geophysiCaL basEd hydrogeologicAl modeling to pRevent pollution from sea WATER intrusion at coastal areas (Πίσω στην αρχική σελίδα του έργου...)

ΣΤΟΧΟΙ

Η προτεινόμενη μεθοδολογία που θα εφαρμοστεί στην περιοχή του Τυμπακίου περιλαμβάνει: 1) συλλογή γεωλογικών και υδρογεωλογικών δεδομένων, 2) συλλογή γεωφυσικών δεδομένων και εφαρμογή του αναπτυγμένου αλγορίθμου συνδυασμένης αντιστροφής, 3) υδρογεωλογικό μοντέλο ροής και 4) πλάνο διαχείρισης των υπόγειων νερών.

ΕΝΟΤΗΤΕΣ ΕΡΓΑΣΙΑΣ

ΕΕ1.  Επιλογή περιοχών μελέτης – Συλλογή και αξιολόγηση όλων των διαθέσιμων γεωλογικών και υδρογεωλογικών δεδομένων.

ΕΕ2. Ανάπτυξη αλγόριθμων ταυτόχρονης συνδυασμένης αντιστροφής γεωφυσικών δεδομένων. Γεωφυσική διασκόπηση  στις περιοχές μελέτης.

ΕΕ3. Δημιουργία υδρογεωλογικών μοντέλων ροής που βασίστηκε στο συνδυασμό των γεωλογικών, υδρογεωλογικών και γεωφυσικών δεδομένων.

ΕΕ4. Πλάνο διαχείρισης των υπόγειων νερών.

ΕΕ5. Αξιολόγηση, αξιοποίηση και διάχυση των αποτελεσμάτων του έργου. Τελική έκθεση.

ΣΥΝΕΡΓΑΤΕΣ

1. Πολυτεχνείο Κρήτης (TUC), Ελλάδα – Σχολή Μηχανικών Ορυκτών Πόρων (Συντονιστής)

2. Πανεπιστήμιο της Άγκυρας (AU) – Faculty of Engineering – Geophysical Engineering Department

3. Πανεπιστήμιο του Greifswald (GU) – Institute of Geography and Geology – Department of Applied Geology

ΠΑΡΑΔΟΤΕΑ

Π1.1: Τεχνική έκθεση με τις προτεινόμενες θέσεις για γεωφυσική διασκόπηση.

Ανάμεσα σε τέσσερις περιοχές στην Κρήτη και τέσσερις περιοχές στην Τουρκία, στα παράλια της Μαύρης Θάλασσας, επιλέχθηκαν το Τυμπάκι Ηρακλείου και η Bafra στην Σαμσούντα, διότι αυτές πληρούσαν τα κριτήρια επιλογής που είχαν τεθεί αρχικά.

Π1.2: 2D και 3D Γεωλογικοί και υδρογεωλογικοί χάρτες των περιοχών μελέτης.

Η λεκάνη του Τυμπακίου είναι καλυμμένη με πρόσφατες αλλουβιακές αποθέσεις (Τεταρτογενείς και Πλειο-Πλειστοκενικές), ενώ κυρίως το νοτιοδυτικό τμήμα της καλύπτεται από αλλουβιακές κλαστικές αποθέσεις. Οι νεογενείς Μάργες θεωρούνται ότι είναι το υπόβαθρο της λεκάνης.

Ρήγματα περιμετρικά οριοθετούν την λεκάνη του Τυμπακίου. Ρήγματα εντός της λεκάνης φαίνεται να επηρεάζουν την μεταβολήτου βάθους των Νεογενών.

Με σκοπό την δημιουργία τρισδιάστατου γεωλογικού μοντέλου της λεκάνης του Τυμπακίου, δημιουργήθηκε βάση δεδομένων GIS, όπου καταχωρήθηκαν όλα τα διαθέσιμα δεδομένα (αποτελέσματα VES, τοπογραφικά δεδομένα, γεωτρητικά δεδομένα και δεδομένα από in-situ γεωλογική χαρτογράφηση). Αυτή εισήχθηκε σε τρισδιάστατο γεωλογικό μοντελοποιητή (RockWorks15) με εξαγόμενο τρισδιάστατο γεωλογικό μοντέλο.

Π1.3: Τεχνική έκθεση με τις πετροφυσικές παραμέτρους των περιοχών μελέτης.

Οι υδροφόροι σχηματισμοί στο Τυμπάκι αποτελούνται από Τεταρτογενείς και Πλειο-Πλειστοκενικές αποθέσεις. Οι νεογενείς Μάργες θεωρούνται ότι είναι το αδιαπέρατο υπόβαθρο της λεκάνης. Επιπλέον, Νεογενείς και Προ-Νεογενείς γεωλογικοί σχηματισμοί, οι οποίοι εδράζονται εκτός της λεκάνης, συνεισφέρουν στην υδρολογία της λεκάνης.    

Οι Τεταρτογενείς σηματισμοί εμφανίζουν υψηλή ετερογένεια, με αποτέλεσμα η περατότητα να ποικίλει.

Π2.1: Αλγόριθμος συνδυασμένης αντιστροφής γεωφυσικών δεδομένων.

Στο Εργαστήριο Εφαρμοσμένης Γεωφυσικής του Πολυτεχνείου Κρήτης είχε δημιουργηθεί αλγόριθμος συνδυασμένης αντιστροφής ηλεκτρικών και σεισμικών δεδομένων. Στο πανεπιστήμιο της Άγκυρας αναπτύχθηκε αλγόριθμος συνδυασμένης αντιστροφής ηλεκτρικών και ηλεκτρομανγητικών δεδομένων. Σκοπός του ClearWater ήταν ο συγκερασμός των δύο αυτών αλγόριθμων για την εφαρμογή συνδυασμένης αντιστροφής δεδομένων και των τριών μεθόδων, έτσι ώστε να υλοποιηθεί ένα ισχυρό εργαλείο για την πιο αποτελεσματική ερμηνεία γεωφυσικών δεδομένων.

Η γενική ιδέα είναι η εφαρμογή περιορισμών cross-gradients κατά την διάρκεια της αντιστροφής για την ποσοτική εκτίμηση της δομικής ομοιομορφίας ανάμεσα στα εξαγόμενα μοντέλα των διαφορετικών γεωφυσικών μεθόδων.

Η συνδυασμένη αντιστροφή παρήγαγε γεωφυσικές τομές με αυξημένη ανάλυση όσον αφορά τόσο στην διαφοροποίηση της ηλεκτρικής αντίστασης όσο και της σεισμικής ταχύτητας των υπεδάφιων σχηματισμών.

Π2.2: Τεχνική έκθεση με τα αποτελέσματα της γεωφυσικής διασκόπησης.

Κατά την γεωφυσική διασκόπηση στο Τυμπάκι πραγματοποιήθηκαν μετρήσεις με την ηλεκτρική μέθοδο (VES and ERT), ηλεκτρομαγνητική μέθοδο (ΤΕΜ) και την μέθοδο της σεισμικής διάθλασης. Οι μετρήσεις VES πραγματοποιήθηκαν με σκοπό την βαθμονόμηση της μεθόδου της ηλεκτρικής τομογραφίας. Η ηλεκτρκή τομογραφία είχε σαν σκοπό την λεπτομερή χαρτογράφηση τη διεπιφάνειας γλυκού/θαλασσινού νερού σε επιλεγμένες θέσεις, ενώ η ηλεκτρομαγνητική μέθοδος κάλυψε όλη σχεδόν την λεκάνη. Τα δεδομένα της σεισμικής μεθόδου χρησιμοποιήθηκαν στην συνδυασμένη αντιστροφή ηλεκτρικών και σεισμικών δεδομένων.

Στην βόρεια περιοχή του Τυμπακίου, η επεξεργασία των γεωφυσικών δεδομένων οδήγησε στην χαρτογράφηση της διεπιφάνειας γλυκού/θαλασσινού νερού η οποία φάνηκε να βρίσκεται σε υψόμετρο -15 έως -20 μέτρα, ενώ οι ρηχοί υπεδάφιοι ετερογενείς σχηματισμοί χαμηλής σχετικά σεισμικής ταχύτητας αποθόθηκαν σε αργίλους, άμμους και χάλικες.

Στην νότια περιοχή του Τυμπακίου χαρτογραφήθηκαν δύο κύριοι σχηματισμοί, ένας επιφανειακός σχηματισμός χαμηλής ηλεκτρικής αντίστασης που αποδίδεται σε αργίλους και ένας υποκείμενος σε αυτόν σχηματισμός που αποδίδεται σε χάλικες και άμμους. Η διείσδυση του θαλασσινού νερού περιορίζεται στην ακτή.

Π3.1:  Δεξαμενή για διεξαγωγή γεωφυσικών και υδρογεωλογικών πειραμάτων.

Η δημουργία ενός τανκ για την πειραματική προσομοίωση της υφαλμύρινσης και η προσομοίωση του φαινομένου αυτού σε υπολογιστή υποδεικνύει ότι η μέθοδος της ηλεκτρικής τομογραφίας είναι αποτελεσματική στην χαρτογράφηση της διεπιφάνειας γλυκού/θαλασσινού νερού. Η αξιοπιστία των δεδομένων, η μη-καταστροφική και χαμηλού κόστους φύση της μεθόδου, καθώς και η γρήγορη εφαρμογή της μαζί με την υψηλή της ευαισθησία στην συγκέντρωση των αλάτων στο νερό κάνουν την μέθοδο της ηλεκτρικής τομογραφίας ένα πολύ χρήσιμο εργαλείο για την υδρογεωλογία και την παρακολούθηση της υφαλμύρινσης.

Π3.2: Υδρογεωλογικό μοντέλο των περιοχών μελέτης.

Η συνδυασμένη προσέγγιση γεωφυσικών μεθόδων και μοντελοποίησης του υπεδάφιου νερού αποδείχθηκε αποτελεσματική τόσο για την παρακολούθηση όσο και την μοντελοποποίση και την διαχείριση της διείσδυσης του θαλασσινού νερού σε παράκτιες περιοχές. Τα αποτελέσματα της μοντελοποίησης έδειξαν ότι η υφαλμύριση στην περιοχή του Τυμπακίου είναι αυξημένη στο βόρειο τμήμα της λεκάνης, ενώ περιορίζεται αισθητά στο νότιο τμήμα. Η διαφοροποίηση αυτή της εισχώρισης του θαλλασινού νερού στην λεκάνη του Τυμπακίου αποδίδεται στην ύπαρξη ρηγματώσεων στο βόρειο τμήμα, στην ανύψωση των Νεογενών στο κεντρικό τμήμα και στην εισχώρηση γλυκού νερού από προνομιακές διόδους της περιοχής της Φαιστού στο νότιο τμήμα.

Π3.3: Βάση δεδομένων GIS των περιοχών μελέτης.

Αρχικά, δημιουργήθηκε βάση δεδομένων GIS, όπου καταχωρήθηκαν όλα τα διαθέσιμα δεδομένα (θέσεις υπάρχοντων γεωφυσικών δεδομένων (VES και  ηλεκτρομαγνητικά), τοπογραφικά δεδομένα, γεωτρητικά δεδομένα και δεδομένα από in-situ γεωλογική χαρτογράφηση).  Σε επόμενο στάδιο καταχωρήθηκαν όλες οι επιπρόσθετες πληροφορίες σχετικά με την γεωφυσική διασκόπηση που πραγματοποιήθηκε στα πλαίσια του έργου, με το γεωλογικό μοντέλο και την υδρογεωλογία των περιοχών μελέτης.

Π4.1: Τεχνική έκθεση με το σχέδιο για την διαχείριση του υπόγειου νερού στις περιοχές μελέτης.

Η μείωση της παροχής των γεωτρήσεων κρίνεται απαραίτητη, ενώ θα πρέπει να ληφθεί υπόψιν το ενδεχόμενο συλλογής επιφανειακού νερού σε κατασκευές μικρής σχετικά κλίμακας .

Π5.1: Τεχνική έκθεση με τα αποτελέσματα του έργου και δημοσιεύσεις.

Kourgialas N., Dokou Z., Karatzas G.P., Panagopoulos G., Soupios, P., Vafidis, A., Manoutsoglou E., Schafmeister M., (2015), Saltwater intrusion in an intensively irrigated agricultural area: combining density-dependent modeling and geophysical methods, Environmental Earth Sciences, submitted.

Vafidis, A., P. Soupios, G. Kritikakis, N. Andronikidis, N. Economou, H. Hamdan, E. Manoutsoglou, E. Steiakakis, E. Candansayar, M.T. Schafmeister and M. Kritsotakis, (2014), Salt Water Intrusion Imaging at Tybaki (Greece) Using Geophysical Methods, Near Surface Geoscience 2014 – 20th European Meeting of Environmental and Engineering Geophysics.

Vafidis, A. Soupios, P., Economou, N., Hamdan, H., Andronikidis, N., Kritikakis, G., Panagopoulos, G., Manoutsoglou, E., Steiakakis, E., Candansayar, E., and Schafmeister, M., (2014), Seawater intrusion imaging at Tybaki, Crete, Greece, using geophysical data and joint inversion of electrical and seismic data, First Break, 32, 8, 107 – 114.

Vafidis, A., N. Andronikidis, H. Hamdan, G. Kritikakis, N. Economou, G. Panagopoulos, P. Soupios, E. Steiakakis & E. Manoutsoglou, (2013), The CLEARWATER project: preliminary results from the geophysical survey in Tympaki, Crete, Greece, EGE13, Chania.

Panagopoulos, G., Giannakakos, E., Manoutsoglou, E., Steiakakis, E., Soupios, E., and Vafidis, A., (2013), Definition of inferred faults using 3D geological modeling techniques: A case study in Tybaki basin in Crete, Greece, EGE13, Chania.

Emin Candansayar , İsmail Demirci, Antonis Vafidis, Pantelis Soupios, (2013), Investigation of Salt Water Intrusion with Joint Inversion of Direct Current Resistivity and Seismic Refraction Data, accepted for oral presentation to 20th International Geophysical Congress and Exhibition of Turkey, 25-27 November, Antalya, Turkey.

Pantelis Soupios, Nektarios Kourgialas, Zoi Dokou, George Karatzas, George Panagopoulos, Antonis Vafidis, Emmanuil Manoutsoglou, (2014), Modeling Saltwater Intrusion at an Agricultural Coastal Area using Geophysical Methods and the FEFLOW Model, IAEG XII Congress, 15-19 September, Torino, ITALY.

Π5.2: Διαφημιστικό φυλλάδιο με τα αποτελέσματα του έργου.

Π5.3: Ιστοσελίδα του έργου.

Π5.4: Οργάνωση σεμιναρίου.