Υδρογεωλογικές συνθήκες της λεκάνης απορροής του Μεγάλου Ρέματος Ραφήνας

Αγόρογλου, Ουρανία; Agoroglou, Ourania

dc.contributor.author	Αγόρογλου, Ουρανία	el
dc.contributor.author	Agoroglou, Ourania	en
dc.date.accessioned	2018-01-25T11:23:31Z
dc.date.available	2018-01-25T11:23:31Z
dc.date.issued	2018-01-25
dc.identifier.uri	https://dspace.lib.ntua.gr/xmlui/handle/123456789/46312
dc.identifier.uri	http://dx.doi.org/10.26240/heal.ntua.7760
dc.description	Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο--Μεταπτυχιακή Εργασία. Διεπιστημονικό-Διατμηματικό Πρόγραμμα Μεταπτυχιακών Σπουδών (Δ.Π.Μ.Σ.) “Επιστήμη και Τεχνολογία Υδατικών Πόρων”	el
dc.rights	Αναφορά Δημιουργού-Μη Εμπορική Χρήση-Όχι Παράγωγα Έργα 3.0 Ελλάδα	*
dc.rights.uri	http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/gr/	*
dc.subject	Υδρογεωλογία	el
dc.subject	Υδροχημικοί χάρτες	el
dc.subject	Ποιοτική κατάσταση υδάτων	el
dc.subject	Καταλληλότητα για ανθρώπινη χρήση	el
dc.subject	Καταλληλόλητα για άρδευση	el
dc.subject	Προσεγγιστικό υδρολογικό ισοζύγιο	el
dc.title	Υδρογεωλογικές συνθήκες της λεκάνης απορροής του Μεγάλου Ρέματος Ραφήνας	el
dc.title	Hydrogeological conditions of Megalo Rema basin	el
heal.type	masterThesis
heal.generalDescription	Υδρογεωλογική μελέτη	el
heal.classification	ΥΔΡΟΓΕΩΛΟΓΙΑ	el
heal.classification	ΥΔΡΟΧΗΜΕΙΑ	el
heal.classificationURI	http://data.seab.gr/concepts/8b64cfb1c72d3dd0457d24f67c387c8f4807d0df
heal.classificationURI	http://data.seab.gr/concepts/f6cea19d1bc1f48cf0d6925aa54e9d40ce5aa4c2
heal.language	el
heal.access	free
heal.recordProvider	ntua	el
heal.publicationDate	2017-10-24
heal.abstract	Η παρούσα εργασία πραγματεύεται τις υδρογεωλογικές συνθήκες που επικρατούν στην λεκάνη απορροής του Μεγάλου Ρέματος Ραφήνας. Βασικός σκοπός της εργασίας είναι η καταγραφή της ποσοτικής και ποιοτικής κατάστασης των υπογείων και επιφανειακών υδάτων και η διερεύνηση των φυσικών και ανθρωπογενών παρεμβάσεων που συνέβαλλαν στην διαμόρφωση αυτής. Η περιοχή έρευνας βρίσκεται στο ανατολικό τμήμα της Αττικής, στο βόρειο τμήμα της πεδιάδας των Μεσογείων. Καταλαμβάνει έκταση 123 km2 και οριοθετείται στα βόρεια από το Πεντελικό Όρος, στα νοτιοδυτικά απ΄ τον Υμηττό, στα νότια από τον λόφο Μπούρα (Σπάτα) και στα ανατολικά από τον λόφο Πετροκορφή (Πικέρμι) και την πόλη της Ραφήνας. Το υδρογραφικό δίκτυο της λεκάνης συνίσταται από τον κύριο άξονα του ρέματος Ραφήνας, ο οποίος αποτελείται από δύο κύριους κλάδους τον Βαλανάρη και το Μεγάλο Ρέμα. Αυτοί οι δύο κλάδοι συμβάλουν στο Πικέρμι, και καταλήγουν σε έναν κεντρικό κλάδο που ονομάζεται επίσης Μεγάλο Ρέμα. Η κοίτη των ρεμάτων από σαφής στα ανάντη τμήματα, καταλήγει ασαφής και περιορισμένη στα κατάντη λόγω της άναρχης δόμησης της περιοχής. Όλα τα ρέματα της λεκάνης, χαρακτηρίζονται από μη μόνιμη ροή. Η στάθμη του νερού ροής είναι πολύ χαμηλή κατά τους θερινούς μήνες και μηδενική σε περιόδους καύσωνα. Κατά την διάρκεια ραγδαίων βροχοπτώσεων, τα ρέματα μετατρέπονται σε χειμάρρους προκαλώντας έντονα πλημμυρικά φαινόμενα. Το ρέμα της Ραφήνας μαζί με όλα τα συμβάλλοντα ρέματα, εκβάλλει στον νότιο Ευβοϊκό κόλπο (κόλπος Πεταλίων). Η περιοχή έρευνας δομείται από Νεογενείς και Τεταρτογενείς αποθέσεις, που επίκεινται ασύμφωνα στο αλπικό ασβεστολιθικό και σχιστολιθικό υπόβαθρο, το οποίο εμφανίζεται στους ορεινούς όγκους Πεντέλης και Υμηττού. Οι Τριτογενείς σχηματισμοί συνίστανται κυρίως από μαργαϊκούς ασβεστόλιθους, μάργες , ψαμμίτες και κροκαλοπαγή. Οι Τεταρτογενείς σχηματισμοί συνίστανται από κορήματα και αλλουβιακές αποθέσεις αποτελούμενες από ασβεστολιθικά, μαργαϊκά και ψαμμιτικά υλικά και πηλούς, αργίλους, χαλίκια και άμμο. Μεταξύ Πικερμίου και Ραφήνας εμφανίζονται και λιγνιτικές αποθέσεις συνολικού πάχους 6 μέτρων. Το τεκτονικό καθεστώς της ευρύτερης περιοχής χαρακτηρίζεται από την ανάπτυξη του αντικλίνου Υμηττού-Πάρνηθας-Μαραθώνα, διεύθυνσης ΒΑ-ΝΔ. Ανατολικά αυτού του αντικλίνου, αναπτύσσεται το σύγκλινο της Μεσογαίας, μέρος του οποίου αποτελεί και η περιοχή έρευνας. Το σύγκλινο Μεσογαίας είναι παράλληλο με το αντίκλινο του Υμηττού και έχει διεύθυνση ΒΑ-ΝΔ. Από το προσεγγιστικό υδρολογικό ισοζύγιο για την περιοχή έρευνας και το χρονικό διάστημα 2005-2016, διαπιστώθηκε πως από τα 52,5106 m3 του μέσου ετήσιου όγκου βροχόπτωσης, τα 41,5106m3 (79,1%) αντιστοιχούν στην πραγματική εξατμισοδιαπνοή, τα 4,7106m3 (8,9%) στην κατείσδυση και τα 6,3106 m3 (12%) στην επιφανειακή απορροή. Στην περιοχή έρευνας διακρίνονται τρεις υπόγειοι υδροφόροι ορίζοντες, ο καρστικός, ο υδροφόρος ορίζοντας των Νεογενών και ο υδροφόρος ορίζοντας των Τεταρτογενών αποθέσεων. Ο βαθύτερος ορίζοντας είναι ο καρστικός και σχηματίζεται στα ανθρακικά πετρώματα της επέκτασης του Υμηττού. Η ταχύτητα του υπόγειου νερού είναι πολύ μεγάλη μέσα από τους καρστικούς αγωγούς και εμφανίζονται αυξημένες τιμές υδροπερατότητας. Έτσι δημιουργείται υψηλού δυναμικού υδροφόρος ορίζοντας δίνοντας τιμές κρίσιμης παροχής νερού μεγαλύτερες από 300 m3/h (Παπαδέας, 2002). Ο δεύτερος ορίζοντας ,είναι ο υδροφόρος των Νεογενών αποθέσεων , είναι αβαθής και υπέρκειται του καρστικού. Πρόκειται για επάλληλους και υπό πίεση υδροφόρους ορίζοντες που αναπτύσσονται μέσα σε μάργες, ψαμμίτες και αργίλους, λόγω των εναλλαγών υδροπερατών και αδιαπέρατων σχηματισμών. Οι ορίζοντες αυτοί εμφανίζουν περιορισμένη δυναμικότητα, και εκφορτίζονται μέσω μικρών πηγών επαφής , με μικρές παροχές. Ο τρίτος ορίζοντας είναι ο υδροφόρος των Τεταρτογενών αποθέσεων, ο οποίος κατά τόπους υπέρκειται των σχιστόλιθων και Νεογενών και των ανθρακικών σχηματισμών. Πρόκειται για ελεύθερο αβαθή ή και υπό πίεση υδροφόρο ορίζοντα που αναπτύσσεται μέσα σε χαλίκια, άμμους και πηλούς. Λόγω του μικρού πάχους και της χαμηλής υδραυλικής αγωγιμότητας των σχηματισμών αλλά και της παρουσίας πηλού, ο υδροφόρος χαρακτηρίζεται ως μικρής δυναμικότητας. Η περιοχή έρευνας έχει υποστεί έντονη εκμετάλλευση από δραστηριότητες του πρωτογενούς τομέα καθώς στην πεδιάδα των Μεσογείων γίνονται εκτεταμμένες καλλιέργειες αμπελιού και ελιάς. Η υπερεκμετάλλευση των υπόγειων υδροφόρων, για γεωργικές χρήσεις έχει οδηγήσει σε αύξηση της αλατότητας και συνεπώς σε ποιοτική υποβάθμιση του υπόγειων υδροφόρων. Στην υποβάθμιση αυτή δρα επιπροσθετικά και η γεωλογία της περιοχής. Για την διερεύνηση της ποιοτικής κατάστασης των υπόγειων και επιφανειακών υδάτων, των επιδράσεων που συμβάλλουν σε αυτή και της καταλληλότητας των υδάτων για διάφορες χρήσεις, πραγματοποιήθηκαν δειγματοληψίες υπόγειων και επιφανειακών υδάτων. Στην συνέχεια τα δείγματα του νερού αναλύθηκαν χημικά, και πραγματοποιήθηκε επεξεργασία και παρουσίαση αυτών προκειμένου να αντληθούν πληροφορίες για την επίτευξη των ανωτέρω σκοπών. Τα ποιοτικά χαρακτηριστικά των υπόγειων υδάτων επηρεάζονται κυρίως από τους γεωλογικούς σχηματισμούς της περιοχής έρευνας. Για τον λόγο αυτό τα υπόγεια ύδατα της περιοχής χαρακτηρίζονται από υψηλές συγκεντρώσεις όξινων ανθρακικών ανιόντων, κατιόντων ασβεστίου και μαγνησίου που προέρχονται από την διάλυση μέσω των κατακρημνισμάτων των ανθρακικών τεμαχών που περιέχονται στις νεογενείς και τεταρτογενείς αποθέσεις. Επίσης, η ισχυρή παρουσία θειϊκών ανιόντων στα υπόγεια ύδατα αποδίδεται στην διάλυση εβαποριτικών πετρωμάτων που βρίσκονται εντός των νεογενών σχηματισμών. Εκτός της γεωγενούς προέλευσης, τα διαλυμένα άλατα στα υπόγεια νερά προέρχονται και από τις ανθρωπογενείς πιέσεις. Στην περιοχή μελέτης λοιπόν μετρήθηκαν υψηλές συγκεντρώσεις νατρίων και χλωρίων , οι οποίες συνδέονται με υψηλές συγκεντρώσεις ηλεκτρικής αγωγιμότητας και οφείλονται είτε σε ρύπανση από εκτεταμμένη χρήση λιπασμάτων στις καλλιέργειες είτε σε εισροή λυμάτων από βόθρους στον υπόγειο υδροφόρο. Τα νάτρια, τα χλώρια και η ηλεκτρική αγωγιμότητα αποτελούν τις τρεις βασικές παραμέτρους που υποδηλώνουν θαλάσσια διείσδυση. Η παρουσία των νιτρικών στα υπόγεια ύδατα της περιοχής είναι επίσης σημαντική, και αυτή οφείλεται επίσης σε ρύπανση από καλλιέργειες, κτηνοτροφία και βόθρους. Τα επιφανειακά ύδατα, είναι περισσότερο εκτεθειμένα στην ρύπανση, η οποία μπορεί να προέλθει από χρήση λιπασμάτων, από βιομηχανικές και κτηνοτροφικές μονάδες και από αστικά λύματα από τις παρακείμενες κατοικημένες περιοχές. Στα επιφανειακά δείγματα μετρήθηκαν υψηλές συγκεντρώσεις όξινων ανθρακικών ανιόντων, ανιόντων χλωρίου και κατιόντων νατρίου.Τα όξινα ανθρακικά οφείλονται σε αθροιστική συσσώρευση από διάλυση ανθρακικών πετρωμάτων ενώ τα νάτρια και χλώρια, οφείλονται πρωτίστως στην αερομεταφορά σταγονιδίων από την θάλασσα και δευτερευόντως σε αστική ή γεωργική ρύπανση. Σύμφωνα με το διάγραμμα Piper, διαπιστώνεται πως τα υπόγεια και επιφανειακά νερά της περιοχής έρευνας είναι κυρίως γαιοαλκαλικά-οξυανθρακικά με υψηλό ποσοστό αλκαλίων με επικράτηση όξινων ανθρακικών και ιόντων μαγνησίου και γαιοαλκαλικά-θειϊκά με υψηλό ποσοστό αλκαλίων, με επικράτηση όξινων ανθρακικών ανιόντων και χλωριόντων. Όσον αφορά την καταλληλότητα των υδάτων της περιοχής έρευνας για διάφορες χρήσεις, διαπιστώθηκε πως σχεδόν το σύνολο των υπόγειων νερών και στις δύο περιόδους κρίθηκε ακατάλληλο για ανθρώπινη κατανάλωση, λόγω υψηλής συγκέντρωσης νιτρικών , χλωρίου και κατιόντων ασβεστίου και μαγνησίου (σύμφωνα με τις οδηγίες 80/778 και 98/83 της Ε.Ε). Σύμφωνα με το διάγραμμα Piper τα επιφανειακά και υπόγεια νερά της περιοχής έρευνας χαρακτηρίζονται ως επί το πλείστον ως γαιοαλκαλικά οξυανθρακικά και γαιοαλκαλικά θειϊκά νερά με υψηλό ποσοστό αλκαλίων. Σε αυτά επικρατούν τα οξυανθρακικά και τα ανιόντα χλωρίου και τα κατιόντα μαγνησίου. Μέσω των μεθόδων Richards και Wilcox, κρίθηκε η καταλληλότητα των υπόγειων νερών για άρδευση. Τα νερά της περιοχής λοιπόν κρίνονται ως μέσης ως κακής ποιότητας (ή αποδεκτής-αμφίβολης κατάστασης κατά Wilcox) και συνεπώς κατάλληλα για άρδευση με κάποιους περιορισμούς και σε συγκεκριμένες συνθήκες όπως καλλιέργεια φυτών ανθεκτικών σε άλατα ή καλά αποστραγγιζόμενα εδάφη. Νερά κακής ποιότητας (ή ακατάλληλα κατά Wilcox) χαρακτηρίστηκαν τα υπόγεια νερά της περιοχής των Σπάτων (θέσεις εκπτωτικού χωριού) και συνίσταται να μην χρησιμοποιούνται για αρδευτικούς σκοπούς. Σε αυτές τις θέσεις μετρήθηκαν επίσης πολύ υψηλές τιμής ηλεκτρικής αγωγιμότητας. Οι υψηλές συγκεντρώσεις οφείλονται σε καλλιέργειες, χοιροστάσια και άλλες αγροτικές και κτηνοτροφικές δραστηριότητες των παρακείμενων εκτάσεων. Οι μειωμένες ποσότητες κατακρημνισμάτων στην περιοχή έρευνας σε συνδυασμό με τις υψηλές θερμοκρασίες συμβάλλουν σε υψηλή εξατμισοδιαπνοή. Αυτό έχει σαν αποτέλεσμα την πτώση της στάθμης των υδάτινων αποθεμάτων και την αύξηση της αλατότητας στα νερά και στα εδάφη. Οι επερχόμενες κλιματικές αλλαγές θα αυξήσουν τον κίνδυνο ερημοποίησης της περιοχής έρευνας.	el
heal.abstract	The present thesis deals with the hydrogeological conditions in the Megalo Rema basin in Rafina of eastern Attica (Greece). The main purpose of this project is to record the surface water and groundwater quantitative and qualatative status, along with the investigation of the natural and anthropogenic interventions contributing to this status. The study area is up to 123 km2 and lies in the eastern part of Attica county and in the northern part of Mesogeia plain. The physiographic bounds are the Penteli Mountain at North, the Hymettus Mountain at South-west, the “Mpoura” hill in Spata at South and the “Petrokorfi” hill in Pikermi and the city of Rafina at East. The hydrographic network consists of the “Megalo Rema” main axis , and its two major branches which are the “Valanaris” stream and the homonymous “Megalo Rema” stream. These streams, join in the main branch at Pikermi. The streams riverbed is clear at the upper parts of the basin. However, the dense urban structure of the area, leads to the network alteration. As a result the riverbed becomes indistinct at the lower parts of the basin. The non-permanent flow is the main feature of the hydrographic network. The water flow level is very low during the dry season and almost zero during heat waves. The “Megalo Rema” stream including all the incoming flows, discharges in the Petalia gulf, at the southern part of the Evoikos gulf. From geotectonic point of view, the study area consists of the alpine crystal bedrock, which is covered by post-alpine formations. The Penteli and Hymettus masses are mainly constructed by schists, marbles and limestones. The Neogen and Quaternery formations, occupy the majority of the area. The Neogen formations and deposits consist of limestones, marls, sandstones and conglomerates. The quaternary formations consist of talus cones and alluvial deposits comprising of limestone, sandstone and marly materials and loams, clays, gravels and sands. In addition, between Pikermi and Rafina, there are detected lignite deposits with total thickness over 6 meters. Concerning the tectonic status of the greater area, this is characterized by the anticline Hymettus-Parnitha-Marathonas development, with NE-SW direction. It is also characterized by the syncline of Mesogaia, which is developed at the eastern part of the anticline structure. The Mesogaia syncline, is parallel to the Hymettus anticline, with the same NE-SW direction. According to the hydrological balance estimation, concerning the hydrological years 2005-2016, the average annual volume of precipitation comes up to 52,5106 m3 . The average annual volume of water the evapotranspirates comes up to 41,5 106 m3 which correspond to 79,1% of rainwater percentage. The average annual volume of water that infiltrates to the aquifers comes up to 4,7*106 m3 which correspond to 8,9% of rainwater percentage. The average annual volume of surface effluence comes up to 6,3 106 m3 which correspond to (12%) of rainwater percentage. The study area consists of three underground water aquifers. These are detected within the carbonate formations, the Neogen formations and the Quaternary formations. The lower karstic aquifer , is developed within the carbonate formations of Hymettus. The transitivity is pretty high due to the intense development of karstic channels through the aquifer. As a result, the aquifer is characterized by its high capacity. The boreholes’ refund comes up to over 300 m3/h. The lower aquifer is covered by a shallow aquifer, which is developed within the Neogen formations. The rotation of water-permeable and water-impermeable rocks, such as sandstones, marls and clays, leads to the development of superfluous and confined aquifers of medium capacity. The surface discharge of these upper aquifers, is carried out through small contact springs with low flow. A third aquifer, is developed within the Quaternary formations, such as gravels, sands and clays. This is a phreatic aquifer of limited capacity due to the low transitivity through the clays. The study area has been intensively used, due to the extended vineyard and olive cultivation throughout the Mesogeia plain. The overexploitation of the underground aquifers combined with the geological status of the area, has lead to salinity increase and therefore to gradual water quality degradation. The surface water and groundwater qualatative status, can be examined via samplings, chemical analysis , statistical processing and hydrochemical classification. The water suitability for water supply or irrigation uses , can be also defined via the above methodology. The main factor contributing to the configuration of the groundwater quality is the geological bedrock of the study area. The bicarbonate, calcium and magnesium ions are highly concentrated, within the Neogen and Quatenary groundwaters, due to the carbonate rocks dissolution via rain water. Sulphate ions can also be detected especially within the Neogen formations, due to the residual evaporitic dissolution. Anthropogenic activities can also contribute to high concentration of dissolved salts within the groundwater. The chloride and sodium ions are highly concentrated within the aquifers and connected to high values of conductivity (E.C). Those three factors indicate seawater intrusion into the aquifer, which derives from its overpumping, but also extensive pollution. In addition the lack of drainage system along with the fertilizers application in the crops, can lead to high concentration of chloride and sodium ions. Furthermore, high concentrations of nitrogen ions were observed in groundwater due to nitrogen fertilizers application and livestock organic material. The surface waters are more exposed to water pollution. The fertilizers application, the urban and industrial waste, the organic material and the lack of drainage system are the main factors contributing to surface water degradation. The bicarbonate, chloride and sodium ions, were highly concentrated within the surface waters of the study area. The extensive accumulation of dissolved ions via carbonate rocks dissolution lead to high concentration of bicarbonate ions. Moreover, the aquifer enrichment with seawater, especially in the “Megalo Rema” stream ejection contributed to high concentration of chloride and sodium ions. The urban waste inflow in the surface waters, was also an important contributive factor. Concerning the suitability for drinking purpose, the study area’s groundwater was found insuitable due to high concentration of nitrogen, chloride, calcium and magnesium ions. (according to the drinking water standards of the directives 80/778 and 98/83 of E.E). According to the Piper diagram, the surface water and groundwater of the study area ranks in the category of geo-alkaline bicarbonate and geo-alkaline sulphate waters with high percentage of alkali. In those waters prevail the bicarbonate, magnesioum and chloride ions. According to Richards and Wilcox diagrams the majority of the study area’s groundwater ranks in medium-bad quality for irrigation. As a result, those waters can only be used under specific restrictions and circumstances, such as plant crops resistant to high salinity and well drained soils. The groundwater in the greater region of Spata, presents bad quality, and therefore is insuitable for irrigation. High values of conductivity were also observed in the above region, due to agricultural and livestock activities in the nearby lands. The low values of precipitation combined with the high temperature values lead to high evapotranspiration. Those factors contribute to the aquifers’ water reservoir reduction and the salinity increase in surface waters and groundwaters. The upcoming climatic change scenarios may increase the risk of desertification of the study area.	en
heal.advisorName	Κουμαντάκης, Ιωάννης	el
heal.committeeMemberName	Κουμαντάκης, Ιωάννης	el
heal.committeeMemberName	Μαρκαντώνης, Κωνσταντίνος	el
heal.committeeMemberName	Μακρόπουλος, Χρήστος	el
heal.academicPublisher	Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο. Σχολή Μηχανικών Μεταλλείων Μεταλλουργών	el
heal.academicPublisherID	ntua
heal.numberOfPages	255 σ.	el
heal.fullTextAvailability	true