Υδρογεωλογική έρευνα λεκάνης απορροής ρέματος Ποταμιά, Νομός Κοζάνης, Δυτική Μακεδονία

Abstract

The study area covers an area of 133.6km2 and comprises the drainage basin of Potamia stream that is found in Western Macedonia among prefectures of Kozani, Florina and Kastoria. This basin also includes Variko’s sub-basin which is drained by the Xiropotamos torrent, which discharges into the Potamia sream.The objective of this Ph.D thesis is the examination of the geological and hydrogeological conditions, the recording and evaluation of the quantity and quality of existing water resources and the assesmentof alluvial aquifer vulnerability. The density of hydrographical network is low and the Potamia stream, which is the main hydrologic feature of the region, is classified in the sixth class. The mean altitude of the area is 874.5m and the mean slope is 26.1%. From a geological point of view, the mountainous part of the area is covered by crystalline rocks of the Pelagoniki zone, while the semi-mountainous area and the flat area are covered by Neogene and Quaternary deposits. The study area is characterized by intense neotectonic activity and no seismic action. The mean annual precipitation in the study area amounts to 635 mm (period 2004 – 2007) and increased by +45 mm per 100m of ground elevation. The mean annual infiltration both as absolute value and percentage is high as it is coming up of the hydrological balance. The main aquifer systems are developed in alluvial deposits and in fissured crystalline rocks. Due to the coarse phases of alluvial deposits, in the southern and central part of the flat area, propitious hydrogeological conditions are met. According to the application of VLF survey is coming up that the increased specific yields of constructed wells in crystalline basement are correlated with fault pattern NW. Artesian phenomena that are observed in the area favoured by the geological and tectonic conditions as well as by the recharge conditions of the alluvial aquifer. Three areas of lateral crossflows contribute to groundwater recharge along the southern, southeastern and western margins of the basin as well as the direct infiltration of precipitation and the irrigation returns contributes to groundwater recharge. Based on the research of hydrochemnical conditions, it is revealed that ground water does not exhibit quality deterioration while the presence of heavy metals is attributed to the composition of the geological formations. The same applies to surface water except from sites that are polluted by untreated domestic sewage. From the application of Drastic method, it results that alluvial aquifer shows low to medium vulnerability against to groundwater pollution. The correlation between the produced vulnerability map and the nitrate concentration distribution is satisfied. The application of code for good agricultural practice is necessary, in order to reduce the groundwater pollution from nitrates. Furthermore, a monitoring programme on groundwater quality should be established in selected boreholes. Finally, rational water resources management, based on conjunctive use of surface and groundwater, should be applied in Potamia basin aiming at sustainability of the aquifer systems.

Η περιοχή έρευνας συνολικής έκτασης 133.6 km2 περιλαμβάνει τη λεκάνη απορροής του ρέματος Ποταμιά, που βρίσκεται στη Δυτική Μακεδονία στα όρια των Νομών Κοζάνης, Καστοριάς, Φλώρινας. H λεκάνη απορροής του ρέματος Ποταμιά περιλαμβάνει και την υπολεκάνη Βαρυκού, η οποία αποστραγγίζεται επιφανειακά μέσω του ρέματος Ξηροπόταμου στο ρέμα Ποταμιά. Στόχος της διδακτορικής διατριβής είναι η έρευνα των γεωλογικών και υδρογεωλογικών συνθηκών της περιοχής, η καταγραφή και η αξιολόγηση της υπάρχουσας ποσοτικής και ποιοτικής κατάστασης των υδατικών πόρων και η εκτίμηση της τρωτότητας του προσχωσιγενή υδροφόρου στη ρύπανση. Η πυκνότητα του υδρογραφικού δικτύου είναι χαμηλή και ο κύριος κλάδος είναι 6ης τάξης. Το μέσο υψόμετρο της λεκάνης ανέρχεται σε 874.5 m και η μέση κλίση είναι 26.1%. Η περιοχή έρευνας συγκροτείται κυρίως από μεταμορφωμένα πετρώματα της Πελαγονικής ζώνης, ενώ το πεδινό τμήμα της λεκάνης καλύπτεται από νεογενή και τεταρτογενή ιζήματα της λεκάνης Πτολεμαΐδας. Η περιοχή στο σύνολό της παρουσιάζει έντονη νεοτεκτονική δραστηριότητα και σχεδόν καθόλου σεισμική δράση ενώ από γεωλογική πλευρά χαρακτηρίζεται ενεργός. Το μέσο ετήσιο ύψος βροχής ανέρχεται σε 635 mm (περ. 2004 – 2007) και η μεταβολή του υπερετήσιου ύψους βροχής με το υψόμετρο για την ίδια περίοδο είναι +45 mm/100m. Από τη σύνταξη του υδρολογικού ισοζυγίου για την τριετία 2004-07 προκύπτει ότι η κατείσδυση και ως απόλυτη τιμή και ως συντελεστής είναι υψηλή. Στην περιοχή μελέτης αναπτύσσονται δύο κύρια υδροφόρα συστήματα, εντός των αλλουβιακών αποθέσεων και εντός των διερρηγμένων πετρωμάτων του κρυσταλλοσχιτώδους υπόβαθρου. Στο νότιο και κεντρικό τμήμα της λεκάνης παρουσιάζονται ευνοϊκότερες υδρογεωλογικές συνθήκες λόγω των αδρομερών φάσεων των αλλουβιακών αποθέσεων. Από τη διενέργεια γεωφυσικών διασκοπήσεων προκύπτει ότι η υδροφορία των γεωτρήσεων που έχουν ανορυχθεί στους σχηματισμούς του υποβάθρου συνδέεται κυρίως με ρηξιγενής δομές ΒΔ διεύθυνσης. Στην περιοχή αναπτύσσονται φαινόμενα αρτεσιανισμού απόρροια των γεωλογικών και τεκτονικών συνθηκών της περιοχής καθώς και των συνθηκών τροφοδοσίας του προσχωσιγενή υδροφόρου. Τα υπόγεια νερά της περιοχής έρευνας τροφοδοτούνται από το νότιο τμήμα της περιοχής, από το δυτικό περιθώριο, από το νοτιοανατολικό περιθώριο καθώς επίσης από τα ατμοσφαιρικά κατακρημνίσματα και τις επιστροφές αρδεύσεων. Από την έρευνα των υδροχημικών συνθηκών των υπόγειων και επιφανειακών νερών της περιοχής προκύπτει ότι τα υπόγεια νερά της περιοχής δεν παρουσιάζουν προβλήματα ποιοτικής υποβάθμισης ενώ η παρουσία βαρέων μετάλλων αποδίδεται στη σύσταση των γεωλογικών σχηματισμών. Τα επιφανειακά νερά της περιοχής γενικά δεν παρουσιάζουν προβλήματα ποιοτικής υποβάθμισης εκτός από τις θέσεις ρύπανσης από αστικά λύματα. Από την εφαρμογή της μεθόδου Drastic προκύπτει ότι ο υδροφόρος που αναπτύσσεται εντός των αλλουβιακών αποθέσεων παρουσιάζει χαμηλή έως μέση τρωτότητα στην εξωτερική ρύπανση. Τα αποτελέσματα της συσχέτισης του χάρτη τρωτότητας με τον χάρτη χωρικής κατανομής των νιτρικών ιόντων κρίνονται ικανοποιητικά. Η εφαρμογή του κώδικα ορθής γεωργικής πρακτικής θα συμβάλλει στην προστασία της ποιότητας των υπόγειων νερών από τη νιτρορρύπανση γεωργικής προέλευσης. Επιπλέον, πρέπει να εφαρμοσθεί μια συστηματική και συνεχής παρακολούθηση της ποιότητας των υπόγειων νερών σε επιλεγμένες γεωτρήσεις. Τέλος, πρέπει να εφαρμοσθεί μια ορθολογική συνδιαχείριση επιφανειακών και υπόγειων νερών, για να εξασφαλισθεί η βιωσιμότητα των υδροφόρων συστημάτων στη λεκάνη απορροής ρέματος Ποταμιάς.