Έρευνες για την αξιοποίηση και διαχείριση υδροφορέων του υπόγειου υδατικού συστήματος Ορεστιάδας του Νομού Έβρου

Abstract

This doctoral thesis investigates the relationship between surface water and groundwater, as well as the relationship between hydrochemical characteristics and groundwater hydraulic factors. The purpose of the doctoral thesis is the investigation of the hydrogeological and hydrochemical conditions of the Ooides aquifer system in the Prefecture of Evros, as well as the evaluation of the interaction of groundwater and surface water and water-rock interactions. Considering that the integrated and rational groundwater management is based on the results of interdisciplinary researches, this thesis tries to approach this issue from the viewpoint of hydrochemistry and applied Hydrogeology regarding the mathematical models of groundwater flow simulation. The thesis aims to contribute to the reduction of the uncertainty of conceptual model development utilizing groundwater hydrochemical data as factors for the interpretation of the groundwater flow and then based on the resulting interpretations to create the mathematical simulation model. The study area concerns the area of Ooides included in the geographical boundaries of the Municipality of Orestiada, in the northern part of the Prefecture of Evros, within the Region of Eastern Macedonia and Thrace. The research area, occupies an area of 142.88 km2, is a narrow strip, whose eastern border is Evros River. Cultivating activities are developed throughout the study area. Its groundwater potential was utilized by drilling three hundred and sixty (360) boreholes in the period 1976-1982, exclusively for irrigation use. The base ground of the area is the Holocene sediments in the lithological composition of which conglomerates, sands, gravels and clay participate in interlocking layers. The alluvial deposits are usually deposited on the conglomerates of the Pleistocene formations. The aquifer is recharged through the rainfall infiltration, the surface runoff of the Evros and Arda rivers and the Neohori stream, as well as irrigation returns. The thesis was based on the gathering and analysis of existing data and studies as well as the collection of original data from a network of thirty-six (36) monitoring wells, with a program of measurements in the months of May, June and November, December, in the three years 2018, 2019, 2020. The collection of hydrochemical data was carried out by a network of 30 sampling wells during the pumping periods (August - September) of the years 2018, 2019 and 2020, Statistical analysis of the data and multi-criteria analysis were performed. Piezometric maps were designed, as well as distribution maps of the hydrochemical parameters for each measurement campaign. This was followed by the development of the conceptual model of the aquifer under study, based on the results of the relevant hydrochemical analyses. The simulation was done using the MODFLOW code, which is the most widely used groundwater flow simulation code.

Η παρούσα διδακτορική διατριβή διερευνά τη σχέση των επιφανειακών και των υπόγειων νερών, καθώς και τη σχέση υδροχημικών χαρακτηριστικών με τους υδραυλικούς παράγοντες των υδροφορέων. Σκοπός της διδακτορικής διατριβής είναι η διερεύνηση των υδρογεωλογικών και υδροχημικών συνθηκών του υπόγειου υδατικού συστήματος Ωοειδούς στο Νομό Έβρου, καθώς επίσης η αξιολόγηση της αλληλεπίδρασης υπόγειων και επιφανειακών νερών και αλληλεπιδράσεων νερού-πετρωμάτων. Θεωρώντας ότι η ολοκληρωμένη και ορθή διαχείριση των υπόγειων νερών βασίζεται σε αποτελέσματα διεπιστημονικών ερευνών, η διατριβή προσπαθεί να προσεγγίσει αυτό το θέμα από τη θεώρηση της υδροχημείας και της εφαρμοσμένης Υδρογεωλογίας, που αφορά στα μαθηματικά μοντέλα προσομοίωσης υπόγειας ροής. Η διατριβή αποσκοπεί στο να συμβάλει στη μείωση της αβεβαιότητας της σύνταξης σχετικού εννοιολογικού μοντέλου αξιοποιώντας υδροχημικά δεδομένα του υπόγειου νερού ως παράγοντες ερμηνείας της ροής του υπόγειου νερού και εν συνεχεία βάσει των ερμηνειών που προκύπτουν να δημιουργηθεί το μαθηματικό μοντέλο προσομοίωσης. Η περιοχή έρευνας αφορά στην περιοχή του Ωοειδούς, που περιλαμβάνεται στα γεωγραφικά όρια του Δήμου Ορεστιάδας, στο βόρειο τμήμα του Νομού Έβρου, εντός της Περιφέρεια Ανατολικής Μακεδονίας και Θράκης. Η περιοχή έρευνας, καταλαμβάνει έκταση 142,88 km2, αποτελεί μια στενή λωρίδα, της οποίας ανατολικό όριο αποτελεί ο Ποταμός Έβρος. Σε όλη την έκταση της περιοχής έρευνας αναπτύσσονται καλλιεργητικές δραστηριότητες. Το υπόγειο υδατικό δυναμικό της αξιοποιήθηκε με τη διάνοιξη τριακοσίων εξήντα (360) γεωτρήσεων την περίοδο 1976-1982, αποκλειστικά για αρδευτική χρήση. Το υπόβαθρο της περιοχής αποτελούν οι Ολοκαινικές προσχώσεις στη λιθολογική σύσταση των οποίων μετέχουν κροκάλες, άμμοι, χαλίκια και άργιλοι σε αλληλοσυμπλεκόμενες στρώσεις. Οι αλλουβιακές προσχώσεις κατά κανόνα επικάθονται των κροκαλοπαγών Πλεοπλειστοκαινικών σχηματισμών. Η τροφοδοσία του υδροφορέα μελέτης γίνεται μέσω της κατείσδυσης των βροχοπτώσεων, την επιφανειακή απορροή των ποταμών Έβρου και Άρδα και του χειμάρρου Νεοχωρίου, όπως και τις επιστροφές από τις αρδεύσεις. Η διατριβή βασίστηκε στη συγκέντρωση και ανάλυση υφιστάμενων στοιχείων και μελετών, όσο και στη συλλογή πρωτογενών δεδομένων από δίκτυο τριάντα έξι (36) γεωτρήσεων παρακολούθησης στάθμης των υπόγειων νερών με πρόγραμμα μετρήσεων τους μήνες Μάιο, Ιούνιο και τον Νοέμβριο, Δεκέμβριο, την τριετία 2018, 2019, 2020. Η συλλογή υδροχημικών δεδομένων πραγματοποιήθηκε από δίκτυο 30 γεωτρήσεων δειγματοληψίας στις αντλητικές περιόδους (Αύγουστος - Σεπτέμβριος) των ετών 2018, 2019 και 2020, Πραγματοποιήθηκε στατιστική ανάλυση των δεδομένων και πολυκριτηριακή ανάλυση. Δημιουργήθηκαν πιεζομετρικοί χάρτες, καθώς και χάρτες κατανομής των υδροχημικών παραμέτρων για κάθε μία περίοδο μέτρησης. Ακολούθησε η ανάπτυξη του εννοιολογικού μοντέλου του υδροφορέα της περιοχής έρευνας, βασισμένου στα αποτελέσματα της υδροχημικής ανάλυσης. Η προσομοίωση έγινε μέσω του κώδικα MODFLOW, ο οποίος είναι ο πιο διαδεδομένος κώδικας προσομοίωσης της ροής του υπόγειου νερού.