ΠΡΟΣΟΜΟΙΩΣΗ ΤΗΣ ΜΗ ΜΟΝΙΜΗΣ ΡΟΗΣ ΥΔΡΟΦΟΡΕΑ ΓΙΑ ΤΗΝ ΕΚΤΙΜΗΣΗ ΤΟΥ ΚΟΣΤΟΥΣ ΑΝΤΛΗΣΗΣ ΤΗΣ ΑΡΔΕΥΤΙΚΗΣ ΧΡΗΣΗΣ ΤΟΥ ΥΠΟΓΕΙΟΥ ΝΕΡΟΥ

AΡΙΣΤΟΤΕΛΕΙΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗΣ ΠΟΛΥΤΕΧΝΙΚΗ ΣΧΟΛΗ ΤΜΗΜΑ ΠΟΛΙΤΙΚΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΠΡΟΓΡΑΜΜΑ ΜΕΤΑΠΤΥΧΙΑΚΩΝ ΣΠΟΥΔΩΝ ΕΙΔΙΚΕΥΣΗΣ ΠΡΟΣΤΑΣΙΑ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΟΣ ΚΑΙ ΒΙΩΣΙΜΗ ΑΝΑΠΤΥΞΗ ΔΙΠΛΩΜΑΤΙΚΗ ΕΡΓΑΣΙΑ ΠΡΟΣΟΜΟΙΩΣΗ ΤΗΣ ΜΗ ΜΟΝΙΜΗΣ ΡΟΗΣ ΥΔΡΟΦΟΡΕΑ ΓΙΑ ΤΗΝ ΕΚΤΙΜΗΣΗ ΤΟΥ ΚΟΣΤΟΥΣ ΑΝΤΛΗΣΗΣ ΤΗΣ ΑΡΔΕΥΤΙΚΗΣ ΧΡΗΣΗΣ ΤΟΥ ΥΠΟΓΕΙΟΥ ΝΕΡΟΥ Κακουδάκης Κων/νος Θεσσαλονίκη, Οκτώβριος 2012

Περίληψη Η υπεράντληση των υπόγειων υδροφορέων τις τελευταίες δεκαετίες, λόγω της αυξημένης ζήτησης οδήγησε στην υπέρβαση των διαθέσιμων στη φύση ποσοτήτων. Η υπεράντληση σε συνδυασμό με προβλήματα ποιοτικής υποβάθμισης οδηγούν στην ανάγκη κατανόησης της αξίας του υπόγειου νερού. Η προσομοίωση μιας πραγματικής κατάστασης με τη δημιουργία κάποιου ομοιώματος (μοντέλου) συμβάλει σε αυτή την κατεύθυνση. Τα μοντέλα αποτελούν προσεγγίσεις που περιγράφουν φαινόμενα τα οποία διέπονται από κανόνες και συνδέουν το αίτιο με το αποτέλεσμα. Η διατριβή αποτελείται από δύο σκέλη. Στο πρώτο σκέλος έγινε προσομοίωση της μη μόνιμης ροής για να μελετηθούν διάφορες υποθετικές καταστάσεις (σενάρια) και για να γίνει πρόβλεψη της εξέλιξης διαφόρων φαινομένων (πιεζομετρίας, πτώσης στάθμης του υδροφορέα και βάθος άντλησης). Για την προσομοίωση χρησιμοποιήθηκε το πρόγραμμα GMS με εκτέλεση του λογισμικού MODFLOW. Στο δεύτερο σκέλος έγινε εκτίμηση του κόστους άντλησης του αρδευτικού νερού, το οποίο σχετίζεται άμεσα με το βάθος άντλησης. i

Abstract The overexploitation of aquifers in recent decades because of increased demand led to the overcoming of the available quantities in nature. The abstraction combined with quality degradation is leading to the need to understand the value of groundwater. The simulation of a real situation by creating model contributes in this direction. The models are approaches that describe phenomena governed by rules and linking cause and effect. The thesis consists of two parts. The first part was simulated non-permanent flow to study various scenarios and to predict the evolution of various phenomena (piezometers, drawdown of the aquifer and pumping depth). GMS program was used for the simulation with the software MODFLOW. The second part was an evaluation of the cost of pumping irrigation water, which is directly related to the depth of abstraction. ii

Πρόλογος Η παρούσα εργασία εκπονήθηκε κατά τη διάρκεια του ακαδημαϊκού έτους 2011-2012, στο πλαίσιο του Μεταπτυχιακού Προγράμματος Σπουδών Προστασία Περιβάλλοντος και Βιώσιμη του Τμήματος Πολιτικών Μηχανικών του Αριστοτέλειου Πανεπιστημίου Θεσσαλονίκης. Σκοπός της διπλωματικής εργασίας είναι η προσομοίωση της μη μόνιμης ροής υδροφορέα στη περιοχή των Ν. Μουδανιών Χαλκιδικής για την εκτίμηση του κόστους άντλησης της αρδευτικής χρήσης του υπόγειου νερού. Το νερό ικανοποιεί τις σημαντικότερες ανθρώπινες ανάγκες που ιεραρχούνται από την πρωταρχική δηλαδή τη συνέχιση της ανθρώπινης ζωής στη γη, να επεκτείνονται στη παραγωγή αγαθών και φθάνουν μέχρι τον τουρισμό και την ψυχαγωγία (Τολίκας 2008). Ειδικότερα το υπόγειο νερό αποτελεί τη σημαντικότερη πηγή άντλησης γλυκού νερού για τον άνθρωπο. Η άντληση του υπόγειου νερού με γεωτρήσεις είναι η πιο ευρέως διαδεδομένη μέθοδος για την κάλυψη των αρδευτικών αναγκών. Το ασύγκριτο πλεονέκτημα που παρέχει είναι η ικανοποίηση της ζήτησης με τοπικές γεωτρήσεις χαμηλού κατασκευαστικού κόστους. Το συγκριτικό κόστος λειτουργίας της γεώτρησης εξαρτάται από το βάθος άντλησης. Το κόστος άντλησης είναι ανάλογο του βάθους άντλησης. Θα ήθελα να ευχαριστήσω ιδιαιτέρως τον επιβλέποντα κ. Περικλή Λατινόπουλο για την ουσιαστική του βοήθεια και την άριστη συνεργασία μας σε όλα τα στάδια της εκπόνησης της διπλωματικής. Επιπλέον ευχαριστώ θερμά τον κ. Διονύση Λατινόπουλο για τις πολύτιμες υποδείξεις του στο οικονομικό σκέλος της διπλωματικής και την άριστη συνεργασία μας. Τέλος θα ήθελα να ευχαριστήσω τον υποψήφιο διδάκτορα του τμήματος Πολιτικών Μηχανικών Ηλία Σιάρκο για την τεράστια βοήθεια του, η οποία ήταν καθοριστική για την επιτυχή ολοκλήρωση της διπλωματικής εργασίας. iii

Περιεχόμενα Περίληψη Abstract Πρόλογος i ii iii 1 Εισαγωγή 1 1.1 Γενικά... 1 1.2 Δομή της εργασίας... 5 2 Το λογισμικό MODFLOW 6 2.1 Περιγραφή των αρχών λειτουργίας του λογισμικού... 6 2.2 Βασικές αρχές του λογισμικού... 7 2.3 Δεδομένα εισαγωγής για την εκτέλεση του MODFLOW... 7 2.4 Λειτουργία του λογισμικού... 8 2.5 Βασικά υποπρογράμματα του MODFLOW... 9 2.6 Πρόγραμμα GMS... 13 3 Περιγραφή της περιοχής μελέτης 15 3.1 Η περιοχή των Ν.Μουδανιών... 15 3.2 Γεωλογία της περιοχής... 17 3.3 Υδρογεωλογία της περιοχής... 18 4 Μοντέλο ροής 21 4.1 Εννοιολογικό μοντέλο... 21 4.2 Αριθμητικό μοντέλο... 22 4.3 Δημιουργία του μοντέλου του υδροφορέα... 23 4.4 Προσδιορισμός της γεωμετρίας του μοντέλου... 24 4.4.1 Εξωτερικά όρια... 24 4.4.2 Τύπος υδροφορέα... 24 4.4.3 Χωρική και χρονική διακριτοποίηση του μοντέλου... 25 4.5 Οριακές συνθήκες... 25 4.6 Αρχικές συνθήκες... 26 iv

4.7 Υδραυλικές παράμετροι... 27 4.8 Εκφόρτιση υδροφορέα... 28 4.9 Φόρτιση υδροφορέα... 30 4.9.1 Κατείσδυση... 30 4.9.2 Επιστροφές άρδευσης... 31 4.9.3 Επιστροφές λυμάτων... 32 4.10 Ρύθμιση του μοντέλου... 32 5 Αποτελέσματα μοντέλου ροής 34 5.1 Πτώση στάθμης... 34 5.2 Πιεζομετρικό φορτίο... 35 5.3 Βάθος άντλησης... 37 6 Κόστος άντλησης αρδευτικού νερού 54 6.1 Κόστος άντλησης... 54 6.2 Το συνολικό κόστος του αρδευτικού νερού... 73 7 Συμπεράσματα 75 Βιβλιογραφία 78 Παράρτημα Α 81 Α.1 Ευρωπαϊκή Νομοθεσία... 81 Α.2 Ελληνική Νομοθεσία... 83 v

Κεφάλαιο 1 Εισαγωγή 1.1 Γενικά Η σημασία του νερού για τη ζωή και ως συστατικού του παγκόσμιου οικοσυστήματος γίνεται συνεχώς σαφέστερη. Είναι ένας πόρος που καλύπτει βασικές ανάγκες για τον ανθρώπινο πληθυσμό και αποτελεί προαπαιτούμενο για την ανάπτυξη της γεωργίας, της παραγωγής ενέργειας, της βιομηχανίας, των μεταφορών και του τουρισμού, ενώ παράλληλα είναι ζωτικός για όλα τα παγκόσμια οικοσυστήματα (Οδηγία Πλαίσιο περί Υδάτων 2000/60/ΕΚ, Παράρτημα Α1). Σύμφωνα με την ευρωπαϊκή οδηγία 2000/60/ΕΚ (2000) για τους υδατικούς πόρους, ως υπόγεια ύδατα ορίζεται το σύνολο των υδάτων που βρίσκονται κάτω από την επιφάνεια του εδάφους στη ζώνη κορεσμού και σε άμεση επαφή με το έδαφος ή το υπέδαφος. Το νερό κατανέμεται στη φύση σύμφωνα με τον παρακάτω πίνακα: Πίνακας 1.1: Κατανομή νερού στη φύση (πηγή: U.S. Geological Survey 2011) Κατανομή νερού στη φύση Ποσοστό (%) Θαλασσινό νερό 97,39 Πάγος 2,01 Υπόγειο νερό 0,58 Λίμνες και ποταμοί 0,02 Ατμόσφαιρα 0,001 Η Εικόνα 1.1 και ο Πίνακας 1.1 παρουσιάζουν μια λεπτομερή περιγραφή της κατανομής του νερού της Γης. Από τα συνολικά 1.386 εκατομμύρια κυβικά χιλιόμετρα του νερού στη Γη περισσότερο από 97% είναι αλμυρό, το 68% του γλυκού νερού είναι δεσμευμένο σε πάγο και παγετώνες. Ακόμα ένα 30% του γλυκού νερού βρίσκεται σε υπόγειους υδροφορείς. Το 1

επιφανειακό γλυκό νερό που βρίσκεται σε ποτάμια και λίμνες είναι συνολικά 93.100 κυβικά χιλιόμετρα και αντιπροσωπεύει περίπου το 1/700 του 1% του συνολικού νερού στη Γη. Εικόνα 1.1: Παγκόσμια κατανομή νερού (πηγή: Gleick, P. H., 2006: Water resources. In Encyclopedia of Climate and Weather, ed. By S. H. Schneider, Oxford University Press, New York) Πίνακας 1.2: Κατανομή του γλυκού νερού (πηγή: U.S. Geological Survey 2011) Κατανομή του γλυκού νερού Ποσοστό (%) Πάγος 77,23 Υπόγειο νερό μέχρι 800m 9,86 Υπόγειο νερό από 800-4000m 12,35 Εδαφική υγρασία 0,17 Λίμνες 0,35 Ποταμοί 0,003 Υδρικά ορυκτά 0,001 Φυτά-Ζώα-Άνθρωποι 0,003 Ατμόσφαιρα 0,04 Το γλυκό νερό είναι μόλις το 2,6% της συνολικής ποσότητας του νερού στη γη. Το θαλασσινό νερό αποτελεί τη συντριπτική πλειοψηφία της συνολικής ποσότητας. Η εκμετάλλευσή του είναι πολύ περιορισμένη λόγω του απαγορευτικά υψηλού κόστους αφαλάτωσης. Ουσιαστικά το 0,6% των παγκόσμιων αποθεμάτων προορίζεται για χρήση. Το 2

98% αυτού είναι υπόγειο. Η κάλυψη, λοιπόν των ανθρώπινων αναγκών σε νερό είναι στενά συνδεδεμένη με τη χρήση των υπόγειων αποθεμάτων. Ο υδροφορέας υπό μελέτη αντιμετωπίζει σημαντικό πρόβλημα μείωσης των υδατικών αποθεμάτων και χαρακτηρίζεται ως απειλούμενος (Εικόνα 1.2). Η κατάσταση στη δυτική Χαλκιδική κρίνεται ως κρίσιμη εξαιτίας της εντατικής άρδευσης, της οικιστικής και τουριστικής ανάπτυξης (Ι.Γ.Μ.Ε 2009). Εικόνα 1.2: Χάρτης υδροφορέων με βάση τα αποθέματα τους (πηγή: Ι.Γ.Μ.Ε 2009) Η χρήση του νερού διακρίνεται σε 4 κατηγορίες: στην αρδευτική, την υδρευτική, τη βιομηχανική και την ενεργειακή. Η κατανάλωση δεν κατανέμεται ισόποσα στις 4 χρήσεις. Η αρδευτική χρήση απαιτεί το συντριπτικά μεγαλύτερο ποσοστό. Ιδιαίτερα για την Ελλάδα, όπου η αγροτική παραγωγή αποτελεί ένα σημαντικό ποσοστό του ΑΕΠ, απαιτεί περίπου το 85% της συνολικά χρησιμοποιούμενης ποσότητας. Η απαιτούμενη ποσότητα είναι ιδιαίτερα αυξημένη, επειδή ένα μεγάλο ποσοστό του νερού χάνεται λόγω της κακής κατάστασης των δικτύων ή των ακατάλληλων τεχνικών άρδευσης. Την κατάσταση επιβαρύνει το γεγονός ότι πολλές άνυδρες καλλιέργειες έχουν αντικατασταθεί από υδροβόρα είδη, όπως οι σύγχρονες ποικιλίες βαμβακιού και τα εσπεριδοειδή. Στην Εικόνα 1.3 παρουσιάζεται η κατανομή της χρήσης του νερού. 3

Εικόνα 1.3: Κατανομή της χρήσης του νερού.(πηγή: Μιμίκου, 2008) Η ζήτηση για αρδευτικό νερό ικανοποιείται κατά κύριο λόγο με γεωτρήσεις άντλησης. Τα επιφανειακά νερά καλύπτουν τη ζήτηση σε μικρό ποσοστό κυρίως στην ηπειρωτική Ελλάδα, ενώ στα νησιά η ζήτηση καλύπτεται αποκλειστικά από γεωτρήσεις άντλησης. Το αποτέλεσμα αυτής της υπεράντλησης είναι η ραγδαία μείωση των υπόγειων αποθεμάτων νερού με ρυθμό πολύ ταχύτερο από αυτό της ανανέωσή τους. Η εκφόρτιση των υδροφορέων στο μεγαλύτερο ποσοστό της οφείλεται στις αντλούμενες ποσότητες για την κάλυψη των αρδευτικών αναγκών, από τις διάσπαρτες γεωτρήσεις. Η χρήση των υπόγειων υδάτων για την κάλυψη των αρδευτικών αναγκών οφείλεται στα πολλά πλεονεκτήματά τους. Τα υπόγεια ύδατα εκτείνονται σε μία μεγάλη περιοχή και είναι δυνατό να ικανοποιούν τη ζήτηση με τοπικές γεωτρήσεις, χαμηλού κατασκευαστικού κόστους, χωρίς να απαιτούνται δαπανηρά έργα μεταφοράς των επιφανειακών νερών. Μακροπρόθεσμα όμως το κόστος του νερού αυξάνει, γιατί εξαρτάται από το βάθος άντλησής του, το οποίο διαρκώς αυξάνει. Η μελέτη της εξέλιξης της στάθμης σε βάθος χρόνου στηρίζεται στη χρήση μοντέλων, τα οποία προσομοιώνουν την εξέλιξη του υδροφορέα. Τα μαθηματικά ομοιώματα είναι τα πλέον συνηθισμένα στην υδρογεωλογία. Οι βασικοί στόχοι που επιδιώκονται μέσω της σύνθεσης ενός μοντέλου υπόγειας ροής είναι: 1. Προσομοίωση των μηχανισμών λειτουργίας και εξέλιξης ενός υδροφόρου συστήματος 2. Εφαρμογή και εκτέλεση εναλλακτικών σεναρίων και δράσεων διαχείρισης του υπόγειου νερού. 3. Σχεδιασμός έργων και εφαρμογή ενδεδειγμένων μέτρων μετά την επιλογή του καταλληλότερου σεναρίου για τη βελτιστοποίηση της χρήσης των υδάτινων πόρων. 4

Η εκτέλεση του μοντέλου πραγματοποιήθηκε με χρήση του υπολογιστικού κώδικα MODFLOW (Modular three dimensional finite difference ground water flow model, το οποίο βρίσκεται ενσωματωμένο στο πρόγραμμα GMS (Groundwater Monitoring System). Από την εκτέλεση του μοντέλου απορρέουν συμπεράσματα για την εξέλιξη του πιεζομετρικού φορτίου, την πτώση στάθμης και το βάθος άντλησης από την επιφάνεια του εδάφους για το χρονικό διάστημα μελέτης. Το βάθος άντλησης καθορίζει την απαιτούμενη κατανάλωση ενέργειας που απαιτείται για την άντληση. 1.2 Δομή της εργασίας Η διπλωματική εργασία πραγματεύεται τη συσχέτιση του βάθους άντλησης στις αρδευτικές γεωτρήσεις με το κόστος άντλησης της αρδευτικής χρήσης του υπόγειου νερού. Στο 1 o κεφάλαιο γίνεται μια σύντομη αναφορά στην αξία του νερού σε όλες τις πτυχές της οικονομικής ζωής και στην κατανομή του νερού παγκοσμίως. Το υπόγειο νερό αποτελεί την κυριότερη πηγή άντλησης γλυκού νερού για την κάλυψη της ζήτησης. Στο 2 ο κεφάλαιο περιγράφεται ο κώδικας MODFLOW (αρχές λειτουργίας, δεδομένα εισαγωγής, λειτουργία) ο οποίος χρησιμοποιείται για τη κατασκευή του μοντέλου. Ο κώδικας MODFLOW εκτελείται με τη χρήση του προγράμματος GMS. Στο 3 ο κεφάλαιο παρουσιάζεται η περιοχή μελέτης. Γίνεται περιγραφή της περιοχής μελέτης και προσδιορίζονται τα βασικά γεωλογικά και υδρογεωλογικά χαρακτηριστικά της (υδραυλική αγωγιμότητα, μεταφορικότητα, ειδική αποθηκευτικότητα). Στο 4 ο κεφάλαιο αναπτύσσεται το μοντέλο ροής. Η ανάπτυξη του εννοιολογικού/αριθμητικού μοντέλου περιλαμβάνει τη σχεδίαση του υδροφορέα, τον προσδιορισμό της γεωμετρίας του μοντέλου, τις αρχικές συνθήκες, τις οριακές συνθήκες, τις υδραυλικές παραμέτρους, τη φόρτιση και εκφόρτιση του υδροφορέα καθώς και τη ρύθμιση του μοντέλου. Στο 5 ο κεφάλαιο παρουσιάζονται τα αποτελέσματα από την εκτέλεση του μοντέλου (πιεζομετρικό φορτίο, πτώση στάθμης και βάθος άντλησης). Στο 6 ο κεφάλαιο χρησιμοποιούνται τα αποτελέσματα που εξήχθησαν από το προηγούμενο κεφάλαιο (βάθος άντλησης) για την εκτίμηση του κόστους άντλησης του νερού αρδευτικής χρήσης. Στο 7 ο κεφάλαιο παρουσιάζονται τα συμπεράσματα από την εκτέλεση του μοντέλου εστιάζοντας χωρική και χρονική μεταβολή του κόστους άντλησης του αρδευτικού νερού. Στο Παράρτημα Α αναπτύσσεται η νομοθεσία που αφορά τη προστασία και τη διασφάλιση ποιότητας των υδάτων. Επικεντρώνεται στην Οδηγία 2000/60/ΕΚ που αποτελεί οδηγό για τη νομοθεσία για τα ύδατα σε ευρωπαϊκό επίπεδο. 5

Κεφάλαιο 2 Το λογισμικό MODFLOW 2.1 Περιγραφή των αρχών λειτουργίας του λογισμικού Το MODFLOW (Modular three dimensional finite difference ground water flow model) της Αμερικανικής Υπηρεσίας Γεωλογικών Ερευνών (U.S.G.S.) είναι ο γνωστότερος υπολογιστικός κώδικας προσομοίωσης της ροής του υπόγειου νερού. Είναι ένας «κεντροβαρικής» διάταξης κώδικας που χρησιμοποιεί τη μέθοδο των πεπερασμένων διαφορών για την προσομοίωση της κίνησης του υπόγειου νερού στη κορεσμένη ζώνη. Ο κώδικας MODFLOW παρέχει τη δυνατότητα μονοδιάστατης, δισδιάστατης ή και τρισδιάστατης προσομοίωσης. Ο οριζόντιος κάναβος προσδιορίζεται από τους άξονες x & y. Τα δεδομένα στον κατακόρυφο άξονα προσδιορίζονται έμμεσα από τον κώδικα. Έχει τη δυνατότητα προσομοίωσης της ροής του υπόγειου νερού τόσο σε συνθήκες σταθερής ροής (steady case) όσο και σε συνθήκες μεταβαλλόμενης ροής (transient data), (McDonanld & Harbaugh, 1988). Η λειτουργία του MODFLOW βασίζεται στην αριθμητική επίλυση μιας κύριας διαφορικής εξίσωσης, που προκύπτει από την εφαρμογή της εξίσωσης διατήρησης της μάζας και του νόμου του Darcy. Ο Θεμελιώδης νόμος της υδραυλικής των υπόγειων ροών, που, αποτελεί την εξίσωση κίνησης μιας υπόγειας ροής και στη γενική του μορφή γράφεται ως εξής (Λατινόπουλος, 1998): Q=A K Δh/L (2.1) όπου: Q= η παροχή της υπόγειας ροής Κ= η υδραυλική αγωγιμότητα του πορώδους μέσου Α= το εμβαδόν της διατομής μέσα από την οποία πραγματοποιείται η ροή Δh= η διαφορά υδραυλικού φορτίου μεταξύ δύο σημείων του πορώδους μέσου L= το μήκος της ροής μεταξύ των προαναφερθέντων σημείων 6

2.2 Βασικές αρχές του λογισμικού Οι βασικές αρχές που διέπουν τον κώδικα είναι (Essink, 2000, Καλλιώρας, 2007): 1. Το υδρογεωλογικό σύστημα είναι δυνατό να προσομοιωθεί για μόνιμη ροή (steady case) αλλά και για μεταβαλλόμενη ροή (transient case). 2. Το μαθηματικό υπόβαθρο βασίζεται στη μέθοδο των πεπερασμένων διαφορών για το κέντρο κάθε κυψελίδας (cell) του μοντέλου. 3. Δεν υπάρχει ροή έξω από τα όρια του μοντέλου προς την περιοχή προσομοίωσης. 4. Το μέσο το οποίο προσομοιώνεται μπορεί να είναι ομοιογενές ή ανομοιογενές. 5. Το μέσο το οποίο προσομοιώνεται μπορεί να είναι είτε ισότροπο είτε ανισότροπο. 6. Το σύστημα ροής δύναται να έχει ακανόνιστο σχήμα και να περικλείει συνδυασμούς υδροφόρων στρωμάτων. Μερικές από τις παραδοχές του κώδικα MODFLOW παρατίθενται παρακάτω: 1. Η πυκνότητα του νερού θεωρείται σταθερή. 2. Η κίνηση του υπόγειου νερού γίνεται σε τρεις διαστάσεις (x,y,z). 3. Οι ιδιότητες της κάθε κυψελίδας κατανέμονται ομοιόμορφα και ομοιογενώς. 2.3 Δεδομένα εισαγωγής για την εκτέλεση του MODFLOW Η εφαρμογή του κώδικα MODFLOW σε μία περιοχή προϋποθέτει την εισαγωγή κάποιων απαραίτητων δεδομένων, τα οποία είναι (Βουδούρης, 2001; Παναγόπουλος κ.α., 1999): 1. Τα γεωμετρικά χαρακτηριστικά του υδροφορέα. 2. Οι αρχικές συνθήκες (initial heads), δηλαδή οι τιμές του πιεζομετρικού φορτίου σε συγκεκριμένα σημεία και σε όλη την έκταση του υδροφορέα. 3. Οι οριακές συνθήκες, είτε με τιμές πιεζομετρικού φορτίου, είτε με τη μορφή ροής στα όρια του κανάβου. 4. Οι υδραυλικές παράμετροι (υδραυλική αγωγιμότητα, ειδική αποθηκευτικότητα). 5. Οι παροχές άντλησης ή εμπλουτισμού. 6. Ρυθμός τροφοδοσίας από κατείσδυση του βρόχινου νερού 7. Οι διηθήσεις ή οι εκφορτίσεις του υδροφόρου συστήματος προς άλλα υδροφόρα συστήματα 8. Οι επιστροφές άρδευσης. Σε όλες τις παραπάνω παραμέτρους θα πρέπει να γίνει προσαρμογή των μονάδων μέτρησης σε ένα ενιαίο σύστημα. Η χωρική διακριτοποίηση του υδροφορέα υλοποιείται με τη κατασκευή ενός δικτύου από τρισδιάστατα ορθογώνια που ονομάζονται κελιά (cells). Η θέση των κελιών περιγράφεται με τη μορφή γραμμών, στηλών και στρωμάτων. Τα κελιά μπορεί να 7

είναι ισομεγέθη, ενώ κάποια από αυτά να είναι ενεργά και ένα άλλο ανενεργά. Η στάθμη του υπόγειου νερού υπολογίζεται για ένα σημείο της κάθε κυψελίδας που ονομάζεται κόμβος. Στην προσομοίωση με το MODFLOW ο υπολογισμός του φορτίου γίνεται στο κέντρο των κελιών. Οι τύποι των κελιών που χρησιμοποιούνται για να αναπαραστήσουν τις συνθήκες στα όρια, είναι οι ακόλουθοι: 1. σταθερού φορτίου (constant head). Στα όρια αυτά η στάθμη παραμένει σταθερή σε όλη τη διάρκεια της προσομοίωσης. 2. κελιά μηδενικής ροής (no flow boundary ή inactive). Στα όρια μηδενικής ροής οι εισροές είναι μηδενικές. 3. κελιά μεταβαλλόμενου φορτίου (variable head cell). Στις κυψελίδες μεταβαλλόμενου φορτίου η στάθμη μεταβάλλεται με το χρόνο. 4. κελιά σταθερής εισροής ή constant flux ή GHB (general head boundaries). Στα όρια αυτά η εισροή παραμένει σταθερή και η στάθμη μεταβάλλεται ανάλογα με τις μεταβολές στις γειτονικές κυψελίδες. Το πλήθος των κελιών που μπορούν να χρησιμοποιηθούν για την προσομοίωση μιας περιοχής είναι απεριόριστο και ουσιαστικά περιορίζεται μόνο από τη διαθέσιμη υπολογιστική ισχύ. Το συνολικό μέγεθος του μοντέλου προσδιορίζεται με τον αριθμό γραμμών, τον αριθμό στηλών και τον αριθμό στρωμάτων. Τα υδροφόρα στρώματα μπορεί να είναι 2.4 Λειτουργία του λογισμικού Η βασική εξίσωση πεπερασμένης διαφοράς που χρησιμοποιεί το MODFLOW είναι (Essink, 2000): ΣQi=Ss ΔV (ΔΦ/ Δt ) (2.2) όπου: Ss: η ειδική αποθηκευτικότητα του πορώδους υλικού Qi: ο συνολικός ρυθμός παροχής σε κάθε κυψελίδα ΔV: ο όγκος της κυψελίδας ΔΦ: η μεταβολή του υδραυλικού φορτίου για χρονικό διάστημα Δt Η επίλυση της βασικής εξίσωσης, από το πρόγραμμα MODFLOW γίνεται με την επαναληπτική μέθοδο. Αναλυτικότερα υπάρχει δυνατότητα χρήσης τριών διαφορετικών μεθόδων: 8

1. Ισχυρά πεπλεγμένη (Strongly Implicit Procedure 1, S.I.P.) 2. Σταδιακή υπερχαλάρωση των κόμβων (Slice Successive Overlaxation 1, S.O.R.1). 3. Υπό προϋποθέσεις συζυγών κλίσεων (Preconditioned Conjugate Gradient 2,P.C.G.2) Η τρισδιάστατη κίνηση υπογείου ύδατος, υπό συνθήκες μη μόνιμης ροής για περιορισμένο υδροφορέα περιγράφεται από τη διαφορική εξίσωση (Λατινόπουλος, 2008): (2.3) όπου: Τ : η μεταφορικότητα (L 2 /T) φ : το υδραυλικό φορτίο (L) b: το πάχος του υδροφορέα (L) S: η ειδική αποθηκευτικότητα του πορώδους μέσου ( L -1 ) t : ο χρόνος (T) Q: ο ανηγμένος όρος πηγής που αφορά τις παροχές που εισάγονται ή αντλούνται Η τρισδιάστατη κίνηση υπογείου ύδατος, υπό συνθήκες μη μόνιμης ροής για φρεάτιο υδροφορέα περιγράφεται από τη διαφορική εξίσωση (Λατινόπουλος, 2008): όπου: Τ : η μεταφορικότητα (L 2 /T) φ: το υδραυλικό φορτίο (L) b: το πάχος του υδροφορέα (L) t : ο χρόνος (T) Sy: η ειδική απόδοση ή πορώδες του εδάφους q R : η επιφανειακή φόρτιση με νερό του φρεάτιου υδροφορέα (L 3 ) (2.4) Στη γενική περίπτωση, η ειδική αποθηκευτικότητα S και η υδραυλική αγωγιμότητα K είναι συναρτήσεις του χώρου, ενώ η παροχή Q ανά μονάδα όγκου είναι συνάρτηση του χώρου και του χρόνου. Η εξίσωση της ροής μαζί με τις οριακές και αρχικές συνθήκες στην περιοχή προσομοίωσης αποτελούν τη μαθηματική αναπαράσταση της ροής των υπόγειων νερών στο σύστημα (McDonanld & Harbaugh, 1988). 9

2.5 Βασικά υποπρογράμματα του MODFLOW Ο κώδικας MODFLOW έχει σπονδυλωτή δομή και αποτελείται από αυτοτελή πακέτα κάθε ένα εκ των οποίων επιτελεί μια συγκεκριμένη εργασία. Τα πακέτα που συνήθως χρησιμοποιούνται κατά την προσομοίωση των υπογείων ροών είναι τα εξής (Βουδούρης, 2004): 1) Βασικό πακέτο (Basic Package, BAS) Τα δεδομένα που εισάγονται στο βασικό πακέτο σχετίζονται με: τον αριθμό των γραμμών και στηλών τον αριθμό των υδροφόρων στρωμάτων τη χρονική περίοδο προσομοίωσης το βήμα κάθε περιόδου τον καθορισμό των μονάδων μέτρησης τις οριακές συνθήκες σε κάθε κόμβο του κανάβου. Ως αρχική συνθήκη εισάγεται η πιεζομετρία της περιόδου αναφοράς που προέρχεται από τις μετρήσεις πεδίου. 2) Πακέτο κεντροβαρικής διάταξης της ροής (Block-Centered Flow Package) Στο πακέτο αυτό εισάγονται πληροφορίες που αφορούν: τον τύπο του υδροφορέα (ελεύθερος, υπό πίεση, ημιελεύθερος) τις συνθήκες ροής (μόνιμη ή μη μόνιμη κατάσταση ροής) τις διαστάσεις των κυψελίδων του κανάβου στους άξονες χ και y τις συνιστώσες της υδραυλικής αγωγιμότητας για τους ελεύθερους υδροφόρους ορίζοντες ή της μεταφορικότητας για τους υπό πίεση υδροφόρους ορίζοντες το συντελεστή αποθηκευτικότητας ή το ενεργό πορώδες. 3) Εμπλουτισμός (Recharge Package, RCH) Το πακέτο αυτό προσομοιώνει την επιφανειακή κατανομή του εμπλουτισμού προς τη κορεσμένη ζώνη του υδροφόρου συστήματος. Ο εμπλουτισμός μπορεί να προέρχεται είτε από την κατείσδυση του βρόχινου νερού και των αστικών λυμάτων είτε από τεχνητό εμπλουτισμό. 10

4) Γεωτρήσεις (Well Package) Το πακέτο αυτό αναφέρεται στα δεδομένα των γεωτρήσεων άντλησης ή εμπλουτισμού σε ένα υδροφορέα για μια δεδομένη περίοδο. Οι θετικές τιμές της παροχής υποδηλώνουν εμπλουτισμό ενώ οι αρνητικές κατάσταση άντλησης. Ο ρυθμός άντλησης δεν επηρεάζεται από το μέγεθος της κυψελίδας και από το πιεζομετρικό της φορτίο. 5) Υδρορεύματα (River, RIV) Το πακέτο αυτό προσομοιώνει τη ροή νερού μεταξύ υδρορέμματος (ποταμού, λίμνης) και υδροφόρου. Τα υδρορέμματα τροφοδοτούν τον υδροφόρο ή τροφοδοτούνται από αυτόν, ανάλογα με την υδραυλική κλίση μεταξύ του επιφανειακού υδάτινου σώματος και του υδροφόρου. Το πακέτο «River» απαιτεί τις παρακάτω πληροφορίες για κάθε κυψελίδα που περιέχει όριο ποταμού: Το υψόμετρο της στάθμης του υδρορέμματος Το υψόμετρο του πυθμένα του υδρορέμματος (υψόμετρο κοίτης). Την αγωγιμότητα (C). 6) Ισχυρά πεπλεγμένη μέθοδος (Strongly Implicit Procedure Package, SIP) Το πακέτο αυτό αποτελεί μια μέθοδο επίλυσης του συστήματος γραμμικών εξισώσεων που προκύπτει με τη χρήση επαναληπτικών διαδικασιών. Για κάθε κυψελίδα χρησιμοποιείται μια εξίσωση πεπερασμένων διαφορών. Οι εξισώσεις του κανάβου να επιλύονται ταυτόχρονα σε κάθε βήμα με τη λήψη της πιεζομετρικής στάθμης για κάθε κόμβο. 7) Όριο γενικού φορτίου (General Head Boundary, G.H.B.) Το πακέτο αυτό χρησιμοποιείται κυρίως για την προσομοίωση της υπόγειας επικοινωνίας με γειτονικούς υδροφορείς. Προσομοιώνει την υδραυλική σύνδεση με έναν υδροφορέα που βρίσκεται εκτός των ορίων της προσομοιωμένης περιοχής και υποδηλώνει την ύπαρξη μιας πλευρικής τροφοδοσίας. Η παροχή τροφοδοσίας είναι ανάλογη προς τη διαφορά της στάθμης ανάμεσα στην εξωτερική αυτή πηγή και σε κάθε κυψελίδα στην περιοχή του μοντέλου. Η παροχή αυτή επίσης εξαρτάται από την αγωγιμότητα (conductance) των υλικών ανάμεσα στην εξωτερική πηγή και στην κυψελίδα ή τις κυψελίδες του μοντέλου με τις οποίες γειτνιάζει. Το πακέτο αυτό απαιτεί για κάθε κελί: 11

Το γενικό φορτίο: Είναι το επίπεδο της υδάτινης επιφάνειας στο όριο. Υπάρχει η δυνατότητα να είναι φυσικά καθορισμένο ή λαμβάνεται από τη ρύθμιση του μοντέλου (με την προϋπόθεση ότι υπάρχουν αρχικά δεδομένα). Την αγωγιμότητα: Αντιπροσωπεύει την αντίσταση της ροής ανάμεσα στο όριο γενικού φορτίου και τα υπόγεια νερά της προσομοιωμένης περιοχής. 8) Σταθερό Φορτίο (Constant head) Τα όρια σταθερού φορτίου μένουν αμετάβλητα κατά τη διάρκεια της προσομοίωσης. Στην έναρξη και στο τέλος της προσομοίωσης τα φορτία είναι σταθερά. Οι τιμές τους ορίζονται στην αρχή της προσομοίωσης και είναι σταθερές (constant). 9) Εξατμισοδιαπνοή (Evapotranspiration) Το πακέτο αυτό προσομοιώνει τα αποτελέσματα της διαπνοής των φυτών και της εξάτμισης από την επιφάνεια του εδάφους. Στο GMS για τον κώδικα MODFLOW η εξατμισοδιαπνοή εισάγεται στο ανώτερο στρώμα. 10) Στραγγίσεις (Drains) Το πακέτο αυτό προσομοιώνει τα αποτελέσματα της επιστροφής του αρδευτικού νερού στον υδροφόρο ορίζοντα. Ένα μέρος του αρδευτικού νερού συγκρατείται από τα φυτά ενώ ένα μικρό ποσοστό διέρχεται μέσω της ακόρεστης ζώνης στην κορεσμένη. 11) Διαχείριση Αποτελεσμάτων (Output Control) Στο πακέτο αυτό καθορίζεται ο τρόπος και η μορφή των αποτελεσμάτων της προσομοίωσης. Τα αποτελέσματα του μοντέλου είναι δυνατόν να παρουσιαστούν με τη χρήση προγραμμάτων CAD και GIS. Η απεικόνιση τους βοηθάει στην καλύτερη κατανόηση των αποτελεσμάτων στο σύνολο της περιοχής προσομοίωσης. 12

2.6 Πρόγραμμα GMS Το πρόγραμμα GMS (Groundwater Modeling System) είναι το πιο σύγχρονο υπολογιστικό περιβάλλον για τη μοντελοποίηση της υπόγειας ροής. Είναι ένα πλήρες πακέτο που παρέχει τη δυνατότητα προσομοίωσης κάθε φάσης των υπόγειων υδάτων χρησιμοποιώντας τις μεθόδους πεπερασμένων διαφορών και πεπερασμένων στοιχείων που εφαρμόζονται ευρέως στο χώρο της υπόγειας υδραυλικής. Βασίζεται στην αριθμητική επίλυση μιας κύριας διαφορικής εξίσωσης, όπως προκύπτει από την εφαρμογή της εξίσωσης διατήρησης της μάζας και του νόμου του Darcy. Το GMS απλοποιεί τη μοντελοποίηση της ροής, συγκεντρώνοντας όλα τα εργαλεία που απαιτούνται για την ολοκλήρωση μιας επιτυχημένης μελέτης. Παρέχει ένα ολοκληρωμένο γραφικό περιβάλλον για την εννοιολογική και αριθμητική προσομοίωση, εργαλεία για τη χωρική και χρονική διακριτοποίηση του μοντέλου, την εισαγωγή οριακών και αρχικών συνθηκών. Προσφέρει τη δυνατότητα γραφικής απεικόνισης των αποτελεσμάτων (πιεζομετρικό φορτίο, πτώση στάθμης). Αποτελεί ουσιαστικά μία μάσκα εισαγωγής δεδομένων τα οποία στη συνέχεια χρησιμοποιούνται από τα υποπρογράμματα που περιλαμβάνει. Είναι γραμμένο σε γλώσσα προγραμματισμού FORTAN και περιλαμβάνει το κεντρικό πρόγραμμα και μια σειρά από ανεξάρτητα υποπρογράμματα (packages): MODFLOW MODPATH MT3DMS/RT3D SEAM3D FEMWATER PEST UTEXAS MODAEM SEEP2D Χρησιμοποιώντας GMS, ο χρήστης μπορεί να επιλέξει ένα μόνο κελί ή μια σειρά από κελιά και να ορίσει τα υδρογεωλογικά χαρακτηριστικά και τις οριακές συνθήκες με τη χρήση διαδραστικών παραθύρων διαλόγου. Επιπλέον, μέσω ενός φύλλου διαλόγου είναι δυνατή η επεξεργασία των τιμών για κάθε επιμέρους υδρογεωλογικό χαρακτηριστικό για ολόκληρο το μοντέλο. Τα δεδομένα εισόδου μπορούν να εισαχθούν με παρεμβολή από ένα αραιό σύνολο διάσπαρτα σημεία δεδομένων Το πρόγραμμα GMS συνιστά το πιο πλήρες πρόγραμμα που υποστηρίζει τον κώδικα MODFLOW στην αγορά. 13

Εικόνα 2.1: Εφαρμογή του κώδικα MODFLOW με χρήση του GMS (πηγή: Βρατσκίδου, 2010) Σημαντικό πλεονέκτημα του προγράμματος GMS είναι η δυνατότητα συνδυασμού του με σχεδιαστικά προγράμματα CAD και GIS για τη γραφική απεικόνιση των αποτελεσμάτων του. Εικόνα 2.2: Τρισδιάστατη απεικόνιση αποτελεσμάτων του GMS (πηγή: Παπαπέτρου, 2009) 14

Κεφάλαιο 3 Περιγραφή της περιοχής μελέτης 3.1 Η περιοχή των Ν.Μουδανιών Ο υδροφορέας μελέτης της παρούσας διπλωματικής εργασίας βρίσκεται στην ευρύτερη περιοχή του Καλλικρατικού δήμου Ν. Προποντίδας (Εικόνα 3.1), στα όρια του πρώην δήμου των Ν.Μουδανιών περίπου 50 km νοτιοανατολικά της Θεσσαλονίκης. Η λεκάνη απορροής του Δήμου Ν.Μουδανιών έχει έκταση 127 km 2 και διεύθυνση ΒΑ ΝΔ. Η Ελλάδα χωρίζεται σε 14 υδατικά διαμερίσματα σύμφωνα με το Ν 1379 του 1987. Η περιοχής μελέτης ανήκει στο 10 0 υδατικό διαμέρισμα, της Κεντρικής Μακεδονίας. Εικόνα 3.1: Η περιοχή μελέτης 15

Η λεκάνη απορροής των Ν. Μουδανιών έχει μέγεθος 127,22 km 2 και χωρίζεται σε πεδινό και λοφώδες τμήμα. Πίνακας 3.1: Γεωμορφολογικά στοιχεία της λεκάνης απορροής (πηγή: Λατινόπουλος κ.ά., 2003) Έκταση (km 2 ) Έκταση (%) Μέσο υψόμετρο εδάφους (m) Μέση κλίση εδάφους (%) Συνολική λεκάνη 127,22 100 210,9 1,8% Λοφώδης περιοχή 58,91 46,3 380 2,2% Πεδινή περιοχή 68,31 53,7 65 1,4% Η περιοχή είναι κυρίως αγροτική ενώ έχει αυξημένες υδρευτικές ανάγκες κατά τους καλοκαιρινούς μήνες λόγω της τουριστικής ανάπτυξης. Η κάλυψη των υδατικών αναγκών γίνεται με ένα πυκνό δίκτυο υδρευτικών γεωτρήσεων (Λατινόπουλος κ.ά. 2003, Παπαπέτρου 2009). Ο νομός Χαλκιδικής χαρακτηρίζεται ως ελλειμματικός όσο αφορά το υδατικό ισοζύγιο προσφοράς και ζήτησης. Στη περιοχή εντοπίζονται προβλήματα τα κυριότερα εκ των οποίων είναι: η υπεράντληση, η υφαλμύρωση των παράκτιων υδροφορέων και η ποιοτική υποβάθμιση των υπόγειων υδάτων. Η λεκάνη απορροής των Ν.Μουδανιών χαρακτηρίζεται από πυκνό υδρογραφικό δίκτυο και αραιή φυτική βλάστηση στο βόρειο τμήμα της η οποία καταλαμβάνει το 20% της συνολικής έκτασης. Το υπόλοιπο κομμάτι αναλογεί σε καλλιεργήσιμη γη (Λατινόπουλος κ.ά., 2003, Τσελεπή 2009). Εικόνα 3.2: Το υδρογραφικό δίκτυο της περιοχής (Πηγή: Λατινόπουλος κ.ά., 2003) 16

3.2 Γεωλογία της περιοχής Οι κυριότεροι σχηματισμοί στη Δυτική Χαλκιδική, χαρακτηρίζονται ως γεωλογικοί σχηματισμοί με υδροφορία (Ι.Γ.Μ.Ε, 1996). Στη περιοχή έρευνας κυριαρχεί ο σχηματισμός των Ν.Μουδανιών, σειρά ερυθρών αργίλων που επιφανειακά καλύπτει τη μεγαλύτερη έκταση της λεκάνης και σχηματίζει ένα ομαλό ανάγλυφο (Ι.Γ.Μ.Ε, 1988). Ο σχηματισμός περιλαμβάνει ένα μεγάλο όγκο ερυθροστρωμάτων τα οποία αποτελούνται από εναλλαγές αμμοχάλικων, ψαμμιτών, κροκάλων και αμμούχων-ιλυούχων αργίλων. Τα αδρομερή υλικά παρεμβάλλονται μέσα από αργίλους υπό μορφή φακών ή αποσφηνούμενων διαστρώσεων ποικίλου πάχους. Παρατηρείται έντονη ετερογένεια η οποία παρουσιάζεται στα υλικά τόσο στην κατακόρυφο όσο και κατά την οριζόντια έννοια, λόγω της εμφάνισης επάλληλων υδροφόρων στρωμάτων (αμμοχάλικων, κροκάλων) με εναλλαγές αδιαπέρατων (αργιλικών) και ημιδιαπερατών (αργιλοαμμίδων) στρωμάτων (Συρίδης, 1990, Ξεφτέρης, 2000). Η περιοχή μελέτης περιλαμβάνει λιμναίες, χερσαίες και σύγχρονες αποθέσεις από άμμο, άργιλο, κροκαλοπαγή, κοκκινόχωμα και μαργαϊκούς ασβεστόλιθους (Εικόνα 3.3). Εικόνα 3.3 :Γεωλογικός χάρτης Χαλκιδικής (πηγή: Ι.Γ.Μ.Ε., 1999) 17

3.3 Υδρογεωλογία της περιοχής Η εκτίμηση των υδρογεωλογικών συνθηκών μιας περιοχής βασίζεται στη γνώση των υδραυλικών χαρακτηριστικών των υδροφορέων. Προσδιορίζοντας τα χαρακτηριστικά αυτά (μεταφορικότητα, υδραυλική αγωγιμότητα και ειδική αποθηκευτικότητα), καθίσταται δυνατός ο καθορισμός της υδραυλικής συμπεριφοράς των υδροφορέων, η εκτίμηση των αποθεμάτων του υπόγειου νερού, η μελέτη της κίνησης των ρύπων σ αυτούς και συνολικά η ορθολογική διαχείριση του υδατικού δυναμικού της περιοχής. Στη περιοχή μελέτης συνυπάρχουν καρστικοί και αδιαπέρατοι σχηματισμοί (Εικόνα 3.4) λόγω της έντονης ετερογένειας που τη χαρακτηρίζει. Εικόνα 3.4: Οι υδρολιθολογικοί σχηματισμοί του υδατικού διαμερίσματος της Κεντρικής Μακεδονίας (πηγή: Υπουργείο Ανάπτυξης, 2007) Οι δοκιμαστικές αντλήσεις αποτελούν τη πιο αξιόπιστη μέθοδο για την εκτίμηση των υδραυλικών χαρακτηριστικών των γεωλογικών σχηματισμών διαμέσου των οποίων κινείται το νερό. Οι δοκιμαστικές αντλήσεις μας παρέχουν τη δυνατότητα εκτίμησης δύο βασικών υδραυλικών παραμέτρων του υδροφορέα, της υδραυλικής αγωγιμότητας και τη μεταφορικότητας. Στην Εικόνα 3.5 παρουσιάζεται η θέση των γεωτρήσεων παρατήρησης. 18

Εικόνα 3.5: Δίκτυο γεωτρήσεων παρατήρησης.(πηγή: Λατινόπουλος κ.ά., 2003) Οι τιμές των υδραυλικών παραμέτρων αποτελούν μέσο όρο των επάλληλων στρωμάτων γιατί οι γεωτρήσεις αντλούν από μεγάλα βάθη. Πίνακας 3.2: Τιμές των υδραυλικών παραμέτρων (πηγή: Λατινόπουλος κ.ά., 2003) Υδραυλική Γεώτρηση Μεταφορικότητα T (m 2 /s) αγωγιμότητα Κ (m/s) 483 2,60 x10-3 5,78 x10-4 488 2,84 x10-4 2,75 x10-5 504 5,60 x10-3 6,60 x10-4 421 2,40 x10-4 1,92 x10-6 670 2,25 x10-4 2,23 x10-6 816 2,02 x10-4 1,44 x10-6 901 1,01 x10-4 9,95 x10-7 909 3,05 x10-4 2,90 x10-6 919 2,03 x10-4 1,63 x10-6 923 2,27 x10-4 2,40 x10-6 19

Το μεγάλο εύρος τιμών που παρατηρείται για τη μεταφορικότητα (Τ) και κυρίως για την υδραυλική αγωγιμότητα (Κ) οφείλεται στην έντονη ετερογένεια που παρουσιάζει ο υδροφορέας κατά την κατακόρυφη και οριζόντια διεύθυνση. Η υδρολογική συμπεριφορά των διαφόρων γεωλογικών σχηματισμών, είναι συνάρτηση της λιθολογικής σύστασης και της κοκκομετρίας. Η περιοχή μελέτης χαρακτηρίζεται από πορώδη πετρώματα (Εικόνα 3.6) εντός των οποίων δημιουργούνται υδροφόρα συστήματα με μέτριες έως καλές υδροληπτικές δυνατότητες (Ι.Γ.Μ.Ε 1996). Εικόνα 3.6 :Υδρολιθολογικός χάρτης Κεντρικής Μακεδονίας (πηγή: Ι.Γ.Μ.Ε., 1996) 20

Κεφάλαιο 4 Μοντέλο ροής 4.1 Εννοιολογικό μοντέλο Τα πλέον συνηθισμένα μοντέλα στο χώρο της υδρογεωλογίας είναι τα μαθηματικά. Στοχεύουν στην προσομοίωση της κίνησης του υπόγειου νερού στη κορεσμένη ζώνη με τη χρήση διαφορικών εξισώσεων. Η προσομοίωση βασίζεται στην επίλυση βασικών εξισώσεων που περιγράφουν την κίνηση του υπόγειου νερού όπως είναι οι εξισώσεις του Darcy, Bernoulli, εξίσωση της συνέχειας, της διάχυσης και της ροής θερμότητας (Μάττας, 2009). Τα βασικότερα χαρακτηριστικά που απαιτούνται για τη σύνταξη του εννοιολογικού μοντέλου είναι η γεωμετρία των υδροφόρων στρωμάτων, τα υδραυλικά χαρακτηριστικά τους (αγωγιμότητα, μεταφορικότητα, αποθηκευτικότητα) η τροφοδοσία (υπόγειες πλευρικές εισροές, διηθήσεις, κατείσδυση, επιστροφές αρδεύσεων, τεχνητός εμπλουτισμός) και η εκφόρτιση. Στόχος του εννοιολογικού μοντέλου είναι η μετατροπή των εισαγόμενων γεωλογικών, υδρολογικών και υδρογεωλογικών δεδομένων σε τέτοια μορφή, έτσι ώστε να είναι δυνατή η μαθηματική τους έκφραση και η ποσοτική τους επεξεργασία. Η προσομοίωση της κίνησης του υπόγειου νερού με τη χρήση μαθηματικών μοντέλων απαιτεί την όσο το δυνατό καλύτερη κατανόηση των μηχανισμών λειτουργίας του υπό εξέταση υδροφόρου συστήματος. Είναι απαραίτητη η συλλογή δεδομένων και μετρήσεων όσον αφορά στα γεωλογικά, υδρογεωλογικά, υδρολογικά, τοπογραφικά στοιχεία της περιοχής έρευνας. Η σύνθεση των δεδομένων οδηγεί στη δημιουργία του εννοιολογικού μοντέλου. Το εννοιολογικό μοντέλο αποτελεί μια αναπαράσταση του φυσικού υδρογεωλογικού συστήματος (Μυριούνης, 2009). Κατά τη σύνταξη του εννοιολογικού μοντέλου είναι αναγκαίο να γίνουν κάποιες παραδοχές που αφορούν στα γεωλογικά κυρίως χαρακτηριστικά του. Το εννοιολογικό μοντέλο δε δύναται να περιγράψει με κάθε λεπτομέρεια τη λειτουργία του φυσικού συστήματος. Παρόλο αυτά, τα εννοιολογικά μοντέλα είναι αναγκαία για την κατανόηση της συμπεριφοράς και του μηχανισμού λειτουργίας του συστήματος της υπόγειας ροής. 21

4.2 Αριθμητικό μοντέλο Η ανάπτυξη των μοντέλων υπόγειας ροής απαιτεί τη μετάβαση από το εννοιολογικό στο αριθμητικό μοντέλο. Μετά τη δημιουργία του εννοιολογικού μοντέλου για την εκτέλεση του κώδικα MODFLOW και τη εξαγωγή αριθμητικών αποτελεσμάτων είναι αναγκαία η επιλογή του προγράμματος GMS: Map to ->ΜODFLOW/MODPATH. Η διαδικασία κατασκευής του αριθμητικού μοντέλου περιλαμβάνει διάφορα στάδια (Walton, 1991): Οριοθέτηση του προβλήματος που μελετάται Συλλογή και επεξεργασία δεδομένων Προγραμματισμός του μοντέλου Εξειδίκευση του μοντέλου εισάγοντας τα γεωμετρικά χαρακτηριστικά, τις διαστάσεις, τις υδραυλικές παραμέτρους, τα όρια και τις αρχικές συνθήκες. Έλεγχος αξιοπιστίας του μοντέλου Ρύθμιση του προκαταρτικού μοντέλου, καθώς και οριστικοποίησή του Ανάλυση της ευαισθησίας του προκαταρτικού μοντέλου Εικόνα 4.1:Μετάβαση από το εννοιολογικό μοντέλο στο αριθμητικό στο πρόγραμμα GMS 22

4.3 Δημιουργία του μοντέλου του υδροφορέα Η κατασκευή του μοντέλου περιλαμβάνει τη δημιουργία κανάβου, τη διακριτοποίηση του χώρου και του χρόνου, τον καθορισμό των αρχικών και οριακών συνθηκών, την εισαγωγή των υδραυλικών παραμέτρων και των φορτίσεων (αντλήσεις, τροφοδοσία). Εικόνα 4.2: Τα δημοτικά διαμερίσματα της περιοχής μελέτης Η περιοχή μελέτης δεν περιλαμβάνει το σύνολο της λεκάνης απορροής των Ν. Μουδανιών αλλά ένα μέρος της. Το μέγεθος της είναι 90.266,204 km 2 και περιλαμβάνει επτά δημοτικά διαμερίσματα. Πίνακας 4.1: Τα δημοτικά διαμερίσματα της περιοχής μελέτης Έκταση εντός Δημοτικό λεκάνης απορροής Διαμέρισμα (m 2 ) Αγ. Παντελεήμων 9.256,552 Ζωγράφου 4.546,774 Διονυσίου 9.243,161 Πορταριά 21.722,086 Φλογητά 8.549,823 Σήμαντρα 23.760,186 Ν. Μουδανιά 13.187,758 23

4.4 Προσδιορισμός της γεωμετρίας του μοντέλου Ο προσδιορισμός της γεωμετρίας του μοντέλου περιλαμβάνει τον ορισμό των εξωτερικών ορίων (από τις 4 πλευρές), τη κατασκευή του κανάβου και δεδομένα που σχετίζονται με το είδος και το μέγεθος του υδροφορέα. 4.4.1 Εξωτερικά όρια Ο υπό εξέταση υδροφορέας περιορίζεται στο κάτω όριο του από θάλασσα. Το αριστερό και το δεξί όριο έχουν προκύψει από μια αυθαίρετη τομή για τον καθορισμό των ορίων της περιοχής μελέτης. Το πάνω όριο έχει επιλεγεί με βάση τις μετρημένες τιμές του πιεζομετρικού φορτίου στην περιοχή το οποίο είναι ίσο με 150m. Εικόνα 4.3: Τα όρια της περιοχής μελέτης 4.4.2 Τύπος υδροφορέα Η αντιμετώπιση του υπό εξέταση υδροφορέα έχει αναχθεί σε πρόβλημα ροής περιορισμένου υδροφορέα με διαρροή. Το πάνω μέρος του υδροφορέα βρίσκεται, στο τέλος της αργιλικής στρώσης που βρίσκεται σε ένα μέσο βάθος 50m από την επιφάνεια του εδάφους. Ο υδροφορέας έχει μέσο πάχος, όπως προκύπτει από ελέγχους αντλήσεων, 130m. Το πάχος του υδροφορέα αντιστοιχεί σε διάφορα διαδοχικά διαπερατά στρώματα. 24

4.4.3 Χωρική και χρονική διακριτοποίηση του μοντέλου Η περιοχή προσομοίωσης διακριτοποιείται σε κάναβο αποτελούμενο από 80 στήλες και 115 γραμμές σε ένα επίπεδο (2-διάστατο μοντέλο). Η διάσταση της κάθε κυψελίδας είναι: 150x150 m. Η μορφή του κανάβου είναι ομοιόμορφη, όλα δηλαδή τα κελιά έχουν το ίδιο μέγεθος. Ο κάναβος αποτελείται από 9.600 κελιά εκ των οποίων τα 6.555 είναι ενεργά και 3045 είναι ανενεργά. Το ένα στρώμα στο άξονα z αναπαριστά τον περιορισμένο υδροφορέα που αποτελεί τον υπό εκμετάλλευση υδροφορέα της περιοχής (Siarkos & Latinopoulos, 2012). Η χρονική διακριτοποίηση του μοντέλου λαμβάνει χώρα ανάμεσα στο 2002 και στο 2022. Κάθε έτος χωρίζεται σε δύο περιόδους την αρδευτική και τη μη αρδευτική περίοδο. Οι περίοδοι εντατικής χρήσης (stress periods) είναι από 1 η Μάη έως 1 η Οκτώβρη 12:00 πμ. (153 μέρες) για την αρδευτική περίοδο και από 1 η Οκτώβρη μέχρι 1 η Μάη 12:00 πμ. (212 μέρες) για τη μη αρδευτική περίοδο. Οι περίοδοι καταπόνησης έχουν σχεδιαστεί με βήμα 1 και με πολλαπλασιαστή 1. 4.5 Οριακές συνθήκες Ως οριακές συνθήκες ονομάζονται οι συνθήκες ροής που επικρατούν στις θέσεις των ορίων του υδροφορέα. Οι τρεις βασικοί τύποι οριακών συνθηκών είναι: Συνθήκες σταθερού φορτίου ή οριακή συνθήκη 1 ου είδους, (συνθήκη Dirichlet). Στα όρια αυτά ισχύει ότι το φορτίο είναι σταθερό και ότι αποτελούν ισοδυναμικές γραμμές. Οι γραμμές ροής είναι κάθετες στα όρια αυτά. Συνθήκες σταθερής ροής ή οριακή συνθήκη 2 ου είδους, (συνθήκη Neumann). Αυτά τα όρια αποτελούν γραμμές ροής. Στις αδιαπέρατες επιφάνειες η μεταβολή του φορτίου κατά την κάθετη προς αυτές διεύθυνση είναι μηδέν. Οριακές συνθήκες εξαρτώμενες από το υδραυλικό φορτίο ή οριακή συνθήκη 3 ου είδους, (συνθήκη Cauchy). Οι συνθήκες αυτές είναι μικτού τύπου. Το δεξί και το αριστερό όριο λαμβάνονται ως 2 ου τύπου (μηδενικής παροχής) γιατί θεωρούμε ότι δεν υπάρχει ροή στη πλευρική διεύθυνση και κατ επέκταση εκφόρτιση ή εμπλουτισμός του υδροφορέα. Το άνω όριο λαμβάνεται ως όριο γενικού φορτίου (3 ου τύπου). Η τιμή του πιεζομετρικού φορτίου,στα άκρα είναι αρχικά 150m, όπως έχει προκύψει από τα αποτελέσματα του μόνιμου μοντέλου με βάση τα δεδομένα του έτους 2001 και τη ρύθμιση του μοντέλου. Για τη ρύθμιση του άνω ορίου απαιτούνται δυο δεδομένα. Η παράμετρος conductance και η τιμή του πιεζομετρικού φορτίου. Η αγωγιμότητα (conductance) είναι μια αριθμητική παράμετρος και ορίζεται ως η οριζόντια υδραυλική αγωγιμότητα της κυψελίδας πολλαπλασιαζόμενη με την εγκάρσια διατομή αυτής και διαιρούμενη με την απόστασή της από την εξωτερική πηγή τροφοδοσίας Η παράμετρος conductance λαμβάνει την τιμή 1.1. Η τιμή προέκυψε με βάση 25

τις γενικές τιμές της αγωγιμότητας στην περιοχή μελέτης που επιβεβαιώθηκαν και από τη ρύθμιση του μόνιμου μοντέλου. Η αρχική τιμή του πιεζομετρικού φορτίου στα άκρα είναι 150m και στη συνέχεια μεταβάλλεται με βάση χρονική διακριτοποίηση του μοντέλου και λαμβάνει μικρότερες τιμές. Το κάτω όριο είναι σταθερού φορτίου μεταβαλλόμενου με το χρόνο (1 ου τύπου). Ορίζονται οι αρχικές τιμές στα άκρα του με βάση τα δεδομένα του έτους αφετηρίας (2001). Από τις μετρήσεις και με τη μέθοδο Kriging προέκυψαν συγκεκριμένες ισοπιεζομετρικές καμπύλες. Το αριστερό άκρο έχει πιεζομετρικό φορτίο 6m και το δεξί άκρο -6m. Οι τιμές τους μειώνονται με το χρόνο ταυτιζόμενες με τη πτώση που παρατηρείται σε όλο τον υδροφορέα. 4.6 Αρχικές συνθήκες Με τον όρο αρχικές συνθήκες εννοούνται οι τιμές των υδραυλικών φορτίων για κάθε ενεργό κελί που εισάγονται στο πρόγραμμα ως υδραυλικά φορτία ή δυναμικά στην αρχή του χρονικού βήματος. Αυτές χρησιμοποιούνται ως αρχικές τιμές εισόδου για την εκτέλεση της επαναληπτικής διαδικασίας και τον υπολογισμό των τελικών υδραυλικών φορτίων ή δυναμικών. Η αρχική πιεζομετρία προέκυψε από τα αποτελέσματα του μόνιμου μοντέλου για τα δεδομένα του 2001 και από τη ρύθμιση του (Εικόνα 4.4). Εικόνα 4.4: Οι αρχικές τιμές του πιεζομετρικού φορτίου (2001) 26

4.7 Υδραυλικές παράμετροι Οι κυριότερες υδραυλικοί παράμετροι που προκύπτουν από τη ρύθμιση του μοντέλου είναι η υδραυλική αγωγιμότητα και η ειδική αποθηκευτικότητα. Η υδραυλική αγωγιμότητα είναι μια ιδιότητα των εδαφών που περιγράφει την ευκολία με την οποία μπορεί το νερό να κινηθεί διαμέσου των πόρων του εδάφους. Η αποθηκευτικότητα είναι ο όγκος νερού που μπορεί να ληφθεί ή αποθηκευθεί από ένα κατακόρυφο πρίσµα ενός υδροφόρου στρώµατος µε μοναδιαία επιφάνεια ανά μονάδα μεταβολής του φορτίου. Η ειδική αποθηκευτικότητα και η υδραυλική αγωγιμότητα λαμβάνουν τιμές σε κάθε μία από τις 6 περιοχές (Εικόνα 4.5) που έχει χωρισθεί ο υπό μελέτη υδροφορέας, ανάλογα με τα αρχικά δεδομένα. Οι τιμές τους έχουν προκύψει από τις τιμές της ευρύτερης περιοχής και από τη ρύθμιση του μοντέλου. Οι τιμές της υδραυλικής αγωγιμότητας κυμαίνονται από 0,19 έως 1,32 m/d και ελήφθησαν από προηγούμενες μελέτες στην περιοχή (Λατινόπουλος κ.ά., 2003). Οι τιμές προέκυψαν από δοκιμές άντλησης και αντιστοιχούν σε έξι διακριτές περιοχές χρησιμοποιώντας τη μέθοδο Thiessen Polygon. Η τιμή της ειδικής αποθηκευτικότητας είναι 0,0001 m -1 και στις 6 περιοχές και είναι μεγαλύτερη από τιμή ενός περιορισμένου υδροφορέα, επειδή ο υδροφορέας μελέτης είναι περιορισμένος υπό διαρροή. Εικόνα 4.5: Οι υποπεριοχές μελέτης 27

Πίνακας 4.2: Οι τιμές των υδραυλικών χαρακτηριστικών για κάθε υποπεριοχή Υδραυλική Ειδική Υποπεριοχή αγωγιμότητα αποθηκευτικότητα μελέτης (m/d) (m -1 ) 1 0,62 0,0001 2 0,19 0,0001 3 0,275 0,0001 4 1,20 0,0001 5 0,85 0,0001 6 1,36 0,0001 4.8 Εκφόρτιση υδροφορέα Η εκφόρτιση του υδροφορέα γίνεται από ένα μεγάλο αριθμό γεωτρήσεων άντλησης. Οι γεωτρήσεις άντλησης διακρίνονται σε αρδευτικές και υδρευτικές. Οι αρδευτικές γεωτρήσεις καλύπτουν το συντριπτικά μεγαλύτερο ποσοστό του αντλούμενο νερού. Στην Εικόνα 4.6 παρουσιάζεται το δίκτυο των γεωτρήσεων, όπου με έντονο κόκκινο απεικονίζονται οι υδρευτικές γεωτρήσεις. Εικόνα 4.6: Το δίκτυο των γεωτρήσεων άντλησης 28

Για τη προσομοίωση του υδροφορέα θεωρείται ότι οι αρδευτικές γεωτρήσεις λειτουργούν 5 μήνες το χρόνο. Η αρδευτική περίοδος καλύπτει τη περίοδο από 1 η Μαΐου, έως 1 η Οκτωβρίου κάθε χρόνο. Οι τιμές που εισήχθησαν στο μοντέλο έχουν ομαδοποιηθεί ανά δημοτικό διαμέρισμα. Υπολογίσθηκαν οι συνολικές ανάγκες (Πίνακας 4.3) ανά δημοτικό διαμέρισμα ανάλογα με την έκταση και το είδος των καλλιεργειών. Στη συνέχεια, επιμερίστηκαν ισόποσα σε κάθε αρδευτική γεώτρηση της περιοχής. Θεωρείται ότι η γεώτρηση λειτουργεί καθ όλη τη διάρκεια της αδρευτικής περιόδου με την ίδια παροχή. Πίνακας 4.3: Αριθμός αρδευτικών γεωτρήσεων και συνολική παροχή άντλησης Αριθμός Συνολική παροχή Δημοτικό Παροχή άντλησης γεωτρήσεων γεωτρήσεων άρδευσης Διαμέρισμα (m 3 /d) άρδευσης (m 3 /έτος) Αγ. Παντελεήμων 33 172,30 869.942,70 Ζωγράφου 12 416,77 765.189,72 Διονυσίου 122 89,15 1.664.073,90 Πορταριά 140 266,51 5.708.644,20 Φλογητά 30 286,19 1.313.612,10 Σήμαντρα 94 237,03 3.408.956,46 Ν. Μουδανιά 51 300,94 2.348.234,82 Πίνακας 4.4: Αριθμός υδρευτικών γεωτρήσεων και συνολική παροχή άντλησης Αριθμός Συνολική παροχή Δημοτικό Παροχή άντλησης γεωτρήσεων γεωτρήσεων ύδρευσης Διαμέρισμα (m 3 /d) ύδρευσης (m 3 /έτος) Αγ. Παντελεήμων 3 18,26 19.994,70 Ζωγράφου 2 27,40 20.020,50 Διονυσίου 6 98,63 179.999,80 Πορταριά 5 41,10 75.007,50 Φλογητά 7 78,28 200.005,40 Σήμαντρα 6 29,68 64.999,20 Ν. Μουδανιά 9 112,63 369.989,65 Οι γεωτρήσεις ύδρευσης ( Πίνακας 4.4) θεωρείται ότι λειτουργούν και τις 365 μέρες του χρόνου με την ίδια παροχή άντλησης. 29

Πίνακας 4.5: Συνολική εκφόρτιση ανά δημοτικό διαμέρισμα Δημοτικό Διαμέρισμα Σύνολο (m/έτος) Σύνολο (m/d) Αγ. Παντελεήμων 0,0140856 0,0000386 Ζωγράφου 0,0252438 0,0000692 Διονυσίου 0,0270062 0,0000740 Πορταριά 0,0394288 0,0001080 Φλογητά 0,0230499 0,0000632 Σήμαντρα 0,0215264 0,0000590 Ν. Μουδανιά 0,0266997 0,0000731 4.9 Φόρτιση υδροφορέα Σύμφωνα με το θεωρητικό μοντέλο, η επαναπλήρωση του υδροφορέα προκύπτει από το άθροισμα της κατείσδυσης, των επιστροφών άρδευσης και τις επιστροφές των λυμάτων. 4.9.1 Κατείσδυση Κατείσδυση νερού είναι το ποσοστό των ατμοσφαιρικών κατακρημνισμάτων που διαπερνάει την επιφάνεια του εδάφους φτάνοντας στα υπόγεια υδροφόρα στρώματα. Ο ρυθμός αναπλήρωσης των υπόγειων αποθεμάτων νερού μέσω της κατείσδυσης είναι σημαντικό στοιχείο του υδρολογικού κύκλου και εξαρτάται από τη λιθολογική σύσταση, την κλίση του εδάφους, τη βλάστηση, και την ένταση των κατακρημνισμάτων. Εικόνα 4.7: Η κατείσδυση των επιφανειακών κατακρημνίσεων στο υπέδαφος 30

Οι κυριότεροι παράγοντες που επηρεάζουν την κατείσδυση είναι (Τσακίρης 1995): Η μορφολογική κλίση. Όσο μεγαλύτερη είναι η μορφολογική κλίση μιας επιφάνειας τόσο μικρότερο είναι το ποσό νερού των ατμοσφαιρικών κατακρημνισμάτων που κατεισδύει και παράλληλα μεγάλη ποσότητα νερού απορρέει επιφανειακά. Η λιθολογική σύσταση. Τα πετρώματα μικρής διαπερατότητας ευνοούν την επιφανειακή απορροή, ενώ τα υδροπερατά πετρώματα ευνοούν την κατείσδυση. Η ένταση και η διάρκεια της βροχόπτωσης. Ραγδαίες βροχοπτώσεις ευνοούν την επιφανειακή απορροή. Αντίθετα βροχοπτώσεις μεγάλης διάρκειας και μικρής έντασης ευνοούν τη κατείσδυση. Η φυτοκάλυψη. Η βλάστηση ανάλογα με τον τύπο της και το στάδιο ανάπτυξης ευνοεί τη συγκράτηση νερού. Η υγρασία του εδάφους. Όσο μεγαλύτερη είναι η υγρασία του εδάφους, τόσο μεγαλύτερη ποσότητα νερού κατεισδύει και καταλήγει στους υδροφόρους ορίζοντες. Η κατανομή του νερού μέσα σε μια υδρολογική λεκάνη δύναται να περιγραφεί από την παρακάτω σχέση: P=R+E+I (4.1) όπου: P= τα ατμοσφαιρικά κατακρημνίσματα R= η επιφανειακή απορροή Ε= η πραγματική εξατμισοδιαπνοή Ι= η κατείσδυση Q= η εξωτερική τροφοδοσία του υδρολογικού συστήματος Για τη κατασκευή του μοντέλου, από τις βροχοπτώσεις αφαιρέθηκαν οι απώλειες λόγω εξατμισοδιαπνοής και επιφανειακής απορροής. Η κατείσδυση του νερού στο υπέδαφος υπολογίσθηκε σύμφωνα με τη μέθοδο Thornthwaite (Λατινόπουλος, κ.ά., 2003). 4.9.2 Επιστροφές άρδευσης Οι επιστροφές άντλησης αποτελούν το 15% του νερού που χρησιμοποιείται για την κάλυψη των αρδευτικών αναγκών (Πίνακας 4.6). Υπολογίσθηκαν οι συνολικές ποσότητες άντλησης ανά δημοτικό διαμέρισμα για τις 153 μέρες της αρδευτικής περιόδου για το σύνολο των αρδευτικών γεωτρήσεων. Το 15% αυτής της ποσότητας θεωρείται ως επιστροφές άρδευσης. 31

Πίνακας 4.6: Επιστροφές άρδευσης ανά δημοτικό διαμέρισμα Επιστροφές Δημοτικό Αριθμός Επιστροφές Άρδευσης/έτος Διαμέρισμα γεωτρήσεων Άρδευσης/m (m 3 ) /έτος Αγ. Παντελεήμων 33 127.932,75 0,01380968 Ζωγράφου 12 112.527,9 0,02474895 Διονυσίου 122 244.716,75 0,02647544 Πορταριά 140 839.506,5 0,03865577 Φλογητά 30 193.178,25 0,02259788 Σήμαντρα 94 501.318,45 0,02110463 Ν. Μουδανιά 51 345.328,65 0,02617651 4.9.3 Επιστροφές λυμάτων Οι επιστροφές στον υδροφορέα είναι το 60% των παραγόμενων λυμάτων. Για τον υπολογισμό τους λαμβάνεται υπόψη το 80% της αστικής ζήτησης σε νερό (Πίνακας 4.7). Πίνακας 4.7: Επιστροφές ύδρευσης ανά δημοτικό διαμέρισμα Επιστροφές Επιστροφές Δημοτικό Αριθμός Ύδρευσης/έτος Ύδρευσης/m Διαμέρισμα γεωτρήσεων (m 3 ) /έτος Αγ. Παντελεήμων 3 9.597,45 0,00103599 Ζωγράφου 2 96.009,60 0,02111598 Διονυσίου 6 103.679,85 0,01121693 Πορταριά 5 36.003,60 0,00165782 Φλογητά 7 96.002,59 0,01123033 Σήμαντρα 6 31.199,61 0,00131345 Ν. Μουδανιά 9 177.595,03 0,01346201 4.10 Ρύθμιση του μοντέλου Ο σκοπός της ρύθμισης του μοντέλου είναι να αποδείξει ότι μπορεί να επαληθεύσει τις μετρημένες τιμές του υδραυλικού φορτίου. Η ρύθμιση του μοντέλου επιτυγχάνεται με τη μέθοδο δοκιμή και λάθος προσαρμόζοντας τις παραμέτρους ή με ένα αυτοποιημένο κώδικα εκτίμησης τους (Ahmed & Umar 2009). 32

Η υλοποίηση της ρύθμισης συνεπάγεται βελτιστοποίηση των παραμέτρων που υπεισέρχονται στην επίλυση του μοντέλου. Ως κριτήρια για τη ρύθμιση του μόνιμου μοντέλου αξιολογήθηκαν η μορφή της πιεζομετρίας σε ολόκληρη τη λεκάνη και η πιεζομετρία σε επιλεγμένες θέσεις παρατήρησης με βάση της μετρήσεις του 2001. Για τη ρύθμιση του μη μόνιμου μοντέλου χρησιμοποιήθηκαν οι τιμές που προέκυψαν από το μοντέλο για το 2001 και οι μετρημένες στάθμες του 2011. 33

Κεφάλαιο 5 Αποτελέσματα του μοντέλου ροής 5.1 Πτώση στάθμης Ένα από τα σημαντικότερα αποτελέσματα του μοντέλου, το οποίο προσδιορίζει τη κατάσταση στην οποία βρίσκεται ο υδροφορέας είναι η πτώση στάθμης. Η πτώση στάθμης του υδροφορέα υπολογίζεται 2 φορές το χρόνο. Στην αρχή της αρδευτικής περιόδου (1 η Μαΐου) και στο τέλος της, (1 η Οκτωβρίου). Η πτώση στάθμης υπολογίζεται πάντα σε σχέση με την αρχική στάθμη του υδροφορέα, στην αρχή της προσομοίωσης. Εικόνα 5.1: Η πτώση στάθμης (m) του υδροφορέα στις 01/10/2012 34

Εικόνα 5.2: Η πτώση στάθμης (m) του υδροφορέα στις 01/10/2022 Παρατηρώντας τις Εικόνες 5.1 και 5.2 διαπιστώνουμε ότι η μεγαλύτερη πτώση στάθμης εμφανίζεται στο νότιο τμήμα του υδροφορέα. Η παρατήρηση αυτή είναι αναμενόμενη διότι στις περιοχές αυτές υπάρχει ο μεγαλύτερος αριθμός και η μεγαλύτερη συγκέντρωση αρδευτικών γεωτρήσεων. 5.2 Πιεζομετρικό φορτίο Οι μεταβολές του πιεζομετρικού φορτίου κατά τη διάρκεια ενός υδρολογικού έτους είναι ενδεικτικές του ρυθμού φυσικής αποστράγγισης και αναπλήρωσης του υδροφόρου ορίζοντα, όπως και ενδεικτικές του ρυθμού της εκμετάλλευσης αυτών από γεωτρήσεις άντλησης. Μεγάλες διακυμάνσεις της στάθμης κατά τη διάρκεια της αρδευτικής περιόδου σημαίνουν και υπέρμετρο βαθμό εκμετάλλευσης των υδροφορέων. Μια τέτοια κατάσταση παρουσιάζει συνεχή πτώση της πιεζομετρικής στάθμης σε βάθος χρόνου, ενδεικτική της αυξημένης εκμετάλλευσης και εκκένωσης του υδροφορέα σε σχέση με τη φυσική του επαναπλήρωση από τις βροχοπτώσεις. Η πιεζομετρική στάθμη υπολογίζεται πάντα σε σχέση με την αρχή στάθμη του υδροφορέα, στην αρχή της προσομοίωσης. 35

Εικόνα 5.3: Η πιεζομετρική στάθμη (m) του υδροφορέα στις 01/10/2012 Εικόνα 5.4: Η πιεζομετρική στάθμη (m) του υδροφορέα στις 01/10/2022 36

Οι μετρήσεις της πιεζομετρικής επιφάνειας στις γεωτρήσεις παρατήρησης, αναφέρονται στο ίδιο χρονικό διάστημα, έτσι ώστε η εικόνα του πιεζομετρικού χάρτη να αντιπροσωπεύει την υδραυλική κατάσταση των υδροφορέων σε όλη την επιφάνεια του της περιοχής μελέτης για την ίδια χρονική περίοδο. 5.3 Βάθος άντλησης Το βάθος άντλησης αποτελεί το σημαντικότερο παράγοντα που επηρεάζει το κόστος άντλησης του αρδευτικού νερού. Ο υπολογισμός του βάθους άντλησης πραγματοποιήθηκε αφαιρώντας από το χάρτη των ισοϋψών (Εικόνα 5.5) το χάρτη της πιεζομετρικής στάθμης (Εικόνα 5.3 και Εικόνα 5.4). Εικόνα 5.5: Οι ισοϋψείς της περιοχής μελέτης Το ανάγλυφο της περιοχής παρουσιάζει έντονη ετερογένεια. Το κάτω μέρος της περιοχής μελέτης συνορεύει με τη θάλασσα και έχει χαρακτηρίζεται από μικρά υψόμετρα. Αντίθετα, λόγω κλίσης τους εδάφους στο πάνω μέρος παρουσιάζεται έντονη άνοδος του υψομέτρου. Τα κίτρινα τετράγωνα στις Εικόνες 5.6 και 5.7 είναι οι γεωτρήσεις άντλησης. 37

Εικόνα 5.6: Βάθος άντλησης (m) ανά δημοτικό διαμέρισμα στις 01/10/2012 38

Εικόνα 5.7: Βάθος άντλησης (m) ανά δημοτικό διαμέρισμα στις 01/10/2022 39

Αναλυτικότερα το βάθος άντλησης σε κάθε γεώτρηση των δημοτικών διαμερισμάτων παρουσιάζεται στους ακόλουθους πίνακες. Αριθμός Γεώτρησης (α/α) Πίνακας 5.1: Βάθος άντλησης στις γεωτρήσεις του δ/δ Σήμαντρα Βάθος άντλησης 2012 (m) Βάθος άντλησης 2022 (m) Μεταβολή Βάθους άντλησης (%) 1 118,93 121,95 2,54 2 121,54 124,59 2,51 3 116,45 119,48 2,60 4 86,13 89,22 3,59 5 85,13 88,16 3,56 6 105,22 108,25 2,88 7 90,78 93,90 3,44 8 76,51 79,52 3,93 9 81,16 84,20 3,75 10 94,04 97,17 3,33 11 94,16 97,30 3,33 12 83,79 86,85 3,65 13 88,11 91,20 3,51 14 94,50 97,63 3,31 15 76,62 79,80 4,15 16 91,66 94,77 3,39 17 83,48 86,69 3,85 18 66,49 69,58 4,65 19 84,26 87,46 3,80 20 66,47 69,69 4,84 21 82,48 85,71 3,92 22 80,03 83,21 3,97 23 70,79 74,03 4,58 24 76,22 79,38 4,15 25 64,27 67,49 5,01 26 68,20 71,44 4,75 27 71,82 75,08 4,54 28 93,16 96,44 3,52 29 71,97 75,23 4,53 30 65,35 68,63 5,02 31 82,82 86,13 4,00 32 61,27 64,49 5,26 33 68,52 71,78 4,76 34 92,35 95,65 3,57 35 73,61 76,92 4,50 36 59,31 62,54 5,45 37 66,23 69,48 4,91 40

38 69,42 72,75 4,80 39 70,86 74,20 4,71 40 78,60 81,95 4,26 41 40,90 44,16 7,97 42 59,18 62,50 5,61 43 60,67 64,01 5,51 44 66,60 69,95 5,03 45 59,43 62,76 5,60 46 70,34 73,72 4,81 47 71,76 75,14 4,71 48 54,08 57,39 6,12 49 61,31 64,67 5,48 50 51,00 54,38 6,63 51 67,58 70,96 5,00 52 64,42 67,82 5,28 53 73,58 76,98 4,62 54 69,06 72,42 4,87 55 48,64 52,06 7,03 56 54,03 57,47 6,37 57 59,11 62,55 5,82 58 56,92 60,36 6,04 59 47,73 51,14 7,14 60 42,95 46,36 7,94 61 65,45 68,89 5,26 62 64,28 67,73 5,37 63 42,87 46,32 8,05 64 65,05 68,51 5,32 65 60,15 63,63 5,79 66 61,08 64,57 5,71 67 60,86 64,37 5,77 68 73,67 77,18 4,76 69 64,83 68,37 5,46 70 58,75 62,32 6,08 71 55,75 59,32 6,40 72 51,66 55,23 6,91 73 55,25 58,82 6,46 74 56,86 60,50 6,40 75 50,86 54,49 7,14 76 52,08 55,71 6,97 77 71,64 75,27 5,07 78 55,20 58,81 6,54 79 49,48 53,16 7,44 80 51,06 54,73 7,19 81 56,38 60,09 6,58 82 55,34 59,11 6,81 41

83 58,29 62,03 6,42 84 47,69 51,52 8,03 85 47,65 51,52 8,12 86 60,16 64,05 6,47 87 54,12 58,01 7,19 88 66,79 70,75 5,93 89 61,98 65,93 6,37 90 59,43 63,52 6,88 91 62,38 66,46 6,54 92 65,24 69,39 6,36 93 68,85 73,10 6,17 94 75,30 79,59 5,70 Πίνακας 5.2: Βάθος άντλησης στις γεωτρήσεις του δ/δ Αγ. Παντελεήμων Αριθμός Γεώτρησης (α/α) Βάθος άντλησης 2012 (m) Βάθος άντλησης 2022 (m) Μεταβολή Βάθους άντλησης (%) 1 49,70 52,94 6,52 2 39,04 42,30 8,35 3 30,50 33,84 10,95 4 58,50 61,95 5,90 5 27,72 31,21 12,59 6 59,36 62,89 5,95 7 28,11 31,64 12,56 8 54,85 58,42 6,51 9 49,36 52,92 7,21 10 32,01 35,59 11,18 11 61,04 64,66 5,93 12 40,37 43,96 8,89 13 36,02 39,64 10,05 14 62,70 66,38 5,87 15 64,68 68,37 5,71 16 55,24 58,95 6,72 17 53,37 57,12 7,03 18 42,06 45,77 8,82 19 40,22 43,92 9,20 20 23,39 27,09 15,82 21 65,82 69,64 5,80 22 57,06 60,89 6,71 23 51,48 55,33 7,48 24 48,84 52,70 7,90 25 45,59 49,49 8,55 26 33,93 37,79 11,38 27 59,05 63,00 6,69 42

28 68,98 73,03 5,87 29 59,03 63,16 7,00 30 52,44 56,78 8,28 31 83,24 87,84 5,53 32 61,53 66,37 7,87 33 74,40 79,59 6,98 Πίνακας 5.3: Βάθος άντλησης στις γεωτρήσεις του δ/δ Πορταριά Αριθμός Γεώτρησης (α/α) Βάθος άντλησης 2012 (m) Βάθος άντλησης 2022 (m) Μεταβολή Βάθους άντλησης (%) 1 61,98 66,14 6,71 2 73,46 77,81 5,92 3 74,05 78,49 6,00 4 63,08 67,47 6,96 5 67,61 72,14 6,70 6 73,81 78,27 6,04 7 71,56 76,18 6,46 8 71,20 75,80 6,46 9 67,65 72,22 6,76 10 76,97 81,70 6,15 11 77,48 82,19 6,08 12 73,17 77,86 6,41 13 71,43 76,04 6,45 14 88,12 92,68 5,17 15 81,08 85,91 5,96 16 82,12 86,93 5,86 17 73,49 78,23 6,45 18 84,64 89,30 5,51 19 84,37 89,35 5,90 20 85,84 90,77 5,74 21 85,84 90,76 5,73 22 83,06 87,96 5,90 23 79,26 84,04 6,03 24 85,77 90,90 5,98 25 87,61 92,69 5,80 26 94,92 99,79 5,13 27 89,34 94,58 5,87 28 83,50 88,68 6,20 29 87,08 92,23 5,91 30 86,70 91,78 5,86 31 82,64 87,96 6,44 32 90,65 95,87 5,76 33 88,33 93,43 5,77 43

34 82,20 87,63 6,61 35 84,33 89,62 6,27 36 96,15 101,33 5,39 37 131,36 136,52 3,93 38 96,41 102,24 6,05 39 81,02 85,59 5,64 40 84,37 89,79 6,42 41 94,41 99,73 5,63 42 113,29 118,57 4,66 43 83,25 88,96 6,86 44 82,53 88,19 6,86 45 81,84 87,43 6,83 46 97,02 102,49 5,64 47 135,46 140,85 3,98 48 82,67 88,34 6,86 49 88,58 94,14 6,28 50 99,38 104,90 5,55 51 88,38 94,48 6,90 52 87,11 93,16 6,95 53 87,37 93,39 6,89 54 86,78 92,53 6,63 55 131,75 137,36 4,26 56 89,41 95,73 7,07 57 86,98 93,07 7,00 58 91,55 98,14 7,20 59 89,52 95,86 7,08 60 86,26 92,43 7,15 61 88,53 94,57 6,82 62 87,71 93,69 6,82 63 106,23 112,14 5,56 64 125,73 131,60 4,67 65 124,55 130,39 4,69 66 92,45 99,08 7,17 67 89,08 95,29 6,97 68 129,23 135,16 4,59 69 87,87 94,57 7,62 70 85,47 92,08 7,73 71 110,71 116,87 5,56 72 110,52 116,65 5,55 73 91,02 97,49 7,11 74 106,98 113,34 5,95 75 117,73 117,94 0,18 76 103,80 110,33 6,29 77 77,49 85,04 9,74 78 82,08 89,51 9,05 44

79 90,62 97,39 7,47 80 112,88 119,37 5,75 81 79,08 86,53 9,42 82 77,63 84,81 9,25 83 115,69 122,28 5,70 84 111,45 117,98 5,86 85 77,75 85,42 9,86 86 77,97 85,55 9,72 87 92,61 99,70 7,66 88 130,62 137,56 5,31 89 115,15 122,00 5,95 90 77,85 85,61 9,97 91 77,57 85,24 9,89 92 115,93 122,84 5,96 93 77,18 84,97 10,09 94 96,69 104,17 7,74 95 98,09 105,26 7,31 96 76,61 84,56 10,38 97 77,29 85,22 10,26 98 96,97 104,73 8,00 99 100,01 107,39 7,38 100 77,45 85,47 10,36 101 97,59 105,40 8,00 102 99,36 106,98 7,67 103 97,88 105,32 7,60 104 76,21 84,31 10,63 105 80,24 88,30 10,04 106 79,58 87,62 10,10 107 97,57 105,44 8,07 108 97,43 105,08 7,85 109 80,10 88,24 10,16 110 97,37 105,32 8,16 111 94,28 102,11 8,31 112 79,21 87,43 10,38 113 94,00 102,05 8,56 114 76,99 85,33 10,83 115 77,61 85,87 10,64 116 82,33 90,47 9,89 117 102,30 110,33 7,85 118 78,35 86,28 10,12 119 76,64 85,03 10,95 120 94,13 102,33 8,71 121 55,76 64,44 15,57 122 70,55 79,13 12,16 123 74,77 83,31 11,42 45

124 75,99 84,19 10,79 125 75,35 83,66 11,03 126 52,14 61,04 17,07 127 65,97 74,72 13,26 128 47,64 56,85 19,33 129 52,93 62,05 17,23 130 51,61 60,68 17,57 131 73,60 82,44 12,01 132 51,69 60,92 17,86 133 55,90 64,90 16,10 134 45,31 54,75 20,83 135 47,12 56,65 20,22 136 49,30 58,80 19,27 137 46,26 55,91 20,86 138 47,26 56,88 20,36 139 41,22 51,05 23,85 140 44,91 54,69 21,78 Αριθμός Γεώτρησης (α/α) Πίνακας 5.4: Βάθος άντλησης στις γεωτρήσεις του δ/δ Ζωγράφου Βάθος άντλησης 2012 (m) Βάθος άντλησης 2022 (m) Μεταβολή Βάθους άντλησης (%) 1 102,39 108,50 5,97 2 109,60 116,27 6,09 3 107,13 113,57 6,01 4 109,81 116,50 6,09 5 97,64 104,19 6,71 6 83,96 91,58 9,08 7 93,14 100,24 7,62 8 95,21 102,08 7,22 9 90,37 98,18 8,64 10 96,56 103,73 7,43 11 76,58 103,37 34,98 12 87,36 95,01 8,76 Αριθμός Γεώτρησης (α/α) Πίνακας 5.5: Βάθος άντλησης στις γεωτρήσεις του δ/δ Φλογητά Βάθος άντλησης 2012 (m) Βάθος άντλησης 2022 (m) Μεταβολή Βάθους άντλησης (%) 1 66,00 70,84 7,33 2 86,49 92,14 6,53 3 83,00 88,63 6,78 4 90,28 96,89 7,32 5 81,99 88,25 7,64 46

6 101,16 108,81 7,56 7 85,53 92,76 8,45 8 82,79 90,68 9,53 9 82,55 90,67 9,84 10 80,90 89,38 10,48 11 62,38 70,75 13,42 12 63,25 71,61 13,22 13 61,53 70,05 13,85 14 78,93 87,80 11,24 15 61,04 69,90 14,52 16 58,65 67,78 15,57 17 49,11 58,12 18,35 18 45,18 54,54 20,72 19 43,60 52,82 21,15 20 42,52 51,69 21,57 21 41,07 50,40 22,72 22 41,76 51,02 22,17 23 50,05 59,78 19,44 24 40,08 50,31 25,52 25 38,61 48,47 25,54 26 34,49 44,22 28,21 27 38,82 48,42 24,73 28 40,16 49,72 23,80 29 31,19 41,14 31,90 30 37,87 47,53 25,51 Πίνακας 5.6: Βάθος άντλησης στις γεωτρήσεις του δ/δ Ν. Μουδανιά Αριθμός Γεώτρησης (α/α) Βάθος άντλησης 2012 (m) Βάθος άντλησης 2022 (m) Μεταβολή Βάθους άντλησης (%) 1 115,61 122,66 6,10 2 106,79 113,81 6,57 3 97,55 104,76 7,39 4 95,73 103,40 8,01 5 76,68 84,74 10,51 6 95,46 103,42 8,34 7 90,17 98,07 8,76 8 76,04 84,23 10,77 9 60,88 69,58 14,29 10 73,54 82,16 11,72 11 75,52 84,10 11,36 12 74,32 82,74 11,33 13 60,00 69,09 15,15 14 54,54 63,41 16,26 47

15 73,71 82,30 11,65 16 74,09 82,45 11,28 17 48,83 58,09 18,96 18 71,89 80,96 12,62 19 54,38 63,34 16,48 20 54,57 63,49 16,35 21 54,26 63,20 16,48 22 54,19 63,09 16,42 23 45,12 54,76 21,37 24 52,87 62,06 17,38 25 53,16 62,41 17,40 26 53,69 62,86 17,08 27 52,15 61,54 18,01 28 52,88 62,24 17,70 29 52,50 61,81 17,73 30 51,21 60,41 17,97 31 61,72 70,85 14,79 32 49,88 59,41 19,11 33 51,94 61,44 18,29 34 52,06 61,48 18,09 35 46,99 56,67 20,60 36 49,13 58,77 19,62 37 50,19 59,80 19,15 38 50,70 60,26 18,86 39 49,95 59,47 19,07 40 56,17 65,59 16,77 41 39,17 49,17 25,53 42 43,97 53,80 22,36 43 66,36 75,79 14,21 44 41,36 51,34 24,13 45 42,82 52,76 23,21 46 35,41 45,60 28,78 47 34,38 44,81 30,34 48 79,67 84,06 5,51 49 67,14 71,48 6,46 50 70,61 75,05 6,29 51 66,24 70,67 6,69 Αριθμός Γεώτρησης (α/α) Πίνακας 5.7: Βάθος άντλησης στις γεωτρήσεις του δ/δ Διονύσου Βάθος άντλησης 2012 (m) Βάθος άντλησης 2022 (m) Μεταβολή Βάθους άντλησης (%) 1 72,82 80,70 10,82 2 73,65 81,54 10,71 48

3 77,08 84,87 10,11 4 72,11 80,14 11,14 5 72,32 80,42 11,20 6 73,60 81,62 10,90 7 76,42 84,44 10,49 8 63,50 72,19 13,69 9 68,59 76,96 12,20 10 73,99 82,23 11,14 11 60,57 69,36 14,51 12 64,18 72,82 13,46 13 68,30 76,65 12,23 14 72,44 80,75 11,47 15 73,00 81,28 11,34 16 68,08 76,23 11,97 17 71,37 79,50 11,39 18 57,20 66,06 15,49 19 61,04 69,85 14,43 20 67,76 76,15 12,38 21 63,06 71,35 13,15 22 60,88 69,15 13,58 23 62,65 70,90 13,17 24 50,51 59,48 17,76 25 56,37 65,28 15,81 26 62,87 71,69 14,03 27 53,54 62,04 15,88 28 58,14 66,61 14,57 29 59,63 68,04 14,10 30 57,76 66,11 14,46 31 48,18 57,21 18,74 32 53,54 62,53 16,79 33 61,46 70,17 14,17 34 54,09 62,65 15,83 35 56,32 64,85 15,15 36 56,58 65,08 15,02 37 56,68 65,15 14,94 38 62,44 71,39 14,33 39 51,05 59,81 17,16 40 56,19 64,81 15,34 41 57,19 65,74 14,95 42 56,92 65,44 14,97 43 57,50 66,20 15,13 44 46,47 55,38 19,17 45 52,01 60,80 16,90 46 53,42 62,18 16,40 47 55,30 64,03 15,79 49

48 56,97 65,67 15,27 49 57,04 65,69 15,16 50 40,62 49,97 23,02 51 51,30 60,18 17,31 52 52,93 61,78 16,72 53 56,37 65,17 15,61 54 55,29 64,06 15,86 55 39,64 49,02 23,66 56 44,87 54,03 20,41 57 48,95 57,95 18,40 58 51,80 60,75 17,28 59 53,01 61,93 16,83 60 54,36 63,23 16,32 61 37,40 46,98 25,61 62 38,14 47,68 25,01 63 38,60 48,11 24,64 64 42,02 51,43 22,39 65 46,20 55,36 19,83 66 47,03 56,16 19,41 67 49,50 58,58 18,34 68 42,32 51,67 22,09 69 36,24 46,03 27,01 70 40,47 49,97 23,47 71 41,22 50,68 22,95 72 44,06 53,43 21,27 73 45,77 55,11 20,41 74 34,35 44,24 28,79 75 37,55 47,21 25,73 76 38,98 48,61 24,70 77 42,24 51,75 22,51 78 34,87 44,71 28,22 79 38,67 48,36 25,06 80 40,31 49,96 23,94 81 42,23 51,85 22,78 82 43,30 52,89 22,15 83 31,02 41,14 32,62 84 33,53 43,49 29,70 85 38,57 48,34 25,33 86 40,53 50,27 24,03 87 30,88 40,93 32,55 88 36,45 46,35 27,16 89 27,74 38,02 37,06 90 27,29 37,53 37,52 91 27,02 37,23 37,79 92 74,07 78,56 6,06 50

93 72,67 77,25 6,30 94 89,51 94,96 6,09 95 36,04 46,21 28,22 96 69,42 77,62 11,81 97 37,98 47,59 25,30 98 28,47 38,59 35,55 99 22,31 32,66 46,39 100 25,75 36,00 39,81 101 42,76 52,02 21,66 102 49,05 58,78 19,84 103 41,08 51,31 24,90 104 37,61 47,47 26,22 105 35,69 45,23 26,73 106 39,82 49,42 24,11 107 54,85 58,42 6,51 108 49,36 52,92 7,21 109 32,01 35,59 11,18 110 61,04 64,66 5,93 111 40,37 43,96 8,89 112 36,02 39,64 10,05 113 63,70 67,38 5,78 114 65,68 69,57 5,92 115 56,44 59,95 6,22 116 54,27 58,42 7,65 117 42,06 45,77 8,82 118 41,52 44,92 8,19 119 25,39 29,09 14,57 120 64,82 68,64 5,89 121 58,05 61,89 6,61 122 58,16 61,94 6,50 Στους Πίνακες 5.8 και 5.9 παρουσιάζονται χαρακτηριστικές τιμές του βάθους άντλησης. Πίνακας 5.8: Χαρακτηριστικές τιμές του βάθους άντλησης ανά δ/δ για το έτος 2012 Δημοτικό Βάθος άντλησης (m) 2012 Διαμέρισμα Μέγιστο Διάμεσος Ελάχιστο Σήμαντρα 121,54 65,84 40,9 Αγ. Παντελεήμων 83,24 52,44 23,39 Πορταριά 135,46 84,37 41,22 Ζωγράφου 109,81 95,89 76,58 Φλογητά 101,16 59,85 31,19 Ν. Μουδανιά 115,61 54,38 34,38 Διονυσίου 89,51 52,97 22,31 51

Πίνακας 5.9: Χαρακτηριστικές τιμές του βάθους άντλησης ανά δ/δ για το έτος 2022 Δημοτικό Βάθος άντλησης (m) 2022 Διαμέρισμα Μέγιστο Διάμεσος Ελάχιστο Σήμαντρα 124,59 69,54 69,44 Αγ. Παντελεήμων 87,84 56,78 27,09 Πορταριά 140,85 89,10 51,05 Ζωγράφου 116,5 103,55 91,58 Φλογητά 108,81 68,84 41,14 Ν. Μουδανιά 122,66 63,34 44,81 Διονυσίου 94,96 60,47 29,09 Στα δημοτικά διαμερίσματα Ν. Μουδανιά, Διονυσίου και Φλογητά στο νότιο τμήμα της περιοχής μελέτης τα οποία συνορεύουν με τη θάλασσα, λόγω του χαμηλού υψομέτρου, το βάθος άντλησης είναι μικρό και οι μέσες τιμές του κυμαίνονται από 52 έως 59 m για το 2012 (Πίνακας 5.8) και 60 έως 68 m για το 2022 (Πίνακας 5.9). Παρατηρείται μία αύξηση του βάθους άντλησης (Πίνακας 5.8 και 5.9) κατά 8 m που αντιστοιχεί σε μία μέση μεταβολή 0,80 m το χρόνο. Η μεταβολή του βάθους άντλησης στα δ/δ Σήμαντρα και Αγ. Παντελεήμων στο βόρειο τμήμα είναι μικρότερη, της τάξεως των 4 m. Η μικρότερη μεταβολή οφείλεται στις μικρότερες αντλούμενες ποσότητες στις περιοχές αυτές, επειδή δε χαρακτηρίζονται από τόσο έντονη αγροτική εκμετάλλευση όπως στο νότιο τμήμα της περιοχής μελέτης. Στο δ/δ Ζωγράφου που βρίσκεται στο κέντρο η πτώση στάθμης κατά τη διάρκεια της δεκαετίας είναι 8 m. Στο δ/δ Πορταριά παρατηρείται μεγάλο εύρος στην τιμή του βάθους άντλησης επειδή εκτείνεται από τη θάλασσα μέχρι τη λοφώδη περιοχή, με μεγάλη διαφορά υψομέτρου μεταξύ τους. Πίνακας 5.10: Μεταβολή βάθους άντλησης από το 2012 στο 2022 ανά δ/δ Δημοτικό Διαμέρισμα Μέσος όρος μεταβολής βάθους άντλησης (%) Σήμαντρα 5,28 Αγ. Παντελεήμων 8,11 Πορταριά 8,44 Ζωγράφου 9,55 Φλογητά 19,49 Ν. Μουδανιά 15,48 Διονυσίου 17,75 Στα δ/δ Σήμαντρα και Αγ. Παντελεήμων όπου ο αριθμός των αρδευτικών γεωτρήσεων είναι μικρός ο μέσος όρος μεταβολής τους βάθους άντλησης είναι μικρός, 5,28% και 8,11% αντίστοιχα (Πίνακας 5.10). Στα δ/δ αυτά η μικρή πτώση στάθμης επιφέρει μικρές μεταβολές στο ποσοστό της μεταβολής του βάθους άντλησης. Αντιθέτως στα δ/δ στο νότιο τμήμα της 52

περιοχής μελέτης Φλογητά, Διονυσίου και Ν. Μουδανιά η έντονη πτώση στάθμης προκαλεί σημαντική αύξηση του ποσοστού μεταβολής του βάθους άντλησης, με τιμές που κυμαίνονται από 15,5% έως 19,5%. Τα δ/δ αυτά χαρακτηρίζονται από μικρό βάθος άντλησης, για το 2012 και η σημαντική πτώση στάθμη (η μεγαλύτερη του υδροφορέα) που παρατηρείται κατά την επόμενη δεκαετία αυξάνει κατακόρυφα το βάθος άντλησης (Εικόνα 5.8). Εικόνα 5.8: Βάθος άντλησης και πτώση στάθμης (m) στις 01/10/2022 53

Κεφάλαιο 6 Κόστος άντλησης αρδευτικού νερού 6.1 Κόστος άντλησης Το κόστος άντλησης κατά τη διάρκεια της αρδευτικής περιόδου δίνεται από τον τύπο: C = p e E (6.1) όπου: p e ( /J): τιμή αγοράς μονάδας ενέργειας E (Nm): η απαιτούμενη ενέργεια άντλησης Η απαιτούμενη ενέργεια για διαρκή άντληση σταθερής παροχής δίνεται από τον τύπο: E = P Δt (6.2) όπου: P (W): Δt (s): ισχύς σε Watt διάρκεια αρδευτικής περιόδου (συνεχούς λειτουργίας γεώτρησης) Η απαιτούμενη ισχύς αντλίας (στο έδαφος) για άντληση νερού: P = ρ g (z g -h) Q (6.3) όπου: ρ (kg/m 3 ): πυκνότητα νερού g (m/s 2 ): επιτάχυνση βαρύτητας z g (m): υψόμετρο αντλίας 54

Q (m 3 /s): παροχή άντλησης γεώτρησης (σταθερή στον χρόνο) h (m): ύψος στάθμης νερού στη γεώτρηση Η σχέση της στάθμης είναι: h = h o -s (6.4) όπου: s (m): πτώση στάθμης h o (m): ύψος αδιατάρακτης στάθμης νερού Για τον υπολογισμό του κόστους υπολογίζεται αρχικά η απαιτούμενη ισχύς της αντλίας για την ανύψωση του νερού από το βάθος άντλησης στην επιφάνεια του εδάφους. Στη συνέχεια γίνεται ο υπολογισμός της ενέργειας που χρησιμοποιεί η αντλία. Η καταναλισκόμενη ενέργεια πολλαπλασιάζεται με τη τιμή της κιλοβατώρας για την αποτίμηση του κόστους άντλησης. Σύμφωνα με τον τιμοκατάλογο ανταγωνιστικών και ρυθμιζόμενων χρεώσεων του 2012 της Δημόσιας Επιχείρησης Ηλεκτρισμού για την αγροτική χρήση το κόστος είναι 0,055 ( /kwh). Η χρέωση αυτή αφορά τις διαδικασίες της άρδευσης, αποστράγγισης και λοιπές αγροτικές δραστηριότητες. Αναλυτικότερα το κόστος άντλησης σε κάθε γεώτρηση των δημοτικών διαμερισμάτων παρουσιάζεται στους ακόλουθους πίνακες. Αριθμός Γεώτρησης (α/α) Πίνακας 6.1: Κόστος άρδευσης για το δ/δ Σήμαντρα Συνολικό Κόστος ( ) 2012 Συνολικό Κόστος ( ) 2022 Κόστος /m 3 2012 Κόστος /m 3 2022 1 640,20 656,46 0,01765 0,01810 2 654,25 670,67 0,01804 0,01849 3 626,85 643,16 0,01728 0,01773 4 463,64 480,27 0,01278 0,01324 5 458,25 474,56 0,01264 0,01309 6 566,40 582,71 0,01562 0,01607 7 488,67 505,46 0,01347 0,01394 8 411,85 428,06 0,01136 0,01180 9 436,86 453,25 0,01205 0,01250 10 506,22 523,06 0,01396 0,01442 11 506,86 523,76 0,01398 0,01444 12 451,04 467,51 0,01244 0,01289 13 474,29 490,93 0,01308 0,01354 14 508,69 525,55 0,01403 0,01449 55

15 412,44 429,56 0,01137 0,01184 16 493,40 510,15 0,01361 0,01407 17 449,37 466,65 0,01239 0,01287 18 357,91 374,55 0,00987 0,01033 19 453,57 470,80 0,01251 0,01298 20 357,81 375,14 0,00987 0,01034 21 443,99 461,38 0,01224 0,01272 22 430,80 447,92 0,01188 0,01235 23 381,06 398,50 0,01051 0,01099 24 410,29 427,30 0,01131 0,01178 25 345,96 363,30 0,00954 0,01002 26 367,12 384,56 0,01012 0,01060 27 386,61 404,15 0,01066 0,01114 28 501,48 519,14 0,01383 0,01431 29 387,41 404,98 0,01068 0,01117 30 351,78 369,43 0,00970 0,01019 31 445,82 463,64 0,01229 0,01278 32 329,82 347,15 0,00909 0,00957 33 368,84 386,39 0,01017 0,01065 34 497,12 514,88 0,01371 0,01420 35 396,24 414,06 0,01093 0,01142 36 319,26 336,65 0,00880 0,00928 37 356,52 374,01 0,00983 0,01031 38 373,69 391,61 0,01030 0,01080 39 381,44 399,42 0,01052 0,01101 40 423,10 441,14 0,01167 0,01216 41 220,16 237,71 0,00607 0,00655 42 318,57 336,44 0,00878 0,00928 43 326,59 344,56 0,00901 0,00950 44 358,51 376,54 0,00989 0,01038 45 319,91 337,84 0,00882 0,00932 46 378,64 396,83 0,01044 0,01094 47 386,28 404,48 0,01065 0,01115 48 291,11 308,93 0,00803 0,00852 49 330,03 348,12 0,00910 0,00960 50 274,53 292,73 0,00757 0,00807 51 363,78 381,98 0,01003 0,01053 52 346,77 365,07 0,00956 0,01007 53 396,08 414,38 0,01092 0,01143 54 371,75 389,84 0,01025 0,01075 55 261,83 280,24 0,00722 0,00773 56 290,84 309,36 0,00802 0,00853 57 318,19 336,71 0,00877 0,00928 58 306,40 324,92 0,00845 0,00896 59 256,93 275,29 0,00708 0,00759 56

60 231,20 249,56 0,00638 0,00688 61 352,32 370,83 0,00971 0,01023 62 346,02 364,59 0,00954 0,01005 63 230,77 249,34 0,00636 0,00688 64 350,16 368,79 0,00966 0,01017 65 323,79 342,52 0,00893 0,00944 66 328,79 347,58 0,00907 0,00958 67 327,61 346,50 0,00903 0,00955 68 396,56 415,46 0,01094 0,01146 69 348,98 368,03 0,00962 0,01015 70 316,25 335,47 0,00872 0,00925 71 300,10 319,32 0,00828 0,00881 72 278,09 297,30 0,00767 0,00820 73 297,41 316,63 0,00820 0,00873 74 306,08 325,67 0,00844 0,00898 75 273,78 293,32 0,00755 0,00809 76 280,35 299,89 0,00773 0,00827 77 385,64 405,18 0,01063 0,01117 78 297,14 316,57 0,00819 0,00873 79 266,35 286,16 0,00734 0,00789 80 274,86 294,61 0,00758 0,00812 81 303,49 323,46 0,00837 0,00892 82 297,89 318,17 0,00821 0,00877 83 313,77 333,91 0,00865 0,00921 84 256,71 277,33 0,00708 0,00765 85 256,50 277,33 0,00707 0,00765 86 323,84 344,78 0,00893 0,00951 87 291,33 312,27 0,00803 0,00861 88 359,53 380,85 0,00991 0,01050 89 333,64 354,90 0,00920 0,00979 90 319,91 341,93 0,00882 0,00943 91 335,79 357,75 0,00926 0,00986 92 351,19 373,53 0,00968 0,01030 93 370,62 393,50 0,01022 0,01085 94 405,34 428,43 0,01118 0,01181 Αριθμός Γεώτρησης (α/α) Πίνακας 6.2: Κόστος άρδευσης για το δ/δ Αγ. Παντελεήμων Συνολικό Κόστος ( ) 2012 Συνολικό Κόστος ( ) 2022 Κόστος /m 3 2012 Κόστος /m 3 2022 1 267,53 284,98 0,01015 0,01081 2 210,15 227,70 0,00797 0,00864 3 164,18 182,16 0,00623 0,00691 4 314,90 333,48 0,01195 0,01265 57

5 149,22 168,00 0,00566 0,00637 6 319,53 338,54 0,01212 0,01284 7 151,32 170,32 0,00574 0,00646 8 295,26 314,47 0,01120 0,01193 9 265,70 284,87 0,01008 0,01081 10 172,31 191,58 0,00654 0,00727 11 328,58 348,06 0,01246 0,01320 12 217,31 236,64 0,00824 0,00898 13 193,90 213,38 0,00736 0,00809 14 337,51 357,32 0,01280 0,01355 15 348,17 368,03 0,01321 0,01396 16 297,36 317,33 0,01128 0,01204 17 287,29 307,48 0,01090 0,01166 18 226,41 246,38 0,00859 0,00935 19 216,50 236,42 0,00821 0,00897 20 125,91 145,83 0,00478 0,00553 21 354,31 374,87 0,01344 0,01422 22 307,15 327,77 0,01165 0,01243 23 277,12 297,84 0,01051 0,01130 24 262,91 283,68 0,00997 0,01076 25 245,41 266,40 0,00931 0,01011 26 182,64 203,42 0,00693 0,00772 27 317,87 339,13 0,01206 0,01286 28 371,32 393,12 0,01409 0,01491 29 317,76 339,99 0,01205 0,01290 30 282,28 305,65 0,01071 0,01159 31 448,08 472,84 0,01700 0,01794 32 331,22 357,27 0,01256 0,01355 33 400,49 428,43 0,01519 0,01625 Αριθμός Γεώτρησης (α/α) Πίνακας 6.3: Κόστος άρδευσης για το δ/δ Πορταριά Συνολικό Κόστος ( ) 2012 Συνολικό Κόστος ( ) 2022 Κόστος /m 3 2012 Κόστος /m 3 2022 1 333,64 356,03 0,00818 0,00873 2 395,43 418,85 0,00970 0,01027 3 398,61 422,51 0,00978 0,01036 4 339,56 363,19 0,00833 0,00891 5 363,94 388,33 0,00893 0,00952 6 397,32 421,33 0,00974 0,01033 7 385,21 410,08 0,00945 0,01006 8 383,27 408,03 0,00940 0,01001 9 364,16 388,76 0,00893 0,00953 10 414,33 439,79 0,01016 0,01079 58

11 417,07 442,43 0,01023 0,01085 12 393,87 419,12 0,00966 0,01028 13 384,51 409,32 0,00943 0,01004 14 474,35 498,90 0,01163 0,01224 15 436,45 462,45 0,01070 0,01134 16 442,05 467,94 0,01084 0,01148 17 395,60 421,11 0,00970 0,01033 18 455,62 480,70 0,01117 0,01179 19 454,16 480,97 0,01114 0,01180 20 462,08 488,61 0,01133 0,01198 21 462,08 488,56 0,01133 0,01198 22 447,11 473,49 0,01097 0,01161 23 426,66 452,39 0,01046 0,01109 24 461,70 489,31 0,01132 0,01200 25 471,60 498,95 0,01157 0,01224 26 510,95 537,17 0,01253 0,01317 27 480,92 509,12 0,01179 0,01249 28 449,48 477,36 0,01102 0,01171 29 468,75 496,47 0,01150 0,01218 30 466,70 494,05 0,01145 0,01212 31 444,85 473,49 0,01091 0,01161 32 487,97 516,07 0,01197 0,01266 33 475,48 502,93 0,01166 0,01233 34 442,48 471,71 0,01085 0,01157 35 453,95 482,42 0,01113 0,01183 36 517,57 545,46 0,01269 0,01338 37 707,11 734,89 0,01734 0,01802 38 518,97 550,36 0,01273 0,01350 39 436,13 460,73 0,01070 0,01130 40 454,16 483,34 0,01114 0,01185 41 508,21 536,85 0,01246 0,01317 42 609,84 638,26 0,01496 0,01565 43 448,13 478,87 0,01099 0,01174 44 444,26 474,73 0,01090 0,01164 45 440,54 470,63 0,01080 0,01154 46 522,26 551,70 0,01281 0,01353 47 729,18 758,19 0,01788 0,01859 48 445,01 475,53 0,01091 0,01166 49 476,82 506,75 0,01169 0,01243 50 534,96 564,68 0,01312 0,01385 51 475,75 508,58 0,01167 0,01247 52 468,91 501,48 0,01150 0,01230 53 470,31 502,72 0,01153 0,01233 54 467,14 498,09 0,01146 0,01222 55 709,21 739,41 0,01739 0,01813 59

56 481,29 515,31 0,01180 0,01264 57 468,21 500,99 0,01148 0,01229 58 492,81 528,29 0,01209 0,01296 59 481,88 516,01 0,01182 0,01265 60 464,34 497,55 0,01139 0,01220 61 476,56 509,07 0,01169 0,01248 62 472,14 504,33 0,01158 0,01237 63 571,83 603,65 0,01402 0,01480 64 676,80 708,40 0,01660 0,01737 65 670,45 701,89 0,01644 0,01721 66 497,66 533,35 0,01220 0,01308 67 479,52 512,94 0,01176 0,01258 68 695,64 727,56 0,01706 0,01784 69 473,00 509,07 0,01160 0,01248 70 460,08 495,67 0,01128 0,01216 71 595,95 629,11 0,01462 0,01543 72 594,93 627,93 0,01459 0,01540 73 489,96 524,79 0,01202 0,01287 74 575,87 610,11 0,01412 0,01496 75 633,74 634,87 0,01554 0,01557 76 558,75 593,90 0,01370 0,01457 77 417,13 457,77 0,01023 0,01123 78 441,84 481,83 0,01084 0,01182 79 487,81 524,25 0,01196 0,01286 80 607,63 642,57 0,01490 0,01576 81 425,69 465,79 0,01044 0,01142 82 417,88 456,53 0,01025 0,01120 83 622,76 658,23 0,01527 0,01614 84 599,93 635,08 0,01471 0,01557 85 418,53 459,81 0,01026 0,01128 86 419,71 460,51 0,01029 0,01129 87 498,52 536,68 0,01223 0,01316 88 703,13 740,48 0,01724 0,01816 89 619,85 656,72 0,01520 0,01611 90 419,07 460,84 0,01028 0,01130 91 417,56 458,85 0,01024 0,01125 92 624,05 661,25 0,01530 0,01622 93 415,46 457,39 0,01019 0,01122 94 520,48 560,75 0,01276 0,01375 95 528,02 566,61 0,01295 0,01390 96 412,39 455,19 0,01011 0,01116 97 416,05 458,74 0,01020 0,01125 98 521,99 563,76 0,01280 0,01383 99 538,35 578,08 0,01320 0,01418 100 416,91 460,08 0,01022 0,01128 60

101 525,33 567,37 0,01288 0,01391 102 534,85 575,87 0,01312 0,01412 103 526,89 566,94 0,01292 0,01390 104 410,24 453,84 0,01006 0,01113 105 431,93 475,32 0,01059 0,01166 106 428,38 471,66 0,01051 0,01157 107 525,22 567,58 0,01288 0,01392 108 524,46 565,64 0,01286 0,01387 109 431,18 474,99 0,01057 0,01165 110 524,14 566,94 0,01285 0,01390 111 507,51 549,66 0,01245 0,01348 112 426,39 470,63 0,01046 0,01154 113 506,00 549,33 0,01241 0,01347 114 414,44 459,33 0,01016 0,01126 115 417,77 462,24 0,01025 0,01134 116 443,18 487,00 0,01087 0,01194 117 550,68 593,90 0,01350 0,01457 118 421,76 464,44 0,01034 0,01139 119 412,55 457,72 0,01012 0,01123 120 506,70 550,84 0,01243 0,01351 121 300,16 346,88 0,00736 0,00851 122 379,77 425,96 0,00931 0,01045 123 402,49 448,46 0,00987 0,01100 124 409,05 453,19 0,01003 0,01111 125 405,61 450,34 0,00995 0,01104 126 280,67 328,58 0,00688 0,00806 127 355,12 402,22 0,00871 0,00986 128 256,45 306,02 0,00629 0,00750 129 284,92 334,01 0,00699 0,00819 130 277,82 326,64 0,00681 0,00801 131 396,19 443,77 0,00972 0,01088 132 278,25 327,93 0,00682 0,00804 133 300,91 349,36 0,00738 0,00857 134 243,90 294,72 0,00598 0,00723 135 253,65 304,95 0,00622 0,00748 136 265,38 316,52 0,00651 0,00776 137 249,02 300,96 0,00611 0,00738 138 254,40 306,18 0,00624 0,00751 139 221,89 274,80 0,00544 0,00674 140 241,75 294,40 0,00593 0,00722 61

Αριθμός Γεώτρησης (α/α) Πίνακας 6.4: Κόστος άρδευσης για το δ/δ Ζωγράφου Συνολικό Κόστος ( ) 2012 Συνολικό Κόστος ( ) 2022 Κόστος /m 3 2012 Κόστος /m 3 2022 1 551,16 584,05 0,00864 0,00916 2 589,98 625,88 0,00925 0,00982 3 576,68 611,35 0,00904 0,00959 4 591,11 627,12 0,00927 0,00983 5 525,59 560,85 0,00824 0,00880 6 451,96 492,97 0,00709 0,00773 7 501,37 539,59 0,00786 0,00846 8 512,51 549,50 0,00804 0,00862 9 486,46 528,50 0,00763 0,00829 10 519,78 558,38 0,00815 0,00876 11 412,23 556,44 0,00646 0,00873 12 470,26 511,44 0,00737 0,00802 Αριθμός Γεώτρησης (α/α) Πίνακας 6.5: Κόστος άρδευσης για το δ/δ Φλογητά Συνολικό Κόστος ( ) 2012 Συνολικό Κόστος ( ) 2022 Κόστος /m 3 2012 Κόστος /m 3 2022 1 355,28 381,33 0,00811 0,00871 2 465,57 495,99 0,01063 0,01133 3 446,79 477,09 0,01020 0,01090 4 485,98 521,56 0,01110 0,01191 5 441,35 475,05 0,01008 0,01085 6 544,54 585,72 0,01244 0,01338 7 460,41 499,33 0,01051 0,01140 8 445,66 488,13 0,01018 0,01115 9 444,37 488,08 0,01015 0,01115 10 435,48 481,13 0,00995 0,01099 11 335,79 380,85 0,00767 0,00870 12 340,47 385,48 0,00778 0,00880 13 331,22 377,08 0,00756 0,00861 14 424,88 472,63 0,00970 0,01079 15 328,58 376,27 0,00750 0,00859 16 315,71 364,86 0,00721 0,00833 17 264,36 312,86 0,00604 0,00715 18 243,20 293,59 0,00555 0,00670 19 234,70 284,33 0,00536 0,00649 20 228,88 278,25 0,00523 0,00635 21 221,08 271,30 0,00505 0,00620 22 224,79 274,64 0,00513 0,00627 62

23 269,42 321,79 0,00615 0,00735 24 215,75 270,82 0,00493 0,00618 25 207,84 260,91 0,00475 0,00596 26 185,66 238,04 0,00424 0,00544 27 208,97 260,64 0,00477 0,00595 28 216,18 267,64 0,00494 0,00611 29 167,90 221,46 0,00383 0,00506 30 203,85 255,85 0,00466 0,00584 Αριθμός Γεώτρησης (α/α) Πίνακας 6.6: Κόστος άρδευσης για το δ/δ Μουδανιά Συνολικό Κόστος ( ) 2012 Συνολικό Κόστος ( ) 2022 Κόστος /m 3 2012 Κόστος /m 3 2022 1 622,33 660,28 0,01352 0,01434 2 574,85 612,64 0,01248 0,01331 3 525,11 563,92 0,01140 0,01225 4 515,31 556,60 0,01119 0,01209 5 412,77 456,15 0,00896 0,00991 6 513,86 556,71 0,01116 0,01209 7 485,38 527,91 0,01054 0,01147 8 409,32 453,41 0,00889 0,00985 9 327,72 374,55 0,00712 0,00813 10 395,86 442,27 0,00860 0,00961 11 406,52 452,71 0,00883 0,00983 12 400,06 445,39 0,00869 0,00967 13 322,98 371,91 0,00701 0,00808 14 293,59 341,34 0,00638 0,00741 15 396,78 443,02 0,00862 0,00962 16 398,83 443,83 0,00866 0,00964 17 262,85 312,70 0,00571 0,00679 18 386,98 435,81 0,00840 0,00947 19 292,73 340,96 0,00636 0,00741 20 293,75 341,77 0,00638 0,00742 21 292,08 340,20 0,00634 0,00739 22 291,70 339,61 0,00634 0,00738 23 242,88 294,77 0,00527 0,00640 24 284,60 334,07 0,00618 0,00726 25 286,16 335,95 0,00621 0,00730 26 289,01 338,37 0,00628 0,00735 27 280,72 331,27 0,00610 0,00719 28 284,65 335,04 0,00618 0,00728 29 282,61 332,72 0,00614 0,00723 30 275,66 325,19 0,00599 0,00706 31 332,24 381,38 0,00722 0,00828 63

32 268,50 319,80 0,00583 0,00695 33 279,59 330,73 0,00607 0,00718 34 280,24 330,95 0,00609 0,00719 35 252,95 305,05 0,00549 0,00663 36 264,47 316,36 0,00574 0,00687 37 270,17 321,90 0,00587 0,00699 38 272,92 324,38 0,00593 0,00705 39 268,85 320,13 0,00584 0,00695 40 302,36 353,07 0,00657 0,00767 41 210,85 264,68 0,00458 0,00575 42 236,69 289,60 0,00514 0,00629 43 357,22 407,98 0,00776 0,00886 44 222,64 276,36 0,00484 0,00600 45 230,50 284,01 0,00501 0,00617 46 190,61 245,46 0,00414 0,00533 47 185,07 241,21 0,00402 0,00524 48 428,86 452,49 0,00931 0,00983 49 361,41 384,78 0,00785 0,00836 50 380,09 403,99 0,00826 0,00877 51 356,57 380,42 0,00774 0,00826 Αριθμός Γεώτρησης (α/α) Πίνακας 6.7: Κόστος άρδευσης για το δ/δ Διονυσίου Συνολικό Κόστος ( ) 2012 Συνολικό Κόστος ( ) 2022 Κόστος /m 3 2012 Κόστος /m 3 2022 1 391,99 434,41 0,02874 0,03185 2 396,46 438,93 0,02907 0,03218 3 414,92 456,85 0,03042 0,03349 4 388,17 431,39 0,02846 0,03163 5 389,30 432,90 0,02854 0,03174 6 396,19 439,36 0,02905 0,03221 7 411,37 454,54 0,03016 0,03332 8 341,82 388,60 0,02506 0,02849 9 369,22 414,27 0,02707 0,03037 10 398,29 442,64 0,02920 0,03245 11 326,05 373,36 0,02390 0,02737 12 345,48 391,99 0,02533 0,02874 13 367,66 412,61 0,02695 0,03025 14 389,94 434,68 0,02859 0,03187 15 392,96 437,53 0,02881 0,03208 16 366,47 410,35 0,02687 0,03008 17 384,18 427,95 0,02817 0,03137 18 307,91 355,60 0,02257 0,02607 19 328,58 376,00 0,02409 0,02757 64

20 364,75 409,91 0,02674 0,03005 21 339,45 384,08 0,02489 0,02816 22 327,72 372,23 0,02403 0,02729 23 337,24 381,65 0,02472 0,02798 24 271,89 320,18 0,01993 0,02347 25 303,44 351,40 0,02225 0,02576 26 338,43 385,91 0,02481 0,02829 27 288,21 333,96 0,02113 0,02448 28 312,97 358,56 0,02294 0,02629 29 320,99 366,26 0,02353 0,02685 30 310,92 355,87 0,02279 0,02609 31 259,35 307,96 0,01901 0,02258 32 288,21 336,60 0,02113 0,02468 33 330,84 377,72 0,02426 0,02769 34 291,17 337,24 0,02135 0,02472 35 303,17 349,09 0,02223 0,02559 36 304,57 350,32 0,02233 0,02568 37 305,11 350,70 0,02237 0,02571 38 336,11 384,29 0,02464 0,02817 39 274,80 321,96 0,02015 0,02360 40 302,47 348,87 0,02218 0,02558 41 307,85 353,88 0,02257 0,02594 42 306,40 352,26 0,02246 0,02583 43 309,52 356,35 0,02269 0,02613 44 250,15 298,11 0,01834 0,02186 45 279,97 327,29 0,02053 0,02399 46 287,56 334,71 0,02108 0,02454 47 297,68 344,67 0,02182 0,02527 48 306,67 353,50 0,02248 0,02592 49 307,05 353,61 0,02251 0,02592 50 218,66 268,99 0,01603 0,01972 51 276,15 323,95 0,02025 0,02375 52 284,92 332,56 0,02089 0,02438 53 303,44 350,81 0,02225 0,02572 54 297,63 344,83 0,02182 0,02528 55 213,38 263,87 0,01564 0,01935 56 241,53 290,84 0,01771 0,02132 57 263,47 311,94 0,01932 0,02287 58 278,84 327,02 0,02044 0,02397 59 285,35 333,37 0,02092 0,02444 60 292,62 340,37 0,02145 0,02495 61 201,32 252,89 0,01476 0,01854 62 205,31 256,66 0,01505 0,01882 63 207,78 258,98 0,01523 0,01899 64 226,19 276,85 0,01658 0,02030 65

65 248,69 298,00 0,01823 0,02185 66 253,16 302,31 0,01856 0,02216 67 266,46 315,34 0,01954 0,02312 68 227,81 278,14 0,01670 0,02039 69 195,08 247,78 0,01430 0,01817 70 217,85 268,99 0,01597 0,01972 71 221,89 272,81 0,01627 0,02000 72 237,17 287,61 0,01739 0,02109 73 246,38 296,66 0,01806 0,02175 74 184,91 238,14 0,01356 0,01746 75 202,13 254,13 0,01482 0,01863 76 209,83 261,67 0,01538 0,01918 77 227,38 278,57 0,01667 0,02042 78 187,70 240,67 0,01376 0,01764 79 208,16 260,32 0,01526 0,01909 80 216,99 268,93 0,01591 0,01972 81 227,32 279,11 0,01667 0,02046 82 233,08 284,71 0,01709 0,02087 83 166,98 221,46 0,01224 0,01624 84 180,49 234,11 0,01323 0,01716 85 207,62 260,21 0,01522 0,01908 86 218,17 270,60 0,01600 0,01984 87 166,23 220,33 0,01219 0,01615 88 196,21 249,50 0,01438 0,01829 89 149,32 204,66 0,01095 0,01500 90 146,90 202,02 0,01077 0,01481 91 145,45 200,41 0,01066 0,01469 92 398,72 422,89 0,02923 0,03100 93 391,18 415,84 0,02868 0,03049 94 481,83 511,17 0,03532 0,03748 95 194,00 248,75 0,01422 0,01824 96 373,69 417,83 0,02740 0,03063 97 204,45 256,18 0,01499 0,01878 98 153,25 207,73 0,01124 0,01523 99 120,09 175,81 0,00880 0,01289 100 138,61 193,79 0,01016 0,01421 101 230,18 280,02 0,01688 0,02053 102 264,04 316,41 0,01936 0,02320 103 221,13 276,20 0,01621 0,02025 104 202,45 255,53 0,01484 0,01873 105 192,12 243,47 0,01409 0,01785 106 214,35 266,03 0,01571 0,01950 107 295,26 314,47 0,02165 0,02306 108 265,70 284,87 0,01948 0,02088 109 172,31 191,58 0,01263 0,01405 66

110 328,58 348,06 0,02409 0,02552 111 217,31 236,64 0,01593 0,01735 112 193,90 213,38 0,01422 0,01564 113 342,90 362,71 0,02514 0,02659 114 353,55 374,49 0,02592 0,02746 115 303,82 322,71 0,02227 0,02366 116 292,13 314,47 0,02142 0,02306 117 226,41 246,38 0,01660 0,01806 118 223,50 241,80 0,01639 0,01773 119 136,67 156,59 0,01002 0,01148 120 348,93 369,49 0,02558 0,02709 121 312,48 333,15 0,02291 0,02442 122 313,07 333,42 0,02295 0,02444 Στους Πίνακες 6.8 και 6.9 παρατίθενται χαρακτηριστικές τιμές (μέγιστο, ελάχιστο και διάμεσος) του βάθους και του κόστους άντλησης. Ο διάμεσος επιλέχθηκε ως πιο αντιπροσωπευτικός από το μέσο όρο. Πίνακας 6.8: Χαρακτηριστικές τιμές κόστους άντλησης για την αρδευτική περίοδο 2012 Δημοτικό Διαμέρισμα Βάθος άντλησης Βάθος άντλησης (m) Οκτώβριος 2012 Παροχή άντλησης Q (m 3 /d) Κόστος άντλησης ( ) Οκτώβριος 2012 Σήμαντρα Μέγιστο 121,54 237,03 654,24 Μέσο 65,84 237,03 354,41 Ελάχιστο 40,90 237,03 220,16 Αγ. Παντελεήμων Μέγιστο 83,24 172,30 325,71 Μέσο 52,44 172,30 205,19 Ελάχιστο 23,39 172,30 91,52 Πορταριά Μέγιστο 135,46 266,51 819,87 Μέσο 84,37 266,51 510,65 Ελάχιστο 41,22 266,51 249,48 Φλογητά Μέγιστο 101,16 286,19 657,48 Μέσο 59,85 286,19 388,96 Ελάχιστο 31,19 286,19 202,72 Ζωγράφου Μέγιστο 109,81 416,77 1.039,34 Μέσο 95,89 416,77 907,54 Ελάχιστο 76,58 416,77 724,82 Διονυσίου Μέγιστο 89,51 89,15 181,23 Μέσο 52,97 89,15 107,25 Ελάχιστο 22,31 89,15 45,17 Ν. Μουδανιά Μέγιστο 115,61 300,94 790,11 Μέσο 54,38 300,94 371,65 Ελάχιστο 34,38 300,94 234,96 67

Πίνακας 6.9: Χαρακτηριστικές τιμές κόστους άντλησης για την αρδευτική περίοδο 2022 Δημοτικό Διαμέρισμα Βάθος άντλησης Βάθος άντλησης (m) Οκτώβριος 2022 Παροχή άντλησης Q (m 3 /d) Κόστος άντλησης ( ) Οκτώβριος 2022 Σήμαντρα Μέγιστο 124,59 237,03 670,66 Μέσο 69,43 237,03 373,73 Ελάχιστο 44,16 237,03 237,71 Αγ. Παντελεήμων Μέγιστο 87,84 172,30 343,71 Μέσο 56,72 172,30 221,94 Ελάχιστο 27,09 172,30 106,00 Πορταριά Μέγιστο 140,85 266,51 852,49 Μέσο 89,10 266,51 539,28 Ελάχιστο 51,05 266,51 308,98 Φλογητά Μέγιστο 108,81 286,19 707,20 Μέσο 68,84 286,19 447,42 Ελάχιστο 41,14 286,19 267,39 Ζωγράφου Μέγιστο 116,50 416,77 1.102,66 Μέσο 103,55 416,77 980,09 Ελάχιστο 91,58 416,77 866,79 Διονυσίου Μέγιστο 94,96 89,15 192,27 Μέσο 60,46 89,15 122,42 Ελάχιστο 29,09 89,15 58,90 Ν. Μουδανιά Μέγιστο 122,66 300,94 838,29 Μέσο 63,34 300,94 432,88 Ελάχιστο 44,81 300,94 306,24 Το κόστος άντλησης είναι άρρηκτα συνδεδεμένο με την παροχή άντλησης και το βάθος άντλησης. Το κόστος άντλησης είναι ανάλογο των δύο αυτών παραμέτρων. Το μεγαλύτερο κόστος παρουσιάζεται στο δ/δ Ζωγράφου (Πίνακες 6.8 και 6.9), όπου συνυπάρχουν μεγάλα βάθη άντλησης και μεγάλες παροχές που καλύπτουν τις αυξημένες αρδευτικές ανάγκες της περιοχής. Συγκρίνοντας το με αυτό του δ/δ Ν. Μουδανιών όπου το βάθος άντλησης είναι ελαφρώς μεγαλύτερο (115,61 έναντι 109,81 για το 2012 και 122,66 έναντι 116,50 για το 2022) η αύξηση της παροχής φέρνει συνεπακόλουθα και κατακόρυφη αύξηση του κόστους. Το μεγαλύτερο εύρος στο κόστος άντλησης παρουσιάζεται στο δ/δ Πορταριά, του οποίου το ένα άκρο βρίσκεται σε επαφή με τη θάλασσα και το άλλο στα όρια της λοφώδους περιοχής. Κυμαίνεται για το 2012 (Πίνακας 6.8) από 249,48 έως 819,87 και από 308,98 έως 852,49 για το 2012 (Πίνακας 6.9). Στο δ/δ Σήμαντρα παρουσιάζεται ένα από τα μεγαλύτερα κόστη άντλησης, γιατί το μεγάλο υψόμετρο οδηγεί σε μεγάλα βάθη άντλησης. Στο δ/δ Διονυσίου το οποίο συνορεύει με τη θάλασσα και η παροχή άντλησης είναι μικρή, το κόστος άντλησης είναι το μικρότερο της περιοχής μελέτης, με τιμές από 45,17 έως 181,23 για το 2012 (Πίνακας 6.8) και 58,90 έως 192,27 για το 2022 (Πίνακας 6.9). 68

Πίνακας 6.10: Μέσες τιμές κόστους άντλησης για τα δ/δ Δημοτικό Διαμέρισμα Παροχή/ Γεώτρηση (m 3 ) Κόστος /m 3 2012 Κόστος /m 3 2022 Μεταβολή Κόστους (%) Σήμαντρα 237,03 0,00977 0,01031 5,46 Αγ. Παντελεήμων 172,30 0,01071 0,01159 8,28 Πορταριά 266,51 0,01114 0,01184 6,32 Φλογητά 286,19 0,00736 0,00846 15,03 Ζωγράφου 416,77 0,00809 0,00874 7,99 Ν. Μουδανιά 89,15 0,00636 0,00741 16,48 Διονυσίου 300,94 0,02090 0,02386 14,15 Το μεγαλύτερο κόστος άντλησης εμφανίζεται στο δ/δ Διονυσίου 0,02090 /m 3 για το 2012 και 0,02386 /m 3 για το 2022 λόγω της μικρής παροχής άντλησης. Τα δ/δ Σήμαντρα, Αγ. Παντελεήμων και Πορταριά παρουσιάζουν μέσο κόστος από 0,000977 έως 0,01114 /m 3 για το 2012 και από 0,01031 έως 0,01184 /m 3 για το 2022. Τα δ/δ Ν. Μουδανιά, Ζωγράφου και Φλογητά έχουν το μικρότερο κόστος, το οποίο κυμαίνεται από 0,00636 έως 0,00809 /m 3 για το 2012 και από 0,00741 έως 0,00846 /m 3 για το 2022. Σε αυτά τα δ/δ η έντονη πτώση στάθμης οδηγεί στην κατακόρυφη αύξηση του βάθους και του κόστους άντλησης. Στο δ/δ των Σημάντρων το βάθος άντλησης δεν αυξάνεται σημαντικά από το 2012 στο 2022 και το κόστος μεταβάλλεται οριακά (5,46%). Η μεγάλη διακύμανση στο κόστος ανά κυβικό οφείλεται στη διαφορά του αριθμού των γεωτρήσεων (Πίνακας 6.11) σε κάθε δ/δ. Η αύξηση του αριθμού των γεωτρήσεων μειώνει την παροχή άντλησης ανά γεώτρηση και προκαλεί αύξηση του κόστους ανά κυβικό μέτρο, για αυτό τα δ/δ Σήμαντρα και Αγ. Παντελεήμων έχουν μικρότερο κόστος άντλησης ανά κυβικό μέτρο σε σχέση με δ/δ που βρίσκονται πιο κοντά στη θάλασσα (Πορταριά και Διονυσίου) λόγω μικρότερης παροχής άντλησης. Το μεγαλύτερο κόστος άντλησης ανά κυβικό μέτρο εμφανίζεται στα δ/δ Πορταριά και Διονυσίου που έχουν και τη μεγαλύτερη πυκνότητα γεωτρήσεων (Πίνακας 6.11). Δημοτικό Διαμέρισμα Πίνακας 6.11: Πυκνότητα γεωτρήσεων ανά δ/δ Αρδευτικές Γεωτρήσεις Έκταση δ/δ (km 2 ) Γεωτρήσεις /km 2 Αγ. Παντελεήμων 33 9,263994 3,56 Ζωγράφου 12 4,546774 2,64 Διονυσίου 122 9,243161 13,19 Πορταριά 140 21,717496 6,44 Φλογητά 30 8,548513 3,51 Σήμαντρα 94 23,753957 3,96 Ν. Μουδανιά 51 13,192309 3,87 69

Η μεγάλη πυκνότητα των γεωτρήσεων στο νότιο τμήμα έχει ως αποτέλεσμα την έντονη πτώση στάθμης γιατί η ακτίνα επιρροής των πηγαδιών επηρεάζει την πτώση στάθμης και στις γειτονικές αρδευτικές γεωτρήσεις. Τα δ/δ με τη μεγαλύτερη, με διαφορά, πυκνότητα γεωτρήσεων είναι τα δ/δ Πορταριά και Διονυσίου, ενώ το δ/δ Ζωγράφου έχει τη μικρότερη όλης της περιοχής μελέτης. Στο νότιο τμήμα οι αρδευτικές ανάγκες είναι αισθητά μεγαλύτερες επειδή το ποσοστό των καλλιεργούμενων εκτάσεων είναι μεγαλύτερο σε σχέση με το βόρειο. και συναντώνται οι πιο υδροβόρες καλλιέργειες της περιοχής μελέτης (π.χ. βερίκοκα). Δημοτικό Διαμέρισμα Πίνακας 6.12: Σύγκριση κόστους άντλησης για τις αρδευτικές περιόδους 2012 & 2022 Βάθος άντλησης Βάθος άντλησης (m) 2012 Κόστος άντλησης ( ) 2012 Βάθος άντλησης (m) 2022 Κόστος άντλησης ( ) 2022 Μεταβολή Κόστους (%) Σήμαντρα Μέγιστο 121,54 654,24 124,59 670,66 2,51 Μέσο 65,84 354,41 69,43 373,73 5,45 Ελάχιστο 40,90 220,16 44,16 237,71 7,97 Αγ. Παντελεήμων Μέγιστο 83,24 325,71 87,84 343,71 5,53 Μέσο 52,44 205,19 56,72 221,94 8,16 Ελάχιστο 23,39 91,52 27,09 106,00 15,82 Πορταριά Μέγιστο 135,46 819,87 140,85 852,49 3,98 Μέσο 84,37 510,65 89,1 539,28 5,61 Ελάχιστο 41,22 249,48 51,05 308,98 23,85 Φλογητά Μέγιστο 101,16 657,48 108,81 707,20 7,56 Μέσο 59,85 388,96 68,84 447,42 15,03 Ελάχιστο 31,19 202,72 41,14 267,39 31,90 Ζωγράφου Μέγιστο 109,81 1.039,34 116,5 1.102,66 6,09 Μέσο 95,89 907,54 103,55 980,09 7,99 Ελάχιστο 76,58 724,82 91,58 866,79 19,59 Διονυσίου Μέγιστο 89,51 181,23 94,96 192,27 6,09 Μέσο 52,97 107,25 60,465 122,42 14,15 Ελάχιστο 22,31 45,17 29,09 58,90 30,39 Ν. Μουδανιά Μέγιστο 115,61 790,11 122,66 838,29 6,10 Μέσο 54,38 371,65 63,34 432,88 16,48 Ελάχιστο 34,38 234,96 44,81 306,24 30,34 70

Εικόνα 6.1: Βάθος άντλησης (m) ανά δ/δ στις 01/10/2012 και 01/10/2022 Εικόνα 6.2: Πτώση στάθμης άντλησης (m) ανά δ/δ στις 01/10/2012 και 01/10/2022 Η μεγαλύτερη αύξηση σε κάθε δ/δ εμφανίζεται για το ελάχιστο βάθος άντλησης και κυμαίνεται από 7,97% έως 31,90%. Τα μεσαία βάθη άντλησης χαρακτηρίζονται από μέση αύξηση του κόστους από 5,45% έως 16,48%. Η μικρότερη αύξηση του κόστους ανά δ/δ παρουσιάζεται για το μέγιστο βάθος άντλησης και κυμαίνεται από 2,51% έως 7,56%. Οι 71

γεωτρήσεις με το μέγιστο βάθος άντλησης δεν επηρεάζονται έντονα από τη πτώση στάθμης ανάμεσα στο 2012 και στο 2022 και για αυτό παρουσιάζουν τη μικρότερη αύξηση του κόστους. Αντίθετα οι γεωτρήσεις με το ελάχιστο βάθος άντλησης επηρεάζονται σημαντικά από τη πτώση στάθμης κατά την περίοδο προσομοίωσης. Στο πεδινό, νότιο τμήμα (δ/δ Ν. Μουδανιά, Φλογητά και Διονυσίου) το ελάχιστο κόστος αυξάνεται κατακόρυφα με τιμές από 30,34% έως 31,90%. Στο λοφώδες, βόρειο τμήμα (δ/δ Σήμαντρα, Αγ. Παντελεήμων και βόρειο τμήμα του δ/δ Πορταριά) το μέγιστο κόστος αυξάνεται ελάχιστα με τιμές από 2,51% έως 5,53%. Τα δ/δ Ν. Μουδανιά, Διονυσίου και Φλογητά παρουσιάζουν τη μεγαλύτερη μέση αύξηση του κόστους από 14,15% έως 16,48%, γιατί επηρεάζονται έντονα από τη πτώση στάθμης (Εικόνα 6.2) στην παραθαλάσσια ζώνη της περιοχής μελέτης. Στα υπόλοιπα δ/δ το η αύξηση του μέσου κόστους είναι αισθητά μικρότερη με τιμές από 5,45% έως 8,16%. Στο δ/δ των Σημάντρων το βάθος άντλησης είναι μεγάλο σε όλη τη διάρκεια της προσομοίωσης και η αύξηση του κόστους από (2,51% έως 7,97%) είναι η μικρότερη σε όλη τη περιοχή μελέτης. Στο δ/δ Πορταριά όλες οι τιμές του κόστους παρουσιάζουν μια μέση αύξηση, επειδή το συγκεκριμένο δ/δ εκτείνεται από τη λοφώδη μέχρι την παράκτια περιοχή. Το μεγαλύτερο βάθος και κόστος άντλησης παρουσιάζεται στη πάνω δεξιά πλευρά (στο δ/δ Σήμαντρα) της περιοχής μελέτης και το μικρότερο στην παράκτια ζώνη (Εικόνα 6.1). Εικόνα 6.3: Κόστος άντλησης ( /m 3 ) ανά δ/δ για το 2012 (πάνω) και το 2022 (κάτω) 72