Εφαρμογή Πολυκριτηριακής Ανάλυσης για τη χωροθέτηση έργων Τεχνητού Εμπλουτισμού υπόγειων υδροφορέων με τη χρήση ποιοτικά υποβαθμισμένων νερών

Abstract

Η αύξηση της ζήτησης για νερό που προκαλείται, αφενός από την αύξηση του πληθυσμού και της βιομηχανικής ανάπτυξης, αλλά και από τη υποβάθμιση των αποθεμάτων νερού και της κλιματικής αλλαγής, αφετέρου, προκαλούν σημαντικές πιέσεις στα αποθέματα νερού ανά τον κόσμο. Για την αντιμετώπιση της κατάστασης αυτής η αποτελεσματική διαχείριση των υδατικών πόρων είναι απαραίτητη. Στο πλαίσιο αυτό, τα τελευταία χρόνια, αναπτύσσονται και εφαρμόζονται αποτελεσματικές μέθοδοι για τη διαχείριση των υπόγειων υδροφορέων σε διάφορες χώρες του κόσμου. Η διαχείριση του εμπλουτισμού των υδροφορέων αποτελεί μια ευρέως διαδομένη τεχνική, ιδιαίτερα σε υδρολογικά ευαίσθητες περιοχές, όπως αυτές της Μεσογειακής Λεκάνης, όπου οι υδατικοί πόροι είναι περιορισμένοι. Η επιλογή της χωροθέτησης έργων τεχνητού εμπλουτισμού (Τ.Ε.) αποτελεί μια πολύπλοκη διαδικασία το αποτέλεσμα της οποίας καθορίζει εν πολλοίς και την ίδια την αποτελεσματικότητα του έργου. Η εν λόγω διαδικασία περιπλέκεται εντονότερα όταν πρόκειται για τη χρήση νερών εμπλουτισμού υποβαθμισμένης ποιότητας. Βασικός στόχος της παρούσας εργασίας είναι η παρουσίαση ενός πρόδρομου εργαλείου Πολυκριτηριακού Συστήματος Λήψης Αποφάσεων, το οποίο ενσωματώνει σε μια δυναμική πλατφόρμα: τόσο τις τεχνικές του Τ.Ε. όσο και τα γεωγραφικά χαρακτηριστικά που καθορίζουν την αποτελεσματικότητα του έργου. Το προτεινόμενο σύστημα αποτελεί προχωρημένο εργαλείο σύζευξης Συστημάτων Λήψης Αποφάσεων και Γεωγραφικών Πληροφοριών ικανό να αξιολογεί κρίσιμα ζητήματα που αφορούν σε έργα Τ.Ε. – γεωλογικά, υδρογεωλογικά, κλιματολογικά, νομικά, κοινωνικά, οικονομικά κ.ά. – με ιδιαίτερη έμφαση σε συστήματα Επεξεργασίας-Εδάφους-Υδροφόρου (συστήματα SAT). Το συγκεκριμένο εργαλείο ενσωματώνεται στο λογισμικό ArcGIS, σε περιβάλλον φιλικό προς το χρήστη, όπου η προβολή και επεξεργασία χωρικών δεδομένων μπορεί να πραγματοποιηθεί με τη χρήση εργαλείων του ArcGIS. Βάση της μεθοδολογίας και της σχετικής βιβλιογραφίας, διαμορφώθηκαν οι χάρτες καταλληλότητας και για τη χωροθέτηση των συστημάτων SAT στο Υδατικό Διαμέρισμα Αττικής. Σε αυτούς τους χάρτες εκφράζεται η διαβάθμιση των εδαφών σε (α) κατάλληλα, (β) μέτριας καταλληλότητας και σε (γ) ακατάλληλα, σύμφωνα με τη βαθμονόμηση των επιλεχθέντων κριτηρίων για τη περιοχή έρευνας. Τα κριτήρια που επιλέχθηκαν για την έρευνα ήταν (α) τα υδρολιθολογικά χαρακτηριστικά – περατότητα του εδάφους, (β) οι κλίσεις του εδάφους, (γ) το βάθος του υδροφόρου και (δ) η απόσταση των διαθέσιμων εδαφών από τις εγκαταστάσεις επεξεργασίας λυμάτων. Επίσης, διαμορφώθηκαν οι χάρτες αποκλεισμού, οι οποίοι αναπαριστούν τις ανθρώπινες δραστηριότητες και τα εδάφη τα οποία δεν επιτρέπουν την εφαρμογή συστημάτων SAT. Το τελικό στάδιο αφορά τη διαμόρφωση του τελικού χάρτη καταλληλότητας, στον οποίο αναπαριστώνται συνολικά όλες οι περιοχές όπου επιτρέπουν ή δεν επιτρέπουν τη χωροθέτηση των SAT. Ο τελικός χάρτης καταλληλότητας χαρακτηρίζεται από έλλειψη διαθέσιμων εδαφών σε επιθυμητή απόσταση από τα κέντρα επεξεργασίας λυμάτων, αποτέλεσμα το οποίο οφείλεται σε μεγάλο βαθμό στις χρήσεις γης αλλά και στις υδρογεωλογικές συνθήκες της περιοχής έρευνας.

Increasing demand for water caused by rapid population growth and industrial development, on one hand and the deterioration of fresh water sources with the contribution of climate change on the other hand, leads to the shortage of water supplies around the world. To cope with this situation, the effective management of water resources is required. For this cause, in recent years, effective methods for Aquifer Recharge are being developed and implemented in many countries. Managed Aquifer Recharge is a wide-spread well-established groundwater engineering method which is largely seen as an alternative potential major source for water and this conclusion becomes even more pronounced in semi-arid and/or arid areas, such as the Mediterranean Basin. The process of site selection for the installation of a MAR facility is of paramount importance for the feasibility and effectiveness of the project itself, especially when the facility will include the use of waters of impaired quality as a recharge source. The main objective of this study is to present the developed framework of a multi-criteria Decision Support System (DSS) that integrates within a dynamic platform: the main groundwater engineering parameters associated with MAR applications together with the general geographical features which determine the effectiveness of such a project. The proposed system will provide an advanced coupled DSS-GIS tool capable of handling local MAR-related issues -such as hydrogeology, topography, soil, climate etc., and spatially distributed variables -such as societal, economic, administrative, legislative etc., with special reference to Soil-Aquifer-Treatment technologies. The new SAT-selection tool in question is integrated in ArcGIS software -within a user friendly environment- where data can be processed and displayed using Arc tools for spatial analysis. Based on the relevant bibliography, the suitability maps for the siting of SAT systems in the Attica Water Region were generated. These suitability maps reflect the classification of the survey area as (a) suitable, (b) moderate suitability and (c) unfit for SAT according to the calibration of the chosen criteria. The criteria chosen for the research were (a) the hydrological characteristics – soil permeability, (b) the slope, (c) the aquifer depth and (d) the distance of the available land from the sewage treatment plants. Also, in addition of the suitability maps, exclusion maps were generated which represent human activities and territories that don’t permit the application of SAT systems. The last step of the research was the generation of the final suitability map which represents all the locations where the application of SAT systems is permitted. The final suitability map is characterized by a lack of available lands at the desired distance from the wastewater treatment plants, a result which is largely due to the land use and the hydrogeological conditions in the study area.