Σκοπός της εργασίας αυτής είναι η προσέγγιση και μελέτη των υδρογεωλογικών συνθηκών που επικρατούν στην περιοχή της Εύβοιας και συγκεκριμένα στην λεκάνη του Μανικιάτη ποταμού. Ο ποταμός διασχίζει το σημείο επαφής δύο γεωτεκτονικών ζωνών, της Πελαγονικής και της Αττικοκυκλαδικής αποτελώντας ένα φυσικό δίαυλο ανάμεσα στις γεωμορφολογικά και γεωλογικά ετερόκλητες Βόρεια και Νότια Εύβοια. Στο πλαίσιο της παρούσας εργασίας πραγματοποιήθηκαν μετρήσεις στάθμης των πηγαδιών που βρίσκονται στη λεκάνη του ποταμού, δειγματοληψίες και υδροχημικές αναλύσεις και κατασκευάστηκαν αναλυτικοί χάρτες και διαγράμματα για την ανάλυση των υδρογεωλογικών συνθηκών. Επιπλέον, συγκεντρώθηκαν παλαιότερες μελέτες που αφορούν γεωλογικά στοιχεία της ευρύτερης περιοχής, καθώς και κλιματολογικά δεδομένα από αρμόδιες υπηρεσίες. / The purpose of this essay is the approach and study of the hydrogeological conditions of the area of Evia and specially of hydrological basin of the river Manikiatis. Manikiatis river runs over two separate geological zones, the Pelagonian Plate and the Attico Cycladic Massif, as a natural border between the geologically and geomorphologically different South and North Evia.For the purpose of this essay were used measurements of the groundwater levels, relevant research and data for the study area, meteorologial data from national agencies, samples for hydrochemical analysis in the laboratory of the Department of Geology and map construction with Geoproccessing and map digitizing programs.

Η εργασία αυτή εκπονήθηκε στα πλαίσια του Μεταπτυχιακού Προγράμματος Σπουδών «Εφαρμοσμένη και Περιβαλλοντική Γεωλογία και Γεωφυσική». Αντικείμενο της εργασίας είναι η εφαρμογή των Γεωγραφικών Συστημάτων Πληροφοριών στο σχεδιασμό μιας Γεωγραφικής Βάσης Υδρογεωλογικών δεδομένων με εφαρμογή στο νομό Αιτωλοακαρνανίας. Η βάση αυτή θα αποτελέσει ένα εργαλείο με το οποίο θα γίνεται η διαχείριση μεγάλου όγκου υδρογεωλογικών πληροφοριών (στάθμες, στοιχεία ποιότητας των νερών κ.α.) με τρόπο απλό και γρήγορο. Τα πρώτο στάδιο της εργασίας ήταν ο καθορισμός των στόχων που έπρεπε να επιτευχθούν μέσω αυτής για τη σωστή δημιουργία της γεωβάσης. Το επόμενο βήμα έρχεται να γίνει με τη συλλογή των δεδομένων που θα τοποθετηθούν στη βάση αυτή. Οι πληροφορίες αυτές προέρχονται από εγκεκριμένες τεχνικές μελέτες που δόθηκαν από δημόσιες υπηρεσίες, ιδιώτες ή ήταν ανηρτημένες σε επίσημες κυβερνητικές ιστοσελίδες. Τα στοιχεία αυτά ήταν τόσο χωρικά (διοικητικά όρια νομών, υδρολογικές λεκάνες κ.α.) όσο και μη - χωρικά (περιγραφικές πληροφορίες όπως πληθυσμιακά δεδομένα ονομασία ή κωδικοποίηση λεκανών, υδροχημικές μετρήσεις κ.α.). Κάποια στοιχεία αποκτήθηκαν από την επί τόπου έρευνα που έγινε στα πλαίσια αυτής της εργασίας σε ένα κομμάτι της υδρολογικής λεκάνης της λίμνης Τριχωνίδας. Στη συνέχεια δημιουργείται η βάση χωρικών δεδομένων. Για να επιτευχθεί αυτός ο στόχος έπρεπε τα συλλεγμένα δεδομένα να ταξινομηθούν σε διαφορετικούς φακέλους ανάλογα με τις κοινές ιδιότητες που έχουν καθώς και σε διαφορετικό είδος αρχείων, ανάλογα με την επιθυμητή χρήση τους. Ακολουθεί, σε ένα μέρος αυτών, η δημιουργία υπέρ – συνδέσεων οι οποίες έχουν ως στόχο την άμεση πρόσβαση σε πίνακες βροχομετρικών και χημικών δεδομένων. Έπειτα με τη βοήθεια της γλώσσας SQL έχουν τεθεί ερωτήματα (queries) που οδηγούν στην ανάκτηση δεδομένων. Τέλος, δεν πρέπει να παραλείψουμε και το κομμάτι της επεξεργασίας μέρους των δεδομένων για την παραγωγή χαρτών και διαγραμμάτων. Αυτό πραγματοποιήθηκε τη βοήθεια εργαλείων του ArcMap. Σημαντικό είναι και το γεγονός ότι για τη δημιουργία των χαρτών έγινε χρήση διαφόρων μεθόδων ώστε να έχουμε τη δυνατότητα σύγκρισης των αποτελεσμάτων για την ορθή διεξαγωγή συμπερασμάτων. Η κατασκευή της βάσης αυτής είχε ως αποτέλεσμα την αποθήκευση ενός μεγάλου όγκου δεδομένων που είναι ταξινομημένα σε διαφορετικά επίπεδα και την παραγωγή χαρτών που καλύπτουν ένα μεγάλο εύρος των προαναφερθέντων θεματικών επιπέδων. / This project was produced within the Post-graduate studies program “Applied and Environmental Geology and Geophysics”. Object of this work is the application of Geographic Information Systems in designing a geographic hydro-geological data base with application to the Aitoloakarnania district. This data base will be used as a tool with which we will be able to manage a vast amount of hydro-geological information (elevation, water quality data etc.) in a very simple and fast way. The first stage of the study was to define the objectives to be achieved through this, for the proper creation of the geo-database. The next step was the collection of the data that would be added in this data base. This information came from approved technical studies provided by public services, individuals or was posted on official governmental websites. These elements were spatial (administrative district boundaries, basins, etc.) and also aspatial (descriptive information such as demographic data, basins names or codes, hydro-chemical measurements, etc). Some other elements were obtained by in - situ investigation, conducted for this project at a part of the hydrological basin of Trichonida lake. Next the spatial data base was produced. In order to achieve this we had to put the collected data in different folders according to their common properties and in different file types according to their desired use. Then a part of these files were used to make hyper- links whose objective was to give direct access to tables of precipitation and chemical data. With the SQL, various queries have been set in order to lead to the data retrieval. Finally, we must not omit the process of a part of the data for the production of maps and diagrams for which we used the ArcMap tools. An important fact is that for the production of these maps, we used various methods so that we can have the possibility to compare the results and make correct conclusions. The results of this data base production are, the storage of a vast quantity of data that is classified in different levels and the production of maps that cover a big part of all the above mentioned thematic levels.

Η υπό μελέτη περιοχή βρίσκεται στο δήμο Απολλώνιων, του νομό Λευκάδας. Το υπόβαθρο της αντιπροσωπεύεται δυτικά από την ανθρακική σειρά της ζώνης Παξών και κλαστικά ιζήματα. Η τεκτονική της χαρακτηρίζεται από ένα κατακερματισμένο, κλειστό αντίκλινο μεγάλης ακτίνας καμπυλότητας, τη μονάδα Λευκάτα. Ενώ η ανατολική πλευρά αποτελείται από την ασβεστολιθική σειρά της Ιόνιας ζώνης, το Φλύσχη και την Μειοκαινική Σειρά. Η σχέση μεταξύ αυτών των δύο ζωνών είναι ότι η δεύτερη είναι εφιππευμένη στην πρώτη. Στο πεδινό τμήμα πάνω στους προαναφερθείς σχηματισμούς αποτέθηκαν αλλουβιακές προσχώσεις. Στα πλαίσια της εργασίας αυτής πραγματοποιήθηκαν μετρήσεις στάθμης του ελεύθερου υδροφόρου του πεδινού τμήματος και δειγματοληψία από γεωτρήσεις, έτσι ώστε να μελετηθούν οι υδρογεωλογικές και υδροχημικές συνθήκες της περιοχής. Επίσης συλλέχθηκαν και αναλύθηκαν μετεωρολογικά δεδομένα ενώ κατασκευάστηκε γεωμορφολογικός χάρτης της με τη χρήση των γεωγραφικών συστημάτων πληροφοριών(GIS). / The study area, is located in the municipality of Apollonian, part of the prefecture of Lefkas. Its bedrock, to the western part consists of the carbonic sequence of Paxos Zone that is covered by clastic sediments.Its tectonics arecharacterized by a fragmented closed anticline, with large radius of curvature, called the unit Lefkata. While the eastern part consists of the series of carbonate formations of the Ionia Zone, the flysch formations and ends with the Miocene sequence. The relation between those two zones is that the second one is obducted over the first one. Finally above all those aforementioned formations, on the flat section recent alluvium were deposited. As part of this work, water levels were measured of the unconfined aquifer on the flat region and groundwater samplings have been taken, in order to define the hydrogeological and hydro-chemical conditions that prevail in the broader region. Furthermore, meteorological data of the area were collected and analyzed and in addition a geomorphological map of the area was constructed with the use of geographical information systems (GIS).

Σκοπός της εργασίας είναι η μελέτη των υδρογεωλογικών και υδροχημικών συνθηκών του καρστικού συστήματος της λεκάνης της Στυμφαλίας, που βρίσκεται στο Ν/Δ τμήμα του νομού Κορινθίας. Η λεκάνη της Στυμφαλίας μαζί με τη γειτονική κλειστή λεκάνη της Πελλήνης συνθέτουν μια ενιαία υδρολογική λεκάνη με έκταση 216 km2. Η περιοχή ανήκει γεωτεκτονικά στην επαφή των ζωνών Γαβρόβου-Τριπόλεως και Ωλονού Πίνδου. Το γεωλογικό υπόβαθρο της περιοχής συνίσταται από μεταμορφωμένα πετρώματα της σειρά φυλλιτών-χαλαζιτών, όπως φυλλίτες, χαλαζίτες και μαρμαρυγιακοί σχιστόλιθοι. Στην περιοχή απαντώνται, κυρίως, οι Άνω-Κρητιδικοί ασβεστόλιθοι της Πίνδου που καλύπτουν το μεγαλύτερο μέρος της Κυλλήνης, καθώς και οι ασβεστόλιθοι-δολομίτες της Μετά-Τριαδικής ανθρακικής ακολουθίας της Τριπόλεως. Τέλος, εμφανίζονται και μεταλπικοί σχηματισμοί, όπως τεταρτογενή ιζήματα με αλλουβιακές αποθέσεις, νεογενείς μάργες και κροκαλοπαγή. Τα ανθρακικά πετρώματα της περιοχής είναι έντονα τεκτονισμένα εξαιτίας της επώθησης της ζώνης Ωλονού-Πίνδου επί της ζώνης Γαβρόβου-Τριπόλεως, με αποτέλεσμα να διευκολύνονται οι διαδικασίες καρστικοποίησης. Στους ασβεστόλιθους Τριπόλεως συναντάται πλήθος καρστικών δομών, με δολίνες και καταβόθρες, η σημαντικότερη εκ των οποίων είναι η φυσική καταβόθρα της Γιδομάνδρας. Η περιοχή χαρακτηρίζεται από ένα ατελές υδρογραφικό δίκτυο λόγω της διαλυτικής δράσης του νερού στην επιφάνεια των ανθρακικών πετρωμάτων. Σε αυτή την εργασία επιχειρείται και ο καθορισμός του υδρολογικού ισοζυγίου της υδρολογικής λεκάνης της Στυμφαλίας. Για αυτό το σκοπό έγινε επεξεργασία και αξιολόγηση των υδρομετεωρολογικών δεδομένων της περιοχής έρευνας για το χρονικό διάστημα 1975-2000. Από τη σύνταξη του υδρολογικού ισοζυγίου διαπιστώθηκε η ύπαρξη αξιόλογου υδατικού δυναμικού. Το μέσο ετήσιο ύψος βροχόπτωσης στην περιοχή είναι 1074 mm, το οποίο αντιστοιχεί σε έναν μέσο ετήσιο όγκο βροχόπτωσης που φτάνει στα 231,98*106 m3/yr ενώ η συνολική μέση ετήσια παροχή από την έξοδο της λεκάνης απορροής φτάνει στα 65,28*106 m3/yr. Ο μέσος διάχυτος φυσικός εμπλουτισμός τα υδροφόρων υπολογίσθηκε μέσα από την εφαρμογή του υδρογεωλογικού μοντέλου “APLIS”, στο 44% του νερού της μέσης ετήσιας βροχόπτωσης για το σύνολο της περιοχής. Πολύ υψηλό βαθμό αναπλήρωσης εμφάνισαν οι καρστικοί υδροφόροι των ασβεστόλιθων της Τρίπολης σε ποσοστό ~80%, ακολουθούμενοι από τους υδροφόρους των Άνω-Κρητιδικών ασβεστόλιθων της Πίνδου, σε αντίθεση με αυτούς των μη καρστικών μεταλπικών ιζημάτων που εμφάνισαν αρκετά χαμηλό βαθμό αναπλήρωσης. Η εκφόρτιση της λεκάνης γίνεται κυρίως από το μέτωπο των πηγών του Κεφαλαρίου και της Στυμφαλίας και από άλλες μικρότερες, τροφοδοτώντας την ομώνυμη λίμνη στο χαμηλότερο τμήμα της λεκάνης, μέχρις ότου τα νερά να διοχετευθούν διαμέσου της σήραγγας Σούρι, στα νοτιοανατολικά, προς τη λεκάνη του Ασωπού ποταμού. Η μέση ετήσια πηγαία παροχή φτάνει στα 37,5*106 m3/yr. Ο κυρίαρχος χημισμός των πηγαίων νερών είναι Ca-HCO3. Οι κυρίαρχοι υδροχημικοί τύποι για τα υπόγεια νερά της περιοχής είναι Ca-HCO3 και Ca-Mg-HCO3 ενώ νερά με υδροχημικούς τύπους Ca-HCO3-SO4 και Ca-SO4-HCO3 αφορούν μόνο τμήματα της περιοχής μελέτης. / The purpose of the present thesis is the study of the hydrogeological and hydrochemical conditions of the karstified system of the Stymfalia basin, which is located in the southwestern part of Korinthos’ prefecture. The basin of Stymfalia occupies with the adjacent closed basin of Pellini constitutes a single hydrological basin with an areal extent of 216 km2. The study area is a part of the contact of the Gavrovo-Tripoli and Olonos-Pindos geotectonic zones. The geological bedrock of the area consists of metamorphic rocks of the phyllite-quartzite unit, such as phyllites, quartzites and mica shists. The study area is mainly represented by the Upper-Cretaceous limestones of Pindos zone, which cover the most part of the mountain Kyllini, and by the limestones-dolomites of the After-Triassic carbonate serie of the Tripoli zone. Recent formations are also present, such as quartenary sediments with alluvial deposits, neogene marls and conglomerates. In the study area the carbonate rocks are strongly tectonism because of the movement of Olonos-Pindos zone over the Gavrovo-Tripoli zone, with the result to facilitate the karstified operations. Many karstified structures are met in the Tripoli’s zone limestones, with dolines and sinkholes, the most important of which is the natural sinkhole of Gidomandra. The region is characterized by an imperfect hydrographical network due to the solvent water’s action on the surface of the carbonate rocks. An estimate of the Stymphalia basin water balance is also attempted in this study. For this purpose was processing and assessment of hydrometeorological data of the investigation area for the period 1975-2000. From the drafting of the hydrological balance indicated the existence of a remarkable water potential. The average annual rainfall height in the study area is 1074 mm, which corresponds to an average annual amount of precipitation which reaches in 231,98*106 m3/yr while the total average annual flow from the outlet of the water basin reaches in 65,28*106 m3/yr. The average recharge rate of the aquifers was estimated through the application of the “APLIS” hydrogeological model, as the 44% of the average annual rainfall water for the whole region. Very high recharge rate showed the karstified aquifers of the Tripoli’s zone limestones with a rate of ~80%, following by the aquifers of Upper-Cretaceous Pindos’ zone limestones, in contrast with the non-karstified recent sediments that showed a pretty low recharge rate. The basin is mainly discharges through the spring font of Kefalari and Stymfalia, and from other smaller karstified springs, supplying the homonymous shallow lake in the lowest part of the basin, until the waters are channeled through the tunnel Soyri, in southeastern, to the basin of Asopos River. The average annual spring flow reaches in 37,5*106 m3/yr. The main hydrochemical type of the springs’ water is Ca-HCO3. As for the groundwater, the main hydrochemical types are Ca-HCO3 and Ca-Mg-HCO3 and the secondary types are Ca-HCO3-SO4 and Ca- SO4-HCO3, which only refer to a few parts of the study area.

Στα πλαίσια της παρούσας μεταπτυχιακής εργασίας μελετώνται οι υδρογεωλογικές και υδροχημικές συνθήκες που επικρατούν στην ευρύτερη περιοχή του Αιγίου, με έμφαση στη μελέτη του προσχωματικού υδροφόρου της περιοχής. Η περιοχή έρευνας έχει ως γεωλογικό υπόβαθρο τους σχηματισμούς της ζώνης της Πίνδου, ενώ το πεδινό και ημιορεινό της τμήμα είναι πληρωμένο από Πλειο-Πλειστοκαινικά και Ολοκαινικά ιζήματα. Τα Πλειο-Πλειστοκαινικά ιζήματα της περιοχής που αποτελούνται από πακέτα στρωμάτων που έχουν ταπεινωθεί από τα ρήγματα αποτελούν έναν ενιαίο υδροφόρο από επάλληλα στρώματα με μεταβαλλόμενη διαπερατότητα. Υπέρκεινται ενός καρστικού υδροφόρου ορίζοντα που φιλοξενείται σε σχηματισμούς που έχουν κατακερματιστεί και στραφεί από τα κανονικά ρήγματα. Οι δυο αυτοί υδροφόροι αποτελούν και τα κύρια υδροφόρα στρώματα της περιοχής. Τα υπόγεια νερά της περιοχής ομαδοποιούνται σε τρείς κύριους υδροχημικούς τύπους (Ca-HCO3, Ca-HCO3-SO4 και Na-HCO3). Ως προς την ποιότητά τους, κατά τόπους φαίνονται εμπλουτισμένα σε ενώσεις του αζώτου, σε ιόντα φθορίου και σε συγκεκριμένα ιχνοστοιχεία όπως ο ψευδάργυρος, ο μόλυβδος και το μαγγάνιο. Από την αξιολόγηση των αποτελεσμάτων πειραμάτων έκπλυσης και ορυκτολογικών προσδιορισμών, που αφορούν στην επίδραση που έχει η χημική σύσταση των ιζημάτων στην σύσταση του υπόγειου νερού, διαπιστώνεται ότι ο εμπλουτισμός των νερών της περιοχής των Νεραντζιών σε φθόριο πιθανά οφείλεται στην εμφάνιση λιγνιτικών οριζόντων της περιοχής. Με τη χρήση των ισοτόπων οξυγόνου και υδρογόνου διαπιστώνεται ότι το νερό του ελεύθερου υδροφόρου με μικρές αποκλίσεις προέρχεται από το μετεωρικό νερό της περιοχής. Επιπλέον από την μέτρηση του διαλελυμένου 220Rn στο νερό προέκυψε ότι τα αέρια αυτά στην περιοχή έρευνας, είναι δυνατόν να αποτελέσουν ιχνηλάτες των ενεργών ρηγμάτων της περιοχής. / In the frame of the present thesis the hydrogeological and hydrochemical conditions that prevail in the broader Aigion region are analyzed and interpreted. The study emphasizes in the unconfined aquifer of Plio-Pleistocene sediments. The geological background of the research area consists of the carbonate rocks and the flysch of the Olonos Pindos zone, whereas at the lower parts these formations are overlain with Plio-Pleistocene sediments as well as Holocene fluvial deposits. The study area hosts two major aquifers, one of Plio-Pleistocene sediments consisting of subsided blocks formed by tectonic activity, forming a uniform, unconfined aquifer with diverse permeability. These formations are underlain by a karstic aquifer which is faulted and rotated by normal faults. Groundwaters of the region can be grouped in three main hydrochemical types (Ca-HCO3, Ca-HCO3-SO4 and Na-HCO3). Concerning their quality it is shown that they are enriched in nitrogen compounds and fluorine, as well in certain trace elements, such as Pb, Zn, Mn. The results from the leaching experiments and mineralogical determination, concerning the effect of the chemical composition of sediments in the groundwater chemistry indicate that there is a possible enrichment of fluorine in Neratzies aquifer due to lignite outcrops in this region. The relationship between meteoric and underground water was investigated by the use of δD and δ18O isotopes. It is concluded that the water is mainly of meteoric origin. Moreover by the measurement of diluted 220Rn in water it is suggested that, these in the research area can be used as pathfinders of active cracks and faults.

- / -

Στα πλαίσια της παρούσας διπλωματικής μεταπτυχιακής εργασίας γίνεται υδρογεωλογική, υδροχημική και περιβαλλοντική έρευνα του καρστικού συστήματος των Τριαδικών ανθρακικών λατυποπαγών που εκφορτίζεται στο μέτωπο των πηγών ‘’Λάμπρας’’ ή Αγ. Δημητρίου στην ευρύτερη περιοχή του νότιου Ξηρόμερου, ΝΔ Αιτωλακαρνανίας. Η περιοχή ανήκει στην Ιόνια ζώνη με υπόβαθρο τους Τριαδικούς εβαπορίτες, τα φαινόμενα διαπειρισμού των οποίων έχουν συντελέσει, σε συνδυασμό με το τεκτονικό περιβάλλον της ζώνης, στον σχηματισμό και την ανάπτυξη των Τριαδικών ανθρακικών λατυποπαγών (ΤΑΛ). Επίσης στην περιοχή απαντούν με περιορισμένη εξάπλωση οι σχηματισμοί της μετά-Τριαδικής Ανθρακικής ακολουθίας, που αποτελείται από τους Ιουρασικούς Ασβεστόλιθους ‘’Παντοκράτορα’’, τους ασβεστόλιθους Λιάσιου και τους Κρητιδικούς Ασβεστόλιθους του σχηματισμού της ‘’Βίγλας’’. Απαντούν επίσης μεταλπικοί σχηματισμοί, όπως τεταρτογενείς αποθέσεις με εναλλαγές μαργών και terra rossa, μάργες και αλλουβιακές αποθέσεις. Ο υπό μελέτη καρστικός υδροφόρος αναπτύσσεται στα ΤΑΛ και οριοθετείται προς βορρά από την διαπιστωμένη με γεωφυσικές μεθόδους αναθόλωση των εβαποριτών στην περιοχή Φυτείες και προς τη δύση από την εφίππευση των ΤΑΛ στους Ιουρασσικούς ασβεστόλιθους ‘’Παντοκράτορα’’ των Ακαρνανικών Ορέων. Η περιοχή χαρακτηρίζεται από την ανυπαρξία υδρογραφικού δικτύου Η εκφόρτιση του συστήματος γίνεται από ένα πλήθος (>20) πηγών, στην επαφή των ΤΑΛ με τις τεταρτογενείς αποθέσεις του κάμπου του Λεσινίου. Το μέτωπο των πηγών της ‘’Λάμπρας’’ έχει μήκος ~3km και μέση ετήσια παροχή ~270*106m3/yr. Απαντά επίσης ένα μικρότερο, δυτικό μέτωπο εκφόρτισης με διαφοροποιήσεις στο χημισμό του νερού και μεγαλύτερη συγκέντρωση αλάτων. Οι πηγές έχουν χημισμό Ca-SO4-HCO3, ανάλογο των βασικών χημικών τύπων που προσδιορίστηκαν στα υπόγεια ύδατα ύστερα από την υδροχημική έρευνα. Τα νερά του συστήματος διακρίθηκαν σε δυο κύριες κατηγορίες και δυο δευτερεύουσες: Τους τύπους Ca-SO4-HCO3, Ca- HCO3-SO4 που αποτελούν τον κυρίαρχο τύπο των υδάτων της περιοχής και τους τύπους Ca-SO4 και Ca-Na-SO4-HCO3 που αφορούν τμήματα της περιοχής. Η αυξημένη συγκέντρωση των θειικών ιόντων οφείλεται στην αλληλεπίδραση του νερού με τους εβαπορίτες του υποβάθρου. Ο φυσικός εμπλουτισμός του υπόγειου υδροφόρου υπολογίσθηκε μέσα από την εφαρμογή του μοντέλου APLIS στο ~45% του νερού της βροχής. Η μεγάλη παροχή των πηγών, συγκριτικά και με την μέση ετήσια βροχόπτωση ~850mm/yr οφείλεται στην τροφοδοσία από την πλευρική διήθηση του Αχελώου στο καρστικό σύστημα, κάτι που επιβεβαιώθηκε και από την υδρογεωλογική και υδροχημική έρευνα με ποσοστά συμμετοχής που φτάνουν και το 90% στις πηγές του ανατολικού ορίου του μετώπου και με μέσο όρο συμμετοχής >50%. Μικρότερης σημασίας τροφοδοσία φαίνεται να λαμβάνει χώρα από την λίμνη του Οζερού, στο ΒA όριο της περιοχής μελέτης. Η υδροχημική έρευνα έδειξε επίσης ότι η τροφοδοσία του Αχελώου αποτελεί βασικό παράγοντα της μεταβολής της ποιότητας του υπόγειου νερού και του χημισμού των πηγών. / The purpose of the present thesis is the hydrogeological, hydrochemical and environmental investigation of the karstic system of the Triassic Carbonate Breccia (TCB) which discharges through the spring front of ‘’Lambra’’ and lies in southern Ksiromero, SW Aitoloakarnania. The study area is part of the Ionian Zone and its geological background consists of the Triassic Evaporites. The TCB where formed under the combination of the tectonic and orogenetic setting of the External Hellenides and the diapir phenomena of the Triassic Evaporites. The after-Triassic Carbonate series is also present in the study area, with limited expansion, which consists of the Jurassic Limestones known as ‘’Pantokratoras Limestones’’, the Lias Limestones, the Cretaceus Limestones of the ‘’Vigla’’ formation and the Eocene Limestones. Recent formations are also present: Quartenary sediments with marl and terra rossa variations, marls and alluvial sediments. The karstic aquifer develops through the TCB and its margins are defined by the diapir phenomena in the area of Fities in the North, the Mahalas thrust in the east and the overthrust of the TCB onto the Jurassic ‘Pantokratoras’’ Limestones in the West. The discharge of the karstic system of the TCB consists of numerous springs (>20) in the contact of the TCB with the quartenary deposits of the Lesini Fields. The spring front of Lambra is 3km long with mean annual discharge ~270*106m3/yr. A secondary discharge front is present in the West of the main front with alterations in the water chemism and larger ion concentrations. The hydrochemical type of the springs water is Ca-SO4-HCO3. The hydrochemical investigation provided two major and two minor hydrochemical types for the groundwater: The main types Ca-SO4-HCO3 and Ca- HCO3-SO4 and the secondary types Ca-SO4 and Ca-Na-SO4-HCO3. The elevated concentration of the sulfur anions is due to the interaction of the water with the Triassic Evaporites of the background. The recharge rate of the karstic aquifer was estimated with the application of the APLIS model as the 45% (approx.) of the annual precipitation. The large discharge measurements of the spring front, also compared with the annual precipitation of the study area (~850mm/yr) is due to the side infiltration of the Acheloos River into the karstic system in the Paleomanina area, which was also confirmed after hydrogeological investigations. The participation of the Acheloos water was calculated up to 90% of the spring discharge in the eastern springs of the Lambra front and with a mean participation of over 50% (approx.). Minor participation seems to take place through side infiltrations of the karstic lake Ozeros’ water, in the NE margin of the study area. Hydrochemical investigations also presented that Acheloos’ participation in the aquifer is a main factor of the hydrochemical and quality variations of the groundwater and of the chemism of the springs water.

Η παρούσα διδακτορική διατριβή εξετάζει τις πιθανές εφαρμογές των Γεωγραφικών Συστημάτων Πληροφοριών (ΓΣΠ) στο επιστημονικό πεδίο της περιβαλλοντικής υδρογεωλογίας. Ως περιοχή έρευνας για την εφαρμογή των μεθόδων αυτών οριοθετείται το ΒΑ τμήμα του νομού Κορινθίας που περιλαμβάνει της λεκάνες απορροής Ξεριά, Ράχιανης, Ζαπάντη και Ασωπού. Η γεωλογική δομή της ευρύτερης περιοχής έρευνας περιλαμβάνει σχηματισμούς τόσο του Προνεογενούς υποβάθρου όσο και μεταλπικούς χερσαίους, λιμνοθαλάσσιους και θαλάσσιους σχηματισμούς. Το κυρίαρχο από γεωμορφολογικής και γεωτεκτονικής άποψης στοιχείο στην ευρύτερη περιοχή έρευνας αποτελεί ο Κορινθιακός κόλπος ο οποίος είναι ένα ευρύ τεκτονικό βύθισμα με υψηλούς ρυθμούς απομάκρυνσης, μεταξύ των δυο τεμαχών, της Πελοποννήσου και της στερεάς Ελλάδας, αποτέλεσμα της εφελκυστικής τεκτονικής που επέδρασε και συνεχίζει να επιδρά στην ευρύτερη περιοχή μετά το τέλος των αλπικών πτυχώσεων κατά το Μέσο Μειόκαινο. Το προνεογενές υπόβαθρο της περιοχής έρευνας δομείτε από τις γεωτεκτονικές ζώνες της Υποπελαγονικής, της ζώνης Γαβρόβου-Τριπόλεως και της ζώνης Πίνδου οι οποίες εμφανίζονται σε μικρά τμήματα στο ΝΑ και ΝΔ άκρο της περιοχής έρευνας. Τα ιζήματα του Τεταρτογενούς αποτελούνται από ποταμοχερσαία αλουβιακά ριπίδια και παράκτια λιμνοθαλάσσια κροκαλοπαγή στα νότια, λιμνοθαλάσσια δελταϊκά κροκαλοπαγή τύπου Gilbert και λιμνοθαλάσσιες μάργες στο κέντρο και τέλος λιμνοθαλάσσιες μάργες και θαλάσσιες αναβαθμίδες από μάργες, ψαμμίτες και κροκαλοπαγή στο βορειότερο παράκτιο τμήμα. Η νεοτεκτονική της περιοχής έρευνας χαρακτηρίζεται από τις έντονες εφελκυστικές τάσεις που είναι υπεύθυνες για την δημιουργία της Κορινθιακής τάφρου και των πολυάριθμων κανονικών και πλαγιοκανονικών ρηγμάτων παράλληλα και κάθετα προς τον άξονα της τάφρου. Μεγάλο ποσοστό των ρηγμάτων αυτών είναι ενεργά και υπεύθυνα για την γένεση σεισμών μεσαίου και μεγάλου μεγέθους κατά τους ιστορικούς χρόνους. Το ανάγλυφο της περιοχής έρευνας χαρακτηρίζεται από τρεις μεγάλες πεδινές ενότητες, την παράκτια περιοχή μεταξύ Κορίνθου και Κιάτου γνωστή και ως κάμπος της Βόχας, την περιοχή Αγίου Βασιλείου – Σπαθοβουνίου και την πεδινή περιοχή Νεμέας. Το υπόλοιπο της περιοχής έρευνας μπορεί να χαρακτηρισθεί ως λοφώδες-ημιορεινό με μέτριες κλίσεις πρανών και ομαλές απολήξεις κορυφογραμμών με εξαίρεση το ΝΔ και ΝΑ άκρο της περιοχής όπου η επικράτηση των ανθρακικών σχηματισμών του προνεογενούς υποβάθρου δημιουργεί ορεινό ανάγλυφο με μεγάλες κλίσεις πρανών βαθιές χαραδρώσεις και οξύληκτες κορυφογραμμές. Η μορφομετρική ανάλυση καταδεικνύει ότι οι λεκάνες της περιοχής έρευνας αναμένεται να παρουσιάζουν υδρογραφήματα «βραδείας απορροής» και χαμηλό δυναμικό εκδήλωσης πλημμυρών. Οι λεκάνες των Ζαπάντη, Ελλισώνα και Σέλιανδρου είναι αυτές που ο συνδυασμός μορφομετρικών χαρακτηριστικών καθιστούν πιο επιδεκτικές στην εκδήλωση «ταχείας απορροής» και «αστραπιαίων» πλημμυρικών επεισοδίων. Από υδρογεωλογικής άποψης στην περιοχή αναπτύσσονται μια σειρά από υδροφόρα συστήματα καθώς και πρακτικά στεγανοί σχηματισμοί. Για την διερεύνηση της κίνησης του υπόγειου νερού στα υδροφόρα συστήματα αυτά εφαρμόστηκαν έξι διαφορετικές μέθοδοι χωρικής παρεμβολής και διαπιστώθηκε πώς η επιλογή μεθόδου, επηρεάζει καθοριστικά το τελικό αποτέλεσμα. Τα κριτήρια για την αξιολόγηση κάθε μεθόδου ήταν αφενός το κατά πόσο η επιφάνεια που προκύπτει δεν αλλοιώνει τις φυσικές ιδιότητες που πρέπει να έχει μια πιεζομετρική επιφάνεια (μικρές υδραυλικές κλίσεις, συμφωνία με την τοπογραφία κ.τ.λ.) και αφετέρου μια σειρά από στατιστικούς δείκτες σφάλματος που εκφράζουν ποσοτικά την συμφωνία της παραγόμενης επιφάνειας με τις υφιστάμενες τιμές στα σημεία μέτρησης. Συνδυάζοντας τις ανωτέρω παρατηρήσεις καταλήγουμε στο συμπέρασμα ότι, η πλέον ενδεικνυόμενη μέθοδος για την δημιουργία κατανομής στάθμης με την διαδικασία της χωρικής παρεμβολής, για περιπτώσεις ευρύτερων περιοχών με εναλλαγές υδροφόρων και πρακτικά μη υδροφόρων σχηματισμών και γενικά ανομοιογένεια στα υδραυλικά χαρακτηριστικά είναι η μέθοδος Ordinary Cokriging με απομάκρυνση των τάσεων (trend remove). Σχετικά με την υπερετήσια μεταβολή της στάθμης του υπόγειου νερού, όπως προκύπτει από την σύγκριση των επιφανειών στάθμης μεταξύ των περιόδων 5/2003 και 10/2004 στους προσχωματικούς υδροφόρους, εκτός του παράκτιου τμήματος του υδροφόρου της Βόχας, παρατηρούμε μια άνοδο του επιπέδου στάθμης που κυμαίνεται από 1 έως και 10 μέτρα ενώ στους υδροφόρους των κροκαλοπαγών αλλά και του υπό πίεση ορίζοντα που αναπτύσσεται εντός του σχηματισμού των μαργών παρατηρούμε μια μικρή πτώση που κυμαίνεται από 1 έως και 10 μέτρα. Η διαφοροποίηση αυτή μπορεί να αποδοθεί στο ότι οι αβαθείς προσχωματικοί υδροφόροι έχουν ταχύτερη επαναπλήρωση σε σχέση με τους βαθύτερους ελεύθερους ή υπό πίεση ορίζοντες και επηρεάζονται από το υδρολογικό ισοζύγιο μόνο του τρέχοντος υδρολογικού έτους ενώ οι βαθύτεροι υδροφόροι ορίζοντες επηρεάζονται από παραπάνω από ένα υδρολογικά έτη. Η αντίστοιχη εικόνα για τις περιόδους 10/2004 και 10/2005 είναι σχεδόν αντεστραμμένη με την άνοδο της στάθμης να παρατηρείται τόσο στους βαθύτερους υδροφόρους όσο και στο παράκτιο τμήμα του προσχωματικού υδροφόρου της Βόχας, ενώ πτώση στάθμης παρατηρείται στους υπόλοιπους προσχωματικούς υδροφόρους. Η επανάληψη της διαφοροποίησης μεταξύ προσχωματικών και βαθύτερων υδροφόρων ενισχύει την άποψη ότι επηρεάζονται με διαφορετική χρονική υστέρηση από το υδρολογικό ισοζύγιο. Με βάση κυρίως την υδρολιθολογική κατάταξη των σχηματισμών αλλά και την χωρική τους κατανομή όπως αποτυπώνεται στον υδρογεωλογικό χάρτη αλλά επιπρόσθετα με βάση πληροφορίες από τις τομές των γεωτρήσεων που απογράφτηκαν αλλά και από την κατανομή της στάθμης του υπόγειου νερού καταλήγουμε στην οριοθέτηση των υδρογεωλογικών ενοτήτων για την περιοχή έρευνας. Σύμφωνα με τα προαναφερθέντα στοιχεία οριοθετούνται πέντε κοκκώδη υδροφόρα συστήματα, και δύο καρστικά υδροφόρα συστήματα στα νότια όρια της περιοχής έρευνας. Και τα δύο καρστικά υδροφόρα συστήματα αναπτύσσονται τμηματικά στην περιοχή έρευνας με το μεγαλύτερο τμήμα τους να βρίσκεται εκτός περιοχής. Για το λόγο αυτό δεν ερευνήθηκαν διεξοδικά στο πλαίσιο της παρούσας διατριβής. Το χαρακτηριστικό που εξετάστηκε σε αυτά τα συστήματα ήταν ο τρόπος με τον οποίο αλληλεπιδρούν με τα υπόλοιπα υδροφόρα συστήματα αλλά και ο τρόπος που επηρεάζουν τα υδρολογικά ισοζύγια των λεκανών απορροής της περιοχής έρευνας. Από τα πέντε κοκκώδη υδροφόρα συστήματα τα τρία (Βόχας, Αγίου Βασιλείου και Νεμέας) αναπτύσσονται εξ ολοκλήρου στην περιοχή έρευνας και περιλαμβάνουν κυρίως αβαθείς προσχωματικούς υδροφόρους οι οποίοι αναπτύσσουν ενιαία ή και επάλληλη υδροφορία με βαθύτερους υδροφόρους ορίζοντες των Πλειο-Πλειστοκαινικών ιζημάτων. Τα υπόλοιπα δύο κοκκώδη συστήματα (Αηδονίων-Πετρίου και Κρυονερίου-Βάλτου) αναπτύσσονται εντός των κροκαλοπαγών του Πλειστοκαίνου (Καλάβρια κροκαλοπαγή) και παρά το γεγονός ότι περιλαμβάνονται τμηματικά στην περιοχή έρευνας ερευνήθηκαν διεξοδικά διότι παίζουν καθοριστικό ρόλο στην υδροοικονομία της περιοχής έρευνας εντός της οποίας εκφορτίζονται μέσω υψηλής δυναμικότητας πηγών επαφής με τις υποκείμενες μάργες του Πλειοκαίνου. Οι αποδοτικότεροι υδροφόροι στην περιοχή έρευνας είναι εκείνοι των κροκαλοπαγών ενώ οι υδροφόροι που αναπτύσσονται στα υδροφόρα συστήματα Βόχας, Νεμέας και Αγίου Βασιλείου-Σπαθοβουνίου παρουσιάζουν κυμαινόμενη απόδοση με γενικά μέσες έως χαμηλές αποδόσεις. Τέλος διαπιστώνεται ότι η υδροφορία που αναπτύσσεται εντός του σχηματισμού των μαργών είναι χαμηλής απόδοσης χωρίς ιδιαίτερη πρακτική σημασία. Η ανάπτυξη των καλλιεργειών στην περιοχή έρευνας επιφέρει σημαντικές πιέσεις στους υδατικούς πόρους τόσο στο ποσοτικό κομμάτι λόγω των αυξημένων αρδευτικών αναγκών όσο και στο ποιοτικό κομμάτι λόγω της διάχυτης μόλυνσης που καταλήγει στους υδατικούς πόρους από τις καλλιεργητικές πρακτικές (λιπάσματα, φυτοφάρμακα). Οι διάφοροι υδροφόροι της περιοχής έρευνας παρουσιάζουν σημαντικές υδροχημικές διαφοροποιήσεις οι οποίες εντοπίζονται τόσο από την κατανομή τους στο διάγραμμα Piper όσο και από τους διάφορους συσχετισμούς μεταξύ των υδροχημικών παραμέτρων όπως για παράδειγμα η σχέση αλκαλικότητας – ασβεστίου, αλκαλικότητας-συγκέντρωσης σπάνιων γαιών και Eh–pH, αλλά και στους στατιστικούς δείκτες υδροχημικών παραμέτρων όπως η αλκαλικότητα, η αγωγιμότητα, τα θειικά και νιτρικά ιόντα και η συγκέντρωση βαρέων μετάλλων. Οι διαφοροποιήσεις αυτές οφείλονται στην διαφορετική σύσταση του σκελετού των υδροφόρων, στην διαφορά του χρόνου παραμονής του υπόγειου νερού εντός των υδροφόρων, των οξειδοαναγωγικών συνθηκών και άλλων παραγόντων οι οποίες βέβαια ομαλοποιούνται στις περιπτώσεις που υφίσταται υδραυλική επικοινωνία μεταξύ των υδροφόρων. Όπως προκύπτει από την μελέτη της κατανομής του pH, όξινες συνθήκες επικρατούν σχεδόν στο σύνολο του παράκτιου προσχωματικού υδροφόρου συστήματος της Βόχας με επίκεντρο τις περιοχές Βέλου και Άσσου-Λεχαίου, ενώ αλκαλικές συνθήκες επικρατούν στα υδροφόρα συστήματα των κροκαλοπαγών αλλά και στην περιοχή Ισθμίων-Εξαμιλλίων-Αρχαίας Κορίνθου στον βαθύτερο υδροφόρο ορίζοντα που αναπτύσσεται στην περιοχή. Αντίστοιχα από την κατανομή του δυναμικού οξειδοαναγωγής προκύπτει ότι οξειδωτικές συνθήκες επικρατούν στο μεγαλύτερο τμήμα της περιοχής έρευνας με εξαίρεση το τμήμα Βραχατίου-Κοκκωνίου-Ευαγγελίστριας στον προσχωματικό υδροφόρο της Βόχας το τμήμα Πάσιου-Λαλιώτη-Σικυώνος καθώς και μεγάλα τμήματα των υδροφόρων που αναπτύσσονται στον σχηματισμό των μαργών. Από την μελέτη των κατανομών των ενώσεων αζώτου στο υπόγειο νερό, διαπιστώνεται μια ευρεία ρύπανση του υπόγειου νερού από νιτρικά ιόντα κυρίως στο παράκτιο υδροφόρο σύστημα της Βόχας με εξαίρεση την περιοχή μεταξύ Βραχατίου-Κοκκωνίου-Νεράτζας αλλά και σε ολόκληρη την ζώνη μεταξύ Εξαμιλίων-Σολωμού-Σπαθοβουνίου-Αγίου Βασιλείου τόσο στους ελεύθερους όσο και στους βαθύτερους υπό πίεση υδροφόρους ορίζοντες. Όπως φαίνεται από την κατανομή των παραμέτρων που σχετίζονται με υφαλμύρινση, επέκταση του μετώπου υφαλμύρινσης φαίνεται να έχουμε στον άξονα μεταξύ Άσσου και Σπαθοβουνίου και μάλιστα σε μεγάλη απόσταση από την ακτογραμμή. Η παρατήρηση αυτή ενισχύεται από το γεγονός ότι γεωτρήσεις μεγάλου βάθους στην περιοχή του Σπαθοβουνίου έχουν εγκαταλειφθεί λόγω υφαλμύρινσης. Αντίστοιχα υποχώρηση του μετώπου υφαλμύρινσης, φαίνεται να έχουμε στην περιοχή Ισθμίων-Εξαμιλλίων. Όπως λοιπόν διαπιστώνουμε, από την ταυτόχρονη παρατήρηση και μελέτη της κατανομής των χλωριόντων, της πιεζομετρίας και των υδροχημικών τύπων του υπόγειου νερού, στην περιοχή έρευνας εντοπίζονται έντονα προβλήματα υφαλμύρινσης, τα οποία αναπτύσσονται κυρίως κατά μήκος άξονα που προαναφέρθηκε. Στην υπόλοιπη παράκτια ζώνη αν και οι συνθήκες άντλησης δεν διαφοροποιούνται έχουμε περιορισμένες ενδείξεις υφαλμύρινσης γεγονός που μπορεί να αποδοθεί τόσο στην καλή τροφοδοσία και επαναπλήρωση των υδροφόρων όσο και στην σχετική ανύψωση του λεπτομερούς σχηματισμού των μαργών ο οποίος λειτουργεί ως φυσικό φράγμα προς την διείσδυση του θαλασσινού νερού. Οι προσχωματικοί υδροφόροι της περιοχής έρευνας παρουσιάζουν την μεγαλύτερη συγκέντρωση βαρέων μετάλλων ενώ σε ορισμένες περιπτώσεις οι τιμές είναι τόσο υψηλές που παραπέμπουν σε μόλυνση του υδροφόρου από σημειακή πηγές ή σε επίδραση από υδροθερμικά ρευστά. Στο πλαίσιο διερεύνησης των υδρογεωλογικών και υδροχημικών διεργασιών στους υδροφόρους της περιοχής έρευνας, μελετήθηκαν τόσο οι κατανομές των σπάνιων γαιών, όσο και οι μεταβολές των συγκεντρώσεών τους κατά μήκος γραμμών ροής του υπόγειου νερού, σε συνάρτηση με τις μεταβολές των υπόλοιπων υδροχημικών παραμέτρων, όπως οι συγκεντρώσεις των κύριων στοιχείων και οι οξειδοαναγωγικές συνθήκες. Υψηλότερες τιμές σπάνιων γαιών παρουσιάζουν οι υδροφόροι που αναπτύσσονται εντός του σχηματισμού των μαργών και των θαλάσσιων αναβαθμίδων, γεγονός που αποτελεί ένδειξη ότι ουσιαστικά πρόκειται για υδροφόρους σε πλήρη υδραυλική επικοινωνία ή ακόμα και για ένα ενιαίο υδροφόρο τουλάχιστον στην βαθύτερη υπό πίεση υδροφορία. Οι υδροφόροι των κροκαλοπαγών και οι προσχωματικοί υδροφόροι Βόχας και Νεμέας παρουσιάζουν γενικά χαμηλότερες τιμές ενώ στο υδροφόρο σύστημα Αγίου Βασιλείου-Σπαθοβουνίου έχουμε υψηλές γενικά τιμές γεγονός που ομοίως αποτελεί ένδειξη ότι η βαθύτερη υδροφορία του συστήματος αυτού είναι σε υδραυλική επικοινωνία ή αναπτύσσεται εντός των υδροφόρων στρωμάτων που εντοπίζονται στις μάργες του Πλειο-Πλειστοκαίνου. Η αθροιστική συγκέντρωση των σπάνιων γαιών φαίνεται να αυξάνεται με την μείωση του δυναμικού οξειδοαναγωγής όπως επίσης και με την μείωση του pH. Όξινες και αναγωγικές συνθήκες φαίνεται ότι ευνοούν την εν διαλύσει παραμονή των σπάνιων γαιών στο υπόγειο νερό Βάση της κατανομής δ18Ο και σύμφωνα με την σχέση της τιμής του δ18Ο με το υψόμετρο της περιοχής προέλευσης, τα υδροφόρα συστήματα των κροκαλοπαγών φαίνεται να τροφοδοτούνται απευθείας από την περιοχή στην οποία αναπτύσσονται επιφανειακά ή ενδεχομένως και πλευρικά με υπόγειο νερό των καρστικών υδροφόρων που προέρχεται από περιοχές με υψηλότερο υψόμετρο. Το υπόλοιπο της περιοχής έρευνας φαίνεται να τροφοδοτείτε αποκλειστικά από τις περιοχές στις οποίες οι σχηματισμοί που φιλοξενούν την υδροφορία αναπτύσσονται επιφανειακά, με εξαίρεση τις περιοχές Σικυώνος-Βέλου και Λεχαίου που φαίνεται να τροφοδοτούνται με νερά από περιοχές με υψηλότερα υψόμετρα. Υψηλές τιμές τριτίου παρατηρούνται σε τμήματα του παράκτιου προσχωματικού υδροφόρου της Βόχας αλλά και στο κοκκώδες υδροφόρο σύστημα Νεμέας και κυρίως στην περιοχή Κουτσίου χωρίς να παρατηρούνται μεγάλες αποκλίσεις μεταξύ δ18Ο και υψομέτρου δειγματοληψίας στις ίδιες θέσεις. Οι υψηλές τιμές τριτίου μπορούν να αποδοθούν κυρίως στην προβληματική τροφοδοσία και εκφόρτιση του υδροφόρου που οδηγεί σε μεγάλους χρόνους παραμονής του υπόγειου νερού στον υδροφόρο. Στο πλαίσιο εφαρμογής προηγμένων μεθόδων με την χρήση ΓΠΣ εφαρμόσθηκαν και δημιουργήθηκαν μοντέλα προσομοίωσης και μοντέλα πολυκριτηριακής χωρικής ανάλυσης για την επίλυση προβλημάτων που αφορούν τις υδρολογικές και υδροχημικές διεργασίες σε κλίμακα λεκάνης απορροής, την τρωτότητα των υδροφόρων οριζόντων και την χωροθέτηση νέων υδρομαστευτικών έργων. Το μοντέλο προσομοίωσης λεκάνης απορροής που εφαρμόσθηκε είναι το SWAT, ακρωνύμιο των λέξεων Soil and Water Assessment Tool, το οποίο είναι ένα πλήρως κατανεμημένο (fully distributed), φυσικής βάσεως (physically based) μοντέλο που εκτελείται σε περιβάλλον ArcGIS. Η εφαρμογή του μοντέλου SWAT στην περιοχή έρευνας πραγματοποιήθηκε για τις τέσσερις κύριες υδρολογικές λεκάνες (Ασωπός, Ζαπάντης, Ράχιανη, Ξεριάς) και για την περίοδο 1991-2001 με ετήσιο και μηνιαίο χρονικό βήμα. Μετά την αρχική εφαρμογή του μοντέλου ακολούθησε χειροκίνητη ρύθμιση του μοντέλου με την χρήση χρονοσειράς μετρήσεων απορροής από σταθμό μέτρησης στον ποταμό Ασωπό και συγκεκριμένα στη γέφυρα Νεμέας-Πετρίου. Στα αποτελέσματα του μοντέλου περιλαμβάνονται οι κατανομές ανά υδρολογική υπολεκάνη και ανά υδρολογική λεκάνη παραμέτρων όπως η άμεση και η ολική επιφανειακή απορροή, η τροφοδοσία του φρεάτιου υδροφόρου ορίζοντα και η ποσότητα αζώτου και νιτρικών που φτάνει στο επιφανειακό νερό και στο νερό τροφοδοσίας του υδροφόρου. Η μελέτη της τρωτότητας των υδροφόρων πραγματοποιεί¬ται με την βελτιστοποίηση της πρότυπης μεθόδου DRASTIC και προτείνονται διάφορες τροποποιήσεις και μετασχηματισ¬μοί, που βασίζονται στις στατιστικές παραμέτρους της κατανομής της συγκέντρωσης νιτρικών ως δείκτη μόλυνσης. Τελικά επιτυγχάνεται η ανάπτυξη μιας ολοκληρωμένης μεθόδου, η οποία θα μπορεί να προβλέπει επιτυχώς την ειδική (specific) τρωτότητα ή το δυναμικό μόλυνσης (Pollution Risk) ενός υδροφόρου ορίζοντα, ο οποίος βρίσκεται κάτω από έντονη περιβαλλοντική πίεση. Εκτός της παραπάνω διαδικασίας βελτιστοποίησης αναπτύσσονται και δύο άλλες μεθοδολογίες οι οποίες βασίζονται στις αρχές της μεθόδου DRASTIC αλλά χρησιμοποιούν δύο μεθόδους χωρικής στατιστικής και πιο συγκεκριμένα την μέθοδο της «πολλαπλής λογιστικής παλινδρόμησης» (multiple logistic regression) και την μέθοδο «βαρύτητας των στοιχείων» (weighted evidence), για τον προσδιορισμό της ειδικής τρωτότητας των υδροφόρων. Τα αποτελέσματα των τριών μεθόδων συγκρίνονται με κριτήριο επιτυχίας την σύμπτωση των υψηλών τιμών δυναμικού μόλυνσης με τις υψηλές συγκεντρώσεις νιτρικών στο υπόγειο νερό. Με την δημιουργία ενός μοντέλου πολυκριτηριακής ανάλυσης με την χρήση μεθόδων ασαφούς λογικής και κριτήρια υδρογεωλογικά, περιβαλλοντικά και οικονομοτεχνικά προσδιορίζεται η κατανομή της καταλληλότητας κάθε θέσης της περιοχής έρευνας για την ανόρυξη νέων υδρομαστευτικών έργων. Από την κατανομή της καταλληλότητας φαίνεται ότι μεγάλες εκτάσεις της περιοχής έρευνας είναι εντελώς ακατάλληλες για ανόρυξη νέων υδρομαστευτικών έργων, γεγονός που οφείλεται κυρίως στην ύπαρξη πολυάριθμων υδρομαστευτικών έργων που καθιστούν αδύνατη την ανόρυξη νέων έργων στην περιοχή γειτονίας τους αλλά και στην ευρεία εξάπλωση του σχηματισμού των μαργών εντός του οποίου δεν αναπτύσσεται αξιόλογη υδροφορία. Η επιλογή της μεθόδου της ασαφούς λογικής και του συνδυασμού τελεστών που χρησιμοποιήθηκαν αποκλείουν εντελώς τις περιοχές αυτές και καταφέρνουν να επικεντρώσουν τα αποτελέσματα σε θέσεις κατάλληλες από κάθε άποψη, βαθμονομώντας περαιτέρω τις θέσεις αυτές με βάση τη συγκέντρωση των βέλτιστων συνθηκών. Η μεθοδολογία της πολυκριτηριακής ανάλυσης με την χρήση ασαφούς λογικής διαθέτει μεγάλη ευελιξία και προσαρμοστικότητα. Με αλλαγές στο είδος και τους δείκτες των συναρτήσεων συμμετοχής αλλά και επιλογή διαφορε / The present doctoral thesis examines the potential applications of Geographic Information Systems (GIS) in the scientific field of environmental hydrogeology. The research area for the application of these methods is the northeastern part of the prefecture of Corinth which includes from east to the west the Xerias, Rachianis, Zapantis and Asopos river basins. The wider study area includes both prealpine and postalpine geological formations of terrestrial, lagoonal and marine origin. The dominant geomorphological and tectonic structure in the wider study area is the Corinthian Gulf which is a wide rift zone with high rates of displacement between the two parts of the Peloponnese and Central Greece, as a result of the tensile tectonics that has affected and still affects the region after the end of the Alpine Orogenic episode in the middle Miocene. The neotectonic of the study area is characterized by intense tensile stresses responsible for the creation of the Corinthian trench and numerous normal and oblique faults, parallel and perpendicular to the axis of the trench. A large proportion of these faults are active and responsible for the genesis of medium and large magnitude earthquakes during historical times. The relief of the survey area is characterized by three large plane sections, the coastal area between Corinth and Kiato known as Vochas plane, the area between Agios Basilios and Spathovouni villages and the plane area around the historical city of Nemea. The remainder of the study area can be described as hilly or semi - mountainous with moderate slopes and rounded mountain peaks, with the exception of the SW and SE edge of the area where the predominance of carbonate formations of the prealpine basement creates mountainous terrain with steep slopes Slope deep ravines and sharp mountain peaks. The morphometric analysis shows that watersheds in the study area are expected to have hydrographs of “slow runoff” and low flooding potential. The morphometric characteristics of Zapantis, Ellison and Seliandros basins make them more susceptible to “flash flood” events. From the hydrogeological point of view, a number of ground water bodies (aquifers) and practically impermeable formations are developing in the study area. To investigate the movement of groundwater in aquifers, six different spatial interpolation methods were implemented and it was found that the interpolation method, considerably affects the final formation of the piezometric surface. The criteria for the evaluation of each method were firstly whether the resulting surface does not alter the physical properties a piezometric surface must have (small hydraulic gradient, agreement with the topography, etc.) and secondly a number of statistical error indicators quantify the agreement of the resulting surface with the existing values at the measuring points. Combining the above mentioned observations, we conclude that the most appropriate method for creating groundwater level surfaces, with the process of spatial interpolation, for cases of regional areas with alternating aquifer and practically non- aquifer formations and general heterogeneity in hydraulic characteristics, is the method of Ordinary Cokriging with prior removal of data trends. The annual variation of ground water level, as it was shown by the comparison of ground water level surface of periods 5/2003 and 10/2004 in alluvial aquifers, except the coastal portion of Vocha aquifer, we observe an increase in ground water levels varying from 1 to 10 meters while within the conglomerate aquifers and the confined aquifer that develops within the marl formation we observe a slight decline ranging from 1 to 10 meters. This variation can be attributed to the fact that shallow alluvial aquifers are recharged faster than the deeper confined aquifers and are influenced by the water balance of only the current hydrological year while the deeper confined aquifers are affected by more than one hydrologic year. The corresponding situation for the periods 10/2004 and 10/2005 is almost inverse because a rising in ground water level is observed both in the deeper confined aquifers and in the coastal part of the alluvial aquifer of Vocha while drawdown is observed in other alluvial aquifers. The repeated differentiation between aluvial and deeper confined aquifers suggests that they are responding to recharge with a different time lag. Based mainly on hydrolithological classification of geological formations but also on their spatial distribution as it is represented in the hydrogeological map but additionally on the basis of information from borehole lithological sections and also the spatial distribution of the groundwater level we end in the delineation of “groundwater bodies” or “aquifer systems” for the study area. According to the above mentioned evidence five porous and two karstic aquifer systems were defined. Both karstic aquifer systems are developed partly in the study area with their bigger part located outside of the study area. For this reason, they were not investigated thoroughly in this research. The feature that was examined in these systems was the way they interact with other aquifer systems and how they affect the hydrological balance of the watersheds of the study area. Three of the five porous aquifer systems (Vocha, Agios Basilios and Nemea) developed entirely within the study area and they include mostly shallow alluvial aquifers which form unified or multilevel aquifers with deeper confined aquifers of the Plio - Pleistocene formations. The other two porous aquifer systems (Aidonia - Petri and Kryoneri - Baltos) develope within the Pleistocene conglomerates (Calabrian conglomerates) and despite the fact that they are partially included in the study area they were investigated in detail because they play a key role in water balance of the study area within which they are discharged through high capacity contact springs in places where with come in contact with the underlying impermeable Pliocene marls. The most prolific aquifers in the study area are the conglomerate aquifers while aquifers of Vocha, Nemea and Agios Basilios - Spathovouni have a highly variable productivity and have average to low yields. Finally it was found that the aquifer developed in the marl formation has low productivity and small practical importance. The extensive development of cultivations in the study area bring significant pressures on water resources in both the quantitative part due to increased irrigation needs and the qualitative part because of diffuse pollution on water resources resulting from agricultural practices (fertilizers, pesticides etc.). The various aquifers in the study area have significant hydrochemical variations which are found both in the distribution they have in Piper diagram and from the various relationships between hydrochemical parameters such as the relationship between alkalinity and calcium or alkalinity and concentrations of REE and Eh-pH, but also in the statistical indicators of hydrochemical parameters such as alkalinity, conductivity, sulphate, nitrate and heavy metals concentrations. These variations are due to the different composition of the aquifer materials, the difference in residence time of groundwater within the aquifer, the redox conditions and other factors. These variations are normalized in cases where there is hydraulic connection between different aquifers. As it was shown by the spatial distribution of pH values, acidic conditions prevailing almost in the entire coastal alluvial aquifer system of Vocha with the most acidic conditions located in the areas of Velo and Assos - Lecheo while alkaline conditions prevailing in the water systems of conglomerates and also in the deeper confined aquifer that develops in the Isthmia - Examillia - Ancient Corinth area. Correspondingly the spatial distribution of redox potential reveal that oxidizing conditions prevail in most of the study area except for the part Vrahati -Kokoni - Evangelistria in Vocha alluvial aquifer, the Pasio - Laliotis – Sikyon area and large parts of the aquifer developed in the formation of marls. By studying the spatial distribution of nitrogen compounds in groundwater, we come to the conclusion that there is a widespread contamination of groundwater by nitrate, mainly in the Vocha coastal aquifer system except the area between Vrahati - Kokoni - Neratza and also throughout the whole area between Examilia - Solomos - Spathovouni - Agios Basilios both in the upper unconfined and deeper confined aquifers. As shown by the spatial distribution of the parameters associated with seawater intrusion, there seems to be a propagation of the seawater intrusion front, to the axis between Assos and Spathovouni even at great distance from the coast. This conclusion is confirmed by the fact that, deep boreholes in the Spathovouni area have been abandoned due to salinization. Similarly there seems to be a retreat of the seawater intrusion front near Isthmia-Examillia area. From the simultaneous observation and study of the spatial distribution of chloride, ground water level and the hydrochemical types of groundwater, it is obvious that in the study area, sea water intrusion represent a very serious problem mainly along the axis indicated above. In the rest of the coastal zone, although hydrogeological conditions do not differs seawater intrusion is quite limited. This fact may be attributed both on good recharge of coastal aquifers and on the relative uplift of the practically impermeable marl formation which acts as a natural barrier to seawater intrusion. The alluvial aquifers of the study area are showing the greatest concentration of heavy metals. In some cases the concentration values are so high that they can be attributed to contamination of groundwater from point sources or to the influence by hydrothermal fluids. For the better understanding of hydrogeological and hydrochemical processes in aquifers in the study area, the spatial distributions of rare earth elements (REE), as well as their evolution along groundwater flow lines were investigated in response to evolution of other hydrochemical parameters such as concentrations of main elements and redox conditions. The aquifers developed in marls and marine terraces show the higher values of REE elements, which is an indication that in fact these aquifers are in full hydraulic connection or even compose a single confined aquifer. The conglomerates and alluvial aquifers of Vocha and Nemea show generally lower REE concentration values while the aquifer system of Agios Basilios-Spathovouni generally have high REE concentration values which also indicates that the deeper confined aquifer of the system, is hydraulically connected or developed within the Plio - Pleistocene marls. The cumulative concentration of rare earth elements seems to increase with the decrease in redox potential as well as the decrease in phi Acidic and reducing conditions appear to favor the preservation of dissolved rare earth elements in groundwater. According to the spatial distribution of δ18Ο values and according to the relationship between δ18Ο values and the altitude of the sampling point, the aquifer systems of the conglomerates appears to be recharged directly from the area where they have surface development, or possibly laterally recharged with groundwater of the adjacent karst aquifers initially recharged in areas of higher altitude. The remainder of the study area appears to be recharged from the areas where the formations that host the aquifer have surface development, excluding the areas of Sikyon-Velo and Lecheo that seems to be recharged with water from areas with higher altitudes. High tritium values were observed in parts of the coastal alluvial aquifer of Vocha, but also in the porous aquifer system of Nemea, particularly around Koutsi while no big discrepancies between δ18Ο and altitude of sampling points occurred in the same sites. High rates of tritium can be attributed mainly to problematic recharge and discharge of aquifers, resulting in long residence times of groundwater in the aquifer. Under the framework of application of advanced methods using GIS, simulation models and spatial multi-criteria analysis models were used and developed, for solving problems related to hydrological and hydrochemical processes at river basin scale, the vulnerability of aquifers and the placement of new water wells. The river basin simulation model that was applied is called “SWAT”, acronym for Soil and Water Assessment Tool, which is a fully distributed physically based model that may be applied in ArcGIS environment. Application of SWAT model in the study area was conducted for the four main river basins (Asopos, Zapantis, Rachiani and Xerias) for the period 1991-2001 with annual and monthly time step. After the initial implementation, the model was manually calibrated using time series of runoff measurements from a station on the River Asopos, namely the bridge between Nemea and Petrio. The results of the model include distributions of parameters such as the direct and total runoff, recharge of the phreatic aquifer and the quantity of nitrogen and nitrate that reaches the surface water and water of aquifer recharge, on a sub basin or basin scale. The investigation of aquifer vulnerability is carried out by the optimization of the standard DRASTIC method and various modifications and transformations are proposed, based on statistical parameters of the distribution of nitrate concentration as an indicator of aquifer pollution. Eventually, an integrated method, that can successfully determine the specific vulnerability or the pollution risk of an aquifer under intense environmental pressure, is provided. Besides the above optimization process of the DRASTIC model, two other hybrid methodologies based on the principles of DRASTIC method were developed. These two methodologies are based on two methods of multivariate spatial statistics and more specifically the method of " multiple logistic regression » and the method of “weighted evidence”, in order to determine the specific vulnerability (pollution risk) of aquifers. The results of the three methods are compared in terms of success on the coincidence of high values of pollution risk with high nitrate concentrations in groundwater. By creating a multi-criteria analysis model using fuzzy logic methods and hydrogeological, environmental and socioeconomic criteria, the distribution of the suitability of each location of study the area for drilling new water wells was accomplished. From the distribution of suitability it appears that large parts of the study area are totally unsuitable for drilling new water wells. This is due to the large number of existing water wells and the large extend of the marl formation which holds very low productivity aquifers. The choice of the method of fuzzy logic and the combination of criteria used, manage to focus in fully appropriate areas for the drilling of new water wells. These areas are then further classified based on the combination of the above mentioned criteria. The methodology of multi-criteria analysis using fuzzy logic has great flexibility and adaptability. By altering the type and coefficients of fuzzy functions and choosing a different combination of operators the final result can be tailored to the priorities of research. The best positions in the study area are located in the formation of conglomerates, west of Nemea plane area and around villages Kryoneri and Souli as well as the upstream part of the alluvial aquifer of Vocha and within recent river deposits nearby all the rivers of the study area.

Η περιοχή μελέτης εκτείνεται στο βόρειο και παραλιακό τμήμα του νομού Κορινθίας μεταξύ των πόλεων Κιάτου και Κορίνθου και καταλαμβάνει έκταση 65km2. Η νέα εθνική οδός Κορίνθου – Πατρών αποτελεί το νότιο όριο της περιοχής ενώ προς βορρά περιορίζεται από τον Κορινθιακό κόλπο. Το τοπογραφικό ανάγλυφο είναι ήπιο με το υψόμετρο να κυμαίνεται από 0 – 50 μέτρα. Ο ποταμός Ασσωπός και οι χείμαρροι Ραχιάνης και Ζαπάντης δομούν το υδρογραφικό δίκτυο της περιοχής. Το γεωλογικό υπόβαθρο της περιοχής αποτελείται από ανθρακικά ιζήματα των ζωνών Τρίπολης και Πίνδου, των οποίων υπέρκεινται μετα-ορογεντικά ιζήματα Πλειο-πλειστοκαινικής ηλικίας. Ο υδροφόρος ορίζοντας που μελετήθηκε αναπτύσσεται σε αλλουβιακά ιζήματα, κυρίως άμμους, κροκάλες, λατύπες, και λεπτομερή αργιλοαμμώδη και πηλοαμμώδη ιζήματα που εμφανίζουν υψηλό βαθμό ετερογένειας. Το πάχος του υδροφόρου κυμαίνεται από λίγα μέτρα έως 60 m και χαρακτηρίζεται ως ελεύθερος. Η ρηξιγενής ζώνη που εμφανίζεται κατά μήκος της Ν.Ε.Ο. Κορίνθου – Πατρών αποτελεί υδρογεωλογικό όριο προς νότο για τον υπό μελέτη υδροφόρο. Η εμφάνιση μαργών στην περιοχή του Κιάτου είναι το δυτικό υδρογεωλογικό όριο, ενώ ανατολικά περιορίζεται από την επέκταση των Τυρρήνιων αναβαθμίδων στη θάλασσα. Η κύρια τροφοδοσία του υδροφόρου προέρχεται από τη διήθηση των επιφανειακών υδάτων του ποταμού Ασωπού και των παρακείμενων χειμάρρων, ενώ κατά δεύτερο λόγω από την απευθείας κατείσδυση των ατμοσφαιρικών κατακρημνισμάτων. Για την προσομοίωση της υπόγειας ροής του αλλουβιακού υδροφόρου έγινε χρήση του κώδικα MODFLOW της USGS. Από την εφαρμογή του μοντέλου εξήχθησαν ικανοποιητικά αποτελέσματα που έδωσαν τη δυνατότητα υπολογισμού ενός αξιόπιστου ισοζυγίου, το οποίο μπορεί να αποτελέσει ένα εργαλείο στην εφαρμογή ενός σχεδίου ορθολογικής διαχείρισης των υδατικών πόρων της Κορινθίας. Για την υδροχημική έρευνα χρησιμοποιήθηκε πυκνό δίκτυο δειγματοληψίας νερού σε 35 υδροσημεία της περιοχής μελέτης. Ο υδροφόρος έχει επηρεαστεί από φαινόμενα υφαλμύρινσης και ανταλλαγής ιόντων κυρίως στις βόρειες παράκτιες ζώνες. Οι συγκεντρώσεις των NO3-, NH4+ και των SO4-2 ιόντων παρουσιάζονται υψηλότερες από τα ανώτατα επιτρεπόμενα όρια ποσιμότητας. Η εφαρμογή της παραγοντικής ανάλυσης ανέδειξε τις παραπάνω υδροχημικές διεργασίες. / The study area forms the northern coastal part of Corinth’s prefecture, between the towns of Kiato and Corinth and has an area extend of 65 km2. To the south it is bounded by Athens - Patras National road, whilst to the north it is bounded by Corinthian Gulf. The topographic relief is quite gentle and varies from 0 to 50 m. A considerable hydrographic network develops across the studied region and is represented mainly by the river Asopos and the less important torrents Rachianis and Zapantis. The region can be characterized as an agro tourism center. The land is used mainly for the cultivation and of citrus fruits, olives, apricots and vineyards. Regional environment is subject to numerous pressures most important of which are intensified uses of land and water resources. Water demands have considerably increased over the last 15 years and mainly are covered by groundwater abstract from the alluvial aquifer system. The geological bedrock of the study area consists of the carbonate sediments of Tripolis and Pindos isopics zones and a transitional zone between Pindos and Pelagonial Zone. The plain north of the national zone is covered by post orogenetic sediments of Pliocene to Holocene age which unconformably overlay the bedrock formations. The studied aquifer is formed of recent unconsolidated material consisting of sands, pebbles, breccias and fine clay to silty sand deposits, characterized by high degree of heterogeneity and anisotropy. The thickness of the aquifer varies from a few meters to 40 m. From a hydrogeological point of view the system consists of an unconfined phreatic aquifer. A fault zone along the national highway delineates the southern edge of aquifer system, which is bounded by the Gulf of Corinth to the north. To the east, the system is bounded by the Tyrrhenian deposits extended to the sea. The marl series which, as an entity, is considered an aquitard, slopes to the north and forms the bedrock of the studied coastal alluvial aquifer system. The basic recharge of the phreatic aquifer is from the fluviotorrential deposits, especially those of the Asopos River and also from the Tyrrhenian deposits across the southern edge of the basin. In addition to that the aquifer recharged from direct infiltration of precipitation and river bed indirect infiltration. The simulation of ground water flow of the alluvial aquifer is based on the MODFLOW model of the USGS. The application of the mathematical model had very satisfactory results which is a reliable hydrogeological balance. Estimation of hydraulic conductivity distribution was optimized by using trial and error inverse method. The ground water hydrochemical study was carried out, by an extensive network of 35 samples. The use of inorganic fertilizers in cultivations has a great pollution effect in ground water. The coastal aquifer has been affected, by sea water intrusion and as a result catio-exchange phenomena took plase along the coastline mainly at Lechaio area. The concentration of NO3- , NH4+, and SO4- ions are higher than the maximum allowed drinking limits. The application of R-mode factor analysis helped to delineate the major hydrochemical process of the area.