Διερεύνηση εδαφικών υποχωρήσεων λόγω υπεράντλησης στο Δήμο Αμύνταιου

Abstract

Συχνά, σε περιπτώσεις μεγάλης έκτασης υπερεκμετάλλευσης – υπεράντλησης ενός υδροφόρου ορίζοντα, που οδηγεί σε σημαντική πτώση της πιεζομετρικής επιφάνειας, παρατηρούνται φαινόμενα εδαφικών υποχωρήσεων του εδάφους (land subsidence). Τέτοια φαινόμενα, καθώς και η σχέση μεταξύ της πτώσης της στάθμης και του ρυθμού υποχώρησης του εδάφους, έχουν παρατηρηθεί και μελετηθεί πολλά χρόνια πριν και σε διάφορα μέρη του κόσμου. Οι εδαφικές υποχωρήσεις αυτές οφείλονται στη μείωση της πίεσης των πόρων, στην αύξηση των ενεργών τάσεων και συνεπώς στη συμπίεση του υδροφορέα. Υπάρχουν πάρα πολλά παραδείγματα εκδήλωσης του φαινομένου των εδαφικών υποχωρήσεων τόσο στον Ελλαδικό χώρο όσο και σε χώρες του εξωτερικού, σύμφωνα με βιβλιογραφικές πηγές. Εδαφικές υποχωρήσεις συναντώνται και στην ευρύτερη περιοχή του νομού Φλωρίνης, η οποία αποτέλεσε και περιοχή έρευνας για την παρούσα εργασία. Ανήκει στον δήμο Αμυνταίου και εκτείνεται δυτικά του ορυχείου Αμυνταίου και βορειοανατολικά της λίμνης Χειμαδίτιδας και της λίμνης Ζάζαρης. Εντός των ορίων της περιοχής εντοπίζονται πέντε οικισμοί. Από τους οικισμούς αυτούς, ο Φανός και ο Αετός βρίσκονται στα βόρεια της περιοχής στους πρόποδες του όρους Βίτσι, οι Ανάργυροι στα νότια της περιοχής στις παρυφές λοφώδους έξαρσης διαμορφωμένης από την δράση του ομώνυμου ρήγματος, ενώ στο πεδινό κομμάτι της περιοχής βρίσκονται οι οικισμοί Βαλτόνερων και Πεδινού. Η ευρύτερη περιοχή της λεκάνης Φλώρινας - Πτολεμαΐδας εντοπίζεται εντός των ορίων της Πελαγονικής ζώνης. Η στρωματογραφία των νεογενών και τεταρτογενών ιζημάτων της περιοχής έρευνας διέπεται από τους νόμους που καταγράφονται στο σύνολο των υπολεκανών που απαρτίζουν την μεταξύ Κοζάνης και Αμύνταιου περιοχής. Δηλαδή, οι Νεογενείς αποθέσεις διακρίνονται: α. στην Ανώτερη σειρά (υπερκείμενη των λιγνιτών), β. στην Λιγνιτοφόρο σειρά και γ. στην Κατώτερη σειρά (υποκείμενη των λιγνιτών). Ενώ, οι Τεταρτογενείς Αποθέσεις αποτελούνται από εναλλασσόμενες ενστρώσεις κροκαλοπαγών χαλαρών και συνεκτικών, ψαμμιτών, ψηφιδοπαγών, άμμων, αργίλων με ποικίλης σύστασης κροκάλες ασβεστολιθικές, σχιστολιθικές, περιδοτιτικές, διαβασικές και κερατολιθικές. Οι οικισμοί της περιοχής έρευνας είναι θεμελιωμένοι στις πρόσφατες αλλουβιακές αποθέσεις της λεκάνης και στα κροκαλοπαγή και τις χαλαρές ερυθρές πηλούς του Τεταρτογενούς. Η νεοτεκτονική και σύγχρονη τεκτονική δράση της περιοχής είναι άμεσα συνδεδεμένη με την αντίστοιχη δράση του ευρύτερου Ελληνικού χώρου (Αιγαίο και γύρω περιοχές), η οποία βρίσκεται κάτω από ένα εκτεταμένο εφελκυστικό πεδίο που δρα από το Μέσο- Ανώτερο Μειόκαινο μέχρι σήμερα. Οι δύο επικρατούσες διευθύνσεις των ρηγμάτων της περιοχής είναι ΒΔ-ΝΑ ως ΒΒΔ-ΝΝΑ και ΒΑ-ΝΔ ως ΑΒΑ-ΔΝΔ. Μία από τις κύριες τεκτονικές γραμμές που δεσπόζουν στη δομή της περιοχής είναι το μεγάλο ρήγμα της Βεγορίτιδας, η παράταξη του οποίου είναι ΒΒΑ-ΝΝΔ. Στη συνέχεια του ρήγματος Βεγορίτιδας, με μια προς τα νοτιοανατολικά μετατόπιση εντοπίζεται το ρήγμα των Αναργύρων. Το ρήγμα των Αναργύρων έχει την ίδια διεύθυνση παράταξης με αυτό της Βεγορίτιδας, διέρχεται μέσα από τον οικισμό των Αναργύρων και αναπτύσσεται προς τα νοτιοδυτικά οριοθετώντας τη λίμνη Χειμαδίτιδα. Η περιοχή έρευνας σύμφωνα με τον τροποποιημένο Αντισεισμικό Κανονισμό ΕΑΚ-2000 ανήκει στη ζώνη σεισμικής επικινδυνότητας Ι (χαμηλή σεισμικότητα). Όσον αφορά τις υδρολογεωλογικές συνθήκες που επικρατούν στην περιοχή έρευνας, σύμφωνα με βιβλιογραφικές πηγές, αναφέρεται ότι ο προσχωματικός υδροφόρος ορίζοντας της λεκάνης Αμυνταίου-Χειμαδίτιδας-Πετρών αναπτύσσεται εντός των τεταρτογενών αποθέσεων. Η υπεράντληση του συνόλου του υδροφόρου έχει σαν αποτέλεσμα, τη δραστική μείωση των υδροαποθεμάτων και τη σταδιακή ταπείνωση της πιεζομετρικής επιφάνειας στο σύνολο της έκτασης του υδροφόρου. Η έντονη ταπείνωση της στάθμης προκαλεί φαινόμενα καθιζήσεων λόγω της ανακατανομής των γεωστατικών τάσεων. Η διαφοροποίηση του πάχους των τεταρτογενών αποθέσεων εξαιτίας της ύπαρξης των ρηγμάτων, εφόσον συνδυαστεί με την εκδήλωση των καθιζήσεων από τις υπεραντλήσεις προκαλεί σημαντικές ανωμαλίες στην επιφάνεια του εδάφους. Προκειμένου να διερευνηθούν αναλυτικότερα οι πιεζομετρικές συνθήκες των υπόγειων υδροφόρων πραγματοποιήθηκε τον Απρίλιο του 2011 επίσκεψη στην περιοχή έρευνας. Κατά την επίσκεψη αυτή μετρήθηκαν οι στάθμες σε γεωτρήσεις προϋπαρχόντων δικτύων προκειμένου να καταστεί δυνατή η μελέτη της διαχρονικής μεταβολής της στάθμης τους. Επιπλέον μετρήθηκαν οι στάθμες και σε νέες θέσεις προκειμένου να εμπλουτιστούν τα νέα δεδομένα κατά το δυνατό περισσότερο. Από την σύγκριση των ισοπιεζομετρικών χαρτών των ετών 1992 και 2011 προκύπτει ότι αν και η μορφή των πιεζομετρικών καμπύλων δεν έχει εξαιρετικά σημαντικές διαφορές, εντούτοις εμφανίζεται μια πτώση στάθμης κοντά στο ορυχείο της τάξεως των 45-50 m. Οι εδαφικές διαρρήξεις στην περιοχή έρευνας λόγω αντλήσεων του υδροφόρου ορίζοντα έχουν αρχίσει να εκδηλώνονται εδώ και μια δεκαετία, όπως διαπιστώνεται από βιβλιογραφικές πηγές καθώς και από την αποτύπωσή τους σε φωτογραφικό υλικό. Όπως προέκυψε από την επί τόπου παρατήρηση της περιοχής έρευνας εντονότερες εδαφικές διαρρήξεις και με μεγαλύτερο ρυθμό εξέλιξης παρατηρούνται στους οικισμούς πλησίον του ορυχείου Αμυνταίου. Οι εδαφικές διαρρήξεις είναι παράλληλες στις τεκτονικές γραμμές. Για την εκτίμηση του μηχανισμού εκδήλωσης των εδαφικών υποχωρήσεων λόγω υπεράντλησης υδροφόρων έγιναν διδιάστατες παραμετρικές αναλύσεις, με τη βοήθεια του προγράμματος πεπερασμένων στοιχείων Plaxis. Ο σκοπός των αναλύσεων αυτών είναι να αξιολογήσει μέσα από τα αποτελέσματα τους τις κατακόρυφες και συνολικές μετακινήσεις των διαφορικών εδαφικών υποχωρήσεων. Επιπλέον, οι αναλύσεις αυτές έγιναν για την διερεύνηση της συμπεριφοράς των εδαφικών σχηματισμών του οικισμό των Αναργύρων.

Often, in cases of massive overexploitation - over-pumping aquifers, leading to a significant drop in piezometric surface phenomena observed landslide (land subsidence). Such phenomena, and the relationship between the fall of the level and rate of soil subsidence have been observed and studied many years ago in various parts of the world. Land subsidences are due to reducing the pressure of resources, increasing effective stress and thus compression of the aquifer. There are too many examples of expressions of the phenomenon of land subsidence both in Greece and abroad, according to literature sources. Land subsidences are found in the area of the prefecture of Florina, which served as the study area for this work. It belongs to the municipality Amyntaio and extends west of the mine Amyndeou Xeimaditida northeast of Lake and Lake Zazari. Within the region identified five villages. Of these land subsidences, Fanos and Aetos’s northern region in the foothills of mountain, the Anargyroi in southern hilly area on the outskirts of disease modulated by the action of the homonymous fault, while the flat part of the region are the villages and swamps lowland. The region of Florina basin - Ptolemais located within the Pelagonian zone. The stratigraphy of the Neogene and Quaternary sediments of the survey area is governed by the laws recorded in all sub-basins that make up between Kozani and Amyntaio region. Namely, the Neogene deposits are distinguished: a. Higher order (overlying the lignites), b. lignite sequence and c. Low range (subject of lignite). While the Quaternary Overburden consisting of alternating layers of loose conglomerates and coherent, sandstones, psifidopagon, sands, clays with variable composition shingles limestone, slate, peridotitikes, diavasikes and keratolithikes. The settlements of the survey area is founded on recent alluvial deposits of the basin and conglomerates and loose red clay of the Quaternary. The Neotectonics and contemporary tectonic activity in the region is directly related to the action of the wider Greek area (Aegean Sea and surrounding areas), which is under an extensive Tensile field acting on the Intermediate-Upper Miocene to the present. The two prevailing directions of the faults of the area is NW-SE to NNW-SSE and NE-SW to ENE-WSW. One of the main tectonic lines that dominate the structure of the region is the great fault Vegoritida, the party which is NNE-SSW. Then the fault Vegoritida, with a shift to the southeast lies the fault of Anargyroi. The fracture of Anargyroi has the same address as that of marshaling Vegoritida, passing through the settlement of Anargyroi and deployed to the south bordering Lake Xeimaditida. The study area according to the revised Seismic Regulations RDI-2000 belongs to the seismic hazard zone I (low seismicity). Regarding hydrogeological conditions in the survey area, according to literature sources indicates that the alluvial aquifer of the basin-Amyntaio Xeimaditida-Petrwn developed within the quaternary deposits. The abstraction of all the water has resulted in, drastically reducing ydroapothematon and progressive humiliation of the piezometric surface in the whole area of the aquifer. The intense level of humility causes subsidence phenomena due to the redistribution of geostationary trends. The modulation of the thickness of quaternary deposits due to the presence of faults, when combined with the onset of subsidence caused by over pumping significant abnormalities on the surface. To investigate further the conditions of piezometric groundwater aquifers took place in April 2011 visit to the area of research. During this visit, the levels measured in wells pre-existing networks in order to allow the study of longitudinal change in the level. Furthermore the measured levels and new positions to enrich the new data as possible. Comparing the maps isopiezometrikon the years 1992 and 2011 shows that though the form of contour curves is not very significant differences, however, show a drawdown near the mine in the order of 45-50 m. The territorial break in the investigation because pumping of the aquifer has begun to occur over a decade, as evidenced by bibliographic sources and capture them in photographs. As revealed by in situ observation of more pronounced soil survey area burglaries and higher rate of progression seen in villages near the mine Amyntaio. The territorial fractures are parallel to the tectonic lines. To assess the mechanism of expression of territorial decline because of over aquifers were two-dimensional parametric analysis, using the finite element program Plaxis. The purpose of these tests is to evaluate the results through the vertical movement of differential territorial concessions. Furthermore, those tests were to investigate the behavior of soil formations settlement Anargyroi.