Hydrodynamic and hydrochemical investigation of the transboundary aquifer system in Prespa – Ohrid Watershed = Υδροδυναμική και υδροχημική έρευνα του διασυνοριακού υδροφορέα της λεκάνης των λιμνών Πρέσπας και Οχρίδας

Περίληψη

Ohrid and Prespa lakes transboundary aquifer is shared by Albania, Greece and North Macedonia. These lakes are among the oldest lakes in the world, with tectonic origin, belonging to the Pliocene epoch or upper Miocene. These two lakes have interested specialists for a long time. Hydrodynamic and hydrochemical investigation leads to the scope of these surveys, directed towards understanding factors that can cause the Prespa Lake’s water table decreasing to the lowest levels known in recent years. The hydraulic connection has always existed between these two lakes. Water movement changes that occurred in this watershed, led to the necessity of detailed hydrogeological studies, along with other science. In order to draw a scientific conclusion about hydrodynamic and hydrochemistry of the water in this transboundary aquifer, an interaction among different sciences like: hydrogeology, geology, geophysics and hydrochemistry was required. Ohrid and Prespa lakes regions construct the transboundary aquifer system. From a hydrogeological point of view they are very heterogeneous, forming different hydrogeological complexes. So, this material was mostly handled among other geophysical methods (resistance and shallow seismic), and hydrochemical methods with Stiff diagrams construction and ionic ratio evaluations. The results of the analysis of both sciences mentioned above were very significant. As predicted, the water flow from Prespa Lake toward Ohrid Lake was dynamic not only during the dry period of time, as it was expected, but even during the wet period of the hydrologic year as well. The statistical analysis (Factor and Cluster analyses) were used to support the above mentioned researcher. One of the main application fields of stable isotope abundance was concerned with the origin and mixing of groundwater. In order to support the idea of the water supply’s origin in this region, the stable isotopes (δD and δ18O) in the water are also applied in this research. Stable isotopes analysis supports the results of the geophysics and hydrochemistry sciences. In conclusion, the hydrodynamic and hydrochemical investigation of the transboundary aquifer Ohrid and Prespa Lakes brings new data and results, which appear to be significant from the hydrogeological point of view. This process is impossible to eliminate, but it can be decelerated. The bad impact will be very soon reflected in many aspects of life in this region, especially in the economy. Finally, based on results of SWOT (Strengths, Weaknesses, Opportunities and Threats) analysis, a set of measures and recommendations are proposed for the sustainability of the transboundary aquifer and dependent ecosystems under climatic changes. Future research should investigate in detail the climate changes and its impact on this area. This can be achieved by monitoring the water balance of the transboundary aquifer Ohrid and Prespa Lakes.

Ο διασυνοριακός υδροφορέας των λιμνών της Οχρίδας και της Πρέσπας εκτείνεται μεταξύ των χωρών Αλβανίας, Ελλάδας και Βόρειας Μακεδονίας. Οι λίμνες αυτές είναι από τις παλαιότερες λίμνες στον κόσμο, με τεκτονική προέλευση, που ανήκουν στην εποχή του Πλειόκαινου ή στο ανώτερο Μειόκαινο. Η υδροδυναμική και υδροχημική έρευνα είναι το αντικείμενο της παρούσας διατριβής, με σκοπό την κατανόηση των παραγόντων που προκαλούν μείωση του στάθμης του νερού της λίμνης Πρέσπας στα χαμηλότερα επίπεδα που έχουν καταγραφεί τα τελευταία χρόνια. Η υδραυλική σύνδεση μεταξύ αυτών των δύο λιμνών είχε διαπιστωθεί από παλαιότερες έρευνες. Οι αλλαγές της κίνησης του νερού που σημειώθηκαν σε αυτήν τη λεκάνη απορροής, οδήγησαν στην ανάγκη λεπτομερών υδρογεωλογικών ερευνών σε συνδυασμό με άλλες επιστήμες. Προκειμένου να εξαχθεί ένα επιστημονικό συμπέρασμα σχετικά με την υδροδυναμική και την υδροχημεία του νερού σε αυτόν τον διασυνοριακό υδροφορέα, απαιτείται διεπιστημονική προσέγγιση, όπως: υδρογεωλογία, γεωλογία, γεωφυσική, υδροχημεία και ισοτοπική υδρολογία. Στην περιοχή των λιμνών της Οχρίδας και της Πρέσπας εκτείνεται ο διασυνοριακός υδροφορέας. Από υδρογεωλογική άποψη είναι πολύ ετερογενείς, σχηματίζοντας διαφορετικά υδρογεωλογικά περιβάλλοντα. Οι περιοχές διερευνήθηκαν, μεταξύ άλλων, με γεωφυσικές μεθόδους (μεταβολή αντίστασης και ρηχές σεισμικές μεθόδους), καθώς και με υδροχημικές μεθόδους (διαγράμματα Stiff και ιοντικοί λόγοι). Τα αποτελέσματα της ανάλυσης που αναφέρθηκαν παραπάνω ήταν πολύ σημαντικά. Όπως προέκυψε, η ροή του νερού από τη λίμνη της Πρέσπας προς τη λίμνη της Οχρίδας ήταν δυναμική όχι μόνο κατά τη διάρκεια της ξηράς περιόδου, όπως ήταν αναμενόμενο, αλλά και κατά τη διάρκεια της υγρής περιόδου του υδρολογικού έτους. Η στατιστική ανάλυση (Factor and Cluster analysis) χρησιμοποιήθηκε για την υποστήριξη των συμπερασμάτων της υδροχημικής συμπεριφοράς. Ένα από τα κύρια πεδία εφαρμογής της ισοτοπικής ανάλυσης αφορούσε την προέλευση και την ανάμειξη των υπόγειων υδάτων. Προκειμένου να διερευνηθεί η προέλευση του νερού στην περιοχή, τα σταθερά ισότοπα (δD και δ18O) στο νερό εφαρμόσθηκαν σε αυτήν την έρευνα. Η ανάλυση σταθερών ισοτόπων υποστηρίζει και επιβεβαιώνει τα αποτελέσματα των επιστημών γεωφυσικής και υδροχημείας. Συμπερασματικά, η υδροδυναμική και υδροχημική διερεύνηση του διασυνοριακού υδροφορέα των λιμνών Οχρίδας και Πρέσπας φέρνει νέα δεδομένα και αποτελέσματα, τα οποία φαίνεται να είναι σημαντικά από υδρογεωλογική άποψη. Τέλος, με βάση τα αποτελέσματα της ανάλυσης SWOT (Πλεονεκτήματα, Αδυναμίες, Ευκαιρίες και Απειλές), προτείνεται μια σειρά μέτρων και πολιτικών για τη βιωσιμότητα του διασυνοριακού υδροφορέα και των εξαρτώμενων οικοσυστημάτων υπό το καθεστώς της κλιματικής κρίσης. Επιπλέον, χρησιμοποιήθηκαν κατάλληλοι δείκτες ως ένα χρήσιμο εργαλείο στη διαγνωστική ανάλυση των πιέσεων στον διασυνοριακό υδροφορέα. Με βάση αυτά γίνονται προτάσεις για τη βιώσιμη διαχείριση και την προστασία των υδροφόρων συστημάτων και των πηγών της περιοχής έρευνας. Τέλος, γίνεται αναλυτική παρουσίαση και συζήτηση επί των συμπερασμάτων, αναφέρονται οι περιορισμοί των μεθόδων που εφαρμόσθηκαν και γίνονται προτάσεις για μελλοντικές ερευνητικές εργασίες στην περιοχή έρευνας.