2 152,4 98,4 52,5 1,1 0,7 9,5 5,4 90,7 58,2 139,5 125,8 790, ,4 16,9 47,2 61,5 7,8 7,7 0 12,7 8,6 38,1 85,8 135,2 454,9 116

118 Παράρτημα 1 Πίνακας 1: Συνέχεια ,5 42,9 70,4 10,8 30,8 0, ,8 58,9 73, ,4 122,4 29,1 3,6 0,1 21,9 10, ,4 177,9 95,8 799, ,8 93,2 21,8 16,2 19,2 0, ,8 50,6 75,2 91,2 373, ,2 51,4 39, ,2 2,8 0 9,8 45,2 4,4 150,6 220,4 874, ,8 30,6 91,4 14,6 1,2 48, , ,2 148,6 775, , ,8 50,3 19,8 8,6 1 21,8 5,6 101,8 40,6 96,8 642, ,2 26,8 85,4 63,4 17,2 22,2 9,4 0,8 23,4 60,8 69,8 87,4 583,8 Πίνακας 2: Μηνιαίο ύψος βροχόπτωσης (mm) του σταθμού του Γλαύκου (Δ.Ε.Η.) Ι Φ Μ Α Μ Ι Ι Α Σ Ο Ν Δ Ετήσιο ,8 0 17,9 104, ,3 228,5 207,9 878, ,3 52,5 39,9 56,4 14,7 22,5 28, , ,5 715, ,5 66, , ,8 8 14, , ,5 142,1 111,8 157,6 24,1 24, ,6 119,6 204,8 109,6 1235, ,7 119,7 51,7 141,9 45,3 0 15,3 21,5 22,6 128,8 237,2 154, ,7 93,9 84,4 184,6 48, ,2 125,5 140,3 295,8 1327, , ,3 58,6 103, ,6 26,4 145,7 185,7 369,8 1317, ,2 81,8 127,6 160,5 20, ,3 128,6 145,6 282,4 985, ,2 114, ,2 27, , , ,8 131,9 119,1 106,9 9, ,3 23,5 13,3 57,1 54,1 631, ,2 62,3 147,8 20,2 1, ,5 268,2 19,9 849, ,7 205,9 54,7 81,2 29,3 4 16,3 0 11,2 88, , ,5 145, , ,3 153,3 104,2 948, , ,5 18,5 17, ,5 80, ,5 4, ,7 540, , , ,4 951, , ,1 15, ,4 10,4 563,3 117

119 Παράρτημα 1 Πίνακας 3: Μηνιαίο ύψος βροχόπτωσης (mm) του σταθμού της Κρυσταλλόβρυσης (Δ.Ε.Η.) Ι Φ Μ Α Μ Ι Ι Α Σ Ο Ν Δ Ετήσιο , ,8 0 58, ,4 5,4 27,2 66,9 243,6 220,8 1057, ,1 93,1 54,2 109,6 50,8 27,9 113, ,8 216, , , ,9 46,9 12,9 9,2 3,5 25,5 9,2 20,9 249,1 100,9 679, ,5 193,2 96,5 204,3 34,1 5, ,1 144,9 182,9 88,6 1317, , ,4 151,2 83,6 8,5 13,4 8,5 15,7 175,5 243,3 222,3 1242, ,5 70, ,8 102,9 49, ,3 102,2 205, , ,8 88,9 110,3 56,5 140,8 0 12,5 0 79,5 91,7 234,7 448,7 1582, ,4 94,4 128,2 206,2 10, ,3 14,1 98,2 265,3 265,2 1147, ,6 199,5 94,3 49,5 17,8 47,6 3,4 27,5 62,5 81,7 300,1 56,9 1071, , ,4 82, ,3 65,5 25,3 43,9 62,9 1019, ,8 18,5 82,2 38, ,4 214,9 25,5 578, , , ,4 52,7 0 11, ,8 142,8 1166, ,4 148, ,3 45,7 16,5 8,2 11, ,6 217,3 240,9 1336, ,3 156,1 159,4 61, , ,4 78,6 949, ,4 37,5 30,2 27,6 0 25,1 0 22,9 117,7 137,6 72,9 533, ,2 0 98,4 11,5 5, ,8 132,6 106,5 258,6 697, ,1 57,7 41,7 94,5 154,8 0 31,5 62,1 0 20,1 144, ,8 Πίνακας 4: Μέση μηνιαία θερμοκρασία ( C) του σταθμού της Πάτρας (Ε.Μ.Υ.) ΙΑΝ ΦΕΒ ΜΑΡ ΑΠΡ ΜΑΙΟΣ ΙΟΥΝ ΙΟΥΛ ΑΥΓ ΣΕΠΤ ΟΚΤ ΝΟΕ ΔΕΚ Μέση ,8 10,3 15,1 19,1 22,8 25,9 27,7 24,1 18,2 14,7 10,2 17, ,6 11,9 12,1 16,7 18,2 24,3 25,1 27,1 22,6 19,7 14,5 10,1 17, ,1 11, ,3 20,1 23,3 25,6 27, , ,1 17, ,1 7, ,1 19,3 22,5 25,6 26,7 21,6 15,5 13,6 11,9 16, ,2 11,3 12,3 15,7 19,9 23,6 25,2 26,5 22,3 19,5 15, , ,5 8,7 12,7 17,5 20,4 24,6 26,7 27,4 24,8 20,5 15, , ,7 13,8 16,5 19,5 23,1 26,7 27,5 24,4 19,6 15,1 10,8 18, ,3 11,4 11,5 15,8 19,5 23,9 28,1 27,8 24,8 18,6 15,9 12,5 18, ,3 10,4 13,6 16,3 20,2 24,5 26,1 26,5 22,9 19,1 14,9 10,6 17, ,3 9 11,9 14,5 19,9 24,1 25,5 26,1 23, ,2 12,5 17, ,1 11,4 11,1 16,7 19,9 23,7 26, ,1 14,4 10,8 17, ,7 9,4 12,6 15,1 20,1 23,5 27,3 28,3 23,9 20,3 15,4 12,9 18, ,2 11, ,8 24,5 27,1 26,3 22,9 18,4 14,6 11,2 18, ,5 11,1 11,9 15, ,1 25, ,8 18,4 15, , ,9 11, ,3 19,4 24,8 25,5 27,7 24,1 18,5 14,5 11,6 18, , ,8 16,3 21,8 24,3 24,9 27,6 22,5 17, ,7 17, ,9 10,8 13,4 16,5 20, ,8 26, ,5 14,5 10,2 17, ,8 10,8 11,3 14,4 21, ,7 26,5 24,5 19, ,5 17,8 118

120 Παράρτημα 1 Πίνακας 4: Συνέχεια ,4 11,3 12,9 14, ,7 25,8 27,3 24,2 19,2 13,4 9,7 17, ,5 12,5 15,6 20,2 24,2 24,4 23,5 22,4 16,3 12 7,7 16, ,7 8,7 12,1 14,8 19,6 23, ,3 20, ,7 10,6 16, ,9 12,2 12,9 15,2 20,5 24,3 26,2 26,7 22, ,3 10,9 17, , ,4 14,7 19,6 24,2 26,1 26,6 21,5 18,4 12, , ,9 12,1 14, ,9 26,3 26,4 26,3 23,3 18,7 14,1 11,9 18, ,2 14,5 18,4 23,1 25,8 26,4 23,5 19,6 15,8 10,6 17, ,3 10,1 13,7 15,2 18,9 26,3 25,8 26,4 23,4 20,4 12,4 12,4 17, ,3 11,5 15,1 19,9 25,1 27,1 27,2 25,3 19,5 13,6 11,6 18, ,9 9 12,3 16,5 21, ,3 26,3 23,4 18,6 14,6 11,7 17, ,3 10,9 12,1 14,3 20,2 23,2 25,8 26,6 23,2 20,2 15,3 11,2 17, ,9 10,5 12,4 16,4 21,5 24, , ,1 15,8 12,4 18, , ,9 16,5 20,8 24,5 26,3 28,2 24,5 19,4 13,8 10,6 18, ,6 11,7 9,2 15,2 19,6 24,2 25,5 27,2 26,7 19,4 15,4 12,4 18, ,5 10,6 11,8 15,7 20,8 24,4 29, ,9 19,6 12,6 11,1 18, ,4 11,8 14,5 17,2 21,1 23,4 27,2 26,2 24,3 18, ,5 18, ,5 12,2 14,9 16,7 21,6 24,3 27,6 26,8 23,5 20,5 15,1 11,3 18, ,8 10,9 14,6 15,1 17,6 24,6 26,1 26, ,9 14,5 8,4 17, ,5 9,2 11,9 15,8 20,2 24,4 26,6 29,1 24,1 21,5 15,3 10,5 18, ,7 8,3 11,7 16,2 20,3 25, ,8 24,1 21,1 14,5 13,1 18, ,7 11,2 13,8 16, ,5 28,3 29,1 26,4 21,2 14, , ,9 12,9 12,3 14,9 19,9 26,2 28,1 27,5 23,7 19,2 12,5 12,5 18, ,6 10,7 11, ,8 25,8 26, , ,5 18, ,3 11,3 12, ,8 25,5 26,6 26,2 24,1 19,1 15,5 11,7 18, ,8 11,6 10, ,5 24,5 27,9 29,3 23,5 19,8 14,5 9,6 18, , ,5 20,8 24,8 26,4 27,3 23,8 20,7 14,8 12,9 18, ,4 10,4 12,1 15,7 20,8 25,6 26,8 27,7 23, ,2 11,9 18, ,1 11,2 15,3 14,8 20,3 23,5 26, ,5 20,5 14 9,1 18, ,6 12,7 13,6 15,1 20,3 25,5 26,9 26,8 21,9 18,4 15,3 10,7 18, ,9 10,6 12,5 15,5 21,5 26,5 27,5 28,2 23,4 19,7 15,4 10,8 18, ,8 10,5 12,5 15,5 18,3 23,6 26,3 26,2 23,5 20,3 14,9 11,5 17,7 119

121 Παράρτημα 2 Γεωφυσικά Αποτελέσματα 120

122 Παράρτημα 2 Εικόνα 1: Διατομή 1, διάταξη Wenner μέσω του Res2dind Εικόνα 2: Διατομή 2, διάταξη Wenner μέσω του Res2dinv 121

123 Παράρτημα 2 Εικόνα 3: Διατομή 3, διάταξη Wenner μέσω του Res2dinv Εικόνα 4: Διατομή 4, διάταξη Wenner μέσω του Res2dinv 122

124 Παράρτημα 2 Εικόνα 5: Διατομή 1, διάταξη Schlumberger μέσω του Res2dinv Εικόνα 6: Διατομή 2, διάταξη Schlumberger μέσω του Res2dinv 123

125 Παράρτημα 2 Εικόνα 7: Διατομή 3, διάταξη Schlumberger μέσω του Res2dinv Εικόνα 8: Διατομή 4, διάταξη Schlumberger μέσω του Res2dinv 124

126 Παράρτημα 2 Εικόνα 9: Οριζόντια κάτοψη σε βάθος 0 m Εικόνα 10: Οριζόντια κάτοψη σε βάθος 1 m Εικόνα 11: Οριζόντια κάτοψη σε βάθος 2 m Εικόνα 12: Οριζόντια κάτοψη σε βάθος 3 m Εικόνα 13: Οριζόντια κάτοψη σε βάθος 4 m Εικόνα 14: Οριζόντια κάτοψη σε βάθος 5 m Εικόνα 15: Οριζόντια κάτοψη σε βάθος 6 m Εικόνα 16: Οριζόντια κάτοψη σε βάθος 7 m Εικόνα 17: Οριζόντια κάτοψη σε βάθος 8 m Εικόνα 18: Οριζόντια κάτοψη σε βάθος 9 m 125

127 Παράρτημα 2 Εικόνα 19: Οριζόντια κάτοψη σε βάθος 10 m Εικόνα 20: Οριζόντια κάτοψη σε βάθος 11 m Εικόνα 21: Οριζόντια κάτοψη σε βάθος 12 m Εικόνα 22: Οριζόντια κάτοψη σε βάθος 13 m Εικόνα 23: Οριζόντια κάτοψη σε βάθος 14 m Εικόνα 24: Οριζόντια κάτοψη σε βάθος 15 m Εικόνα 25: Οριζόντια κάτοψη σε βάθος 16 m Εικόνα 26: Οριζόντια κάτοψη σε βάθος 17 m Εικόνα 27: Οριζόντια κάτοψη σε βάθος 18 m Εικόνα 28: Οριζόντια κάτοψη σε βάθος 19 m 126

128 Παράρτημα 2 Εικόνα 29: Οριζόντια κάτοψη σε βάθος 20 m Εικόνα 30: Οριζόντια κάτοψη σε βάθος 21 m Εικόνα 31: Οριζόντια κάτοψη σε βάθος 22 m Εικόνα 32: Οριζόντια κάτοψη σε βάθος 23 m Εικόνα 33: Οριζόντια κάτοψη σε βάθος 24 m Εικόνα 34: Οριζόντια κάτοψη σε βάθος 25 m Εικόνα 35 : Οριζόντια κάτοψη σε βάθος 26 m Εικόνα 36: Οριζόντια κάτοψη σε βάθος 27 m Εικόνα 37: Οριζόντια κάτοψη σε βάθος 28 m Εικόνα 38: Οριζόντια κάτοψη σε βάθος 29 m 127

129 Παράρτημα 2 Εικόνα 39: Οριζόντια κάτοψη σε βάθος 30 m Εικόνα 40: Οριζόντια κάτοψη σε βάθος 31 m Εικόνα 41: Οριζόντια κάτοψη σε βάθος 32 m Εικόνα 42: Οριζόντια κάτοψη σε βάθος 33 m Εικόνα 43: Οριζόντια κάτοψη σε βάθος 34 m Εικόνα 44 : Οριζόντια κάτοψη σε βάθος 35 m Εικόνα 45: Οριζόντια κάτοψη σε βάθος 36 m Εικόνα 46: Οριζόντια κάτοψη σε βάθος 37 m Εικόνα 47: Οριζόντια κάτοψη σε βάθος 38 m Εικόνα 48: Οριζόντια κάτοψη σε βάθος 39 m 128

130 Παράρτημα 2 Εικόνα 49: Οριζόντια κάτοψη σε βάθος 40 m Εικόνα 50: Οριζόντια κάτοψη σε βάθος 41 m Εικόνα 51: Οριζόντια κάτοψη σε βάθος 42 m Εικόνα 52: Οριζόντια κάτοψη σε βάθος 43 m Εικόνα 53: Οριζόντια κάτοψη σε βάθος 44 m Εικόνα 54: Οριζόντια κάτοψη σε βάθος 45 m Εικόνα 55: Οριζόντια κάτοψη σε βάθος 46 m Εικόνα 56: Οριζόντια κάτοψη σε βάθος 47 m Εικόνα 57: Οριζόντια κάτοψη σε βάθος 48 m Εικόνα 58: Οριζόντια κάτοψη σε βάθος 49 m 129

131 Παράρτημα 2 Εικόνα 59: Οριζόντια κάτοψη σε βάθος 50 m Εικόνα 60: Στρωματογραφική στήλη γεώτρησης Γ5 130