Διερεύνηση της ζώνης υφαλμύρισης στη παράκτια περιοχή Σταυρού-Βρασνών με υδρογεωλογικές και γεωφυσικές μεθόδους = Investigation of seawater intrusion zone in coastal area Stavros-Vrasna using hydrogeological and geophysical methods.

Δήμητρα Γ. Ζέρβα


Η υπό έρευνα περιοχή των Βρασνών-Σταυρού βρίσκεται ανατολικά του Νομού Θεσσαλονίκης στην περιοχή της ανατολικής Χαλκιδικής και καταλαμβάνει έκταση 11.27 km2. Πρόκειται για μια περιοχή που τα τελευταία χρόνια λόγω των νέων υποδομών και των προσπαθειών της τοπικής αυτοδιοίκησης παρουσιάζει συνεχή τουριστική ανάπτυξη. Αυτό έχει ως αποτέλεσμα οι υδρευτικές ανάγκες να αυξάνονται συνεχώς χρόνο με τον χρόνο.  
   Στόχος λοιπόν της παρούσας μεταπτυχιακής διατριβής είναι η διερεύνηση της πιθανής ζώνης υφαλμύρισης στην παράκτια περιοχή των Σταυρού-Βρασνών.
   Για την υλοποίηση του στόχου επιλέχθηκε η δειγματοληψία υπόγειων νερών να γίνει κατά την ξηρή περίοδο (Σεπτέμβριος 2017) διότι κατά την θερινή περίοδο γίνεται η απόληψη των μεγαλύτερων ποσοτήτων των υδατικών αποθεμάτων και επιπλέον η ανατροφοδοσία του υπόγειου υδροφορέα είναι περιορισμένη, οπότε η οποιαδήποτε ποιοτική υποβάθμιση των υπόγειων υδάτων, θα μπορούσε να ανιχνευθεί πιο εύκολα.
   Για τους παραπάνω λόγους μετρήθηκαν in situ το pH, η θερμοκρασία, η ηλεκτρική αγωγιμότητα και τα ολικά διαλυμένα στερεά σε 17 γεωτρήσεις ύδρευσης και άρδευσης. Χημικές αναλύσεις πραγματοποιήθηκαν σε 11 από τα δείγματα που λήφθηκαν από τις γεωτρήσεις. Η επιλογή των δειγμάτων έγινε με κριτήριο να καλυφθεί ομοιογενώς η περιοχή. Χημική ανάλυση έγινε για τα κύρια ιόντα (Mg2+, Ca2+, Na+ , K+, HCO-3, NO3-, SO42- και Cl-) και υπολογίστηκαν οι ιοντικοί λόγοι Mg/Ca, Cl/HCO3, Na/Cl, (Ca+Mg)/(Na+K), Na/K, SO4/Cl και Νa/Ca. Επιπλέον πραγματοποιήθηκαν συνολικά 6 γεωφυσικές διασκοπήσεις για τον προσδιορισμό των ηλεκτρικών αντιστάσεων του υπεδάφους.
Τα αποτελέσματα της έρευνας κατέδειξαν 3 διαφορετικούς πετρογραφικούς τύπους υδροφορέων. Το μεγαλύτερο ποσοστό του πορώδους υδροφορέα μπορεί να χαρακτηριστεί υπό πίεση. Επιπλέον παρατηρήθηκε αυξημένες συγκεντρώσεις Na+ και ΝΟ3-. Στην περιοχή των Βρασνών είναι ευδιάκριτη η ζώνη της υφαλμύρισης χωρίς όμως να επηρεάζονται οι γεωτρήσεις ύδρευσης. Η προσοχή εφιστάται στην περιοχή του Σταυρού και συγκεκριμένα στη γεώτρηση W_St1, καθώς τα αποτελέσματα των μετρήσεων την καθιστούν μελλοντικά ζώνη υψηλού κινδύνου στην υφαλμύριση.
Λέξεις-κλειδιά: υφαλμύριση, ιοντικοί λόγοι, υδροχημικές αναλύσεις, ποιότητα υπόγειου νερού, μετρήσεις ηλεκτρικής αντίστασης.

The study area is located in the eastern of Thessaloniki in the area of east Chalkidiki and covers 11.27 km2. The last years, this region is in great development due to its new infrastructures and the effort of the local authority. This results in increasing water demands every single year.
   The aim of this Master Thesis is the investigation of seawater intrusion in the coastal area of Stavros –Vrasna.
   For the implementation of the aim, sampling took place during the dry season (September 2017) because during the summer the larger quantity of underground water is extracted, moreover the recharge of aquifers is limited. So any kind of degradation in groundwater quality would be detected.
   For the above mentioned reasons, pH, temperature, electrical conductivity and total dissolved solids have been measured in 17 drinking and irrigation wells. Chemical analysis was performed at 11 of the samples. Samples were selected to homogeneously cover our study area. Chemical analysis has been conducted for the major ions (Mg2+, Ca2+, Na+ , K+, HCO-3 , NO3-,  SO42- and Cl-) and ionic ratios Mg/Ca, Cl/HCO3, Na/Cl, (Ca+Mg)/(Na+K), Na/K, SO4/Cl and Na/Ca have been calculated. Moreover geophysical survey by the application of geoelectrical tomography method has been conducted. Six (6) geoelectrical tomographies were measured in order to determine the electrical resistivity of underground.  
   The results show 3 different lithological types of aquifers. The bigger part of the aquifer is porous and most part of it is confined. Furthermore, the concentration of Na+ and ΝΟ3- is increased. In the area of Vrasna a salinity zone is distinct but the drinking wells were not affected. The attention should be paid in the area of Stavros and more specific at well W_St1 as the results show that it could be in potential risk for future seawater intrusion.
   Key-words: seawater intrusion, ionic ratios, hydrochemical analysis, groundwater quality, electrical resistivity measurements.


Πλήρες Κείμενο:



Aizebeokhai, A. P., & Oyeyemi, K. D. (2014). The use of the multiple-gradient array for geoelectrical resistivity and induced polarization imaging. Journal of Applied Geophysics, 111, 364–376. https://doi.org/10.1016/j.jappgeo.2014.10.023

Alexakis, D., Gotsis, D., & Giakoumakis, S. (2015). Evaluation of soil salinization in a Mediterranean site (Agoulinitsa district—West Greece). Arabian Journal of Geosciences, 8(3), 1373–1383. https://doi.org/10.1007/s12517-014-1279-0

Apello C., Postma D., (2005): Geochemistry, groundwater and pollution, 2nd Ed. A.A. Balkema Publishers.

Bear, J., Cheng, A.H.D., Sorek, S., Ouazar, D., Herrera I., (1999).Seawater Intrusion in Coastal Aquifers – Concepts, Methods and Practices, Kluwer Academic Publishers, Dordrecht.

Cooper, M. (2010). Advanced Bash-Scripting Guide. An in-depth exploration of the art of shell scripting Table of Contents. Okt 2005

Abrufbar Uber Httpwww Tldp OrgLDPabsabsguide Pdf Zugriff 1112 2005, 2274(November 2008), 2267–2274. https://doi.org/10.1002/hyp

Dahlin, T. (1997). Geophysical Investigations of, 9229098.

Dahlin, T., & Zhou, B. (2006). Multiple-gradient array measurements for multichannel 2D resistivity imaging. Near Surface Geophysics, 4(2), 113–123. https://doi.org/10.3997/1873-0604.2005037

Daskalaki, P., & Voudouris, K. (2008). Groundwater quality of porous aquifers in Greece: A synoptic review. Environmental Geology, 54(3), 505–513. https://doi.org/10.1007/s00254-007-0843-2

Dazy, J., Drogue, C., Charmanidis, P., & Darlet, C. (1997). The influence of marine inflows on the chemical compostions of groundwater in small islands: The example of the Cyclades (Greece). Environmental Geology, 31(3–4), 133–141. https://doi.org/10.1007/s002540050172

Demek, J., (1972). Manual of detailed geomorphological mapping. Academia, Prague, pp. 344

Dikau, R., (1989). The application of digital relief model to landform analysis. In Raper, J. (Ed.): Three Dimensional Application in Geographic Information Systems. pp: 51-77

Edwards, L. S. (1977). Α Modified Pseudosection for Resistivity and Ip. Geophysics, 42(5), 1020–1036. https://doi.org/10.1190/1.1440762

El Moujabber, M., Bou Samra, B., Darwish, T., & Atallah, T. (2006). Comparison of different indicators for groundwater contamination by seawater intrusion on the Lebanese coast. Water Resources Management, 20(2), 161–180.

Ferguson, G., Gleeson, Τ. (2012). Vulnerability of coastal aquifers to groundwater use and climate change.

Fetter, C.W., (2001) “Applied Hydrogeology” Forth Edition, editions Pearson Education.

Galazoulas, E. C., Mertzanides, Y. C., Petalas, C. P., & Kargiotis, E. K. (2015). Large Scale Electrical Resistivity Tomography Survey Correlated to Hydrogeological Data for Mapping Groundwater Salinization: A Case Study from a Multilayered Coastal Aquifer in Rhodope, Northeastern Greece. Environmental Processes, 2(1), 19–35. https://doi.org/10.1007/s40710-015-0061-y

Garcia, C., & Servera, J. (2003). Impacts of Tourism Development on Water Demand and Beach Degradation on the Island of Impacts of Tourism Development on Water Demand and Beach Degradation on the Island of Mallorca (Spain). Tourism, 287–300. https://doi.org/10.1111/j.0435-3676.2003.00206.x

Hamdan, H., Kritikakis, G., Andronikidis, N., Economou, N., Manoutsoglou, E., & Vafidis, A. (2010). Integrated geophysical methods for imaging saline karst aquifers. A case study of Stylos, Chania, Greece. Journal of the Balkan Geophysical Society, 13(6), 1–8.

Hounlsow, A., (1995). Water Quality Data., editions Lewis Publishers.

Kazakis, N., Pavlou, A., Vargemezis, G., Voudouris, K. S., Soulios, G., Pliakas, F., & Tsokas, G. (2016). Seawater intrusion mapping using electrical resistivity tomography and hydrochemical data. An application in the coastal area of eastern Thermaikos Gulf, Greece. Science of the

Total Environment, 543, 373–387. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2015.11.041

Kura, N. U., Ramli, M. F., Ibrahim, S., Sulaiman, W. N. A., & Aris, A. Z. (2014). An integrated assessment of seawater intrusion in a small tropical island using geophysical, geochemical, and geostatistical techniques. Environmental Science and Pollution Research, 21(11), 7047–7064. https://doi.org/10.1007/s11356-014-2598-0

Lambrakis, N. (2006). Multicomponent heterovalent chromatography in aquifers. Modelling salinization and freshening phenomena in field conditions. Journal of Hydrology, 323(1–4), 230–243. https://doi.org/10.1016/j.jhydrol.2005.09.002

Lee, J.-Y., & Song, S.-H. (2007). Evaluation of groundwater quality in coastal areas: implications for sustainable agriculture. Environmental Geology, 52(7), 1231–1242. https://doi.org/10.1007/s00254-006-0560-2

Martorana, R., Capizzi, P., D’Alessandro, A., & Luzio, D. (2017). Comparison of different sets of array configurations for multichannel 2D ERT acquisition. Journal of Applied Geophysics, 137, 34–48. https://doi.org/10.1016/j.jappgeo.2016.12.012

Mtoni, Y., Mjemah, I. C., Bakundukize, C., Van Camp, M., Martens, K., & Walraevens, K. (2013). Saltwater intrusion and nitrate pollution in the coastal aquifer of Dar es Salaam, Tanzania. Environmental Earth Sciences, 70(3), 1091–1111. https://doi.org/10.1007/s12665-012-2197-7

Neumann, B., Vafeidis, A. T., Zimmermann, J., & Nicholls, R. J. (2015). Future coastal population growth and exposure to sea-level rise and coastal flooding - A global assessment. PLoS ONE, 10(3). https://doi.org/10.1371/journal.pone.0118571

Petalas CP (1997) Analysis of aquifer systems in the heterogeneous coastal plain of Rhodope region. PhD, University of Thrace, Department of Civil Engineering, Xanthi, Greece (in Greek).

Petalas CP, Diamantis IB (1995) Investigation of the mechanism of seawater intrusion and hydrochemical conditions in the coastal aquifers of Rhodope. Proc 3rd Hydrogeol Congr., Iraklio, Greece, pp 323–334 (in Greek).

Petalas, C. P., & Diamantis, I. B. (1999). Origin and distribution of saline groundwaters in the upper Miocene aquifer system, coastal Rhodope area, northeastern Greece. Hydrogeology Journal, 7(3), 305–316. https://doi.org/10.1007/s100400050204

Small, C. & Nicholls, R. J. (2003). A global analysis of human settlement in coastal zones. J. Coast. Res. 19, 584599.

Somay, M. A., & Gemici, Ü. (2009). Assessment of the salinization process at the coastal area with hydrogeochemical tools and geographical information systems (GIS): Selçuk plain, Izmir, Turkey. Water, Air, and Soil Pollution, 201(1–4), 55–74. https://doi.org/10.1007/s11270-008-9927-1

Spalding, R. F., & Exner, M. E. (1993). Occurrence of Nitrate in Groundwater—A Review. Journal of Environment Quality, 22(3), 392.

Todd, D. K., (1959). “Groundwater Hydrology”, editions John Wiley & Sons, Inc

Tsourlos, P. (1995). Modelling, Interpretation and Inversion of Multielectrode Resistivity Survey Data. University of York, (November), 294.

Van Dam, J. C. (1976). Possibilities and limitations of the resistivity method of geoelectrical prospecting in the solution of geo-hydrological problems. Geoexploration, 14(3–4), 179–193. https://doi.org/10.1016/0016-7142 (76)90012-0

Vengosh, A., Spivack, A.J., Artzi, Y., & Ayalon, A. (1999). Geochemical and boron, strontium, and oxygen isotopic constraints on the origin of the salinity in groundwater from the Mediterranenan coast of Israel. Water Resouces Research, 35(6), 1877–1894.

Voudouris, K., Kazakis, N., Stratis, J. (2015): Groundwater quality in the wider area of Volos city, Greece. AQUA 2015, 42nd Congress of International Association of Hydrogeologists. Rome, Italy, 13-18 September. Παρουσίαση με μορφή E-poster και 5-λεπτη προφορική ανακοίνωση. Abstract book, Rendiconti Online della Societa Geologica Italiana, Vol. 39, p. 57 (Eds: Ducci, D., Petitta, M., 2016).

White, N. J., Church, J. A., & Gregory, J. M. (2005). Coastal and global averaged sea level rise for 1950 to 2000. Geophysical Research Letters, 32(1), 1–4. https://doi.org/10.1029/2004GL021391

Ελληνική Βιβλιογραφία

Α.Π.Θ., Σπυρίδης, Α. – Κουταλού, Β .Ο.Ε., ΄΄ΥΕΤΟΣ΄΄, Περλέρος, Β., Λιόνης Μ. Λεβογιάννης, Μ.. Eργο έλεγχος χημικής ποιότητας αρδευτικών υδάτων (επιφανειακών και υπογείων) σε κλίμακα λεκανών απορροής ποταμών Μακεδονίας - Θράκης και Θεσσαλίας. Αποτελέσματα λεκάνης Στρυμόνα.

Α.Π.Θ., Σπυρίδης, Α. – Κουταλού, Β., .Ο.Ε., ΄΄ΥΕΤΟΣ΄΄, Περλέρος, Β., Λιόνης Μ. Λεβογιάννης, Μ.. Έργο: Έλεγχος χημικής ποιότητας αρδευτικών υδάτων (επιφανειακών και υπόγειων) σε κλίμακα λεκανών απορροής ποταμών Μακεδονίας, Θράκης και Θεσσαλίας. Αποτελέσματα λεκάνης Μυγδονίας.

Βαμβακάρης, Δ., (2004). Συμβολή στη σεισμοτεκτονική μελέτη της ευρύτερης περιοχής της Μυγδονίας λεκάνης Μεταπτυχιακή Διπλωματική Εργασία, Τμήμα Γεωλογίας Α.Π.Θ.

Βουδούρης, Κ., Scheidleder, A., Δασκαλάκη, Π. (2005): Θαλάσσια διείσδυση σε παράκτια υπόγεια υδατικά συστήματα, λόγω υπεράντλησης και η Οδηγία 2000/60/ΕΚ. Υδροτεχνικά, Επιστημονικό περιοδικό της Ελληνικής Υδροτεχνικής Ένωσης, Ειδική Έκδοση «Η Οδηγία 2000/60». Τόμος 15, Δεκέμβριος 2005, 75-86.

Βουδούρης Κ., (2009). Υδρογεωλογία Περιβάλλοντος, Υπόγεια Νερά και Περιβάλλον, εκδόσεις Τζιόλα, Θεσσαλονίκη.

Καλλέργης Γ.Α., (2000). Εφαρμοσμένη-Περιβαλλοντική Υδρογεωλογία. Τόμος Β΄. Έκδοση: Τεχνικό Επιμελητήριο Ελλάδας .

Μουντράκης, Δ., Μ., (1985). Γεωλογία της Ελλάδας, εκδ. University Studio Press.

Παπαζάχος, Β., (1996). Εισαγωγή στην Εφαρμοσμένη Γεωφυσική. Εκδόσεις Ζήτη, Θεσσαλονίκη.

Σούλιος, Γ., (2006). Γενική Υδρογεωλογία Τόμος 4. University Studio Press.

Υπουργείο Περιβάλλοντος και Ενέργειας, Ειδική Γραμματεία Υδάτων (2018). Σχέδιο Διαχείρισης των Λεκανών Απορροής Ποταμών του Υδατικού Διαμερίσματος Κεντρικής Μακεδονίας.

Διαδικτυακές Πηγές:

• http://wfdver.ypeka.gr/el/geoportal-gr/

• http://geodata.gov.gr

• https://earthexplorer.usgs.gov

• https://www.epa.gov/ground-water-and-drinking-water/national-primary-drinking-water-regulations

Εισερχόμενη Αναφορά

  • Δεν υπάρχουν προς το παρόν εισερχόμενες αναφορές.