Υδρογεωλογικό καθεστώς στον άνω ρου του Ασωπού ποταμού Βοιωτίας - διερεύνηση παραγόντων ποιοτικής υποβάθμισης των υπογείων υδάτων

Abstract

Η παρούσα εργασία πραγματεύεται τα ποιοτικά χαρακτηριστικά των υπόγειων νερών που φιλοξενούνται στους σχηματισμούς του άνω ρου της λεκάνης του Ασωπού ποταμού Βοιωτίας, διερευνά τα αίτια και το βαθμό της επιβάρυνσης αυτών από γεωγενείς ή ανθρωπογενείς παράγοντες κι εξετάζει την καταλληλότητα αυτών για διάφορες χρήσεις. Η περιοχή μελέτης βρίσκεται στο νοτιοδυτικό τμήμα του Ν. Βοιωτίας. Το ανάγλυφο της περιοχής στο μεγαλύτερο ποσοστό της έκτασης είναι ήπιο, και αποτελεί την πεδιάδα των Ερυθρών-Λεύκτρων-Καλλιθέας, με κυμαινόμενο υψόμετρο 250-350 μέτρα. Τα πρανή των ορεινών μαζών του Κιθαιρώνα και του Πάστρα οριοθετούν το δυτικό και νότιο άκρο της περιοχής αντίστοιχα. Το ανατολικό τμήμα οροθετείται από τα υψώματα της Ασωπίας που αποτελούνται από τριαδικό-ιουρασικούς ανθρακικούς σχηματισμούς, τα οποία, λόγω τεκτονισμού, διακόπτουν την συνέχεια της λεκάνης του Ασωπού και οριοθετούν τον άνω ρου της λεκάνης του Ασωπού. Την λεκάνη αποστραγγίζει ο Ασωπός ποταμός ο οποίος ακολουθεί μια μέση διεύθυνση Α-, και εκβάλει στο Νότιο Ευβοϊκό Κόλπο. Η μορφή του υδρογραφικού δικτύου σχετίζεται άμεσα με την νεοτεκτονική δομή του υποβάθρου με την επικράτηση των κλάδων διεύθυνσης Β-Ν έως ΒΒΑ-ΝΝ,. Το κλίμα της περιοχής μελέτης χαρακτηρίζεται από χαμηλό ύψος βροχής (350- 450mm/a) και υψηλές θερμοκρασίες κατά τη διάρκεια του καλοκαιριού, ακολουθώντας το ξηροθερμικό κλίμα της ευρύτερης περιοχής. Ο περιορισμένος όγκος κατακρημνισμάτων δεν μπορεί να συμβάλλει στην πλήρωση των υδροφορέων, καθότι η γεωργία είναι η κύρια δραστηριότητα των κατοίκων της περιοχής και η εκμετάλλευση των υδατικών πόρων είναι ανάλογη. Από πλευράς γεωτεκτονικής η περιοχή αποτελεί τμήμα της Υποπελαγονικής ζώνης. Το γεωλογικό υπόβαθρο αντιπροσωπεύεται από μεγάλου πάχους μεσοζωικών ανθρακικών σχηματισμών και από σχιστόλιθους παλαιοζωικής ηλικίας σε πολύ περιορισμένη εμφάνιση. Στο μεγαλύτερο τμήμα της περιοχής αναπτύσσονται τριτογενείς και τεταρτογενείς σχηματισμοί κι αποθέσεις. Οι τριτογενείς σχηματισμοί αποτελούνται από ασβεστόλιθους, μάργες, ψαμμίτες και κροκαλοπαγή ενώ οι τεταρτογενείς από διλουβιακούς σχηματισμούς, κορήματα κι αλλουβιακές αποθέσεις αποτελούμενα από ασβεστολιθικά, μαργαϊκά, ψαμμιτικά υλικά, πηλούς αργίλους, χάλικες και άμμο. Η λεκάνη έχει υποστεί την επίδραση επανειλημμένων τεκτονικών κινήσεων οι οποίες προκάλεσαν την πτύχωση και διάρρηξη των λιθολογικών σχηματισμών. Αποτελείται από δύο κύρια συστήματα ρηγμάτων με διεύθυνση Α-Δ και ΒΔ-ΝΑ. Εντός των κοκκωδών σχηματισμών του Νεογενούς και Τεταρτογενούς αναπτύσσεται ένας ανώτερος υδροφόρος ορίζοντας. Γενικά η περατότητα των Νεογενών σχηματισμών είναι μικρή και η υδροφορία είναι μέτριας δυναμικότητας. Σημαντική υδροφορία παρουσιάζουν οι ανθρακικοί σχηματισμοί, οι οποίοι είναι έντονα καρστοποιημένοι και φιλοξενούν τον καρστικό υδροφόρο που χαρακτηρίζεται από υψηλή δυναμικότητα. Ο ανώτερος υδροφόρος ορίζοντας αποτέλεσε αντικείμενο έρευνας στην παρούσα εργασία. Για τον ποιοτικό έλεγχο των υπόγειων της περιοχής έρευνας, πραγματοποιήθηκαν υδροχημικές αναλύσεις νερού από επιλεγμένα σημεία υδροληψίας γεωτρήσεις, φρέατα και πηγές. Τα αποτελέσματα των υδροχημικών αναλύσεων παρουσιάζονται υπό μορφή πινάκων, διαγραμμάτων και ισοπεριεκτικών χαρτών χωρικής κατανομής. Με βάση τα υδροχημικά χαρακτηριστικά η περιοχή διακρίνεται σε δύο υδροχημικές περιφέρειες: α) στην υδροχημική περιφέρεια υψηλής αλατότητας (2300-2770 μS/cm), στην οποία ανήκει η ανατολική περιοχή όπου εμφανίζονται υψηλής αλατότητας υπόγεια νερά. Χαρακτηρίζονται από την έντονη παρουσία των ιόντων Cl-, Na+ και SO4 2-. Η προέλευση τους είναι γεωγενής και συνδέεται με τη διάλυση υπολειμματικών εβαποριτικών αλάτων που προφανώς συνυπάρχουν εντός των Νεογενών ιζημάτων. Η υδροχημική ταξινόμηση κατατάσσει τα νερά αυτά στην κατηγορία τύπου νερών: Na-Cl και Mg-Cl. β) στην υδροχημική περιφέρεια χαμηλής έως μέτριας αλατότητας (350-1000 μS/cm), στην οποία ανήκει το κεντρικό και δυτικό τμήμα της περιοχής. Στις περιοχές αυτές παρατηρούνται χαμηλές έως μέτρια υψηλές συγκεντρώσεις αλάτων γεωγενούς προέλευσης και κατά τόπους ανθρωπογενούς δράσης. Μεταξύ των στοιχείων επικρατούν τα γεωγενούς προέλευσης Ca2+ και Mg2+, αυξάνοντας την σκληρότητά τους και δίνοντας αντίστοιχους τύπους νερών Ca-HCO3 και Mg-HCO3. Κατά τόπους εμφανίζονται υδροχημικοί τύποι νερών Na+-HCO3, η παρουσία των οποίων συνδέεται με φαινόμενα κατιοανταλλαγής. Όσον αφορά τα μεταλλικά ιχνοστοιχεία, κυρίαρχα μέταλλα που απαντώνται σχεδόν σε όλα τα δείγματα είναι το Cd, το Mn, ο Pb, το Ni και το Cr. Οι συγκεντρώσεις αυτών των στοιχείων οφείλονται σε γεωγενείς κυρίως παράγοντες, χωρίς να αποκλείονται και ανθρωπογενείς επιδράσεις (διάβρωση σωληνώσεων υδροληψίας, αγροχημικά προϊόντα, αστικά απόβλητα κλπ.). Η υψηλή σκληρότητα και ιδιαίτερα η παρουσία των τοξικών βαρέων μετάλλων σε υψηλές συγκεντρώσεις καθιστούν γενικά τα υπόγεια νερά της περιοχής ακατάλληλα για ανθρώπινη κατανάλωση. Με τη βοήθεια των μεθόδων Richards και Wilcox τα υπόγεια νερά που εντοπίζονται στην υδροχημική περιφέρεια υψηλής αλατότητας θεωρούνται ακατάλληλα για αρδευτικούς σκοπούς. Αντίθετα τα νερά που εντοπίζονται στην υδροχημική περιφέρεια χαμηλής έως μέτριας αλατότητας είναι μέτριας καταλληλότητας γι' αυτόν το σκοπό.

The present study treats the qualitative characteristics of underground waters that are lay at the geological formations of the upper part of Asopos’ river basin in Viotia and investigates the causes and the degree of charges derived from human or geogenic factors and finally examines the appropriateness of these for various uses. The study area is located in the south-western part of N. Viotias. The relief of the area in the bigger part is gently and constitutes the plain area of Erithre-Leuktro- Kallithea with an altitude from 250 to 350 m. The slopes of the mountain areas of Kithairona and Pastra Mt. delimit the western and southern edge of the area, respectively. The eastern part is delimited by the hills of Asopia, that are constituted by Triassic-Iourassic carbonate formations, which, because of tectonism interrupt the continuity and delimit the upper part of the basin. The basin is drained by Asopos River which follows a direction E-W and discharges in the Southern Eubean Gulf. The shape of the drainage network is related directly with the neotectonic structure of geological background with the predominance of the branches having a N-S and NNE-SSW direction. The climate of the area is characterized by low amount of precipitations (350- 450mm/a) and high temperatures, especially during the summertime, following the xerothermic climate of the broader area. The limited volume of the precipitations cannot contribute to the load of the aquifers, because the agriculture is the main activity of the area and thus the exploitation of the water resources is proportional. As far as it concerns the geotectonic properties, the area constitutes a part of the the Subpelagonian zone. The area is consisted of thick Mesozoic carbonate formations and from Paleozoic schists with a very limited appearance. The bigger part of the area is consisted of Tertiary and Quaternary formations and deposits. The Tertiary formations are constituted from limestones, marbles, silts and conglomerates while the Quaternary are constituted fro diluvium formations, scree and alluvial deposit. The basin has suffered the effect of repeated tectonic movements that caused the fold and rupture of the lithological formations. It is constituted of two main systems of faults with an E-W and NW-SE direction. Into the grainy Neogene and Quaternary formations is developed an upper aquifer. In general the permeability of the Neogene formations is low, with a low capacity of water supply. Oppositely, carbonate formations, which are intensely karstified, are characterized by a significant water supply. In the present study is examined the upper aquifer. For the qualitative control of the ground water, a hydrochemical analysis of several well distributed water samples from drills, wells and springs, has been made. The results of these analyses are represented in tables, diagrams and maps of spatial isolines. According to the hydrochemical characteristics, the area is separated in two different hydrochemical units: a) The hydrochemical region of high salinity (2300-2770 μS/cm), in which belongs the eastern part where are presented groundwaters of high salinity. These waters are characterized by an intense presence of ions Cl-, Na+ and SO4 2-. Their origin is geogenic and it is related with the dissolution of the evaporate salt that obviously coexists into the neogene sediments The hydrochemical classification, classifies this waters into the category: Na- Cl και Mg-Cl. b) The hydrochemical region of moderate salinity (350-1000 μS/cm), in which belongs the central and western part of the area. In this parts were detected low and moderate concentrations, geogenic origin and in some cases locally of anthropogenic effect. Among these elements prevail the geogenic origin Ca2+ and Mg2+, increasing their hardness and giving corresponding types of water Ca-HCO3 και Mg-HCO3. Locally are presented hydrochemical types of waters Na+-HCO3, the presence of which is related with the phenomenon of ion-exchange procedure. As far as it concerns the minerals, Cd, το Mn, ο Pb, Ni and Cr are founded into all the water samples. The concentrations of these metals are owed mainly in geogenic factors, without exclude the possible anthropogenic effects. The high value of hardness and particularly the presence of toxic heavy metals in high concentrations make the ground water inadequate for human consumption. The methods of Richards and Wilcox showed that the underground water, that is located in the hydrochemical region of high salinity, is characterized as improper for irrigation purposes. On the other hand the underground water that is located in the hydrochemical region of moderate salinity is characterized of moderate appropriateness for irrigation purposes.