Χαρτογράφηση πιθανών ζωνών υπόγειων υδάτων με τηλεπισκόπηση και τεχνικές GIS: Μία μελέτη από την κεντρική ανατολική έρημο της Αιγύπτου

Από RemoteSensing Wiki

ΧΑΡΤΟΓΡΑΦΗΣΗ ΠΙΘΑΝΩΝ ΖΩΝΩΝ ΥΠΟΓΕΙΩΝ ΥΔΑΤΩΝ ΜΕ ΤΗΛΕΠΙΣΚΟΠΗΣΗ ΚΑΙ ΤΕΧΝΙΚΕΣ GIS: ΜΙΑ ΜΕΛΕΤΗ ΑΠΟ ΤΗΝ ΚΕΝΤΡΙΚΗ ΑΝΑΤΟΛΙΚΗ ΕΡΗΜΟ ΤΗΣ ΑΙΓΥΠΤΟΥ

Συγγραφέας: Fathy Abdalla

Academic Publishing and Press, King Saud University, Riyadh, Saudi Arabia

Πηγή: [ https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1464343X12000763]

Περίληψη:

Με τις αυξανόμενες απαιτήσεις για νερό λόγω του αυξανόμενου πληθυσμού, της αστικοποίησης και της επέκτασης της γεωργίας, οι πόροι των υπόγειων υδάτων κερδίζουν μεγάλη προσοχή, ιδιαίτερα στις άγονες και ημιάνυδρες περιοχές. Η μελέτη αυτή βασίζεται στον προσδιορισμό των σημαντικότερων παραγόντων που υποδεικνύουν τα υπόγεια ύδατα όπως η κλίση, τα δίκτυα ρευμάτων, οι γραμμές, η γεωλογία και η τοπογραφία. Θεματικός χάρτης για κάθε παράμετρο παράχθηκε με τη χρήση των Γεωγραφικών Πληροφοριακών Συστημάτων (GIS) και τηλεπισκόπησης (RS). Αυτά τα στρώματα εισόδου συνδυάστηκαν χρησιμοποιώντας την Μονάδα Raster Calculate του GIS για παραγωγή τελικών υποψήφιων ζωνών υπογείων υδάτων της εξεταζόμενης περιοχής. Ο τελικός χάρτης εξόδου φαίνεται διαφορετικός (12,79%), καλός (26,95%), μέτριος (33,05%) και χαμηλός (27,21%). Τα γεμίσματα Wadi και τα τεταρτοταγή κοιτάσματα, εκτός από το σπασμένο Precambrian υπόγειο πέτρωμα αναγνωρίστηκαν ως πολύ καλά σε καλές ζώνες αναζήτησης. Επιπλέον, ο πυκνός ποταμός με εναποθέσεις παλαιών αποστραγγιστικών αποβλήτων που έλαβαν πολλά επιφανειακά ύδατα κατά τις παρελθούσες περιόδους καταβύθισης εξακολουθούν να αποθηκεύονται στα υπόγεια ύδατα. Περιοχές από απότομα επικλινείς λοφώδεις πεδιάδες από ασβεστόλιθο και νεώτερα σκληρά πετρώματα αναγνωρίστηκαν να έχουν μέτρια έως χαμηλή δυναμικότητα υπογείων υδάτων. Με βάση τη χημική ανάλυση, τα υπόγεια ύδατα στην περιοχή μελέτης είναι ως επί το πλείστον ακατάλληλα για πόσιμο σκοπό αλλά μπορούν να χρησιμοποιηθούν για άρδευση υπό ειδικές συνθήκες. Τα συνολικά αποτελέσματα δείχνουν ότι η χρήση τηλεπισκόπησης και GIS παρέχει ισχυρά εργαλεία για την ανάπτυξη των υπόγειων υδάτων και το σχεδιασμό μιας κατάλληλης εξερεύνησης.

1. Εισαγωγή

Σε ξηρή περιοχή όπως η Αίγυπτος, η αυξανόμενη ανάγκη νερού για την ανάπτυξη ερημικών περιοχών εκτός του πυκνοκατοικημένου Νείλου, η κοιλάδα και το Δέλτα έχουν οδηγήσει στην ανάγκη για εντατικότερη έρευνα στα υπόγεια ύδατα και αναζήτηση εναλλακτικών ανανεώσιμων υδάτινων πόρων. Υπόγεια ύδατα στους ρηχούς τεταρτογενείς υδροφόρους ορίζοντες και τους καρστικοποιημένους, όπως και ο ασβεστόλιθος του Eocene θα μπορούσε να παράσχει εναλλακτικούς υδάτινους πόρους. Η περιοχή μελέτης βρίσκεται στο κεντρικό τμήμα στην Ανατολική έρημο της Αιγύπτου. Αντιπροσωπεύει ένα από τα πολλά υποσχόμενα μέρη της αιγυπτιακής ερήμου για γεωργική επέκταση. Η ολοκληρωμένη χρήση δεδομένων τηλεπισκόπησης και τεχνικής GIS, με επιτόπιες έρευνες εδάφους, είναι γνωστές ως ισχυρές τεχνικές για τη χαρτογράφηση και την εξερεύνηση των υπόγειων υδάτων, ιδιαίτερα σε ξηρό περιβάλλον. Τις τελευταίες δεκαετίες, η διεθνής επιστημονική η κοινότητα έχει δείξει μεγάλο ενδιαφέρον για αυτό το θέμα και, κατά συνέπεια, πολλοί οι συγγραφείς έχουν χρησιμοποιήσει τεχνικές τηλεπισκόπησης και GIS για τα υπόγεια νερά.

2. Περιοχή Μελέτης

Η επιλογή της περιοχής μελέτης λαμβάνει υπόψη τη σημασία της στην εθνική ανάπτυξη. Το περιβάλλον της θεωρείται ως μία από τις πλέον ελπιδοφόρες περιοχές στον τομέα της γεωργικής ανάπτυξης στην Αίγυπτο. Αντιπροσωπεύει μία από τις πιο έτοιμες περιοχές για την ανάπτυξη της γεωργίας, ειδικά από την τους ρηχούς της υδροφορείς. Αυτό μπορεί να συμβάλει στην επέκταση της γεωργίας και της αύξησης του πληθυσμού από την κατοικημένη κοιλάδα του Νείλου. Επιπλέον, η περιοχή έχει άφθονες τοποθεσίες για οικοδομικά υλικά, ειδικά άμμο και χαλίκι και είναι προσβάσιμη μέσω ενός παλιού δρόμου της ερήμου που συνδέει την Ερυθρά Θάλασσα και τον ποταμό Νείλο κατά μήκος της οδού Qift-Qusier.

3.Στοιχεία και μέθοδοι

Κατά τη διάρκεια της μελέτης χρησιμοποιήθηκαν δορυφορικές εικόνες Landsat Enhanced Thematic Mapper (ETM+). Επίσης συγκεντρώθηκαν δέκα δείγματα υπόγειου νερού που αντιπροσωπεύουν βαθιά και ρηχά υπόγεια ύδατα, για να αποκτήσουν γενική εικόνα για την υδρογεωχημεία των υπογείων υδάτων στην περιοχή μελέτης. Η συνολική σκληρότητα, η ολική αλκαλικότητα, το ρΗ, η ηλεκτρική αγωγιμότητα και τα συνολικά διαλυμένα στερεά των δειγμάτων νερού μετρήθηκαν στο πεδίο χρησιμοποιώντας τη μέθοδο Hach. Η μελέτη πεδίου περιλαμβάνει επίσης στην έρευνα του τα γεωλογικά, γεωμορφολογικά και δομικά χαρακτηριστικά.

4.Αποτελέσματα και συζήτηση

Προκειμένου να οριοθετηθεί η θέση της προοπτικής των ζωνών υπογείων υδάτων στην περιοχή μελέτης, δημιουργήθηκαν διαφορετικοί θεματικοί χάρτες (όπως κλίση, δίκτυο ροής, γραμμές, λιθολογία και τοπογραφία), τοπογραφικοί και γεωλογικοί χάρτες. Η μεθοδολογία ακολούθησε για την προετοιμασία των υπόγειων υδάτων ζώνες που βασίζονται σε σημαντικότερες παραμέτρους που συμβάλλουν στον έλεγχο της αποθήκευσης των υπογείων υδάτων. Αυτές οι παράμετροι περιλαμβάνουν: (1) κλίση, η οποία ελέγχει την απορροή του νερού ή αν παραμένει στο έδαφος για αρκετό καιρό για να διεισδύσει, (2) δίκτυο ροής, το οποίο επηρεάζει τη διανομή της απορροής και της επαναφόρτισης των υπογείων υδάτων (3) lineament, που ενισχύουν σημαντικά τη διαπερατότητα προκαλώντας δευτερογενές πορώδες και επομένως κατακόρυφη διήθηση νερού για την επαναφόρτιση των υδροφορέων, (4) λιθολογικό ή βραχώδη τύπο, ο οποίος καθορίζει δυνατότητες διείσδυσης των εδαφών και των εκτεθειμένων πετρωμάτων που διέπουν τη ροή και την αποθήκευση νερού και (5) τοπογραφικό χάρτη.

5.Συμπεράσματα

Τα δεδομένα τηλεπισκόπησης και το σύστημα γεωγραφικών πληροφοριών χρησιμοποιούνται για να οριοθετήσουν ευνοϊκές περιοχές για την εγκαθίδρυση στην περιοχή μελέτης. Διάφοροι γεωγραφικοί θεματικοί χάρτες (δηλαδή κλίση, δίκτυο αποστράγγισης, γεωλογία, γραμμές και τοπογραφία και ζώνες προοπτικής για τα υπόγεια ύδατα), διαδραματίζουν σημαντικό ρόλο στην αποθήκευση και μετάδοση στα υπόγεια νερά. Η οριοθέτηση στις ζώνες προοπτικής των υπόγειων υδάτων πραγματοποιήθηκε με την ομαδοποίηση των δικτύων στα ολοκληρωμένα επίπεδα, χρησιμοποιώντας τεχνική GIS σε τέσσερις κατηγορίες που ορίζονται ως πολύ καλό, καλό, μέτριο και χαμηλό. Γενικό συμπέρασμα είναι ότι περίπου το 40% της περιοχής μελέτης αποτελεί ζώνες πολύ καλής ποιότητας και καλό δυναμικό υπογείων υδάτων. Αυτές οι ζώνες είναι πολύ μεγάλα πετρώματα πορώδους, έχουν πυκνές γραμμές και πολύ ήπια έως απαλή κλίση, πράγμα που υποδηλώνει ότι σημαντική ποσότητα καταβυθισμένου νερού επιτρέπεται να διεισδύσει στην υπόγεια επιφάνεια. Η χωρική κατανομή για τις περιοχές που ταξινομούνται ως «πολύ προοπτικές», συσχετίζονται με αυτές που έχουν πυκνό σχηματισμό ρουλεμάν και τις θέσεις τους στα υφιστάμενα πηγάδια. Αυτό καταδεικνύει τις δυνατότητες του RS και του GIS για οριοθέτηση διαφορετικών δυναμικών ζωνών υπογείων υδάτων για οποιαδήποτε ανάπτυξη και διαχείριση των υπόγειων υδάτων. Ο προοπτικός χάρτης δείχνει ότι υπάρχουν πολλές ανεξερεύνητες περιοχές που έχουν καλή δυνατότητα εξερεύνησης υπογείων υδάτων. Τα μοντέλα που παρουσιάζονται σε αυτή τη μελέτη θα πρέπει να δοκιμαστούν περαιτέρω για να προσδιοριστεί η απόδοση των φρεατίων σε διαφορετικές ζώνες.