Το νερό της επιφανειακής απορροής μπορεί να αξιοποιηθεί με τους εξής τρόπους:
Με άμεση άντληση από την κοίτη του υδρογραφικού δικτύου, ενόσω ρέει, πριν καταλήξει στη θάλασσα.
Με κατασκευή φραγμάτων στην τεχνητή λίμνη των οποίων αποθηκεύεται και από την οποία μπορεί να χρησιμοποιηθεί.
Με τη χρησιμοποίησή του για τεχνητό εμπλουτισμό των υδροφόρων στρωμάτων.
Στην πρώτη περίπτωση η λύση είναι κατά κανόνα συμφέρουσα, όμως μπορεί να αξιοποιηθεί μόνο μικρό ποσοστό του επιφανειακού νερού. Εξάλλου η ζήτηση νερού είναι μέγιστη όταν η παροχή του υδρογραφικού δικτύου είναι ελάχιστη ή μηδενική. Άρα σε χώρες όπως η Ελλάδα δεν αποτελεί λύση σήμερα που απαιτείται αξιοποίηση όλου του υδατικού δυναμικού, ή πάντως μεγάλου τμήματός του.
Στη δεύτερη περίπτωση έχουμε στην Ελλάδα, στις άλλες παραμεσογειακές χώρες και σε όλο τον υπόλοιπο κόσμο κατασκευή φραγμάτων και χρησιμοποίηση του νερού από τις τεχνητές λίμνες τους. Ανάλογα με τα χαρακτηριστικά της θέσης κατασκευής του φράγματος η λύση μπορεί να είναι περισσότερο ή λιγότερο συμφέρουσα ή και ενίοτε αρκετά έως παντελώς ασύμφορη, αλλά αναγκαία για κοινωνικούς λόγους, όταν δεν υπάρχει άλλη λύση.
Στην τρίτη τέλος περίπτωση υπάρχει λύση που κατά τις τελευταίες δεκαετίες αναπτύχθηκε σιγά-σιγά γιατί έχει πολλά πλεονεκτήματα. Βέβαια η λύση αυτή ενδείκνυται όταν είναι πρόσφορες οι γεωλογικές και υδρογεωλογικές συνθήκες και εντέλει συμφέρουσες οι οικονομικές παράμετροι στο πλαίσιο συνολικής διαχείρισης των υδατικών πόρων μιας περιοχής ή λεκάνης. Σε ορισμένες περιοχές η λύση αυτή είναι είτε η μόνη εφικτή, είτε αναγκαία και γι' αυτό πρέπει να εφαρμόζεται ανεξάρτητα από οικονομικές παραμέτρους και αποδόσεις.
Τι θα μπορούσαμε να θεωρήσουμε ως τεχνητό εμπλουτισμό υδροφόρων στρωμάτων; Ποιος είναι ο ορισμός του;
Σε μια λεκάνη η περιοχή, υπό φυσικές συνθήκες, χωρίς παρέμβαση του ανθρώπου, το νερό των κατακρημνισμάτων που φθάνει στα υδροφόρα στρώματα και τα τροφοδοτεί, είτε άμεσα με την κατείσδυση, είτε έμμεσα με τη διήθηση από τις κοίτες του υδρογραφικού δικτύου, είναι ο φυσικός εμπλουτισμός. Το ύψος του είναι ορισμένο κάθε υδρολογικό έτος και εξαρτάται από τη γεωλογική σύσταση, από το βροχομετρικό ύψος και το βροχομετρικό σύστημα (ετήσια κατανομή της βροχής). Ο άνθρωπος έχει τη δυνατότητα να αυξήσει την ποσότητα αυτή του νερού, να προκαλέσει δηλαδή «τεχνητό εμπλουτισμό». Επομένως ως τεχνητό εμπλουτισμό των υδροφόρων στρωμάτων θα μπορούσαμε να χαρακτηρίσουμε την αύξηση των ποσοτήτων μετεωρικού νερού που εισέρχεται στα υδροφόρα στρώματα με χρήση διαδικασιών, τεχνικών, εγκαταστάσεων-διατάξεων από τον άνθρωπο. Στην πιο ευρεία έννοια θα λέγαμε ότι τεχνητός εμπλουτισμός είναι η εισαγωγή πρόσθετων ποσοτήτων νερού στο(-α) υδροφόρο(-α) στρώμα(-τα). Το πρόσθετο αυτό νερό μπορεί να προέρχεται από επιφανειακό νερό ή από νερό από παρακείμενο(-α) υδροφόρο(-α) στρώμα(-τα).
Σκοπός του τεχνητού εμπλουτισμού είναι ένας από τους πιο κάτω ή συνδυασμός περισσότερων του ενός από αυτούς.
Η αύξηση της εκμεταλλεύσιμης ποσότητας υπόγειου νερού ή η δημιουργία προσωρινής υπόγειας αποθήκης για εκμετάλλευση.
Η αποκατάσταση της υδρολογικής ισορροπίας (δηλ. του υδρολογικού ισοζυγίου) υδροφόρων στρωμάτων ή συστημάτων που διαταράχθηκε λόγω υπερεκμετάλλευσης (υπεράντλησης) τους ή η πρόληψη της επαπειλούμενης διατάραξης του υδρολογικού ισοζυγίου και των συνεπειών του (βλ. προηγούμενο κεφάλαιο).
Η πρόκληση ανόδου της στάθμης (τοπικά ή γενικά) σε παράκτια υδροφόρα στρώματα για την αποφυγή ή την αναχαίτιση διείσδυσης της θάλασσας και υφαλμύρωσης των υδροφορέων.
Η άνοδος ή έστω η διατήρηση της στάθμης υδροφόρων στρωμάτων για την αποφυγή συνίζησής τους και υποχώρησης της επιφάνειας του εδάφους.
Η τροποποίηση της ποιότητας υπόγειου νερού με εμπλουτισμό του από άλλο κατάλληλο ποιοτικά.
Η επεξεργασία επιφανειακών νερών προς εκμετάλλευση δια της διήθησής τους από κατάλληλα εδαφικά-γεωλογικά στρώματα.
Η διατήρηση της παροχής που επαπειλείται με μείωση ή και πλήρη στείρευση ή επαναλειτουργία στειρευθείσης ήδη πηγής αντλουμένου φρέατος (ή γεώτρησης) ή κάθε υδροληπτικού (υδρομαστευτικού) έργου.
Η ενεργειακή χρήση νερού με εισαγωγή κρύου και άντληση ζεστού σε περιοχές γεωθερμικών πεδίων.
Η λειτουργία ψυκτικών εγκαταστάσεων και μηχανισμών εργοστασίων με την εισαγωγή θερμού νερού και την άντληση κρύου.
Η αντιμετώπιση πλημμυρικών παροχών με τη διοχέτευση μέρους τους σε περιοχές με διατάξεις-εγκαταστάσεις τεχνητού εμπλουτισμού.
Προϋποθέσεις εφαρμογής του τεχνητού εμπλουτισμού είναι οι εξής:
Να υπάρχει επιφανειακό νερό σε επαρκή ποσότητα.
Η ποιότητα του επιφανειακού νερού να είναι κατάλληλη και χημικά συμβατή με αυτήν του υπόγειου.
Να υπάρχουν κατάλληλες γεωλογικές συνθήκες (επιφάνειες και υπέδαφος με μεγάλη περατότητα, υδροφόρα στρώματα σε αλληλουχία και σε υδραυλική διασύνδεση κλπ).
Να υπάρχουν περιοχές κατάλληλες γεωμορφολογικά.
Το κατασκευαστικό και το λειτουργικό κόστος να μην είναι ασύμφορα.
Πλεονεκτήματα και Μειονεκτήματα του Τεχνητού Εμπλουτισμού. Στα πλεονεκτήματα θα μπορούσαμε να αναφέρουμε:
Περιβαλλοντικά έχει γενικά θετικές επιπτώσεις: βελτίωση της ποιότητας του υπόγειου νερού, προστασία της ύπαρξης και της λειτουργίας πηγών και υγροτόπων, αποφυγή συνίζησης και άρα ποσοτικής υποβάθμισης υδροφορέων, αποφυγή ή αναχαίτιση διείσδυσης θαλασσινού νερού στα παράκτια υδροφόρα στρώματα.
Οι υπόγειοι ταμιευτήρες δεν διατρέχουν τους κινδύνους φυσικών καταστροφών των επιφανειακών ταμιευτήρων (κατολισθήσεις, πλημμύρες, άμεσες μολύνσεις κλπ).
Δεν αχρηστεύεται λόγω υπεράντλησης τυχόν υπάρχουσα υποδομή από γεωτρήσεις, αγωγούς κλπ.
Μειώνονται οι απώλειες νερού από εξατμίσεις
Στα μειονεκτήματα θα μπορούσαμε να αναφέρουμε:
Απαιτείται συνεχής και επιμελής παρακολούθηση των συστημάτων τεχνητού εμπλουτισμού.
Υπάρχει κίνδυνος μόλυνσης-ρύπανσης υπόγειου νερού, αν, έστω επεισοδιακά, χρησιμοποιηθεί μολυσμένο-ρυπασμένο νερό.
Δεν συναντώνται συχνά στη φύση κατάλληλες συνθήκες υπό οικονομικά συμφέροντες όρους για εφαρμογή τεχνητού εμπλουτισμού.
Ιστορικό εφαρμογής τεχνητού εμπλουτισμού. Η εφαρμογή τεχνητού εμπλουτισμού ιστορικά έχει αρχίσει κατά τη Ρωμαϊκή εποχή στην Τυνησία, όπου έχουν βρεθεί σαφή ίχνη. Και σε άλλες παραμεσογειακές περιοχές έχουν επίσης βρεθεί παρόμοια ίχνη της ίδιας εποχής.
Σημαντικό έργο τεχνητού εμπλουτισμού έχουμε στα τέλη του 18ου - αρχές του 19ου αιώνα για την ύδρευση της Γαλλικής πόλης Toulouse, το οποίο βέβαια βελτιώθηκε αργότερα. Επίσης την ίδια εποχή έχουμε αντίστοιχο έργο για την ύδρευση της Γλασκώβης.
Από το τέλος του 19ου αιώνα έχουμε κάποια έργα τα οποία βελτιώνονται στις αρχές του 20ου αιώνα. Όμως εκτενώς αναπτύσσεται ο τεχνητός εμπλουτισμός από τη δεκαετία του 1950, σχεδόν σε όλο τον κόσμο, όταν λόγω υπερεκμετάλλευσης άρχισε να υποχωρεί η στάθμη υδροφόρων στρωμάτων. Έτσι:
Στις Η.Π.Α. ιδιαίτερα στην Καλιφόρνια, αλλά και σε άλλες Πολιτείες, πριν το 1978, η ετήσια ποσότητα των νερών τεχνητού εμπλουτισμού ήταν 770.106 m3, το 1978 ήταν 4000.106 m3 και σήμερα είναι πολύ μεγαλύτερη.
Στη Γερμανία το 1982 υπήρχαν 51 έργα τεχνητού εμπλουτισμού με συνολικό ετήσιο όγκο εμπλουτισμού 474.106 m3.
Στην Ολλανδία το 1990 είχαμε ετήσιο όγκο τεχνητού εμπλουτισμού 156.106 m3.
Στο Ισραήλ το 1968 ο όγκος του νερού εμπλουτισμού ήταν 104.106 m3 ετήσια, σήμερα δε είναι πολύ μεγαλύτερος.
Αναφέραμε τα πιο πάνω ενδεικτικά. Σήμερα σε όλες σχεδόν τις χώρες της Ευρώπης (Γαλλία, Τσεχία, Ρωσία, Βέλγιο, Σουηδία, Αγγλία, Ιταλία κλπ) υπάρχουν σημαντικά έργα τεχνητού εμπλουτισμού. Επίσης και σε όλο τον υπόλοιπο κόσμο (Ιαπωνία, Μέση Ανατολή, Αυστραλία, Μεξικό κλπ) υπάρχουν σήμερα έργα τεχνητού εμπλουτισμού με τεράστιες ποσότητες εμπλουτιζόμενου νερού. Σημειώνουμε ενδεικτικά ότι η Γαλλική πόλη Grenoble στις δυτικές Άλπεις, υδρεύεται σχεδόν αποκλειστικά από έργο τεχνητού εμπλουτισμού που κατασκευάστηκε το 1965.
Για τον τεχνητό εμπλουτισμό στην Ελλάδα θα αναφερθούμε σε ειδικό κεφάλαιο πιο κάτω.
Σχ. 13: Επαγωγικός εμπλουτισμός λόγω άντλησης πλησίον τάφρου. (α): φυσικές ροές, (β): ροές κατά την άντληση (από Καλλέργη Γ., 2001, με επανασχεδιασμό από το συγγραφέα) |
ARCHAMBAULT, J.-MARGAT, J. (1967): «L’
alimentation artificielle des nappes en France».
- Symp. Haifa, A.I.H.S., publ. no 72.
ΒΑΦΕΙΑΔΗΣ, Π. (1995): «Τεχνητός εμπλουτισμός των υδροφόρων στρωμάτων».
- Εκδόσεις Γιαχούδη-Γιαπούλη, Θεσσαλονίκη, 138 σελίδες.
ΒΑΦΕΙΑΔΗΣ, Π.-ΠΑΝΩΡΑΣ, Α. (1996): «Μελέτη τεχνητού εμπλουτισμού των υδροφόρων
στρωμάτων της περιοχής Ριζού-Πετραίας-Αρσενίου, Ν. Πέλλας».
- Εκδόσεις ΕΘ.Ι.ΑΓ.Ε., Ινστιτούτο Εγγείων Βελτιώσεων Σίνδου Θεσσαλονίκης, 92
σελίδες.
BENKHE, J.J. (1969): «Clogging in surface spreading operations for artificial
groundwater recharge».
- Wat. Ressor. Res. V.5, no 4.
BIZE, J.-BOURGUET, L.-LEMOINE, J. (1972): «L’ alimentation artificiell des
nappes souterraines».
- Εκδόσεις Masson et Cie, 200 σελίδες, Paris.
BONIFACE, S. (1959): «Some experiments in artificial recharge in the lower Lee
valley».
- Proc. of the Inst. of Civ. Eng., Dec. 59, vol. 14, paper no 6394.
ΒΟΥΔΟΥΡΗΣ, Κ. κ.ά. (2002): «Αποτελέσματα του πιλοτικού προγράμματος τεχνητού
εμπλουτισμού του υπό πίεση υδροφορέα της βιομηχανικής περιοχής Πατρών, μέσω
βαθειών γεωτρήσεων».
- Πρακτικά 6ου Υδρογεωλογικού Συνεδρίου, Ξάνθη, σελ. 47-58.
BOUWER, H. (1995): «Artificial recharge. Issues and future».
- Pr. of the 2nd Inter. Symp. on Artificial Recharge of Groundwater. Published
by ASCE, New York, p. 2-10.
BOUWER, H. (1996): «Issues in artificial recharge».
- Wat. Sci. Tech. vol. 33, no 10-11, p. 381-390.
BUCHN, S. (1964): «The problem of ground-water recharge. Artificial recharge as
a source of water».
- Inst. of Water Engineering Journal, v. 18, no 3, p. 239-246.
ΓΛΕΖΟΣ, Μ. (1994): «Εμπλουτισμός των υδροφόρων από χαμηλά φράγματα ανάσχεσης της
χειμαρρικής ροής στα ορεινά-Περίπτωση Απέραθου Νάξου».
- Πρακτικά 2ου Υδρογεωλογικού Συνεδρίου, Πάτρα, 24-28/11/93, σελ. 99-106.
ΔΙΑΜΑΝΤΗΣ, Ι. (2003): «Τεχνητός εμπλουτισμός».
- Δακτυλογραφημένες Σημειώσεις για τους Μεταπτυχιακούς Φοιτητές, 84 σελίδες,
Ξάνθη.
ΔΙΑΜΑΝΤΗΣ, Ι.-ΠΛΙΑΚΑΣ, Φ.-ΠΕΤΑΛΑΣ, Χ. (1999): «Εφαρμογή τεχνητού εμπλουτισμού
υδροφορέα της περιοχής Βαφέικων του Νομού Ξάνθης».
- Πρακτικά 5ου Υδρογεωλογικού Συνεδρίου, Νοέμβριος 99, Λευκωσία, σελ. 81-96.
DILLON, P.J. (2002): «Management of aquifer recharge for sustainability».
- Proc. of 4th Intern. Symp. on artificial recharge on groundwater, Adelaide
22-26/9/02, 567 p., εκδόσεις Balkema (περιέχει 100 ανακοινώσεις για τον τεχνητό
εμπλουτισμό).
FLEET, M.-ΒΟΥΔΟΥΡΗΣ, Κ. (1995): «Πείραμα τεχνητού εμπλουτισμού μέσω γεώτρησης
στα πλειο-πλειστοκαινικά ιζήματα της Βιομηχανικής Ζώνης Πατρών».
- Πρακτικά 6ου Συνεδρίου της Ελλ. Υδροτ. Ένωσης, σελ. 74-83.
HEALY, R.-COOK, P. (2002): «Using groundwater levels to estimate recharge».
- Hydrogeology Journal, vol. 10, no 1, pp. 91-109.
ΘΑΝΟΣ, Μ. (1994): «Παρατηρήσεις συμπεράσματα από πείραμα τεχνητού εμπλουτισμού
υδροφόρων στο Αργολικό πεδίο».
- Πρακτικά 2ου Συνεδρίου της Ελληνικής Υδρογεωλογίας, τόμος Α, σελ. 119-134.
KELLY, T.E. (1967): «Artificial recharge at Valley City».
- Ground Water, v. 5, no 2, p. 20-25.
ΚΟΥΜΑΝΤΑΚΗΣ, Ι.-ΠΑΝΑΓΟΠΟΥΛΟΣ, Α.-ΣΤΑΥΡΟΠΟΥΛΟΣ, Ξ.-ΒΟΥΔΟΥΡΗΣ, Κ. (1999):
«Εφαρμογή τεχνητού εμπλουτισμού στο παράκτιο υδροφόρο σύστημα του βορείου
τμήματος του Νομού Κορινθίας».
- Πρακτικά 5ου Υδρογεωλογικού Συνεδρίου, Νοέμβριος 99, Λευκωσία, σελ. 65-80.
MANDOUL, H. (1898): «Contribution a l’ etude des filtres naturels. Application a
l’ alimentation en eau de Toulouse».
-
ΜΑΡΙΟΛΑΚΟΣ, Η. et al. (2001): «Τεχνητός εμπλουτισμός υπόγειου καρστικού
υδροφορέα του Φυλληϊου όρους στην περιοχή των Φαρσάλων (Θεσσαλία)».
- Πρακτικά 9ου Διεθνούς Συνεδρίου της Ε.Γ.Ε., Σεπτεμ. 2001, δημοσιεύθηκε στο
Δελτίο της Ε.Γ.Ε., τόμος XXXIV15, σελ. 1843-1850.
MUCKEL, D.C. (1958): «Artificial recharge in relation to groundwater storage».
- An. Conf. on Water for Texas. Col. Station, Texas, Water Research and
Information Center, p. 85-94.
PHIEN, N.-GIAO, P.H.-NUTALAYA, P. (1998): «Field experiment of artificial
recharge through a well with reference to land subsidence control».
- Engin. Geol. 50, p. 187-201.
ΠΛΙΑΚΑΣ, Φ.-ΔΙΑΜΑΝΤΗΣ, Ι. (1998): «Ο τεχνητός εμπλουτισμός των υπόγειων νερών
και εφαρμογές του στην Ελλάδα και το διεθνή χώρο».
- Τεχνικά Χρονικά, εκδόσεις Τ.Ε.Ε., σειρά 1, τ. 18, σελ. 65-74.
ΠΛΙΑΚΑΣ, Φ.-ΔΙΑΜΑΝΤΗΣ, Ι.-ΠΕΤΑΛΑΣ, Χ. (1999): «Αποτελέσματα από την εφαρμογή
τεχνητού εμπλουτισμού υπόγειου υδροφορέα της περιοχής Πολύσιτου του Νομού Ξάνθης
με τη μέθοδο επανεργοποίησης παλιών αδρανοποιημένων κοιτών».
- Πρακτικά 5ου Υδρογεωλογικού Συνεδρίου, Νοέμβριος 99, Λευκωσία, σελ. 97-113.
ΠΛΙΑΚΑΣ, Φ.-ΠΕΤΑΛΑΣ, Χ.-ΔΙΑΜΑΝΤΗΣ, Ι. (1999): «Εφαρμογή του προγράμματος Modflow
για την προσομοίωση τεχνητά εμπλουτιζόμενου υπόγειου υδροφορέα στην περιοχή
Πολύσιτου του Νομού Ξάνθης».
- Πρακτικά 5ου Υδρογεωλογικού Συνεδρίου, Νοέμβριος 99, Λευκωσία, σελ. 133-150.
PYNE, R.D.G. (1995): «Ground Water Recharge and Wells: A guide of aquifer
storage».
- Recovery Lewis Publishers, Boca Baton, 375 p.
ΠΟΥΛΟΒΑΣΙΛΗΣ, Α.-ΓΙΑΝΝΟΥΛΟΠΟΥΛΟΣ, Π.-ΖΥΜΗΣ, Α. (2002): «Η εφαρμογή του τεχνητού
εμπλουτισμού στο Αργολικό πεδίο. Πρόσφατα αποτελέσματα και προοπτικές».
- Πρακτικά 6ου Συνεδρίου της Ελλην. Επιτ. Υδρογεωλ., σελ. 59-70.
ΠΟΥΛΟΒΑΣΙΛΗΣ, Α.-ΠΑΓΩΝΗΣ, Κ. (1981): «Τεχνητός εμπλουτισμός των υπόγειων
υδροφόρων σχηματισμών».
- Δελτίο της Ε.Ε.Α.Α., no 3, p. 411-446.
SCOTT, V.H.-ARON, G. (1967): «Aquifer recharge efficiency of wells and trenches».
- Ground Water, v. 5, no 3, p. 6-14.
ΣΤΟΥΡΝΑΡΑΣ, Γ. (1995): «Τεχνητός εμπλουτισμός υδροφόρων οριζόντων».
- Σημειώσεις, Τομέας Δυναμικής-Τεκτονικής-Εφαρμοσμένης Γεωλογίας Παν. Αθηνών, 13
σελίδες.
TAKASHI ASANO (1985): «Artificial recharge of groundwater».
- Butterworth Publishers, 767 p., Boston.
VAUX, H.J. (1985): «Economic aspects of groundwater recharge».
- Artificial Recharge of Groundwater, edited by Assano T., Butterworth
Publishers, chapter 5, p. 703-718.
WHETSTONE, G.A. (1956): «Artificial recharge through tunnels».
- American Water Works Ass. Journal, v. 48, no 11, p. 1444-1456.