Διερεύνηση εφαρμογής τεχνικών οριοθέτησης ζωνών προστασίας υδρογεωτρήσεων υπό συνθήκες αβεβαιότητας

Abstract

The need to face the growing problem of pollution and to ensure the quality of water resources, has shifted the target of water resources management during the last few years, from managing the quantity to managing the quality. After all, according to the Water Framework Directive 60/2000, the purpose of the directive is primarily concerned with the quality of waters, while control of the quantity is considered as an ancillary element in securing good water quality. Therefore measures on quantity serving the objective of ensuring good quality, should be established. As in many other subjects, it is recognized that the a priori prevention is better and more effective that the a posteriori solution. This is even more essential in groundwater aquifer systems, where, due to the very small velocities, decontamination processes are hard to apply. Under this context, this dissertation aims at the development and presentation of a methodology necessary for the protection of wells from potential pollution. This methodology, should be applied in, at least, important wells as for example those providing water for domestic use. The goal of the proposed methodology is the determination of areas, where restriction measures regarding the development of activities, should be applied, in order to minimize the risk of polluting the aquifer that supplies these wells. These areas are called well head protection areas (WHPA). One of the main problems in the delineation of well head protection areas is the fact that all available methods and techniques use data that are characterized, by nature, as uncertain, in the sense that it is not possible to estimate their values with the necessary accuracy. These data usually include the hydrogeological characteristics of the soil materials. The fact that these hydrogeological characteristics are of most importance in the estimation of the function of an aquifer system, on which of course the delineation of well head protection areas is based, establishes the importance of the problem of uncertainty. According to the proposed methodology, the available hydrogeological data can be used in various ways in order to increase their credibility and decrease the level of uncertainty of the whole aquifer system.

Η προστασία των υδατικών πόρων είναι, όχι μόνο επιβεβλημένη από την εθνική και ευρωπαϊκή νομοθεσία, αλλά πρωτίστως, από την ανάγκη επιβίωσης τόσο των ανθρώπων, όσο και του φυσικού περιβάλλοντος. Καθότι οι υπόγειοι υδατικοί πόροι αποτελούν την βασικότερη πηγή υδροληψίας, είναι προφανής η ανάγκη προστασίας της ποιότητας των υπόγειων υδροφορέων. Το ερευνητικό αντικείμενο της παρούσας διατριβής εστιάζει στον προσδιορισμό των ζωνών προστασίας γεωτρήσεων, των εδαφικών δηλαδή περιοχών που πρέπει να προστατευτούν, συνήθως επιβάλλοντας περιοριστικά μέτρα ως προς τις δραστηριότητες που επιτρέπεται να αναπτυχθούν, ώστε να αποτραπεί το ενδεχόμενο, ρύποι σε επικίνδυνες συγκεντρώσεις να φτάσουν στις γεωτρήσεις άντλησης. Η πρακτική αυτή, τόσο λόγω της πολυπλοκότητας ανάπτυξης της, όσο και λόγω της ανάγκης επιβολής περιοριστικών μέτρων, εφαρμόζεται συνήθως σε σημαντικές υδρευτικές γεωτρήσεις. Σημαντικό όμως ανασταλτικό παράγοντα για τον ακριβή προσδιορισμό των ζωνών προστασίας των γεωτρήσεων αποτελεί το γεγονός ότι, η γεωλογική δομή του υπεδάφους στο οποίο αναπτύσσεται ο υδροφορέας και η οποία καθορίζει το πεδίο της υπόγειας ροής και οτιδήποτε εξαρτάται απ’ αυτό, περιλαμβανομένων και των ζωνών προστασίας, χαρακτηρίζεται συνήθως από υψηλό βαθμό αβεβαιότητας. Στην παρούσα εργασία προτείνονται, περιγράφονται, αναπτύσσονται και εφαρμόζονται μια σειρά μέθοδοι που έχουν ως στόχο την εκτίμηση του επιπέδου της αβεβαιότητας, που χαρακτηρίζει τη γεωλογική δομή ενός υδροφορέα. Την εκτίμηση αυτή της αβεβαιότητας ακολουθεί η προσαρμογή της στα αποτελέσματα, οδηγώντας στην οριοθέτηση ζωνών προστασίας, οι οποίες προκύπτουν από την περιβάλλουσα διαδοχικών επιλύσεων, οι οποίες καλύπτουν όλο το φάσμα των τιμών που μπορεί να πάρει η παράμετρος που χαρακτηρίζεται από αβεβαιότητα. Με τον τρόπο αυτό, οι ζώνες προστασίας που διαμορφώνονται προσφέρουν μεγαλύτερη ασφάλεια στις γεωτρήσεις άντλησης, χωρίς όμως να οδηγούν σε υπερδιαστασιολόγηση, με αρνητικές επιπτώσεις στις χρήσεις γης των περιοχών που περιλαμβάνονται στις προστατευόμενες ζώνες. Η παρουσίαση της μεθοδολογίας παρουσιάζεται μέσω της εφαρμογής της στον υδροφορέα των Μουδανιών στη Χαλκιδική, ο οποίος χρησιμοποιείται ως ενδεικτικό πρόβλημα εφαρμογής. Η εφαρμογή στον υδροφορέα των Μουδανιών καταδεικνύει την αποτελεσματικότητα και την εφαρμοσιμότητα της προτεινόμενης μεθοδολογίας με στόχο την ορθολογική οριοθέτηση ζωνών προστασίας.