Υδρογεωλογική – Περιβαλλοντική έρευνα στην καρστική λεκάνη Άσκρης – Δομβραίνας / Βοιωτία

Abstract

Η παρούσα εργασία διερευνά τις περιβαλλοντικές και υδρογεωλογικές συνθήκες που επικρατούν στην καρστική λεκάνη Άσκρης–Δομβραίνας, του νομού Βοιωτίας. Ειδικότερα, αναλύει τα ποιοτικά χαρακτηριστικά των υπόγειων νερών της λεκάνης και του επιφανειακού νερού του ποταμού Άσκρης Βοιωτίας, ερμηνεύει του διάφορους παράγοντες, ανθρωπογενείς και γεωγενείς, που επιδρούν στην ποιότητα των νερών, την προέλευση των χημικών στοιχείων τους και με βάση την παρουσία τους εκτιμάται η καταλληλότητά τους για διάφορες χρήσεις. Σκοπός της εργασίας είναι η συμβολή των ερευνητικών αποτελεσμάτων στην ορθή διαχείριση των υπόγειων νερών της λεκάνης, με κύριο στόχο την προστασία του περιβάλλοντος και την ανάπτυξη της αγροτικής οικονομίας. Η καρστική λεκάνη βρίσκεται στο νοτιοδυτικό τμήμα του νομού Βοιωτίας. Η συνολική της έκταση είναι 224,94 Km2 και καταλαμβάνει μεγάλη έκταση του Δήμου Θηβαίων, εμβαδού 182,37 Km2 και μικρότερη των Δήμων Λεβαδέων εμβαδού 6,37 Km2 και Αλιάρτου εμβαδού 36,19 Km2. Η λεκάνη η οποία περιβάλλεται βόρεια από τις κορυφές του όρους Ελικώνα, νότια από μικρούς λοφίσκους, βόρεια του κορινθιακού κόλπου, νοτιοανατολικά από τις κορυφές του όρους Κορομπίλι (840μ.), με μοναδικά ανοίγματα ανατολικά της λεκάνης στα όρια με τη λεκάνη του Ασωπού ποταμού και τη λεκάνη του Καλαμίτη-Κανάβαρη. Το βόρειο ορεινό τμήμα της εμφανίζει έντονο ανάγλυφο, απότομες πλαγιές με βαθιές ρωγµατώσεις, κλίσεις μέτριες έως ισχυρές και κορυφές οξύληκτες έως αποστρογγυλωμένες, ενώ το νότιο ορεινό τμήμα της εμφανίζει ομαλό ανάγλυφο, με μέτριες κλίσεις και αποστρογγυλωμένες κορυφές. Η περιοχή της λεκάνης αποστραγγίζεται στον ποταμό Άσκρης, ο οποίος πηγάζει από τις ανατολικές κλιτύες του όρους Ελικώνα και συγκεκριμένα απ’ τον αυχένα του όρους Ζαγαρά, μήκους 37,9 χλμ. Η πορεία του ποταμού έχει στην αρχή κατεύθυνση νοτιοανατολική (ΝΑ) έως το νοτιοανατολικό άκρο της λεκάνης και στη συνέχεια κατεύθυνση νοτιοδυτική έως δυτική (ΝΔ-Δ) έως το οροπέδιο Λικέρι, από όπου με κατεύθυνση νότια (Ν) εκβάλλει στον κορινθιακό κόλπο (παράκτια περιοχή Αγίου Ιωάννη). Οι αλπικοί σχηματισμοί που απαντώνται στη λεκάνη ανήκουν στην Ενότητα Παρνασσού-Γκιώνας (δυτικό τμήμα) και στη Βοιωτική Ενότητα (ανατολικό τμήμα). Τα κύρια γεωλογικά χαρακτηριστικά της λεκάνης είναι τα τεκτονικά λέπια της Βοιωτικής Ενότητας που είναι επωθημένα πάνω στη Ενότητα Παρνασσού-Γκιώνας, η παρουσία του Βοιωτικού Φλύσχη πάνω στους ανθρακικούς σχηματισμούς τριαδικο-ιουρασικής ηλικίας καθώς και η παρουσία καρστικών μορφών, όπως δολίνες και πόλγες στις κορυφές του Ελικώνα και στους πρόποδες αυτού αντίστοιχα. Το ορεινό τμήμα της λεκάνης δομείται κυρίως από τριαδικο-ιουρασικούς ασβεστόλιθους (ασβεστόλιθους, δολομιτικούς ασβεστόλιθους και δολομίτες), σε μικρότερες εκτάσεις από ανωκρητιδικούς ασβεστόλιθους (περιοχές των κοινοτήτων Προδρόμου και Άσκρης), σχηματισμούς του βοιωτικού φλύσχη και της σχιστοψαμμιτοκερατολιθικής διάπλασης (περιοχή Ι.Μ. Μακαριώτισσας), οφιόλιθους και ιζήματα του φλύσχη ηλικίας Παλαιόκαινου. Το πεδινό τμήμα της λεκάνης δομείται κυρίως από αλλουβιακές αποθέσεις, πλευρικά κορήματα και κώνους κορημάτων του Τεταρτογενούς, από κροκαλοπαγή και συνεκτικά λατυποπαγή πλειστοκαινικής ηλικίας. Η νεοτεκτονική δομή της λεκάνης του ποταμού Άσκρης χαρακτηρίζεται από την παρουσία του τεκτονικού βυθίσματος στην κοιλάδα Δομβραίνα – Ξηρονομή, το οποίο οριοθετείται βόρεια από τις ρηξιγενείς ζώνες Προδρόμου-Δομβραίνας (δυτικό τμήμα) και Νεοχωρίου (ανατολικό τμήμα) και νότια από μικρά αντιθετικά ρήγματα με σημαντικότερο το ρήγμα Ταράτσα. Το κλίμα της περιοχής μελέτης είναι ξηρό μεσογειακό, τύπου Csa, το οποίο χαρακτηρίζεται από μέτριες βροχές και μεγάλη ξηρή περίοδο. Εξαιτίας του χαμηλού ύψους βροχοπτώσεων αλλά και των ιδιαίτερων υδρογεωλογικών συνθηκών που επικρατούν στη λεκάνη, κυρίως στο δυτικό τμήμα της, η τροφοδοσία των υπόγειων υδροφορέων από τα κατακρημνίσματα είναι αρκετά περιορισμένη, με αποτέλεσμα ο αγροτικός πληθυσμός της περιοχής να αδυνατεί να ανταπεξέλθει στην άρδευση των καλλιεργειών του. Το υδρογραφικό δίκτυο της λεκάνης είναι μερικώς ανεπτυγμένο, λόγω της υψηλής υδροπερατότητας των ανθρακικών σχηματισμών τα οποία έχουν καρστικοποιηθεί (δολίνες και καταβόθρες) και της τεκτονικής παραμόρφωσης που υποβοηθούν την κατείσδυση του νερού και τη διαφυγή του προς τη θάλασσα (υποθαλάσσιες πηγές στις παραλίες Σαράντη, Αλυκή, Λιβαδόστρα). Στη λεκάνη αναπτύσσονται τρεις τύποι γεωλογικών σχηματισμών με έντονες διαφοροποιήσεις μεταξύ τους ως προς την κίνηση του κατεισδύοντος νερού και οι οποίοι διακρίνονται σε υδροπερατούς, ημιπερατούς και υδατοστεγείς. Στους υδροπερατούς σχηματισμούς ανήκουν οι αλλουβιακές αποθέσεις των πεδινών τμημάτων, τα πλευρικά κορήματα και κώνοι κορημάτων των ορεινών πρανών και κυρίως οι ανθρακικοί σχηματισμοί, οι οποίοι εμφανίζουν φαινόμενα έντονης καρστικοποίησης. Στους ημιπερατούς σχηματισμούς ανήκουν τα κροκαλοπαγή, τα λατυποπαγή, οι ψαμμιτικοί ορίζοντες του σχηματισμού του φλύσχη και τα ρωγμώδη υπερβασικά πετρώματα της οφιολιθικής σειράς. Στους υδατοστεγείς σχηματισμούς ανήκουν οι αργιλικοί σχιστόλιθοι της σχιστοψαμμιτοκερατολιθικής διάπλασης, οι αργιλομαργαϊκοί ορίζοντες του φλύσχη καθώς επίσης οι μάργες, οι άργιλοι και πηλοί που παρεμβάλλονται εντός της σειράς των κροκαλοπαγών του Πλειστοκαίνου. Για τον ποιοτικό έλεγχο των υπόγειων νερών της λεκάνης και του επιφανειακού νερού του π. Άσκρης συλλέχθηκαν τριάντα τρία (33) δείγματα νερού από επιλεγμένα υδροσημεία όπως πηγές, φρέατα και γεωτρήσεις που εντοπίζονται κυρίως εντός των ορίων της υδρολογικής λεκάνης. Ένας μικρός αριθμός δειγμάτων προέρχεται από υδροσημεία που βρίσκονται εκτός αλλά πλησίον των ορίων της λεκάνης, από ίδιους γεωλογικούς σχηματισμούς με αυτούς της μελετώμενης λεκάνης, με σκοπό τη σύγκριση των ποιοτικών χαρακτηριστικών τους. Βάσει των αποτελεσμάτων των μετρήσεων των φυσικοχημικών παραμέτρων και των χημικών αναλύσεων διαπιστώνεται ότι πρόκειται για νερά τα οποία στην πλειονότητά τους εμφανίζουν υψηλή σκληρότητα (Μ.Τ. 23,2odH), μέτρια αλατότητα (<1000 μS/cm) και T.D.S. (Μ.Τ.730,13 mg/l) γεωγενούς κυρίως προέλευσης. Τα επικρατούντα ιόντα στα υπόγεια νερά των υδροφόρων συστημάτων της περιοχής είναι τα Ca2+ και Mg2+ από την πλευρά των κατιόντων και τα HCO3-, SO42- και NO3- από την πλευρά των ανιόντων, ενώ από τα βαρέα μέταλλα τα ιόντα Fe, Cd, Pb και Ni. Τα αναφερόμενα στοιχεία είναι γεωγενούς κυρίως προέλευσης, εκτός των νιτρικών ιόντων που η παρουσία τους συνδέεται με τη χρήση λιπασμάτων. Από τις γραφικές μεθόδους των Piper και Durov διαπιστώνεται ότι η πλειονότητα των υπόγειων νερών της περιοχής είναι φρέσκα νερά που εμπλουτίζονται με στοιχεία κυρίως από τα ανθρακικά πετρώματα και τα οποία εμφανίζουν τους υδροχημικούς τύπους Ca-HCO3 και Ca-Mg-HCO3. Βάσει της γεωχημικής προσομοίωσης των υπόγειων υδάτων διαπιστώθηκε ότι τα κύρια ορυκτά των πετρωμάτων της περιοχής μελέτης που διαλύονται στα υπόγεια νερά και τα εμπλουτίζουν με χημικά στοιχεία είναι: α) τα εβαποριτικής προελεύσεως άλατα: αλίτης (NaCl), σιλβίτης (KCl) και ανυδρίτης (CaSO4), β) τα ανθρακικά ορυκτά: ασβεστίτης (CaCO3) και δολομίτης (CaMg(CO3)2), γ) ο χαλαζίας (SiO2) των πυριτικών ορυκτών και δ) οι πλαγιόκλαστοι άστριοι (NaAlSi3O8). Σύμφωνα με τους δείκτες κορεσμού SI τα υπόγεια νερά της περιοχής είναι ακόρεστα στα ορυκτά γύψο (CaSO4•2H2O), αλίτη (NaCl) και ανυδρίτη (CaSO4), ενώ εμφανίζουν ενδείξεις κορεσμού στα ορυκτά ασβεστίτη (96%), αραγονίτη (CaCO3) (88%) και δολομίτη CaMg(CO3)2 (78%) και υπερκορεσμού στα ορυκτά αιματίτη (Fe2O3) και γκαιτίτη (FeOOH). Η παραγοντική ανάλυση αποδεικνύει τη ρύπανση των υδροφόρων συστημάτων της περιοχής μελέτης, λόγω της έντονης παρουσίας των στοιχείων εκείνων που είναι προϊόν της έκπλυσης από γεωργικά λιπάσματα, ζωικά απόβλητα και από μη στεγανούς βόθρους. Επίσης, η ύπαρξη νιτρικών και φωσφορικών ιόντων που αναδεικνύουν αυτήν την ανθρωπογενή ρύπανση συνυπάρχουν στην 1η, 2η και 3η ομάδα παραγόντων με στοιχεία γεωγενούς προέλευσης. Βάσει των συστημάτων ταξινόμησης των Richards και Wilcox αποδείχτηκε ότι τα υπόγεια νερά της περιοχής μελέτης έχουν μικρό κίνδυνο αλκαλίωσης και μέτριο έως υψηλό κίνδυνο αλατότητας, ενώ 50% των δειγμάτων νερού εμφανίζει καλή έως μέτρια ποιότητα και 46,9% εμφανίζει μέτρια έως αποδεκτή ποιότητα για αρδευτικούς σκοπούς.

This present thesis explores the environmental and hydrological conditions in the Karstic basin of Askris-Domvrena, in the prefecture of Viotia. This study analyzes the quality characteristics of its groundwater as well as the surface water of the river Askris Viotia, emphasizing on the anthropogenic and geogenic effects on the quality of the waters, their suitability for various uses and the investigation of the origin of their elements. The purpose of this thesis is the contribution of research results to the proper management of groundwater in the basin, with the main goal of protecting the environment and developing the agricultural economy The karst basin is located in the southwest part of the prefecture of Viotia. Its total area is 224.94 Km2 and occupies a large area of the Municipality of Thebes. The Askris river sources flows from E to W, draining the basin up to the shorelines of the Corinth Gulf. The basin is elongated, becaused it is tectoninally controlled by E-W trending active normal faults. The area of the basin is drained into the river Askris. The drainage network is rather sparse due to the high permeability of the carbonate rocks, which have been karstified (dolines) and which favor the underground substantiation of water towards the sea (underwater springs on the beaches of Saranti, Aliki, Livadostra). Three types of geological formations are developed in the basin, with marked differences in the movement of the in-water supply and which are distinguished into water-permeable, semi-permeable and watertight. The permeable formations include the alluvium of the lowlands, modern rips and scree slopes and carbon formations which exhibit phenomena of intense karstification. The semi-permeable formations include conglomerates and cohesive breccias, the formations of the flysch and the ophiolites, while the watertight formations include rocks of the shale-sandstone-chert complex. For the quality control of the groundwater of the basin and the surface water of P. Askris, thirty-three (33) water samples were collected from selected water points such as springs, wells and boreholes of the basin as well as the wider area for comparison with the groundwater of the basin. Based on the results of laboratory chemical analyses, the majority of the samples exhibit high hardness (M.T. 23.2odH), moderate salinity (<1000 μS/cm) and T.D.S. (M.T.730.13 mg/l) of mainly geogenic origin. The prevailing ions in the groundwater of the aquifers of the region are Ca2+ and Mg2+ and HCO3-, SO42- and NO3-, whereas the following heavy metals Fe, Cd, Pb and Ni have also been traced. The data mentioned are mainly of geogenic origin, except for nitrates whose presence is attributed to the use of fertilisers. The Piper and Durov diagrams show that the majority of the groundwater in the area concerns fresh water enriched with elements mainly from the carbonic rocks and display the hydrochemical types Ca-HCO3 and Ca-Mg-HCO3. The geochemical simulation of groundwater has shown that the main minerals of the rocks in the study area that dissolve in groundwater and enrich them are the evaporite salts: halite (NaCl), Sylvite (KCl) και anhydrite (CaSO4), carbonate minerals: calcite (CaCO3) and dolomite (CaMg(CO3)2), quartz (SiO2) and Plagioclase Feldspars (NaAlSi3O8). According to SI saturation indicators, the water samples of the area show no signs of saturation in the halite (NaCl), gypsum (CaSO4•2H2O) και anhydrite (CaSO4), while they show oversaturation points in iron minerals hematite (Fe2O3) and goethite (FeOOH) and show saturation points in the calcite (CaCO3) and dolomite (CaMg(CO3)2). Richards and Wilcox's classification systems show that groundwater in the study area has a low risk of alkalinization and a moderate to high risk of salinity, while 50% of water samples show good to moderate quality and 46.97% show moderate to acceptable quality for irrigation purposes.