Πιθανές ζώνες συμπλήρωσης των υπόγειων υδάτων στη Νέα Ζηλανδία
Από RemoteSensing Wiki
Αρχικός Τίτλος: Potential groundwater recharge zones within New Zealand
Συγγραφείς: Shailesh Kumar Singh, Malte Zeddies, Ude Shankar, George A. Griffiths
Ηλεκτρονική διέυθυνση: https://doi.org/10.1016/j.gsf.2018.05.018
Πίνακας περιεχομένων |
Εισαγωγή
Τα υπόγεια ύδατα αποτελούν μια από τις σημαντικότερες πηγές νερού για τη γεωργία, τη βιομηχανία και την οικιακή χρήση στη Νέα Ζηλανδία. Η Νέα Ζηλανδία, χαρακτηρίζεται από μεγάλο ποσοστό εδάφους σε ψηλό υψόμετρο και απόκρημνες πλαγιές. Με συνέπεια τα νερά από κατακρημνίσεις να μην προλαβαίνουν να διεισδύσουν στον υπόγειο υδροφορέα και να απορρέουν προς την θάλασσα. Από την άλλη η συμπλήρωση των υπογείων υδάτων αποτελεί βασική προϋπόθεση για τη βιώσιμη διαχείριση των υπόγειων υδάτων. Η είσοδος νερού από την ακόρεστη ζώνη στην κορεσμένη ζώνη ορίζεται ως συμπλήρωση υπόγειων υδάτων (GroundWater Recharge). Αρκετοί παράγοντες επηρεάζουν αυτήν την διαδικασία και σχετίζονται με την λιθολογία, την γεωλογική δομή, την πυκνότητα αποστράγγισης, την αποστράγγιση, την κλίση του εδάφους, τις χρήσεις γης κ.α.
Επομένως για μία τέτοια μελέτη είναι καίριο να εξετασθεί κάθε παράγοντας ξεχωριστά για να διαπιστωθεί η ικανότητα συμπλήρωσης των υπόγειων υδάτων (GroundWater Recharge Potential – GWRpot). Παραδοσιακά, το GWRpot εκτιμάται με υδρογεωλογικές έρευνες πεδίου και μοντελοποίηση με μοντέλο υγρασίας εδάφους. Εντούτοις, η έρευνα πεδίου είναι χρονοβόρα και κοστίζει καθώς επίσης δεν είναι εφικτές για εκτίμηση σε λεκάνης απορροής. Μια ταχύτερη και πιο οικονομικά αποδοτική εναλλακτική λύση είναι η χρήση τεχνικών τηλεπισκόπησης σε συνδυασμό με Γεωγραφικά Συστήματα Πληροφοριών (GIS). Κάθε παράγοντας χαρτογραφείται και ορίζεται για αυτόν και ένα ποσοστό συμμετοχής στο GWRpot. Στη συνέχεια η ένωση όλων των επιπέδων-layers μας παρέχει το τελικό αποτέλεσμα.
Μεθοδολογία
Πέρα από τους παράγοντες που αναφέρθηκαν ένας άλλος παράγοντας είναι ο συντελεστής διαπερατότητας, κατά την κάθετη διεύθυνση, της ακόρεστης ζώνης και μπορεί να εμπλουτίσει πάρα πολύ τα αποτελέσματα τις χαρτογράφησης για εντοπισμό περιοχών με υψηλό GWRpot. Για τον υπολογισμό των πιο πάνω έγινε χρήση κανάβου ανάλυσης 500 μέτρων. Το υπόβαθρο αποτελεί το Ψηφιακό Μοντέλο Εδάφους (DEM) ανάλυσης 30x30 μέτρων. Όσον αφορά τους παράγοντες η κλίση και o προσανατολισμός των πρανών παράχθηκαν κατευθείαν από το DEM. Η πυκνότητα αποστράγγισης παράγεται μέσω την ένωσης των πολυγώνων της λεκάνης απορροής με το διανυσματικό επίπεδο του υδρολογικού δικτύου. Το ψηφιδωτό της λιθολογίας έχει παρθεί από την υπηρεσία μελέτης των εδαφών της Νέας Ζηλανδίας. Από αντίστοιχη υπηρεσία και τις κατάλληλες ταξινομήσεις προκύπτει και η αποστράγγιση του εδάφους. Οι χρήσεις γης από την βάση δεδομένων κάλυψης γης. Εφ’ όσον δημιουργηθούν όλα τα επίπεδα επαναταξινομούνται σε 5 κατηγορίες από 1 έως 5 με κάθε τιμή να αντιστοιχεί στον βαθμό συμμετοχής κάθε παράγοντα στο GWRpot. Για παράδειγμα η τιμή 5 όσον αφορά την κλίση αντιστοιχεί στη μικρότερη κλίση και επομένως συμμετέχει σε μεγάλο βαθμό καθώς λόγω αυξημένου χρόνου απορροής το νερό έχει περισσότερο χρόνο να απορροφηθεί από το έδαφος.
Συζήτηση
Ο τελικός χάρτης για το GWRpot χρειαζόταν μία επαλήθευση. Ωστόσο στη Νέα Ζηλανδία δεν υπάρχει εθνική βάση δεδομένων για υδραυλικά χαρακτηριστικά, πηγάδια πηγών ή άλλα υπόγεια ύδατα. Έτσι, πραγματοποιήθηκε επικύρωση χρησιμοποιώντας τις θέσεις των υδροφορέων όπως αυτές υπάρχουν από άλλες μελέτες. Το σχήμα 5 δείχνει τη γεωγραφική σύγκριση των ζωνών GWRpot με τη θέση των υδροφόρων στρωμάτων. Αυτή η σύγκριση παίρνει ως δεδομένο την παραδοχή ότι οι περιοχές με υδροφορείς λογικά έχουν υψηλό GWRpot. Μέσω αυτής της σύγκρισης οι υδροφορείς ταιριάζουν με τις ζώνες με υψηλό GWRpot αρκετά καλά όπως είναι ιδιαίτερα εμφανείς σε ορισμένες περιοχές του Νότιου νησιού όπως η λίμνη Pukaki ή περιοχές χαμηλού υψομέτρου στο Canterbury και το Otago. Επιπρόσθετα μια σύγκριση μεταξύ του χάρτη GWRpot στο σχήμα 4 και ενός γεωλογικού χάρτη (GNS, 2004) της Νέας Ζηλανδίας δείχνει γενική και συνεχή συσχέτιση μεταξύ περιοχών υψηλού GWRpot και αποθέσεων ριόλιθου και ανδεσιτικής τέφρας από τα ηφαίστεια του κεντρικού και βόρειου τμήματος του νησιού. Στο νότιο τμήμα, περιοχές στις οποίες υπάρχουν χαλίκια εξωθήσεως, μορναϊκές κοιλότητες και πλακίδια αντιστοιχούν καλά στις ζώνες υψηλής GWRpot. Ο χάρτης που φαίνεται στο σχήμα 4 μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως αρχικός οδηγός για την εκτίμηση, σε εθνικό επίπεδο, της αειφόρου διαχείρισης των υπόγειων υδάτων. Επιπλέον, ο χάρτης μπορεί να χρησιμοποιηθεί και για την εκτίμηση ευάλωτων περιοχών.
Επίλογος
Στην παρούσα μελέτη, τα Γεωγραφικά Συστήματα Πληροφοριών (GIS) χρησιμοποιήθηκαν για να χαρτογραφηθούν οι ζώνες GWRpot της Νέας Ζηλανδίας. Αυτό επιτεύχθηκε με την αλληλεπίθεση των διάφορων χαρτών, της λιθολογίας, της κλίσης, της όψης, της χρήσης γης, της αποστράγγισης του εδάφους, και πυκνότητας αποστράγγισης. Χαρακτηριστικά τα οποία είναι γνωστό ότι σχετίζονται με την επαναφόρτιση υπογείων υδάτων. Τρεις διαφορετικές προσεγγίσεις υιοθετήθηκαν για να προσδιοριστεί η σχετική σημασία – βαρύτητα του καθενός παράγοντα και έτσι να μειωθεί η αβεβαιότητα των τελικών βαρών. Τα βάρη των τριών προσεγγίσεων δεν διαφέρουν πολύ, δείχνοντας ένα χαμηλό βαθμό αβεβαιότητας στα επιλεγμένα βάρη. Οι ζώνες GWRpot ταξινομήθηκαν σε 5 περιγραφικές κατηγορίες, δηλαδή «πολύ υψηλό», «υψηλό», «μέτριο», «χαμηλό» και «πολύ χαμηλό». Το μεγαλύτερο μέρος της Νέας Ζηλανδίας είναι ταξινομημένο σε μεσαίες και υψηλές ζώνες GWRpot. Τα αποτελέσματα δείχνουν ότι οι αστικοί οικισμοί και οι ορεινές περιοχές με απότομες πλαγιές, σκληρά πετρώματα και λεπτά στρώματα εδάφους έχουν χαμηλό δυναμικό, ενώ οι υψομετρικά χαμηλές περιοχές και τα επίπεδα εδάφη με τεταρτοταγή ιζήματα έχουν υψηλές δυνατότητες επαναφόρτισης των υπογείων υδάτων. Ο τελικός χάρτης GWRpot μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως ένας αρχικός οδηγός για την εκτίμηση σε εθνικό επίπεδο των υπογείων υδάτων και τη διαχείριση τους. Επιπλέον, μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την οριοθέτηση των περιοχών που είναι περισσότερο επιρρεπείς σε ρύπανση.
