Πέμπτη 4 Ιανουαρίου 2024

Η Πηγή του Αλμυρού Ηρακλείου - The spring of Almyros Heraklion.

Συγγραφέας: Κάρολος Μπεζές, Δρ Υδρογεωλόγος.

 

ΠΕΡΙΛΗΨΗ

Η καρστική πηγή του Αλμυρού Ηρακλείου εκφορτίζει το υδρογεωλογικό σύστημα του Ψηλορείτη. Η πηγή είναι υφάλμυρη, διότι το νερό του υδροφόρου ορίζοντα μολύνεται από την διείσδυση της θάλασσας μέσα στο καρστ. Τον χειμώνα, όμως, σε περίοδο μεγάλων παροχών, η αλατότητα του νερού μειώνεται και, συχνά, αυτό γίνεται εντελώς γλυκό, για μικρή σχετικά περίοδο. 

Προηγούμενες έρευνες έδειξαν, επίσης, ότι η ανύψωση της στάθμης εξόδου της πηγής και γενικά του υδροφόρου ορίζοντα προκαλεί μείωση της αλατότητας. Υπολογίζουμε, ότι για να γίνει εντελώς γλυκό το νερό της πηγής απαιτείται ανύψωση της στάθμης της τάξης των 25 - 30 μ.

Η προσεκτική γεωλογική μελέτη της περιοχής, καθώς και της αλατότητας συναρτήσει του χρόνου και των βροχοπτώσεων, δείχνει ότι το αλμυρό νερό, που εισβάλλει στον υδροφόρο ορίζοντα του Αλμυρού, προέρχεται από μεγάλη απόσταση ανάντη της πηγής και πιθανόν από τις υποθαλάσσιες πηγές του Μπαλίου.

 

RÉSUMÉ

La source karstique d’Almyros d’Héraklion décharge le système hydrogéologique de Psiloritis. La source est saumâtre, car l'eau de l'aquifère est contaminée par la pénétration de la mer dans le karst. En hiver, cependant, en période de crue, la salinité de l'eau baisse et souvent l'eau devient complètement douce, pendant une période relativement courte. 

Des recherches antérieures ont montré qu'une élévation du niveau de sortie de la source et de la nappe aquifère provoque une réduction de la salinité. Nous estimons que pour éliminer totalement la salinité, il est nécessaire de procéder à une surélévation du niveau de sortie de la source de l' ordre de 25 - 30 m.

L’étude géologique minutieuse de la région et aussi de la salinité en fonction du temps et des précipitations, ont montré que l'eau salée qui pénètre dans l’aquifère d’Almyros, provient d’une longue distance en amont de la source et, éventuellement, des sources sous-marines de Bali.

 

1. ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΑ ΣΤΟΙΧΕΙΑ ΤΗΣ ΠΗΓΗΣ ΤΟΥ ΑΛΜΥΡΟΥ ΗΡΑΚΛΕΙΟΥ.

Η πηγή του Αλμυρού Ηρακλείου είναι μια από τις σπουδαιότερες υφάλμυρες καρστικές πηγές της Κρήτης. Η πηγή τροφοδοτείται από τα ατμοσφαιρικά κατακρημνίσματα, που πέφτουν επάνω στην ορεινή μάζα του Ψηλορείτη, η οποία καλύπτεται κυρίως από ασβεστολιθικά περώματα. Τα κατακρημνίσματα διηθούνται αργότερα μέσα στο καρστ και μετά από μια μακρά διαδρομή μέσα στο υπέδαφος καταλήγουν στην πηγή του Αλμυρού. 

Η ανάβλυση της πηγής γίνεται πολύ κοντά στην ακτή και σε υψόμετρο 3 - 4 μ. Το νερό της πηγής είναι υφάλμυρο. Λόγω της γειτνίασης με την θάλασσα, η υφαλμύρυνση αποδόθηκε, αρχικά, σε διείσδυση του θαλασσινού νερού από τον κόλπο του Ηρακλείου προς τον καρστικό υδροφόρο ορίζοντα, που τροφοδοτεί την πηγή. Περαιτέρω έρευνες, όμως, έδειξαν, ότι αυτό δεν ισχύει και ότι η διείσδυση του θαλασσινού νερού προς τον υδροφόρο ορίζοντα γίνεται από τον κόλπο του Μπαλίου. Εκεί, υπάρχουν υποθαλάσσιες πηγές και μάλιστα εσταβέλλες, δηλαδή πηγές, οι οποίες για ένα διάστημα του χρόνου αναρροφούν θαλασσινό νερό. Ο πυθμένας της θάλασσας, στην ζώνη των πηγών, έχει βάθος 20 μ. περίπου.

Σύμφωνα με υπολογισμούς που βασίζονται στο υδατικό ισοζύγιο, η έκταση της λεκάνης απορροής (ή τροφοδοσίας) της πηγής ανέρχεται σε 160 τετ.χλμ. Λόγω της συμμετοχής του θαλασσινού νερού στην παροχή της πηγής, που είναι περίπου 25%, η πηγή εμφανίζεται να έχει λεκάνη τροφοδοσίας μεγαλύτερη, δηλαδή περίπου 200 τετ.χλμ.

Στην πραγματικότητα, η έκταση των ασβεστολιθικών σχηματισμών του Ψηλορείτη υπεβαίνει τα 300 τετ.χλμ. Επομένως υπάρχει μια περίσσεια όγκου απορροής ή τροφοδοσίας του καρστικού συστήματος του Ψηλορείτη, η οποία δεν εκρέει από την πηγή του Αλμυρού. Αυτή η περίσσεια απορροής, προφανώς κατευθύνεται προς το Μπαλί και εκρέει από τις υποθαλάσσιες πηγές. Οι πηγές του Μπαλίου, δεν έχουν μελετηθεί επαρκώς και δεν είναι γνωστό το ισοζύγιό τους. Έχει, όμως, αποδειχθεί ότι έχουν μεγάλη παροχή και ότι είναι υφάλμυρες.

Εκτός από την πηγή του Αλμυρού του Ηρακλείου και τις πηγές του Μπαλίου, το σύστημα του Ψηλορείτη διαθέτει και μία τρίτη έξοδο: τις πηγές του Φόδελε, που αναβλύζουν στο ενδιάμεσο της απόστασης Ηρακλείου - Μπαλίου, σε υψόμετρο 50 μ. περίπου. Είναι πιθανόν, οι πηγές αυτές να αποτελούν πηγές υπερπλήρωσης του συστήματατος του του Ψηλορείτη. 

Στην περίπτωση αυτή, οι πηγές του Αλμυρού και του Μπαλίου μπορεί να θεωρηθούν ως πηγές βάσης του καρστικού συστήματος, ευρισκόμενες, μαλιστα, σχεδόν στο ίδιο υψόμετρο. Λόγω αυτού του γεγονότος, μέσα στον υδροφόρο ορίζοντα επικρατεί μια λεπτή ισορροπία.  Ανάλογα με την γεωγραφική κατανομή των φορτίων, κατά την διάρκεια του έτους, είναι δυνατόν η υπόγεια ροή να κατευθύνεται, κατά προτίμηση, άλλοτε προς τον Αλμυρό, άλλοτε προς το Μπαλί και άλλοτε προς αμφότερες τις πηγές.

Εκ πρώτης όψεως, η πηγή του Μπαλίου, που εκρέει σε απόλυτο υψόμετρο -20 μ., φαίνεται να βρίσκεται χαμηλότερα από την πηγή του Αλμυρού, η οποία αναβλύζει σε υψόμετρο +3 μ. Επομένως, θα μπορούσαμε να φαντασθούμε, ότι το νερό του υδροφόρου ορίζοντα του Ψηλορείτη θα πρέπει να κατευθύνεται, κατά προτίμηση προς τις πηγές του Μπαλίου, σε όλη την διάρκεια του έτους. Όμως, αυτό είναι λάθος.

Λόγω του γεγονότος, ότι από τις εσταβέλλες του Μπαλίου (δυτικά) εισέρχεται - αποδεδειγμένα - θαλασσινό νερό, το νερό του υδροφόρου ορίζοντα, στην περιοχή αυτή, αναμένεται να είναι σχετικώς πυκνό. Το αντίθετο φαίνεται να συμβαίνει στην περιοχή του Αλμυρού (ανατολικά), όπου δεν υπάρχει αποδεδειγμένη επικοινωνία του καρστ με την θάλασσα, και το νερό του υδροφόρου ορίζοντα αναμένεται να είναι σχετικώς αραιό.

Κατά την θερινή περίοδο, όταν τα φορτία είναι χαμηλά και η στάθμη του υδροφόρου ορίζοντα πλησιάζει το επίπεδο της θάλασσας, αυτή η μικρή διαφορά πυκνότητας έχει ως αποτέλεσμα,  στις δυτικές περιοχές του συστήματος να επικρατούν υψηλότερα φορτία και στις ανατολικές χαμηλότερα. Αυτό έχει ως επακόλουθο να μετακινούνται μάζες υφάλμυρου νερού από τα δυτικά προς τα ανατολικά, δηλαδή από τις πηγές του Μπαλίου, προς την πηγή του Αλμυρού. Έτσι εξηγείται το φαινόμενο της υφαλμύρυνσης της πηγής του Αλμυρού. 

Πολλοί ερευνητές διαφωνούν με την παραπάνω εξήγηση και επιμένουν ότι η υφαλμύρυνση του Αλμυρού προέρχεται από τον κόλπο του Ηρακλείου. Ως απάντηση στους ισχυρισμούς αυτούς, έχουμε το δεδομένο, ότι οι γεωτρήσεις που έχουν γίνει πέριξ της πηγής του Αλμυρού, ουδέποτε εντοπισαν υδροφόρο στρώμα με νερό αλμυρότερο από αυτό της πηγής, δηλαδή δεν υπάρχει ουδεμία ένδειξη διείσδυσης θαλασσινού νερου από την πλευρά αυτή. 

Επίσης, παρακάτω, κατά την ανάλυση των δεδομένων της υδρογεωλογική έρευνας, που κάνουμε από το 1976 μέχρι σήμερα (2022),  θα αναφέρουμε και άλλα στοιχεία, που συνηγορούν υπέρ της άποψης, ότι η υφαλμύρυνση του Αλμυρού προκαλείται από τις εσταβέλλες του Μπαλίου και όχι από τον κόλπο του Ηρακλείου.

Αξίζει, εδώ, να αναφέρουμε μερικά στοιχεία, που αφορούν την μεθοδολογία της υδρογεωλογικής έρευνας. 

Η Κρήτη αποτελεί έναν προνομιούχο τόπο για την έρευνα των καρστικών πηγών και ιδιαίτερα των παρακτίων υφάλμυρων καρστικών πηγών. Υπάρχουν πολλές πηγές: Μαλαύρας, Αλμυρού Αγίου Νικολάου, Αλμυρού Ηρακλείου, Μπαλίου, Γεωργιούπολης, Αρμένων, Στύλου, Αγιάς Χανίων κλπ. Όλες αυτές οι πηγές αποτέλεσαν  αντικείμενο των ερευνών μου, από το 1976 και μετά, όταν άρχισα να εργάζομαι στην Κρήτη, ως γεωλόγος του ΙΓΜΕ, αρχικά στον Άγιο Νικόλαο και αργότερα στο Ηράκλειο

Σε όλες τις περιπτώσεις, βασικό στοιχείο της υδρογεωλογικής έρευνας από απόψεως μεθοδολογίας, ήταν η συσχέτιση των παραμέτρων της κάθε πηγής (παροχή, στάθμη εξόδου, χλωριόντα, αγωιμότητα, θερμοκρασία κλπ.), με τις παραμέτρους των υδροφόρων οριζόντων, που τροφοδοτούν την αντίστοιχη πηγή (στάθμη, θερμοκρασία νερού, χλωριόντα, αγωγιμότητα κλπ). Όλες αυτές οι παράμετροι μετρήθηκαν συστηματικά (σε εβδομαδιαία ή ημερήσια κλίμακα) και σχηματίσθηκαν χρονοσειρές, οι οποίες και συσχετίσθηκαν μεταξύ τους, καθώς και με αντίστοιχες χρονοσειρές μετεωρολογικών δεδομένων. Το πρωταρχικό ζητούμενο σε κάθε περίπτωση ήταν ο προσδιορισμός της λεκάνης τροφοδοσίας (ή απορροής) κάθε πηγής.

Γρήγορα διαπιστώσαμε, ότι μέσα στην λεκάνη τροφοδοσίας και μάλιστα στο πλέον κατάντη τμήμα της, δηλαδή ακριβώς ανάντη της πηγής, σχηματίζεται πάντοτε ένας υδροφόρος ορίζοντας, δηλαδή μια περιοχή εντός του καρστ, η οποία είναι κορεσμένη από νερό. Σε όλες, ανεξαιρέτως, τις περιπτώσεις, η επιφάνεια του υδροφόρου ορίζοντα - μετρούμενη σε πιεζόμετρα - είναι σχεδόν επίπεδη, με κλίση προς την πηγή, δηλαδή προς την κατεύθυνση της κύριας ροής. 

Από την σύγκριση μεταξύ των χρονοσειρών στάθμης των γεωτρήσεων μιας περιοχής, διαπιστώσαμε ότι, στην περίπτωση ενός ενιαίου υδροφόρου ορίζοντα, όλες οι στάθμες των πιεζομέτρων ακολουθούν παρόμοια (παράλληλη) ετήσια πορεία αυξομειώσεων, στενά συσχετιζόμενη με την πορεία των κατακρημνισμάτων. Δηλαδή μετά από κάθε έντονη βροχόπτωση, που προκαλεί κατείσδυση νερού στο υπέδαφος και τροφοδοσία του υδροφόρου ορίζοντα, ακολουθεί ανύψωση της στάθμης και μάλιστα ομοιόμορφα σε όλη την έκταση του υδροφόρου ορίζοντα. Η διαπίστωση αυτή αποτελεί κανόνα και ισχύει και το αντίστροφο, δηλαδή εάν η στάθμη ενός πιεζομέτρου δεν ακολουθεί την γενική πορεία των υπολοίπων πιεζομέτρων, τότε είναι πιθανότατο, ότι το πιεζόμετρο δεν λειτουργεί ή ότι το πιεζόμετρο βρίσκεται εκτός του υδροφόρου ορίζοντα.

Η σύγκριση των χρονοσειρών παροχής μιας πηγής με τις χρονοσειρές στάθμης των πιεζομέτρων που βρίσκονται ανάντη της πηγής είναι κεφαλαιώδους σημασίας. Όπως διαπιστώθηκε, μεταξύ στάθμης και παροχής υπάρχει γραμμική συσχέτιση, σε όλες τις περιπτώσεις, ανεξαιρέτως. Αυτό αποτελεί κανόνα. Δηλαδή, εάν οι αυξομειώσεις της παροχής μιας πηγής δεν συμβαδίζουν χρονικά με τις αυξομοιώσεις της στάθμης του υδροφόρου ορίζοντα, τότε αυτό σημαίνει ότι η πηγή και ο συγκεκριμένος υδροφόρος ορίζοντας ανήκουν σε διαφορετικές υδρολογικές λεκάνες ή ότι η παροχή της πηγής επηρεάζεται από εξωγενείς παράγοντες (εκτός υδροφόρου ορίζοντα). Αναφέρουμε, παρακάτω, δύο χαρακτηριστικές περιπτώσεις:

Στην πρώτη περίπτωση, στην πηγή του Αλμυρού Αγίου Νικολάου, διαπιστώθηκε, ότι μεταξύ της παροχής της πηγής και της στάθμης των γεωτρήσεων ανάντη της πηγής, παρατηρείται ασυμφωνία συμεριφοράς: Η πηγή παρουσιάζει έντονες ημερήσιες, διακυμάνσεις της παροχής, ενώ η στάθμη στα πιεζόμετρα μεταβάλλεται ομαλά και σχετικώς αργά ακολουθώντας την ετήσια πορεία της επανατροφοδοσίας και της στείρευσης του συστήματος. Όπως διαπιστώθηκε, μετά από επισταμένες έρευνες, οι διακύμανση της παροχής της πηγής οφείλεται στην μεταβολή της στάθμης της θάλασσας, που προκαλείται από την παλίρροια. Διευκρίνίσθηκε, μάλιστα, ότι αύξηση της στάθμης της θάλασσας, προκαλεί αύξηση της παροχής της πηγής και αντιστρόφως.

Η δεύτερη περίπτωση αφορά την πηγή του Αλμυρού Ηρακλείου και σε αυτήν θα αναφερθούμε παρακάτω.

Η παροχή και η αλατότητα (περιεκτικότητα σε χλωριόντα) του νερού της πηγής του Αλμυρού παρουσιάζουν πολύ έντονες χρονικές διακυμάνσεις. 

Τον χειμώνα, μετά από κάθε έντονη βροχόπτωση, η παροχή υπερβαίνει τα 40 κ.μ./δλπ. και, ταυτόχρονα, η αλατότητα πέφτει σε πολύ χαμηλά επίπεδα ή μηδενίζεται. Κάθε κύκλος αυξομείωσης της παροχής διαρκεί όσο περίπου και ο κύκλος της αντίστοιχης βροχόπτωσης.

Το καλοκαίρι δεν υπάρχουν βροχοπτώσεις, η παροχή περιορίζεται σε 3 – 4 κ.μ./δλπ. και η αλατότητα φθάνει τα 4.000 – 5.000 ppm χλωριόντων, δηλαδή το νερό της πηγής περιέχει 20 – 25% θαλασσινό νερό. 

Παλαιότερες μελέτες έδειξαν, ότι όταν η παροχή κυμαίνεται μεταξύ 3 και 10 - 12 κ.μ./δλπ, η αλατότητα ακολουθεί πορεία αντιστρόφως ανάλογη της παροχής. Όταν όμως η παροχή υπερβεί την κρίσιμη τιμή των 10 - 12 κ.μ./δλπ, τότε το νερό γίνεται εντελώς γλυκό. Η μετάβαση από την κατάσταση του υφάλμυρου στην κατάσταση του γλυκού νερού γίνεται πολύ απότομα και μπορεί να επαναληφθεί πολλές φορές μέσα σε κάθε υδρολογικό έτος, ακολουθώντας στενά την δίαιτα των βροχοπτώσεων. Όμως, όπως έδειξαν οι  σχετικές παρατηρήσεις, η μετάβαση από την κατάσταση του υφάλμυρου στην κατάσταση του γλυκού νερού (και αντιστρόφως) δεν γίνεται πάντοτε για μια ορισμένη τιμή παροχής, αλλά το φαινόμενο επαναλαμβάνεται εντός μιας ευρείας τιμής παροχών, που κυμαίνεται, όπως αναφέρθηκε,  μεταξύ 10 και 12 κ.μ./δλπ. Επίσης, παρατηρείται ότι η τιμή της κρίσιμης παροχής, που σημειώνεται κατά την φάση ανόδου του υδρογραφήματος (χρονική περίοδος αύξησης της παροχής) διαφέρει σημαντικά από την κρίσιμη παροχή που σημειώνεται κατά την φάση πτώσης του υδρογραφήματος.

Εν πάση περιπτώσει, το γεγονός ότι το φαινόμενο επαναλαμβάνεται κανονικά, καθ' όλα τα υδρολογικά έτη, καθώς και το γεγονός ότι το νερό γίνεται εντελώς γλυκό πολύ απότομα, όταν ξεπερασθεί η κρίσιμη παροχή,  αποτέλεσαν αφορμή για να διατυπωθούν διάφορες θεωρίες σχετικά με τον μηχανισμό υφαλμύρυνσης της πηγής, οι οποίες βασίζονται σε δύο βασικές προϋποθέσεις: 

α) ο μηχανισμός έχει σχέση με την διακύμανση των φορτίων που επικρατούν μέσα στο καρστικό υδροφόρο στρώμα, που τροφοδοτεί την πηγή του Αλμυρού, δηλαδή τα χαμηλά φορτία προκαλούν διείσδυση του θαλασσινού νερού προς το καρστ, ενώ τα υψηλά φορτία προκαλούν την εκτόπιση του θαλασσινού (ή υφάλμυρου) νερού προς την θάλασσα, και  

β) η διείσδυση της θάλασσας γίνεται από κοντινή απόσταση, δηλαδή από τον κόλπο του Ηρακλείου.

Η πρώτη από τις δύο παραπάνω προϋποθέσεις έχει γενική εφαρμογή και ισχύει σε όλα τα παράκτια καρστικά συστήματα. Δηλαδή αποτελεί τον βασικό μηχανισμό υφαλμύρυνσης των υδροφόρων στρωμάτων. Η συνθήκη αυτή επιβεβαιώθηκε ότι ισχύει και στο σύτημα του Αλμυρού Ηρακλείου.

Η δεύτερη, όμως, προϋπόθεση αποδείχθηκε προβληματική, στην πράξη. Αρχικά θεωρήθηκε ότι η είσοδος της θάλασσας γίνεται από τον κόλπο του Ηρακλείου, λόγω της κοντινής απόστασης και λόγω της απότομης μετάβασης από το καθεστώς του υφάλμυρου νερού στο καθεστώς του γλυκού νερου. Το φαινόμενο αυτό συνηγορούσε υπέρ της απόψεως, ότι στο εσωτερικό του καρστ, η έκταση της υφάλμυρης περιοχής ήταν σχετικώς πολύ μικρή, πράγμα που είχε ως αποτέλεσμα το θαλασσινό νερό να εκπλένεται εύκολα και γρήγορα, μετά από κάθε αύξηση των φορτίων, που προκαλούσαν αύξηση της παροχής πέραν της κρισίμου.

Σήμερα, η επεξεργασία όλων των στοιχείων της περιόδου 1968 – 2016 δείχνει, ότι κατά τις πολύ ξηρές χρονιές, η μέγιστη αλατότητα, φθάνει 6.000 ppm και η ελάχιστη παροχή 3,1 κ.μ./δλπ.. Γνωρίζοντας, ότι η θάλασσα περιέχει 21.000 ppm χλωριόντων, υπολογίζουμε ότι η μέγιστη περιεκτικότητα σε θαλασσινό νερό αγγίζει το 28,5%.

Η έρευνα του Αλμυρού ξεκίνησε συστηματικά το 1968. Με βάση τις δύο βασικές ιδέες που αναφέραμε πιό πανω, προτάθηκαν διάφορα έργα με στόχο την βελτίωση της ποιότητας του νερού. Το σημαντικότερο έγινε το 1977 από το Υπ. Γεωργίας με την κατασκευή ενός φράγματος, το οποίο μπορεί να ανυψώσει την στάθμη εκροής της πηγής από το απόλυτο υψόμετρο +2 στο +10 μ. περίπου. 

Η βασική ιδέα ήταν, ότι η αύξηση των φορτίων του υδροφόρου ορίζοντα, στην περιοχή της πηγής, θα προκαλούσε ανάλογη αύξηση των φορτίων στον υδροφόρο ορίζοντα, πράγμα που θα είχε ως αποτέλεσμα να μειωθεί ή να παρεμποδισθεί εντελώς η εισβολή του θαλασσινού νερού προς το υδροφόρο στρώμα. 

Όμως το πείραμα ανύψωσης της στάθμης, που επακολούθησε την κατασκευή του φράγματος, το 1977, δεν επέφερε την επιθυμητή βελτίωση της ποιότητας, ώστε το νερό να γίνει χρησιμοποιήσιμο. Αυτό το γεγονός συνετέλεσε στο να εγκαταλειφθούν, έκτοτε, ανάλογες προσπάθειες εκμετάλλευσης του Αλμυρού.

Παρ' όλα αυτά, το παραπάνω πείραμα απέδειξε κάτι πολύ σημαντικό: ότι η πηγή του Αλμυρού δεν επικοινωνεί άμεσα με την κοντινή προς αυτήν θάλασσα (τον κόλπο του Ηρακλείου). 

Πράγματι, εάν υπήρχε επικοινωνία, με την ανύψωση της στάθμης στο +10 μ., οι δημιουργούμενες υπερπιέσεις μέσα στον υδροφόρο ορίζοντα, θα είχαν προκαλέσει διαφυγές του νερού προς την θάλασσα, η οποία απέχει μόνο 1 χλμ. περίπου από την πηγή. Κάτι τέτοιο, όμως δεν παρατηρήθηκε. 

Επίσης, καθ' όλη την διάρκεια των πειραμάτων ανύψωσης της στάθμης, δεν σημειώθηκε αξιόλογη μείωση της παροχής της πηγής. 

Βέβαια, υποστηρίχθηκε, ότι η επικοινωνία πηγής - θάλασσας γίνεται μέσω ενός καρστικού αγωγού (σίφωνα) που βρίσκεται πολύ βαθιά και απαιτεί πολύ υψηλές πιέσεις για να επιτευχθεί η εκροή του γλυκού νερού προς την θάλασσα. Όμως κάτι τέτοιο φαίνεται εντελώς απίθανο, διότι ο καρστικός αγωγός θα έπρεπε να φθάνει σε βάθος μεγαλύτερο των 400 μ. (ως γνωστόν στήλη γλυκού νερού 410 μ. αντισταθμίζεται από στήλη θαλασσινού νερού 400 μ.) και, όπως έχει αποδειχθεί από την γεωτρητική έρευνα που έχει γίνει, σε αυτά τα βάθη συναντώνται μόνο αδιαπέρατα φυλλιτικά πετρώματα και όχι ασβεστόλιθοι. 

Άρα, η διείσδυση του θαλασσινού νερού δεν μπορούσε να γίνει από τον κόλπο του Ηρακλείου.

Μετά το 1977, οι έρευνες που πραγματοποιήσαμε στην περιοχή, είχαν σαν στόχο να διευκρινίσουν τον μηχανισμό ανάμιξης γλυκού - θαλασσινού νερου και κυρίως να εντοπίσουν την περιοχή ή την ζώνη από την οποία εισβάλλει στο υδροφόρο στρώμα το θαλασσινό νερό.

Το 1987, η ΥΕΒ πραγματοποίησε νέο πείραμα ανύψωσης της στάθμης, που είχε παρατεταμένη διάρκεια, 10 μηνών περίπου. Διαπιστώθηκε, ότι ανύψωση στο επίπεδο των +10 μ. επιφέρει μείωση των χλωριόντων κατά 30% περίπου, δηλαδή αποδείχθηκε αναμφισβήτητα, ότι η αύξηση των φορτίων προκαλεί μείωση του ρυθμού διείσδυσης του θαλασσινού νερού. Η ανακάλυψη αυτή μας ώθησε να συνεχίσουμε τις έρευνές μας, σε προσωπικό επίπεδο πλέον, κατά τα επόμενα χρόνια.  

Τα αποτελέσματα των ερευνών μας οδηγούν στα εξής συμπεράσματα:

Η πηγή του Αλμυρού συνδέεται υδρογεωλογικώς με τις υποθαλάσσιες πηγές του Μπαλίου, που αναβλύζουν σε απόσταση 20 χλμ. περίπου, δυτικά του Αλμυρού. Η είσοδος της θάλασσας γίνεται από τις πηγές του Μπαλίου, που λειτουργούν αμφίδρομα. Το θαλασσινό νερό εισβάλλει στην ενδοχώρα και δημιουργεί ένα πολύ εκτεταμένο υφάλμυρο υδροφόρο στρώμα, που καταλαμβάνει ολόκληρη την περιοχή μεταξύ Μπαλίου και Αλμυρού. Το υφάλμυρο υδροφόρο δεν έχει εντοπισθεί μέχρι σήμερα από τις γεωτρήσεις, διότι βρίσκεται σε πολύ μεγάλα βάθη, πιθανότατα σε αρνητικό απόλυτο υψόμετρο.

Η έξοδος του νερού του υδροφόρου γίνεται από την πηγή του Αλμυρού, σε όλη την διάρκεια του έτους, και από τις υποθαλάσσιες πηγές του Μπαλίου, μόνο κατά την χειμερινή περίοδο, όταν τα φορτία στο εσωτερικό του υδροφόρου είναι σχετικώς υψηλά. 

Κατά την θερινή περίοδο, όταν τα φορτία είναι χαμηλά, παύει να εκρέει νερό από τις πηγές του Μπαλίου. Στην συνέχεια, όταν μειωθούν ακόμη περισσότερο τα φορτία, οι πηγές, που βρίσκονται στον πυθμένα της θάλασσας, σε βάθος 20 μ. περίπου, αρχίζουν να αναρροφούν θαλασσινό νερό, σε μεγάλες ποσότητες, της τάξης του 1 κ.μ./δλπ. 

Είναι φανερό, ότι η μελέτη του μηχανισμού ανάμιξης γλυκού - θαλασσινού νερού έπρεπε να πριλαμβάνει και τις πηγές του Μπαλίου, καθώς και τον υδροφόρο ορίζοντα που εκτείνεται μεταξύ Αλμυρού και Μπαλίου. 

Όμως κάτι τέτοιο δεν κατέστη εφικτό μέχρι σήμερα, λόγω των μεγάλων δυσχεριών που παρουσιάζονται. Η έρευνα, κατά τα τελευταία 50 χρόνια, περιορίσθηκε στην πηγή του Αλμυρού για διάφορους λόγους, όπως είναι: α) η ευκολία προσπέλασης, β) η γειτνίαση με την πόλη του Ηρακλείου και γ) η εμφάνιση, έστω και περιοδικά, γλυκού νερού, δυνητικά εκμεταλλευσιμου.

Στην πραγματικότητα θα έπρεπε να ερευνηθούν δύο φαινόμενα, που εμφανίζουν περιοδικότητα: α) η περιοδική εμφάνιση γλυκού νερού στην πηγή του Αλμυρού και β) η περιοδική λειτουργία των πηγών του Μπαλίου. Τα δύο φαινόμενα λαμβάνουν χώρα κατά την χειμερινή περίοδο, όμως δεν είναι γνωστό εάν συμβαίνουν ταυτόχρονα, διότι δεν υπάρχουν λεπτομερή στοιχεία για την δίαιτα των πηγών του Μπαλίου. Το ίδιο συμβαίνει και κατά την θερινή περίοδο, όταν η ροή στις πηγές του Μπαλίου αντιστρέφεται. Η έναρξη εισροής θαλασσινού νερού δεν φαίνεται να επηρεάζει, άμεσα, την πηγή του Αλμυρού, άν και ο γεωλόγος Περικλής Οικονομόπουλος υποστήριξε το αντίθετο. 

Αναγκαστικά, λοιπόν, λόγω έλλειψης μετρήσεων, η έρευνα, μέχρι σήμερα, περιορίσθηκε στην πηγή του Αλμυρού.

Στο παρόν άρθρο περιλαμβάνονται τα αποτελέσματα από την επεξεργασία των δεδομένων υπαίθρου (γεωλογικές αναγνωρίσεις και χαρτογραφήσεις) και των μετρήσεων παροχής, στάθμης και αλατότητας, που έκανε στην περιοχή ο γράφων, στην περίοδο μεταξύ Αυγούστου 1979 και Απριλίου 1982, κατά την οποία εργαζόταν ως υδρογεωλόγος στο ΙΓΜΕ, καθώς και οι παρατηρήσεις που έγιναν αργότερα από τον ίδιο και συνεχίζονται μέχρι σήμερα (2021). 

Ελήφθησαν, επίσης, υπόψη και οι μετρήσεις που είχαν συλλεγεί προηγουμένως από το Υπουργείο Γεωργίας (ΥΕΒ), στα πλαίσια σχετικών ερευνών, που ξεκίνησαν τον Απρίλιο 1968, υπό την επίβλεψη του FAO. Τα στοιχεία αυτά, καθώς και όλες οι σχετικές εκθέσεις, μας παραχωρήθηκαν από τους γεωλόγους της ΥΕΒ Περικλή Οικονομόπουλο και Δημήτρη Παπαμαστοράκη.

Ο γράφων, στα πλαίσια της επαγγελματικής του δραστηριότητας, στην περίοδο 1989 – 1992, εκπόνησε για λογαριασμό της ΔΕΥΑ Ηρακλείου την Υδρογεωλογική Μελέτη Ευρύτερης Περιοχής Τυλίσου. Κατά την διάρκεια της μελέτης αυτής κατασκευάσθηκε πλήθος γεωτρήσεων ανάντη της πηγής του Αλμυρού και έγινε νέα επεξεργασία όλων των στοιχείων, που είχαν προκύψει μέχρι εκείνη την εποχή, από διάφορες Υπηρεσίες. Τα βασικά συμπεράσματα δημοσιεύθηκαν αργότερα και σε επιστημονικό συνέδριο (1993, 2ο Υδρογεωλογικό Συνέδριο, Πάτρα). 

Πρόσθετες πληροφορίες για την πηγή του Αλμυρού Ηρακλείου βρίσκονται στην διεύθυνση: https://ydrogeologia.blogspot.com/2020/03/bemer-almyros-heraklion-creta-model.html

 
 
2. Η ΓΕΩΛΟΓΙΚΗ ΔΟΜΗ ΤΟΥ ΨΗΛΟΡΕΙΤΗ ΚΑΙ ΤΩΝ ΤΑΛΑΙΩΝ ΟΡΕΩΝ

Το καρστικό σύστημα του Αλμυρού Ηρακλείου έχει δημιουργηθεί μέσα στα ασβεστολιθικά πετρώματα που σχηματίζουν τους ορεινούς όγκους της Ίδης ή Ψηλορείτη και των Ταλαίων Ορέων ή Κουλούκωνα, στην Κεντρική Κρήτη.

Στρωματογραφικώς, οι δύο ορεινοί όγκοι έχουν παρόμοια δομή.

Στην βάση της στρωματογραφικής στήλης εμφανίζεται το Φυλλιτικό Σύστημα της Κρήτης, μια πολύ παχιά σειρά ημιμεταμορφωμένων σχιστολιθικών πετρωμάτων, που αποτελεί το υπόβαθρο της Κρήτης.

Επάνω στους φυλλίτες, βρίσκονται επωθημένες δυο διαφορετικές ασβεστολιθικές ενότητες: η ενότητα των μαρμάρων Plattenkalk και η ενότητα των ασβεστοδολομιτών της σειράς της Τρίπολης. Εδώ, μπορεί να προστεθεί και μια τρίτη "ασβεστολιθική" ενότητα, οι Καρνεόλες του Μειοκαίνου, δηλαδή τα ασβεστολιθικά λατυποπαγή και κροκαλοπαγή, τεκτονικής προελεύσεως, που αποτέθηκαν στην βάση των δύο ασβεστολιθικών ενοτήτων, κατά την φάση της επώθησής των επί των φυλλιτών, στο Ανώτερο Μειόκαινο. Στον Ψηλορείτη, οι Καρνεόλες έχουν μεγάλη εξάπλωση και συγχέονται, συχνά, με τους ασβεστόλιθους της Τρίπολης.

Το πάχος των ασβεστολιθικών ενοτήτων δεν είναι μεγάλο. Είναι της τάξης των 300 - 500 μ., ανάλογα με την περιοχή.

Το σύνολο των στρωμάτων, δηλαδή οι υποκείμενοι φυλλίτες και οι υπερκείμενοι ασβεστόλιθοι, αρχικά είχε επίπεδη και οριζόντια διάταξη, ευρισκόμενο σχεδόν στο υψόμετρο της θάλασσας. Αργότερα, όμως, το σύνολο αυτό πτυχώθηκε έντονα και κατά το Μέσο Πλειόκαινο σχηματίσθηκαν δύο μεγάλα αντίκλινα: το αντίκλινο του Ψηλορείτη και το αντίκλινο του Κουλούκωνα, διαχωριζόμενα σήμερα από ένα σύγκλινο, που εντοπίζεται στην περιοχή Μάραθου - Δαμάστας. Η ανύψωση των ορέων ήταν σημαντική. Ο Ψηλορείτης έχει υψόμετρο περίπου 2400 μ. και ο Κουλούκωνας περίπου 1050 μ.

Από λιθολογικής απόψεως, ο Ψηλορείτης έχει δομηθεί από τα μάρμαρα της ενότητας των Plattenkalk και τους ασβεστοδολομίτες της σειράς της Τρίπολης, ενώ ο Κουλούκωνας αποτελείται αποκλειστικά από μάρμαρα, τα οποία είναι παρόμοια με αυτά των Plattenkalk.

Μεταξύ των δύο ασβεστολιθικών σειρών, Plattenkalk και Τρίπολης δεν παρεμβάλλεται κάποιο στεγανό στρώμα, αλλά οι δύο σειρές εφάπτονται πλευρικώς μεταξύ τους, μέσω ρηγμάτων. Επομένως υπάρχει υδραυλική επικοινωνία μεταξύ των δύο σειρών.

Από υδρογεωλογικής απόψεως, τα ανθρακικά πετρώματα αποτελούν υδροπερατά πετρώματα και  σχηματίζουν καρστικά υδροφόρα στρώματα, εντός των οποίων το νερό των ατμοσφαιρικών κατακρημνισμάτων κατεισδύει, κυκλοφορεί και αποθηκεύεται.

Επειδή το υπόβαθρο των δύο ασβεστολιθικών ενοτήτων, Plattenkalk και Τρίπολης, σχηματίζεται από το Φυλλιτικό Σύστημα της Κρήτης, που είναι αδιαπέρατο, και επειδή μεταξύ Ψηλορείτη και Κουλούκωνα σχηματίζεται το σύγκλινο Μάραθου - Δαμάστας, είναι προφανές ότι όλες σχεδόν οι υπόγειες ροές - βορείως του Ψηλορείτη και νοτίως του Κουλούκωνα - κατευθύνονται προς τα χαμηλότερα υψόμετρα και συγκεντρώνονται στην αξονική περιοχή του σύγκλινου.

Στην δεδομένη περιοχή, τα δύο καρστικά συστήματα, Ψηλορείτη και Κουλούκωνα, επικοινωνούν υδραυλικώς μεταξύ τους, σχηματίζοντας, τοπικά, ένα ενιαίο καρστικό υδροφόρο στρώμα ή σύστημα, τα νερά του οποίου εκφορτίζονται, ταυτόχρονα, από την πηγή του Αλμυρού, στην ανατολική άκρη, και από τις υποθαλάσσιες πηγές του Μπαλίου, στην δυτική άκρη του συστήματος. Παρακάτω, θα ονομάζουμε αυτό το σύστημα Καρστικό Σύστημα Αλμυρού - Μπαλίου ή απλώς Σύστημα Αλμυρού, δεδομένου ότι τα υπάρχοντα στοιχεία και οι σχετικές αναλύσεις αφορούν σχεδόν αποκλειστικά την πηγή του Αλμυρού Ηρακλείου.


Σχήμα 1. Γεωλογικός Χάρτης περιοχής Ψηλορείτη - Κουλούκωνα.


3. ΤΑ ΟΡΙΑ ΤΟΥ ΥΔΡΟΓΕΩΛΟΓΙΚΟΎ ΣΥΣΤΗΜΑΤΟΣ ΤΟΥ ΑΛΜΥΡΟΥ.

Τα όρια συστήματος του Αλμυρού ορίζονται ως εξής:

Στην βόρεια ακτή της Κρήτης, τα μάρμαρα του Κουλούκωνα περικλείονται από Φυλλίτες, με αποτέλεσμα να μην υπάρχει επικοινωνία του καρστ με την θάλασσα, παρά μόνο σε ένα πολύ στενό σημείο, στην περιοχή του Μπαλίου, όπου και εμφανίζονται οι μεγάλες υποθαλάσσιες πηγές. Οι πηγές του Μπαλίου λειτουργούν ως εσταβέλλες. Κατά την χειμερινή περίοδο εκρέει γλυκό ή υφάλμυρο νερό από τις πηγές, ενώ κατά την θερινή περίοδο εισρέει θαλασσινό νερό. Η είσοδος του θαλασσινού νερού μέσα στο υδροφόρο στρώμα έχει ως αποτέλεσμα την έντονη υφαλμύρυνση των υπόγειων νερών, στην περιοχή του Κουλούκωνα. Όπως θα δούμε σε επόμενη παράγραφο, στην υφάλμυρη περιοχή του Κουλούκωνα οφείλεται η υφαλμύρυνση της πηγής του Αλμυρού. 

Στο ανατολικό μέρος του Ψηλορείτη, τα ανθρακικά πετρώματα βρίσκονται επωθημένα επάνω στις μάργες του Νεογενούς της Λεκάνης Ηρακλείου - Μεσαράς.  Επομένως, το καρστ είναι προστατευμένο από την θάλασσα, από την πλευρά αυτή. Στην συγκεκριμένη περιοχή αναβλύζει και η πηγή του Αλμυρού, της οποίας, όμως, η υφαλμύρυνση δεν οφείλεται σε διείσδυση της θάλασσας από τα ανατολικά, αλλά από τα δυτικά, δηλαδή από την περιοχή του υφάλμυρου υδροφόρου στρώματος του Κουλούκωνα και τις εσταβέλλες του Μπαλίου.

Προς Νότο, οι Plattenkalk και ασβεστοδολομίτες της Τρίπολης βρίσκονται επωθημένοι επάνω σε νεογενή μολάσσα, φυλλίτες και υπερβασικά πετρώματα της Λεκάνης του Τυμπακίου. Επομένως, και από την πλευρά αυτή, το καρστικό σύστημα βρίσκεται προστατευμένο από την θάλασσα. Στην περιοχή αυτή υπάρχουν μόνο μικρής σημασίας καρστικές πηγές (Γέργερης, Ζαρού κλπ).

Οι ασβεστολιθικοί σχηματισμοί του δυτικού τμήματος του Ψηλορείτη και του Κουλούκωνα, βρίσκονται επίσης επωθημένοι επί των νεογενών σχηματισμών της Λεκάνης του Περάματος, που είναι στεγανοί σχηματισμοί και προστατεύουν το σύστημα από θαλάσσιες διεισδύσεις.

Έτσι, γίνεται φανερό, ότι οι μοναδικές έξοδοι για όλα τα καρστικά νερά του Ψηλορείτη και του Κουλούκωνα είναι, στα ΒΔ οι πηγές του Μπαλίου και στα ΒΑ η πηγή του Αλμυρού Ηρακλείου.

Σύμφωνα με πρόσφατες χαρτογραφήσεις, το καρστ του Ψηλορείτη και το καρστ του Κουλούκωνα συνδέονται μεταξύ τους, μέσω μιας στενής ασβεστολιθικής ζώνης, που βρίσκεται στην περιοχή Μάραθου – Φόδελε, μεταξύ των δύο αντικλίνων Ψηλορείτη και Κουλούκωνα.

Έτσι, δεχόμαστε, ότι στο εσωτερικό των δύο ασβεστολιθικών όγκων σχηματίζεται ένας ενιαίος καρστικός υδροφόρος ορίζοντας, που εκφορτίζεται, όπως αναφέραμε, από δύο εξόδους συγχρόνως: α) την πηγή του Αλμυρού Ηρακλείου και β) τις υποθαλάσσιες πηγές του Μπαλίου.

Υπάρχει το ενδεχόμενο να υφίσταται και τρίτη έξοδος του καρστικού συστήματος: Οι πηγές του Φόδελε, οι οποίες αναβλύζουν μεταξύ Αλμυρού και Μπαλίου, με την μορφή πηγών υπερπλήρωσης. Οι πηγές αυτές δεν έχουν ερευνηθεί ακόμη λεπτομερώς και είναι άγνωστος ο ακριβής μηχανισμός λειτουργίας τους.



4. ΥΔΡΑΥΛΙΚΑ ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΑ ΤΗΣ ΤΗΣ ΠΗΓΗΣ ΤΟΥ ΑΛΜΥΡΟΥ.

Η παροχή της πηγής του Αλμυρού τον χειμώνα παρουσιάζει μεγάλες διακυμάνσεις, από 7 μέχρι 50 κ.μ./δλπ.. Η άνοδος και η πτώση του υδρογραφήματος είναι πολύ απότομη και κάθε πλημμυρικός κύκλος διαρκεί μόλις 4-5 ημέρες, όσο, δηλαδή, διαρκούν, συνήθως, και οι βροχοπτώσεις. 
 
Τον Ιούνιο, η παροχή είναι 5–6 κ.μ./δλπ. και τον Οκτώβριο 3,5-4 κ.μ./δλπ.. Η ποσότητα του θαλασσινού νερού, που συμμετέχει στην παροχή της πηγής, είναι αντίστοιχα 0,6 και 0,8 κ.μ./δλπ.. Συνεπώς, το γλυκό νερό της πηγής είναι 4,4–5,4 κ.μ./δλπ. το Ιούνιο και 2,7–3,2 κ.μ./δλπ. τον Οκτώβριο. Η μέση ετήσια παροχή γλυκού νερού είναι 4 κ.μ./δλπ. περίπου.

Η έκταση της λεκάνης τροφοδοσίας του συστήματος εκτιμάται σε 200 τετ.χλμ.


4.1. Η παροχή κατά το θέρος.

Το σημαντικό μέγεθος της λεκάνης τροφοδοσίας επιβεβαιώνεται και από το γεγονός ότι ο συντελεστής στείρευσης είναι πολύ μικρός (α < 0,002/ημέρα). Γιατί έχει διαπιστωθεί από μελέτες καρστικών συστημάτων, ότι παρόμοιοι μικροί συντελεστές στείρευσης (α < 0,010) παρατηρούνται σε λεκάνες μεγάλης έκτασης, 300 - 1400 τετ.χλμ. Αντίθετα μεγάλοι συντελεστές (α > 0,100) παρατηρούνται σε μικρές λεκάνες, έκτασης 10-30 τετ.χλμ.
 
Υπενθυμίζεται ότι ο συντελεστής α εκφράζει - προσεγγιστικά - το ποσοστό των αποθεμάτων του υδροφόρου στρώματος, το οποίο εκφορτίζεται καθημερινώς από την πηγή. Δηλαδή, στη περίπτωση του Αλμυρου, α = 0,002 σημαίνει ότι ημερησίως από την πηγή εκρέεουν τα 2/1000 των αποθεμάτων.

Συνήθως, ο συντελεστής στείρευσης υπολογίζεται γραφικώς, από τις θερινές παροχές, εν απουσία βροχοπτώσεων. Λόγω της μικρής τιμής του α, και σε συνδυασμό με τα στοιχεία που αναφέραμε, μπορούμε να συμπεράνουμε, ότι το καλοκαίρι ο Αλμυρός έχει την υδροδυναμική συμπεριφορά ενός πολύ εκτεταμένου καρστικού συστήματος.

Όπως αποδείχθηκε το 2017, μετά από την εφαρμογή του μοντέλου BEMER, ο συντελεστής στείρευσης της πηγής του Αλμυρού Ηρακλείου είναι α = 0,0014/ημέρα, τιμή η οποία θεωρείται ως πολύ χαμηλή.

Παρόμοιοι πολύ χαμηλοί συντελεστές στείρευσης χαρακτηρίζουν και τις πηγές στα παράκτια καρστικά συστήματα, που βρίσκονται σε άμεση επαφή ή επικοινωνία με την θάλασσα. Στις περιπτώσεις αυτές, το γλυκό υδροφόρο στρώμα έχει το σχήμα ενός «φακού» γλυκού νερού, που επιπλέει επάνω σε ένα στρώμα υφάλμυρου ή θαλασσινού νερού. Το επίπεδο βάσεως του συστήματος είναι η διαχωριστική επιφάνεια γλυκού – αλμυρού νερού (διεπιφάνεια), που βρίσκεται πάντοτε σε αρνητικά απόλυτα υψόμετρα. Μια φόρτιση του συστήματος από τις βροχοπτώσεις προκαλεί κυρίως μετακίνηση της διεπιφάνειας προς αρνητικότερα υψόμετρα και, σχετικώς, πολύ μικρή αύξηση της στάθμης του υδροφόρου ορίζοντα και της παροχής των παρακτίων πηγών.

Επομένως, μπορούμε να συμπεράνουμε, ότι ο χαμηλός συντελεστής στείρευσης, που διακρίνει την πηγή του Αλμυρού, οφείλεται στο γεγονός ότι μεγάλο μέρος του γλυκού υδροφόρου στρώματος "επιπλέει" επάνω σε ένα στρώμα αλμυρού νερού.


4.2. Η παροχή κατά τον χειμώνα.

Τον χειμώνα ο λόγος της μέγιστης προς την ελάχιστη παροχή της πηγής (Qmax/Qmin) υπερβαίνει την τιμή 10. Από μελέτες καρστικών συστημάτων έχει διαπιστωθεί ο παραπάνω λόγος, όταν έχει τιμή μεγαλύτερη από 5, χαρακτηρίζει μικρές σχετικά λεκάνες, ενώ όταν είναι μεταξύ 2 και 3 χαρακτηρίζει πολύ μεγάλα συστήματα. Συνεπώς, μπορούμε να πούμε ότι τον χειμώνα η υδροδυναμική συμπεριφορά του συστήματος του Αλμυρού ομοιάζει με την συμπεριφορά ενός πολύ μικρού συστήματος.

Γενικότερα, είναι γνωστό από την Υδρολογία, ότι οι μικρές λεκάνες χαρακτηρίζονται από απότομα υδρογραφήματα επειδή ο χρόνος συρροής (ή συγκέντρωσης του νερού) είναι πολύ μικρός. Το αντίθετο συμβαίνει στις μεγάλες λεκάνες. 

Επίσης είναι γνωστό, ότι ο χρόνος συρροής είναι μικρός στις επιφανειακές λεκάνες και πολύ μεγάλος στις υπόγειες (υδρογεωλογικές), διότι η ταχύτητα κυκλοφορίας του νερού είναι υψηλή στους ποταμούς και πολύ χαμηλή μέσα στο υπέδαφος. Έτσι, οι υπόγειες λεκάνες αναμένεται να έχουν σχετικώς ομαλά υδρογραφήματα, με αργές αυξομειώσεις της παροχής.


4.3. Η αντινομία μεταξύ θερινών και χειμερινών παροχών και οι αιτίες της.

Με βάση τις παραπάνω γενικές υδρολογικές αρχές, διαπιστώνουμε ότι ο Αλμυρός, από υδρολογικής απόψεως, έχει ταυτόχρονα τα χαρακτηριστικά, τόσο ενός υπογείου υδρολογικού συστήματος (αργή στείρευση), όσο και ενός επιφανειακού (απότομες μεταβολές παροχής), με την διευκρίνηση, ότι το σύστημα συμπεριφέρεται ως υδρογεωλογική (καρστική) λεκάνη, το καλοκαίρι, και ως επιφανειακή λεκάνη, τον χειμώνα.

Η διαπίστωση αυτή, σε συνδυασμό και με άλλες ενδείξεις,  μας υποχρέωσε να εξετάσουμε το ενδεχόμενο το σύστημα του Αλμυρού είναι να σύνθετο, δηλαδή να χαρακτηρίζεται από δύο ροές, μια ταχεία (επιφανειακή) και μια βραδεία (υπόγεια).

Οι άλλες ενδείξεις αναφέρονται στο γεγονός ότι τον χειμώνα, κατά την περίοδο των πλημμυρών, παρατηρείται στην πηγή μεγάλη έξοδος αργιλικού υλικού. Η ένταση και η διάρκεια του φαινομένου αυτού είναι πολύ μεγάλη και μόνο σε καταβόθρες μπορεί να αποδοθεί. Από την επιτόπια έρευνα που κάναμε διαπιστώσαμε ότι περιοχές με πιθανές καταβόθρες, ανάντη της πηγής του Αλμυρού, είναι η πόλγη του χωριού Χώνος, το φαράγγι Γωνιών - Τυλίσου και το φαράγγι των Λινοπεραμάτων, λίγο βορειότερα από τον Αλμυρό. Πιο συγκεκριμένα:

Στον Χώνο διαπιστώσαμε ότι κατά την διάρκεια μεγάλης καταιγίδας, η παροοχή εισροής του νερού μέσα στην καταβόθρα ήταν περιορισμένη και το νερό λίμναζε μέσα στην πόλγη επί αρκετές ημέρες αργότερα. Άρα, δεν φαίνεται να επηρεάζεται, έντονα, η πηγή του Αλμυρού από αυτές τις καταβόθρες.

Το φαράγγι Γωνιών – Τυλίσου βρίσκεται 8 χιλιόμετρα ΝΔ του Αλμυρού και έχει σχηματισθεί μέσα στους ασβεστόλιθους της Τρίπολης. Είναι δύσκολο να υπολογισθεί ποιο ποσοστό από τα νερά, που προέρχονται από την επιφανειακή απορροή πάνω στους υδατοστεγείς σχηματισμούς της λεκάνης των Ανωγείων, διηθείται μέσα στο καρστ του φαραγγιού. Σε περίπτωση πλημμύρας, η παροχή του χειμάρρου είναι υψηλή, τόσο ανάντη, όσο και κατάντη του φαραγγιού. Πιθανότατα οι διηθήσεις να είναι μικρές και δεν επηρεάζουν απότομα την παροχή του Αλμυρού.

Το φαράγγι των Λινοπεραμάτων βρίσκεται ΒΔ του Αλμυρού και έχει σχηματισθεί επίσης μέσα στους ασβεστόλιθους της Τρίπολης. Η έξοδος του φαραγγιού περνά μόλις 300 μ. βορειότερα από τον Αλμυρό. Ο χείμαρρος τροφοδοτείται από την σχιστολιθική λεκάνη Μάραθου - Ροδιάς, που έχει έκταση 7 τετ.χλμ, όμως σπάνια τα νερά της λεκάνης κατορθώνουν να διασχίσουν το ασβεστολιθικό φαράγγι και να φθάσουν μέχρι την θάλασσα, γιατί διηθούνται ταχύτατα μέσα στους ασβεστόλιθους. Σύμφωνα με τις εκτιμήσεις μας, η δυνατότητα αναρρόφησης των καταβοθρών υπερβαίνει τα 20 κ.μ./δλπ. Το νερό της λεκάνης της Ροδιάς παρασύρει συγχρόνως και μεγάλες ποσότητες αργίλου, η οποία προέρχεται από την αποσάθρωση των Φυλλιτών, και εμφανίζεται, λίγες ώρες μετά την βροχή (περίπου 9 ώρες), στην πηγή του Αλμυρού.

Καταλήξαμε, λοιπόν, στο συμπέρασμα, ότι τόσο οι μεγάλες και απότομες αυξομειώσεις των χειμερινών παροχών, όσο και η παρουσία του αργιλικού υλικού στην πηγή του Αλμυρού, οφείλονται στις διηθήσεις των επιφανειακών νερών της λεκάνης της Ροδιάς, που γίνονται μέσα στους ασβεστόλιθους του φαραγγιού των Λινοπεραμάτων. Στα νερά της Ροδιάς οφείλεται, σε μεγάλο ποσοστό και η βελτίωση της ποιότητας του νερού της πηγής, όπως θα δούμε λεπτομερέστερα παρακάτω.

Η συμμετοχή των επιφανειακών νερών της Ροδιάς στην παροχή του Αλμυρού, αποτελεί ουσιαστικά ένα υδρολογικό «παράσιτο», που παραμορφώνει το υδρογράφημα της καρστικής ροής, διότι πρόσκαιρα αυξάνει την παροχή και ταυτόχρονα μειώνει την αλατότητα της πηγής. Αυτό το φαινόμενο δεν έχει, φυσικά, σχέση με τον ευρύτερο καρστικό υδροφόρο ορίζοντα, αλλά επηρεάζει τις υπόγειες ροές μόνο στα τελευταία 2 - 3 χλμ. της διαδρομής του υπόγειου νερού.
 
Επομένως, για να γίνει σωστά η έρευνα του καρστικού συστήματος του Αλμυρού και να μελετηθεί η σχέση που υφίσταται μεταξύ της παροχής (ή φορτίων ή αποθεμάτων) και της αλατότητας της πηγής, θα πρέπει να απαλειφθεί το "παράσιτο" της Ροδιάς. Δηλαδή, θα πρέπει ή σχετική μελέτη να γίνεται σε περιόδους κατά τις οποίες η παροχή της λεκάνης της Ροδιάς είναι μηδαμινή, οπότε η παροχή της πηγής αντιστοιχεί αποκελιστικά στην καρστική υπόγεια απορροή. 
 
Υπάρχει, λοιπόν, ανάγκη, μελλοντικά, να γίνεται συστηματική παρακολούθηση των παροχών της Ροδιάς, και, στην συνέχεια, διόρθωση των παροχών και των χλωριόντων του Αλμυρού, ώστε να προκύπτουν αξιόπιστα δεδομένα παροχής και αλατότητας για την καρστική λεκάνη. 
 
Επισημαίνουμε, ότι η σχετική διαδικασία δεν κατανοήθηκε από τους παλαιότερους ερευνητές και συχνά παρατηρήθηκε το φαινόμενο να αναμειγνύονται δεδομένα θερινής και χειμερινής περιόδου.



5. ΥΔΡΟΧΗΜΙΚΑ ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΑ ΤΗΣ ΠΗΓΗΣ ΤΟΥ ΑΛΜΥΡΟΥ.

5.1. Γενικά.

Η ανάλυση που ακολουθεί βασίζεται στις μετρήσεις που έγιναν από την ΥΕΒ Ηρακλείου από το 1968 μέχρι σήμερα. Η περίοδος αυτή χωρίσθηκε σε δύο υποπεριόδους: πριν και μετά την κατασκευή του φράγματος στην θέση της πηγής, που έγινε τον Ιούλιο 1977. Πριν την κατασκευή του φράγματος, το επίπεδο του νερού βρισκόταν σε σταθερό περίπου υψόμετρο (μεταξύ +2 και +3 μ.), μετά την κατασκευή του φράγματος όμως, προκλήθηκε ανύψωση της στάθμης, πράγμα που είχε επίπτωση πάνω στην αλατότητα του νερού. Το σημαντικότερο και πληρέστερο πείραμα ανύψωσης της στάθμης του Αλμυρού, έγινε από την ΥΕΒ, το 1987, δηλαδή 10 χρόνια μετά την κατασκευή του φράγματος.

Εκτός από τα στοιχεία της ΥΕΒ (1968 – 1982), στην ανάλυση περιλαμβάνονται και τα στοιχεία που συγκέντρωσε το ΙΓΜΕ, κατά την περίοδο 1979 – 1982. Μάλιστα, κατά την περίοδο 1981 – 1982 είχε εγκατασταθεί και Data Logger, ο οποίος κατέγραφε ανά 10 λεπτά της ώρας την στάθμη της λίμνης, την αγωγιμότητα και την θερμοκρασία του νερού της πηγής. Η μέτρηση της παροχής γινόταν με συστηματικές υδρομετρήσεις με μυλίσκο, στον ποταμό του Αλμυρού, με συχνότητα 2-3 μετρήσεις ανά εβδομάδα. Στόχος ήταν να εξευρεθεί μια αξιόπιστη σχέση μεταξύ της στάθμης (σε διάφορα σημεία του έργου) και της παροχής. Σημειώνεται, ότι οι υδρομετρήσεις της παροχής του Αλμυρού ήταν ένα έργο εξαιρετικά δυσχερές για παροχές μεγαλύτερες από 12 κ.μ./δλπ, λόγω έλλειψης των καταλλήλων υποδομών. Επίσης, διευκρινίζεται ότι με τον όρο «παροχή» νοείται η μεικτή παροχή, δηλαδή αυτή που εξέρχεται φυσιολογικά από την πηγή. Όπως αναφέρθηκε παραπάνω, η παροχή αυτή σχηματίζεται  από το άθροισμα των απορροών του καρστικού υδροφόρου και της επιφανειακής λεκάνης της Ροδιάς. 

Πρέπει να σημειωθεί, ότι το φράγμα που κατασκευάσθηκε το 1977, επηρεάζει, έκτοτε, την λειτουργία της πηγής και, φυσικά, τις λαμβανόμενες μετρήσεις. Αξίζει, επομένως, να αναφερθούν, εδώ, μερικά από τα χαρακτηριστικά του.

Η στέψη του φράγματος φθάνει στο απόλυτο ύψος +11 μ. και η στάθμη του νερού μέσα στην τεχνητή λίμνη μπορεί να ανέλθει μέχρι το απόλυτο ύψος +10 μ. Στην βάση του φράγματος υπάρχει ένας εκκενωτής, ο οποίος είναι εξοπλισμένος με 3 θυροφράγματα (βάννες). Στην βόρεια άκρη του φράγματος υπάρχει ένας υπερχειλιστής, πλάτους 6 μ., το κατώφλι του οποίου βρίσκεται στο ύψος +5,70 μ. Το ύψος του κατωφλίου μπορεί να αυξηθεί, με την τοποθέτηση δοκαριών, μέχρι του ύψους των 8 μ. περίπου, οπότε ο υπερχειλιστής κλείνει εντελώς. 
 
Όταν τα θυροφράγματα είναι εντελώς ανοικτά και η παροχή της πηγής 3 - 10 κ.μ./δλπ, τότε η στάθμη της λίμνης είναι περίπου +2,80 έως + 3,75 μ. Εάν τα θυροφράγματα κλείσουν μερικώς, τότε η στάθμη της λίμνης ανέρχεται και ισορροπεί σε ένα νέο επίπεδο, το οποίο μπορεί να φθάσει μέχρι του ύψους 5,70 μ., οπότε αρχίζει να λειτουργεί ο υπερχειλιστής του φράγματος. Εάν ο υπερχειλιστής είναι κλειστός (με τα δοκάρια), τότε η στάθμη μπορεί να ανέλθει μέχρι το ύψος των +10 μ. 
 
Κατά την εκτέλεση των πειραμάτων, η στάθμη της λίμνης εξαρτάται από την παροχή και επειδή η τελευταία μεταβάλλεται, η στάθμη σταθεροποιείται στο επιθυμητό επίπεδο ανοιγοκλείνοντας τα θυροφράγματα του εκκενωτή, χειροκίνητα. 
 
Η διάταξη αυτή επιλέχθηκε, για λόγους οικονομίας και διότι ο επιδιωκόμενος σκοπός ήταν να γίνουν πειράματα μόνο κατά την θερινή περίοδο, όταν η παροχή της πηγής είναι σχετικώς μικρή, δηλαδή μικρότερη από την μέγιστη ικανότητα του εκκενωτή, που είναι 28 κ.μ./δλπ.
 
Εύκολα γίνεται αντιληπτό, ότι, κατά τον χεινώνα, όταν η παροχή της πηγής ξεπερνά τα 28 κ.μ./δλπ, ο εκκενωτής δεν επαρκεί και ο υπερχειλιστής πρέπει να ανοίγει. Αυτό, όμως, δεν μπορεί να γίνει, αυτομάτως, σήμερα.  Οπότε, δεν είναι δυνατή η εκτέλεση πειραμάτων, κατά τον χεινώνα, με διαρκή διατήρηση της στάθμης της λίμνης στο + 10 μ.

Αυτό, που συνέβαινε συνήθως, κατά τα τελευταία χρόνια, ήταν να παραμένει ο μεν υπερχειλιστής ανοικτός, σε όλη την διάρκεια του έτους, ο δε εκκενωτής να ρυθμίζεται, ώστε η στάθμη της λίμνης να κυμαίνεται, ετησίως, μεταξύ +2,80 και +8,00 μ., ανάλογα με την παροχή της πηγής. Επειδή, όμως, όπως θα δούμε παρακάτω, η στάθμη εξόδου της πηγής επηρεάζει την αλατότητα του νερού, δεν κατέστη δυνατό, μέχρι σήμερα, να προσδιορισθεί με ακρίβεια η σχέση που υφίσταται μεταξύ παροχής και χλωριόντων, ούτε και η σχέση που υφίσταται μεταξύ στάθμης και χλωριόντων.
 
Φυσικά, η δεδομένη κατάσταση μπορεί να αλλάξει μελλοντικά, εάν γίνουν οι κατάλληλες τροποποιήσεις τόσο στον εκκενωτή, όσο και στον υπερχειλιστή του φράγματος.    

Παρακάτω, αρχικά, θα εξετάσουμε την υδροχημική συμπεριφορά του συστήματος ξεχωριστά το καλοκαίρι, με συνθήκες μεταβλητού υψομέτρου βάσης, και, έπειτα, ξεχωριστά τον χειμώνα.
 


5.2. Η αλατότητα της πηγής, κατά την περίοδο της στείρευσης (καλοκαίρι). Επίδραση του υψομέτρου ανάβλυσης της πηγής.

Το καλοκαίρι, όταν η απορροή που προέρχεται από την Ροδιά είναι μηδενική και οι βροχοπτώσεις αμελητέες, τότε η παροχή και τα χλωριόντα στην πηγή του Αλμυρού, αντικατοπτρίζουν την κατάσταση των φορτίων και τον βαθμό υφαλμύρυνσης στο εσωτερικό του συστήματος, σε μια ζώνη που βρίσκεται σε μεγάλη απόσταση δυτικά της πηγής του Αλμυρού, όπου και γίνεται η ανάμιξη γλυκού και θαλασσινού νερου. Κατά την περίοδο αυτή, που αντιστοιχεί στην στείρευση του συστήματος, η παροχή μειώνεται συνεχώς και πλησιάζει τα 3,0 κ.μ./δλπ., κατά το φθινόπωρο. Η αλατότητα παρουσιάζει αντίστροφη πορεία και ξεκινώντας από σχεδόν μηδενικές τιμές, αυξάνει συνεχώς και φθάνει τον Οκτώβριο - Νοέμβριο τα 6.000 ppm χλωριόντων.

Η συσχέτιση παροχής και αλατότητας, για τις θερινές περιόδους πριν το 1977 (κατασκευή του φράγματος), οπότε η στάθμη εξόδου της πηγής ήταν περίπου στα +2,0 μ., δείχνει ότι η αλατότητα είναι μηδενική, όταν η παροχή υπερβαίνει τα 10 κ.μ./δλπ. Μετά από σχολαστική επεξεργασία των δεδομένων αυτής της περιόδου, καταλήξαμε στο συμπέρασμα, ότι για την περίοδο στείρευσης, ισχύει η ακόλουθη εμπειρική σχέση:

Cl- = 8600 – (860·Q) ppm     για Q < 10,0 κ.μ./δλπ           (1)

Επισημαίνουμε και πάλι, ότι η σχέση αυτή ισχύει μόνο για τις συνθήκες που επικρατούσαν πριν από την κατασκευή του φράγματος, δηλαδή όταν το ύψος εξόδου της πηγής ήταν +2,0 μ. περίπου.
 
Πρόσφατοι ακριβέστεροι υπολογισμοί, με την εφαρμογή γραμμικής παλινδρόμησης μεταξύ χλωριόντων και παροχής, για την περίοδο 1969 - 1976, έδειξαν ότι ισχύει η σχέση: Cl- = 8537 – (868·Q) ppm. 

Μετά την κατασκευή του φράγματος, η ελάχιστη στάθμη της τεχνητής λίμνης ανήλθε μόνιμα και είναι στα +3,0 μ. περίπου (εννοείται ότι αυτό συμβαίνει όταν τα θυροφράγματα είναι εντελώς ανοικτά). Έκτοτε, παρατηρήθηκε μόνιμη μεταβολή των συνθηκών στείρευσης και, σύμφωνα με τους υπολογισμούς μας, για τις θερινές περιόδους, μετά το 1972, μεταξύ παροχής και αλατότητας ισχύει η σχέση:

Cl- = 7900 – (860·Q) ppm     για Q < 9,2 κ.μ./δλπ            (2)

Θεωρητικά, από τις σχέσεις (1) και (2) προκύπτει ότι εάν ήταν δυνατόν να μηδενισθεί η παροχή Q, η μέγιστη αλατότητα Cl που θα σημειωνόταν στην πηγή θα ήταν 8600 ppm, πριν το 1972, και 7900 ppm, μετά το 1972. 
 
Δηλαδή, με την κατασκευή του φράγματος και την μόνιμη ανύψωση της στάθμης εξόδου κατά 1 μ. σχεδόν, επήλθε σημαντική μείωση της μέγιστης αλατότητας. Επειδή η μέγιστη αλατότητα αντιστοιχεί περίπου στην αλατότητα του νερού του υφάλμυρου υδροφόρου ορίζοντα του Κουλούκωνα (βλέπε Παρ. 3. παραπάνω), από τον οποίο προέρχεται η υφαλμύρυνση της πηγής του Αλμυρού, μπορούμε να συμπεράνουμε, ότι η κατασκευή του φράγματος συνετέλεσε - μακροχρόνια - στην βελτίωση της ποιότητας του νερού του υδροφόρου του Κουλούκωνα.
 
Επανερχόμενοι στις παρατηρήσεις μας, βλέπουμε ότι υπολογισμοί που πραγματοποιήθηκαν το 1987, κατά το σημαντικότερο πείραμα ανύψωσης της στάθμης της λίμνης, έδειξαν ότι για το ύψος των +10 μ ισχύει η σχέση:

Cl- = 6700 – (860·Q) ppm     για Q < 7,8 κ.μ./δλπ            (3)

Δηλαδή, φαίνεται, ότι ανύψωση της στάθμης της λίμνης κατά 8 μ. (από +2,0 σε +10,0) προκαλεί μείωση της μέγιστης τιμής των χλωριόντων κατά 8600 - 6700 = 1900 ppm. Όπως αναφέραμε, από υδρογεωλογικής απόψεως, αυτό σημαίνει, ότι ανάλογη βελτίωση της ποιότητας συνέβη και στο εσωτερικό του υδροφόρου ορίζοντα του Κουλούκωνα.
 
Πρόσφατοι ακριβέστεροι υπολογισμοί, με την εφαρμογή γραμμικής παλινδρόμησης μεταξύ χλωριόντων και παροχής, για την χρονία 1987, έδειξαν ότι ισχύει η σχέση: Cl- = 6733 – (839·Q) ppm.
 
Παραπάνω αναφερθήκαμε σε περιόδους, κατά τις οποίες η στάθμη εξόδου της πηγής του Αλμυρού ήταν σταθεροποιημένη στα +2 μ., +3 μ. και +10 μ. Υπήρξαν, όμως και περίοδοι, κατά τις οποίες η στάθμη της λίμνης ήταν σταθεροποιημένη στα +6 μ. περίπου. Αυτό έγινε με πρωτοβουλία του γράφοντος, με στόχο να συγκεντρωθούν περισσότερα στοιχεία σχετικά με την επίδραση της στάθμης εξόδου στην αλατότητα. Οι περίοδοι αυτές ήταν οι εξής: 7/1/81 - 20/3/81, 1/3/82 - 29/9/92, 27/1/90 - 28/10/90, 9/5/91 - 29/9/91, 14/3/92 - 19/11/92, 18/2/93 - 27/5/93. Επιλέγοντας μετρήσεις παροχής και χλωριόντων από τις αναφερθείσες περιόδους και εκτελώντας γραμμική παλινδρόμηση μεταξύ χλωριόντων και παροχής, προέκυψε η ακόλουθη σχέση σχέση: Cl- = 7527 – (874·Q) ppm.
 
Ανακεφαλαιώνοντας τα αποτελέσματα των παλινδρομήσεων έχουμε:
 
Για στάθμη 2 μ.                Cl- = 8537 – (868·Q) ppm.
Για στάθμη 6 μ.                Cl- = 7527 – (874·Q) ppm. 
Για στάθμη 10 μ.              Cl- = 6733 – (839·Q) ppm.               
 
Αποδεικνύεται, λοιπόν, ότι αυξανομένου του ύψους της πηγής μειώνεται η τιμή των χλωριόντων. Αυτό οφείλεται κυρίως στην μείωση του σταθερού όρου των εξισώσεων, ενώ ο συντελεστής του Q παραμένει σταθερός σχεδόν, 860.
 
 
Εάν τώρα, περιορισθούμε στις προσεγγιστικές εξισώσεις (1) και (3) και υποθέσουμε ότι ανυψώνουμε την στάθμη της λίμνης ακόμη περισσότερα (ακόμη 8 μ.),  στο ύψος των +18 μ., τότε, επεκτείνοντας αναλογικά τα παραπάνω αποτελέσματα, λαμβάνουμε την σχέση:

Cl- = 4800 – (860·Q) ppm     για Q < 5,6 κ.μ./δλπ            (4)

Δηλαδή, θεωρούμε ότι για κάθε 8 μ. ανύψωσης ο σταθερός όρος της εξίσωσης μειώνεται κατά 8600 - 6700 = 1900, ενώ ο συντελεστής της παροχής παραμένει σταθερός και ίσος με 860.
 
 
Και για ακόμη μεγαλύτερη ανύψωση, στο ύψος των +24 μ. μπορούμε να γράψουμε την σχέση:

Cl- = 2900 – (860·Q) ppm     για Q < 3.4 κ.μ./δλπ            (5)

Η σχέση (5) δείχνει ότι με ανύψωση της λίμνης στα +24 μ. η πηγή θα υφίσταται υφαλμύρυνση, μόνον όταν η παροχή της μειώνεται κάτω των 3,4 κ.μ./δλπ., πράγμα που συμβαίνει για ελάχιστο χρονικό διάστημα κάθε χρονιά. Με άλλα λόγια, το νερό της πηγής θα είναι διαρκώς γλυκό. Αυτό δεν σημαίνει ότι το υφάλμυρο νερό θα έχει εκτοπισθεί εντελώς από την περιοχή του Κουλούκωνα. Όπως φαίνεται από την σχέση (5), στην περιοχή αυτή θα εξακολουθεί να υπάρχει υφάλμυρο νερό με 2900 ppm χλωριόντων. Όμως αυτό δεν θα κατορθώνει να φθάσει στην πηγή του Αλμυρού, παρά μόνο όταν η παροχή της πηγής μειωθεί κάτω των 3,4 κ.μ./δλπ.
  
Η παραπάνω ανάλυση οδηγεί στο εξής πρακτικό συμπέρασμα: Η ανύψωση της στάθμης της πηγής θα προκαλέσει βελτίωση της ποιότητας του νερού. Αυτό θα γίνει αντιληπτό, όχι μόνο από την γενική μείωση των χλωριόντων, αλλά και από την επιμήκυνση της περιόδου κατά την οποία το νερό της πηγής θα είναι εντελώς γλυκό.


ΣΗΜΕΙΩΣΗ.

Θα πρέπει να διευκρινίσουμε εδώ, ότι από υδροδυναμικής απόψεως, μεταξύ παροχης και αλατότητας δεν υπάρχει άμεση σχέση, δηλαδή δεν είναι η παροχή (ή η ταχύτητα ροής του νερού εντός του καρστ) το αίτιο μεταβολής της αλατότητας. Στην πραγματικότητα τα δύο φαινόμενα παροχής και αλατότητας συνδέονται μεταξύ τους μέσω των φορτίων του υδροφόρου ορίζοντα. Δηλαδή, η μεταβολή των φορτίων μεταβάλλει αφ' ενός την παροχή και αφ' ετέρου την αλατότητα, με δύο διαφορετικούς μηχανισμούς:

α) Η παροχή γλυκού νερού της πηγής είναι γραμμική συνάρτηση των φορτίων του υδροφόρου ορίζοντα, φαινόμενο που παρατηρείται γενικώς στα υδροφόρα συστήματα. Στην προκειμένη περίπτωση το γλυκό νερό προέρχεται από το σύστημα του Ψηλορείτη.

β) Όπως αναφέρθηκε ήδη και εξηγείται εκτενέστερα παρακάτω, η πηγή του Αλμυρού δεν υφίσταται υφαλμύρυνση απ' ευθείας από την θάλασσα, αλλά εμμέσως, μέσω ενός εκτεταμένου υφάλμυρου υδροφόρου στρώματος, που βρίσκεται στην περιοχή του Κουλούκωνα. Ο βαθμός υφαλμύρυνσης της πηγής του Αλμυρού εξαρτάται, έκτός των άλλων, από την παροχή μετάγγισης υφάλμυρου νερού από την υφάλμυρη περιοχή του Κουλούκωνα προς την πηγή του Αλμυρού. Η παροχή αυτή μεταβάλλεται στην διάρκεια του έτους και είναι γραμμική συνάρτηση της διαφοράς φορτίων που υφίσταται, μεταξύ του υφάλμυρου υδροφόρου του Κουλούκωνα και του επιπέδου ανάβλυσης της πηγής του Αλμυρού, που μπορεί να αυξομειώνεται με την βοήθεια του φράγματος.

Επομένως, επειδή παροχή γλυκού νερού από τον Ψηλορείτη και η ο ρυθμός μετάγγισης υφάλμυρου νερού από τον Κουλούκωνα είναι γραμμικές συναρτήσεις των φορτίων, αυτό έχει ως αποτέλεσμα η αλατότητα να εμφανίζεται ως γραμμική συνάρτηση της παροχής της πηγής.


5.3. Ο μηχανισμός υφαλμύρυνσης του υδροφόρου ορίζοντα, στο εσωτερικό του συστήματος, κατά την στείρευση. Ο ρόλος των πηγών του Μπαλίου.

Στις παραθαλάσσιες περιοχές, η υφαλμύρυνση του υδροφόρου ορίζοντα οφείλεται σε δύο παράγοντες:

α) Στην ύπαρξη, σε μεγάλο βάθος, κάτω από το επίπεδο της θάλασσας, καρστικών αγωγών  που επιτρέπουν την επικοινωνία της θάλασσας με το υδροφόρο στρώμα.

β) Στην ύπαρξη διαφοράς πιέσεως, στα άκρα των παραπάνω καρστικών αγωγών, που προκαλεί την κίνηση του νερού, είτε από το υδροφόρο προς την θάλασσα, είτε από την θάλασσα προς το υδροφόρο.

Σε μικρά βάθη εντός του καρστ, τα φορτία του υδροφόρου υπερτερούν των φορτίων της θάλασσας. Σε μεγάλα, βάθη, λόγω της μεγαλύτερης πυκνότητας του θαλασσινού νερού, είναι δυνατόν τα φορτία της θάλασσας να υπερτερούν των φορτίων του υδροφόρου. Φορτίο στήλης θαλασσινού νερού 40 μ. ισοδυναμεί με φορτίο στήλης 41 μ. γλυκού νερού. Η διαφορά αυτή, εκ πρώτης όψεως φαίνεται μικρή, όμως, στην πραγματικότητα είναι εξαιρετικά σημαντική για το παράκτιο καρστ.


Οι άκρες των αγωγών κυκλοφορίας εντός του καρστ, είτε προς την πλευρά της θάλασσας, είτε προς την πλευρά του υδροφόρου, ονομάζονται και κόμβοι ανάμιξης γλυκού και αλμυρού νερού (Σχήμα 2.).


Σχήμα 2. Μηχανισμός εισόδου στο καρστ του θαλασσινού νερού κατά το καλοκαίρι.


Εάν οι πιέσεις είναι μεγαλύτερες από την πλευρά του υδροφόρου, τότε οι κόμβοι ανάμιξης βρίσκονται στην θάλασσα και αντιστοιχούν σε μια ή περισσότερες υποθαλάσσιες πηγές (γλυκού ή υφάλμυρου νερού). Οι υποθαλάσσιες πηγές είναι δυνατόν να βρίσκονται σε διάφορα βάθη, στον πυθμένα της θάλασσας. Οι βαθύτερες από αυτές, για να λειτουργήσουν, απαιτούν υψηλότερες πιέσεις από την πλευρά του υδροφόρου στρώματος.

Εάν, αντίθετα, οι πιέσεις είναι υψηλότερες από την πλευρά της θάλασσας, τότε οι κόμβοι ανάμιξης βρίσκονται κάπου μέσα στο υδροφόρο, σε αρκετό βάθος κάτωθεν του επιπέδου της θάλασσας. Στα σημεία των κόμβων ανάμιξης δημιουργείται ένα μείγμα αλμυρού και γλυκού νερού (υφάλμυρο νερό), το οποίο μετακινείται μέσα στο καρστ, καθώς παρασύρεται συνεχώς προς την έξοδο του συστήματος, η οποία μπορεί να βρίσκεται πολύ μακριά από τα σημεία στον πυθμένα της θάλασσας, από τα οποία εισέρχεται το θαλασσινό νερό,
 
Δεδομένου ότι η στάθμη της θάλασσας είναι σχεδόν σταθερή, κατά την διάρκεια του έτους, η κατεύθυνση της υπόγειας ροής, από την θάλασσα προς το υδροφόρο ή αντιστρόφως, εξαρτάται αποκλειστικά από τα φορτία που επικρατούν μέσα στον υδροφόρο ορίζοντα, τα οποία μπορεί να είναι, στην διάρκεια του έτους, είτε διαρκώς υψηλότερα ή χαμηλότερα από τα φορτία της θάλασσας, είτε να αντιστρέφονται μεταξύ τους περιοδικώς, μεταξύ χειμώνα και καλοκαιριού.

Παράδειγμα της τελευταίας περίπτωσης αποτελούν οι πηγές του Μπαλίου, οι οποίες λειτουργούν ως εξής:

α) Κατά την ξηρή εποχή, η θάλασσα εισβάλλει από τους κόμβους της θάλασσας (εσταβέλλες) και σχηματίζει, κάτω από την επιφάνεια του μετώπου ανάμιξης, μια σφήνα θαλασσινού νερού, με την κορυφή της σφήνας να βυθίζεται προς το εσωτερικό της ξηράς, κάτω από το γλυκό νερό του υδροφόρου. Μέσα στην σφήνα αυτή, το αλμυρό νερό ρέει από την θάλασσα προς την ξηρά. Το νερό του υδροφόρου ορίζοντα σχηματίζει, επίσης, μια σφήνα γλυκού νερού με την κορυφή της στην παράκτια υφάλμυρη πηγή. Μέσα στη σφήνα αυτή, το νερό ρέει από την ξηρά προς την θάλασσα, με συνεχώς αυξανόμενη ταχύτητα (όσο πλησιάζουμε στην ακτή), λόγω μείωσης της ενεργού διατομής του υδροφόρου. Αυτή η αύξηση της ταχύτητας δημιουργεί ένα φαινόμενο υποπίεσης Venturi κατά μήκος της επιφάνειας του μετώπου ανάμιξης, με αποτέλεσμα το αλμυρό νερό της υποκείμενης σφήνας να αναρροφάται, να κινείται προς τα άνω και να αναμειγνύεται με το γλυκό νερό του υδροφόρου, πριν εξέλθει από την πηγή.

β) Κατά την υγρή εποχή, τα φορτία στον υδροφόρο ορίζοντα αυξάνουν και η επιφάνεια του μετώπου ανάμιξης μετακινείται προς μεγαλύτερα βάθη, εκτοπίζοντας προς την θάλασσα το νερό της υποκείμενης αλμυρής σφήνας. Εάν, μάλιστα, συμβαίνει τα φορτία του υδροφόρου ορίζοντα να είναι υπερβολικά μεγάλα, τότε η κατώτερη σφήνα καταστρέφεται εντελώς  και από τους κόμβους της θάλασσας αρχίζει να εκρέει γλυκό νερό, με την μορφή υποθαλάσσιων πηγών. Το φαινόμενο αυτό εξελίσσεται απότομα, με αποτέλεσμα  τα «μάτια» του γλυκού νερού να εμφανίζονται στην επιφάνεια της θάλασσας εντελώς ξαφνικά  Είναι ευνόητο ότι στους κόμβους της θάλασσας, τα φορτία του υδροφόρου ορίζοντα είναι υψηλότερα από αυτά της θάλασσας και ότι οι κόμβοι που βρίσκονται σε μεγάλο βάθος, για να αρχίσουν να λειτουργούν ως πηγές, απαιτούν υψηλότερα φορτία  γλυκού νερού, απ’ ότι οι κόμβοι που βρίσκονται σε μικρά βάθη. Έτσι εξηγείται το παρατηρούμενο φαινόμενο, οι βαθύτεροι κόμβοι να εμφανίζονται ως πηγές μόνο σε περιόδους πολύ υψηλών παροχών γλυκού νερού.

Από υδροδυναμικής και υδρολογικής απόψεως, θα μπορούσαμε να πούμε, ότι οι υποθαλάσσιες πηγές ομοιάζουν με τις πηγές υπερπλήρωσης των καρστικών συστημάτων της ενδοχώρας, δηλαδή για να λειτουργήσουν, χρειάζεται η στάθμη του υδροφόρου ορίζοντα να ανέλθει αρκετά μέτρα υψηλότερα από το επίπεδο της βάσης του συστήματος, που στην προκειμένη περίπτωση είναι το επίπεδο της θάλασσας. 

Στην περίπτωση του Αλμυρού Ηρακλείου, ο μηχανισμός του Σχήματος 2 ισχύει επίσης, με την εξής, όμως, σημαντική διαφορά: Δεν υπάρχουν υποθαλάσσιες πηγές κοντά στην πηγή (στον κόλπο του Ηρακλείου) και δεν υπάρχει ανεπτυγμένο καρστ κάτω από το επίπεδο ανάβλυσης της πηγής.

Αυτά έχουν επιβεβαιωθεί από τις ερευνητικές γεωτρήσεις του FAO, που κατασκευάσθηκαν κατά την θεμελίωση του φράγματος και οι οποίες σε ουδεμία περίπτωση συνάντησαν ασβεστολιθικά πετρώματα, κάτω από το επίπεδο ανάβλυσης της πηγής, αλλά μόνο νεογενείς σχηματισμούς και φυλλίτες (στεγανό υπόβαθρο), ακόμη και σε βάθη της τάξης των 400 μ. Επίσης δεν συναντήθηκαν, μεταξύ θάλασσας και πηγής, υπόγεια νερά αλμυρότερα αυτών της πηγής. Άρα δεν υπάρχει θαλασσινό νερό κοντά στην πηγή.

Αυτό μας οδηγεί στην σκέψη, ότι ο κόμβος ανάμιξης αλμυρού-γλυκού νερού, ο οποίος κάπου πρέπει να υπάρχει, βέβαια, μέσα στο υδροφόρο, δεν βρίσκεται κοντά στην πηγή του Αλμυρού. Η μοναδική πιθανότητα που υπάρχει, είναι ο κόμβος ανάμιξης αλμυρού-γλυκού νερού να βρίσκεται δυτικότερα, προς την κατεύθυνση των πηγών του Μπαλίου και ειδικότερα στην καρστική περιοχή του Κουλούκωνα, όπου και αποδεδειγμένα, από γεωτρήσεις, υπάρχει υφάλμυρος υδροφόρος ορίζοντας.
 
Δηλαδή, η υφαλμύρυνση της πηγής του Αλμυρού δεν γίνεται κατ’ ευθείαν από την θάλασσα, αλλά εμμέσως από τον υφάλμυρο υδροφόρο ορίζοντα του Κουλούκωνα, που καταλαμβάνει την περιοχή μεταξύ Μπαλίου και Φόδελε, και του οποίου η υφαλμύρυνση προκαλείται από την είσοδο του θαλασσινού νερού στις εσταβέλες του Μπαλίου.

Η συνεχής εναλλαγή εισόδου – εξόδου  νερού από τις υποθαλάσσιες πηγές του Μπαλίου (ανάλογα με την εποχή και την μεταβολή των φορτίων μέσα στο καρστ), δημιουργεί τον υφάλμυρο υδροφόρο ορίζοντα του Κουλούκωνα, του οποίου η αλατότητα είναι πιθανόν να παραμένει σχεδόν σταθερή σε ετήσια βάση, λόγω των μεγάλων υπογείων αποθεμάτων. Δηλαδή, η περιοχή του Κουλούκωνα μπορεί να θεωρηθεί ως μια τεράστια δεξαμενή υφάλμυρου νερού. Σύμφωνα με τις τις εκτιμήσεις μας, η περιοχή αυτή περιέχει νερό της τάξης των 6000 ppm χλωριόντων.

Μετά από την παραπάνω ανάλυση, καταλήγουμε στα εξής συμπεράσματα, όσον αφορά τον μηχανισμό υφαλμύρυνσης της πηγής του Αλμυρού Ηρακλείου:
 
Κατά την θερινή περίοδο, όταν δεν υπάρχει απορροή από την λεκάνη της Ροδιάς, η πηγή του Αλμυρού τροφοδοτείται κατά ένα ποσοστό από το υδροφόρο στρώμα του Ψηλορείτη (που περιέχει γλυκό νερό) και κατά το υπόλοιπο ποσοστό από το νερό του υδροφόρου στρώματος του Κουλούκωνα (που είναι υφάλμυρο με συγκέντρωση χλωριόντων 6000 ppm περίπου). Η περιεκτικότητα σε χλωριόντα του νερού της πηγής εξαρτάται από την αναλογία συμμετοχής των νερών των δύο υδροφόρων, Ψηλορείτη - Κουλούκωνα. Πιό αναλυτικα:
 
Κατά το πολύ ξηρά υδρολογικά έτη, στο τέλος της θερινής περιόδου, η συμμετοχή του Ψηλορείτη είναι σχδόν 0 % και η συμμετοχή του Κουλούκωνα 100 %. Τότε, τα χλωριόντα στην πηγή είναι 6000 ppm. 
 
Κατά τα συνήθη υδρολογικά έτη, στο τέλος της θερινής περιόδου, η συμμετοχή του Ψηλορείτη είναι περίπου 20 % και του Κουλούκωνα περίπου 80%. Τότε, τα χλωριόντα στην πηγή είναι 4800 ppm περίπου. 
 
Στις υπόλοιπες χρονικές περιόδους, η συμμετοχή του Ψηλορείτη κυμαίνεται και είναι 20 - 100 %, ενώ του Κουλούκωνα, αντίστοιχα, 80 - 0 %. Τότε, τα χλωριόντα στην πηγή είναι 4800 - 20 ppm περίπου. Η αλλαγή της αναλογίας οφείλεται στα γλυκά νερά που προέρχονται από τον Ψηλορείτη (από τον Νότο), τα οποία απωθούν προς την θάλασσα τα υφάλμυρα νερά του Κουλούκωνα (προς Βορρά). 
 
Όταν η υπόγεια απορροή του Ψηλορείτη ξεπεράσει τα 9,2 κ.μ./δλπ., τότε τα φορτία στον υδροφόρο ορίζοντα είναι αρκούντως υψηλά, ώστε να απωθηθούν πλήρως, προς Βορρά, τα νερά του Κουλούκωνα. Τότε, σταματά πλήρως η υφαλμύρυνση, ολόκληρη η υπόγεια απορροή του Ψηλορείτη οδηγείται προς την πηγή του Αλμυρού και το νερό της πηγής να γίνεται εντελώς γλυκό. Εάν τα φορτία αυξηθούν περαιτέρω, τότε η υπόγεια απορροή του Ψηλορείτη διοχετεύεται προς δύο κατευθύνσεις: αφενός προς την πηγή του Αλμυρού και αφετέρου προς το υδροφόρο του Κουλούκωνα και, μέσω αυτού, προς τις υποθαλάσσιες πηγές του Μπαλίου.

Το αντίστροφο φαινόμενο συμβαίνει, όταν η υπόγεια απορροή του Ψηλορείτη μειωθεί κάτω των 9,2 κ.μ./δλπ. Τότε, τα φορτία στον υδροφόρο ορίζοντα είναι αρκετά χαμηλά και αρχίζει η ροή νερού από το υφάλμυρο υδροφόρο του Κουλούκωνα προς την πηγή του Αλμυρού, δηλαδή από ΒΔ προς ΝΑ, πράγμα που έχει σαν αποτέλεσμα την υφαλμύρυνση της πηγής του Αλμυρού, καθώς τα υφάλμυρα νερά του Κουλούκωνα αναμειγνύονται με τα γλυκά νερά του Ψηλορείτη.
 
Θα πρέπει, εδώ, να συμπληρώσουμε κάτι πολύ σημαντικό: Οι βροχοπτώσεις τροφοδοτούν σχεδόν ισότιμα τον Ψηλορείτη και τον Κουλούκωνα (φυσικά με μεγαλύτερα ύψη βροχής τον Ψηλορείτη, λόγω διαφοράς υψομέτρου). Όμως, οι προκαλούμενες από τις βροχοπτώσεις (και τις αντίστοιχες κατεισδύσεις) αυξήσεις των φορτίων του υδροφόρου ορίζοντα δεν είναι ισότιμες μεταξύ Ψηλορείτη και Κουλούκωνα, αλλά μεγαλύτερες στον Ψηλορείτη και μικρότερες στον Κουλούκωνα Αυτό οφείλεται στην γεωλογική δομή της περιοχής και πιο συγκεκριμένα στο είδος του υποβάθρου του υδροφόρου στρώματος. Αναλυτικότερα τα πράγματα έχουν ως εξής:

Στην νότια περιοχή του συστήματος, στον Ψηλορείτη, η βάση του καρστικού υδροφόρου στρώματος σχηματίζεται από αδιαπέρατα φυλλιτικά πετρώματα και βρίσκεται σε θετικά απόλυτα υψόμετρα. Αυτό έχει ως αποτέλεσμα οι κατεισδύσεις να προκαλούν σχετικώς μεγάλες ανυψώσεις της στάθμης. Εδεικτικά αναφέρουμε, ότι εάν το πορώδες του πετρώματος είναι 10 %, τότε κατείσδυση 100 mm προκαλεί ανύψωση της στάθμης κατά 1 m.

Στην βόρεια πλευρά του συστήματος, στο Κουλούκωνα, η βάση του κάρστικού υδροφόρου στρώματος σχηματίζεται, επίσης, από φυλλιτικά αδιαπέρατα στρώματα, αλλά βρίσκεται σε αρνητικά απόλυτα υψόμετρα. Το υδροφόρο στρώμα επικοινωνεί με την θάλασσα, μέσω τον εσταβελλών του Μπαλίου, και, στο εσωτερικό του, σχηματίζεται μια σχεδόν οριζόντια διεπιφάνεια (επαφή) μεταξύ υποκείμενου αλμυρού και υπερκείμενου γλυκού νερού. 
 
Πιό συγκεκριμένα, το υδροφόρο στρώμα ομοιάζει με έναν "φακό" γλυκού νερού, που επιπλέει επάνω σε αλμυρό νερό. Υπό αυτές τις συνθήκες, οι κατείδύσεις προκαλούν σχετικώς μικρές ανυψώσεις της στάθμης, επειδή τα φορτία εκτονώνονται, είτε προς τις πηγές του Μπαλίου, είτε προκαλώντας μετατόπιση της διεπιφάνειας προς μεγαλύτερα βάθη. Από υδροδυναμικής απόψεως, αυτό μεταφράζεται σε αύξηση του συντελεστού εναποθήκευσης S του υδροφόρου στρώματος ή, κατά μια διαφορετική έκφραση, του πορώδους του πετρώματος.


5.4. Υπολογισμός της παροχής εισροής θαλασσινού νερού από τις πηγές του Μπαλίου προς το εσωτερικό του καρστικού συστήματος.

Όπως αναφέραμε πιο πάνω, και ιδιαίτερα στην παράγραφο 3.3., στην πηγή του Αλμυρού φθάνουν νερά προερχόμενα από τις εξής τρεις περιοχές:

α) Νερά γλυκά προερχόμενα από το καρστικό σύστημα του Ψηλορείτη (ψ).

β) Νερά εντόνως υφάλμυρα (πιο υφάλμυρα από του Αλμυρού) προερχόμενα από το καρστικό σύστημα του Κουλούκωνα, στο οποίο εισβάλλει το θαλασσινό νερό, μέσω των εσταβελλών του Μπαλίου (κ).

γ) Νερά γλυκά επιφανειακά προερχόμενα από την λεκάνη της Ροδιάς (ρ).

Το άθροισμα των παραπάνω ποσοτήτων σε μια δεδομένη χρονική περίοδο δίνει την συνολική (μεικτή) παροχή της πηγής:

Qπ = Qψ + Qκ + Qρ                                            (6)

όπου Qπ είναι η (μεικτή) παροχή της πηγής του Αλμυρού, Qψ η παροχή του γλυκού νερού που προέρχεται από την περιοχή του Ψηλορείτη, Qκ η παροχή του εντόνως υφάλμυρου νερού που προέρχεται από την περιοχή του Κουλούκωνα και Qρ η παροχή του νερού που προέρχεται από την επιφανειακή λεκάνη της Ροδιάς.

Εάν, τώρα, εξετάσουμε την ποσότητα των χλωριόντων, που εκρέει ανά μονάδα χρόνου (δλπ.) από την πηγή του Αλμυρού, και την οποία ονομάζουμε παροχή (μάζας) χλωριόντων Μ, μπορούμε να δεχθούμε ότι αυτή δίνεται από την εξίσωση:

Μπ = Qπ.Cπ                                                   (7)

όπου Μπ είναι η παροχή χλωριόντων στην πηγή του Αλμυρού (σε χλγρ/δλπ), Qπ η παροχή της πηγής (σε κ.μ./δλπ) και Cπ η συγκέντρωση χλωριόντων στο νερό της πηγής (σε ppm).

Σχετικά με την παροχή χλωριόντων Μπ, γνωρίζουμε ότι αυτή μεταβάλλεται έντονα, στην διάρκεια του έτους, από 0,25 μέχρι 21,5 χλγρ/δλπ, περίπου. Οι υψηλότερες τιμές Μπ παρατηρούνται στο τέλος της θερινής περιόδου, οπότε και σταθεροποιούνται σχεδόν. Όμως, όπως θα δούμε παρακάτω, οι τιμές αυτές δεν είναι σταθερές, κάθε χρονιά, αλλά εξαρτώνται από το σύνολο των βροχοπτώσεων των προηγούμενων ετών, καθώς και από το υψόμετρο ανάβλυσης της πηγής. Προς το παρόν, για να διευκολυνθεί η περαιτέρω ανάπτυξη του θέματος, δεχόμαστε ότι το υψόμετρο ανάβλυσης της πηγής είναι σταθερό, στό +3 μ. περίπου, που είναι και το συνηθέστερο.

Στην διάρκεια του έτους, λοιπόν, το σύνολο των χλωριόντων, που εκρέει από την πηγή, μπορεί να έχει τρεις διαφορετικές προελεύσεις, όπως ήδη αναφέραμε, όπότε μπορούμε να γράψουμε την εξίσωση:

Μπ = Μψ + Μκ + Μρ                                            (8)

όπου Μψ είναι η μάζα χλωριόντων που προέρχεται από το υδροφόρο του Ψηλορείτη, Μκ είναι η μάζα χλωριόντων που προέρχεται από το υδροφόρο του Κουλούκωνα και Μρ η μάζα χλωριόντων που προέρχεται από την επιφανειακή λεκάνη της Ροδιάς.

Στην παραπάνω εξίσωση, οι μάζες των χλωριόντων που προέρχονται από τον Ψηλορείτη (Μψ) και από την Ροδιά (Μρ) έχουν πολύ μικρές τιμές (συγκριτικά με την συνολική μάζα Μπ), επειδή τα νερά των περιοχών αυτών είναι γλυκά (περιέχουν περίπου 30 ppm χλωριόντων). Άρα, με μια αρκετά καλή προσέγγιση, μπορούμε να δεχθούμε ότι ολόκληρη η μάζα των χλωριόντων, που φθάνει στην πηγή του Αλμυρού, προέρχεται σχεδόν αποκλειστικά από την υφάλμυρη περιοχή του Κουλούκωνα. Η παραδοχή αυτή ισχύει έτι περαιτέρω, κατά το τέλος της θερινής περιόδου, οπότε η παροχή της Ροδιάς είναι μηδενική και η παροχή από το Ψηλορείτη πολύ χαμηλή.

Όπως αναφέρθηκε ήδη, η υφαλμύρυνση της περιοχής του Κουλούκωνα γίνεται από τις εσταβέλλες του Μπαλίου, οι οποίες, τυπικώς, αναρροφούν θαλασσινό νερό κατά το θέρος και εκβάλλουν υφάλμυρο νερό κατά τον χειμώνα. Η διαδικασία αυτή, που επαναλαμβάνεται κάθε χρονιά, προκαλεί μια μόνιμη και παραμένουσα υφαλμύρυνση του υδροφόρου στρώματος του Κουλούκωνα, που οφείλεται στις υδροδυναμικές ιδιότητες του καρστ. Πιο συγκεκριμένα, συμβαίνουν τα εξής φαινόμενα:

α) Το καλοκαίρι η εισροή θαλασσινού νερού προς το καρστ, γίνεται μέσω μεγάλων αγωγών. Αυτό έχει ως αποτέλεσμα, σε μικρό χρονικό διάστημα, να εισχωρούν μεγάλες ποσότητες θαλασσινού νερού μέσα στο υδροφόρο στρώμα. Στην συνέχεια, και με βραδύ ρυθμό, το νερό αυτό εισχωρεί μέσα στους λεπτότερους αγωγούς του καρστ και προκαλεί την γενική υφαλμύρυνση του υδροφόρου στρώματος, σε ολόκληρη σχεδόν την έκτασή του. Πιθανότατα, η υφαλμύρυνση να είναι μεγαλύτερη στα βαθύτερα στρώματα του καρστ, λόγω της υψηλότερης πυκνότητας του θαλασσινού νερού.

β) Το χειμώνα, οι βροχοπτώσεις προκαλούν εισροή γλυκού νερού από την ορεινή μάζα προς το καρστ. Η ροή αυτή προοδευτικά συγκεντρώνεται σε μεγάλους αγωγούς, έπειτα κυκλοφορεί μέσα στην ασβεστολιθική μάζα και τελικά εκβάλλει από τις πηγές του Μπαλίου, με την μορφή υφάλμυρων πηγών. Κατά την διαδικασία αυτή, το υφάλμυρο νερό που βρίσκεται μέσα στους λεπτούς αγωγούς ή στα βαθύτερα στρώματα, δεν μπορεί να κινητοποιηθεί εύκολα και γρήγορα, με αποτέλεσμα, σε μεγάλο ποσοστό, να παραμένει εγκλωβισμένο μέσα στο καρστ, ακόμα και μετά την παρέλευση του χειμώνα. Έτσι, το υδροφόρο στρώμα παραμένει συνεχώς υφάλμυρο.

γ) Μπορούμε να εκτιμήσουμε, ότι η μέση περιεκτικότητα των χλωριόντων στο υδροφόρο του Κουλούκωνα θα έχει τιμή υψηλότερη από την μέγιστη τιμή χλωριόντων που παρατηρείται στην πηγή του Αλμυρού, κατά το τέλος του θέρους, δηλαδή θα είναι της τάξης των 7000 – 10000 ppm, με πιθανότερη τιμή περίπου 7900 ppm (για υψόμετρο ανάβλυσης της πηγής +3 μ.).
  
Εάν υποθέσουμε, τώρα, ότι η διείσδυση της θάλασσας προς το ευρύτερο υδροφόρο Κουλούκωνα - Ψηλορείτη, γίνεται μόνο από τις πηγές του Μπαλίου (πράγμα που είναι και πιθανότατο, με βάση τις παρατηρούμενες γεωλογικές συνθήκες), μπορούμε να δεχθούμε, ότι στο υδροφόρο του Κουλούκωνα, σε υπερετήσια χρονική κλίμακα, σημειώνεται εξίσωση των εξερχόμενων και εισερχόμενων ποσοτήτων χλωριόντων. Δηλαδή, η μέση ετήσια μάζα χλωριόντων Μκ, που διοχετεύεται προς τον Κουλούκωνα και εν συνεχεία προς την πηγή του Αλμυρού (προς τα ανατολικά), ισούται με την μέση ετήσια μάζα χλωριόντων Μθ θαλασσινού νερού που εισέρχεται από τις εσταβέλλες του Μπαλίου (από τα δυτικά). Δηλαδή Μκ = Μθ.

Επομένως, μπορούμε να τροποποιήσουμε την (8)  ως εξής:

Μπ = Μψ + Μθ + Μρ                                            (9)

Δηλαδή, σε υπερετήσια βάση, η παροχή χλωριόντων στην πηγή είναι το άθροισμα της παροχής χλωριόντων του Ψηλορείτη, συν της θάλασσας, συν της Ροδιάς.
 
Η παραπάνω εξίσωση είναι πολύ χρήσιμη, διότι μας επιτρέπει να υπολογίσουμε την ποσότητα Μθ, δηλαδή την μάζα των εισερχομένων από την θάλασσα χλωριόντων. Η ποσότητα αυτή, όπως θα δούμε παρακάτω, εξαρτάται από το υψόμετρο ανάβλυσης της πηγής.


5.5. Σχέση μεταξύ υψομέτρου ανάβλυσης της πηγής του Αλμυρού και της παροχής εισροής του θαλασσινού νερού στις πηγές Μπαλίου.

Εάν λάβουμε υπόψη, ότι Μρ λαμβάνει σχεδόν μηδενικές τιμές, σε όλη την διάρκεια του έτους, τότε η σχέση (9) γίνεται:

Μπ = Μψ + Μθ                                                (10)

Δηλαδή, η παροχή χλωριόντων της πηγής ου Αλμυρού ισούται με την παροχή χλωριόντων που προέρχεται από τον Ψηλορείτη συν την παροχή χλωριόντων που προέρχεται από τις πηγές του Μπαλίου. Λύνοντας ως προς Μθ έχουμε για την παροχή χλωριόντων του θαλασσινού νερού: 

Μθ = Μπ - Μψ                                                (11)

Εάν τώρα συμβολίσουμε με Qθ και Cθ την παροχή εισροής και την συγκέντρωση χλωριόντων του θαλασσινού νερού, τότε μπορούμε να γράψουμε:

Qθ.Cθ = Qπ.Cπ - Qψ.Cψ                                       (12)

Στην παραπάνω εξίσωση η παροχή από τον Ψηλορείτη Qψ δεν είναι γνωστή, όμως μπορεί να εκτιμηθεί ικανοποιητικά από τις ημερήσιες βροχοπτώσεις με την βοήθεια ενός μοντέλου βροχής - απορροής. Η συγκέντρωση των χλωριόντων στο νερό του Ψηλορείτη Cψ είναι πολύ χαμηλή και σταθερή, περίπου 30 ppm. Γενικά, το γινόμενο Qψ.Cψ λαμβάνει πολύ μικρές τιμές και μπορεί να απαλειφθεί από τον τύπο (12).

Οπότε, λύνοντας την (12) ως προς Qθ λαμβάνουμε την παροχή εισόδου του θαλασσινού νερού.

Qθ = Qπ.Cπ / Cθ                                             (13)

Ο τύπος (13) ισχύει όταν το σύστημα δεν επηρεάζεται από τις βροχοπτώσεις και όταν η ροή υφάλμυρου νερού από την περιοχή του Κουλούκωνα προς την πηγή του Αλμυρού είναι συνεχής και σταθερή. Τέτοιες συνθήκες επικρατούν συνήθως στο τέλος της θερινής περιόδου.

Παράδειγμα: εάν Qπ = 3,8 κ.μ./δλπ , Cπ = 4850 ppm, Cθ = 21.000 ppm, ο τύπος (13) δίνει παροχή εισόδου νερού της θάλασσας Qθ = 0,877 κ.μ./δλπ. Το ποσοστό συμμετοχής του νερού της θάλασσας στο νερό της πηγής του Αλμυρού, στο παραπάνω παράδειγμα, είναι 0,877 / 3,5 = 25,0%. Επίσης, η παροχή χλωριόντων είναι 0,877 x 21000 = 18,42 χλγρ/δλπ. Υπογραμμίζουμε και πάλι, ότι Qθ είναι η μέση υπερετήσια παροχή εισόδου του θαλασσινού νερού, από τις πηγές του Μπαλίου, προς το υδροφόρο του Κουλούκωνα. Όπως θα δούμε στην συνέχεια, αυτή ακριβώς η ποσότητα επηρεάζεται από τις τυχόν μεταβολές του υψομέτρου ανάβλυσης της πηγής του Αλμυρού.

Η παραπάνω εξίσωση (13) εάν χρησιμοποιηθεί κατά την διάρκεια του έτους, με πραγματικά δεδομένα στον Αλμυρό του Ηρακλείου, δίνει την παροχή συμμετοχής του θαλασσινού νερού στην παροχή της πηγής. Όπως μπορούμε να διαπιστώσουμε εύκολα, η παροχή αυτή κυμαίνεται σε ευρέα πλαίσια, στην διάρκεια του έτους. Την άνοιξη, όταν αρχίζει η διαδικασία της στείρευσης και Qπ ≥ 10,0 κ.μ./δλπ., Qθ είναι μηδενική. Με την πάροδο των ημερών, καθώς μειώνεται η παροχή της πηγής, αυξάνεται η τιμή Qθ, προοδευτικά. Τον Οκτώβριο, Qθ σχεδόν σταθεροποιείται σε 0,85 – 0,90 κ.μ./δλπ.

Η παραπάνω πορεία δείχνει, ότι η παροχή συμμετοχής του θαλασσινού νερού εξαρτάται από τα φορτία του υδροφόρου ορίζοντα, δεδομένου ότι και αυτά μειώνονται ταχύτερα στην αρχή του καλοκαιριού και πολύ βραδύτερα το φθινόπωρο.

Είναι σαφές, ότι όταν η παροχή της πηγής υπερβαίνει τα 10,0 κ.μ./δλπ, τα φορτία, που επικρατούν μέσα στον υδροφόρο ορίζοντα, είναι αρκετά υψηλά και ικανά να παρεμποδίσουν την συμμετοχή του θαλασσινού νερού στην ροή της πηγής. Καθώς, κατά το θέρος, η παροχή της πηγής μειώνεται προοδευτικά (αρχικά γρήγορα και αργότερα με βραδύτερο ρυθμό), αντίστοιχα μειώνονται και τα φορτία μέσα στον υδροφόρο ορίζοντα και αντίστοιχα αυξάνεται και η συμμετοχή του θαλασσινού νερού.

Στην πραγματικότητα, όπως αναφέραμε, η συμμετοχή του θαλασσινού νερού δεν γίνεται κατ΄ ευθείαν από την θάλασσα αλλά από την περιοχή του υφάλμυρου υδροφόρου του Κουλούκωνα. Δηλαδή, αντί για είσοδο «κανονικού» θαλασσινού νερού στην πηγή του Αλμυρού, έχουμε μεταφορά υφάλμυρου νερού (περιεκτικότητας τουλάχιστον 7900 ppm), από την περιοχή του Κουλούκωνα προς την πηγή.

Έχει παρατηρηθεί, μετά από μακροχρόνιες παρατηρήσεις, ότι στην πηγή του Αλμυρού Ηρακλείου, η μέγιστη τιμή παροχής χλωριόντων είναι περίπου 19,5 χλγρ/δλπ. Προφανώς, όπως αναφέραμε, η ποσότητα αυτή προέρχεται αποκλειστικά από το υφάλμυρο υδροφόρο στρώμα του Κουλούκωνα.

Ακριβέστερα, χρησιμοποιώντας τις εξισώσεις (1), (2) και (3), που είδαμε στην παράγραφο 5.2, σε συνδυασμό με την εξίσωση (13), μπορούμε να υπολογίσουμε την παροχή συμμετοχής και την ποσοστιαία συμμετοχή του θαλασσινού νερού στο νερό της πηγής, συναρτήσει της παροχής της πηγής, για τρία διαφορετικά υψόμετρα εκροής: 2 μ.,  3 μ. και 10 μ.


α) Για απόλυτο υψόμετρο εξόδου της πηγής +2,0 μ. (πριν από την κατασκευή του φράγματος):

Qπ (κ.μ./δλπ)    Cπ (ppm)    Mπ (χλγρ/δλπ)  Qθ(κ.μ./δλπ)  Συμ/χή Θάλ.

    2,0            6880         13,760          0,655       0,327
    2,5            6450         16,125          0,768       0,307
    3,0            6020         18,060          0,860       0,286
    3,5            5590         19,565          0,931       0,266
    4,0            5160         20,640          0,983       0,245
    4,5            4740         21,285          1,013       0,225
    5,0            4300         21,500          1,024       0,204
    5,5            3780         21,285          1,013       0,184
    6,0            3440         20,640          0,983       0,163
    6,5            3010         19,565          0,931       0,143
    7,0            2580         18,060          0,860       0,122
    7,5            2150         16,125          0,767       0,102
    8,0            1720         13,760          0,655       0,081
    8,5            1290         10,965          0,522       0,061
    9,0             860          7,740          0,368       0,040
    9,5             430          4,085          0,194       0,020
   10,0               0          0,000          0,000       0,000


β) Για απόλυτο υψόμετρο εξόδου της πηγής 3,0 μ. (μετά την κατασκευή του φράγματος):

Qπ (κ.μ./δλπ)    Cπ (ppm)    Mπ (χλγρ/δλπ)  Qθ(κ.μ./δλπ)  Συμ/χή Θάλ.

    2,0            6180         12,360          0,588       0,294
    2,5            5750         14,375          0,684       0,273
    3,0            5320         15,960          0,760       0,253
    3,5            4890         17,115          0,815       0,233
    4,0            4460         17,840          0,849       0,212
    4,5            4030         18,135          0,863       0,192
    5,0            3600         18,000          0,857       0,171
    5,5            3170         17,435          0,830       0,150
    6,0            2740         16,440          0,792       0,132
    6,5            2310         15,015          0,715       0,110
    7,0            1880         13,160          0,627       0,090
    7,5            1450         10,875          0,515       0,069
    8,0            1020          8,160          0,388       0,048
    8,5             590          5,015          0,239       0,028
    9,0             160          1,440          0,068       0,008
    9,2              12          0,110          0,005       0,001


γ) Για απόλυτο υψόμετρο εξόδου της πηγής 10,0 μ. (μετά την κατασκευή του φράγματος και την ανύψωση της στάθμης):

Qπ (κ.μ./δλπ)    Cπ (ppm)    Mπ (χλγρ/δλπ)  Qθ(κ.μ./δλπ)  Συμ/χή Θάλ.

    2,0            4980          9,960          0,474       0,237
    2,5            4550         11,375          0,541       0,216
    3,0            4120         12,360          0,588       0,196
    3,5            3690         12,915          0,615       0,175
    4,0            3260         13,040          0,620       0,155
    4,5            2830         12,735          0,606       0,134
    5,0            2400         12,000          0,571       0,114
    5,5            1970         10,835          0,495       0,090
    6,0            1540          9,240          0,440       0,073
    6,5            1110          7,215          0,344       0,052
    7,0             680          4,760          0,227       0,032
    7,5             250          1,875          0,089       0.011
    7,8               0          0,000          0,000       0,000


Συγκρίνοντας τα αποτελέσματα των τριών παραπάνω πινάκων, μπορούμε να εξαγάγουμε τα εξής σημαντικά συμπεράσματα:

α) Η παροχή της μάζας των χλωριόντων που εκρέει από την πηγή μειώνεται αισθητά όταν ανυψώνεται η στάθμη εξόδου. Αυτό συμβαίνει ανεξαρτήτως της τιμής της παροχής.

β) Η μεταβολή, από υψόμετρο +2 μ. σε υψόμετρο +10 μ. (ανύψωση κατά 8 μ.) επιφέρει μείωση της μέγιστης παροχής χλωριόντων από 21,500 σε 13,040 χλγρ/δλπ., ήτοι 8,460 χλγρ/δλπ. ή μέση μείωση 8,460 / 8 = 1,0575 χλγρ/δλπ. ανά 1 μέτρο ανύψωσης.

γ) Η μεταβολή, από υψόμετρο +2 μ. σε υψόμετρο +3 μ. (ανύψωση κατά 1 μ.) επιφέρει μείωση της μέγιστης παροχής χλωριόντων από 21,500 σε 18,135 χλγρ/δλπ., ήτοι 3,365 χλγρ/δλπ. ανά 1 μέτρο ανύψωσης. Δηλαδή φαίνεται, ότι για χαμηλές στάθμες εξόδου της πηγής, η μείωση των χλωριόντων επιτυγχάνεται ευκολότερα. Αυτό το συμπέρασμα, όμως, δεν είναι βέβαιο προς το παρόν, διότι δεν έχουν γίνει αρκετά πειράματα ανύψωσης της στάθμης.

δ) Κατά την περίοδο στείρευσης της πηγής, όταν μειώνεται προοδευτικά η παροχή, η έναρξη της υφαλμύρυνσης γίνεται για παροχή 10,0 κ.μ./δλπ., όταν η στάθμη εξόδου είναι στο +2.0 μ., και για παροχή 7,8 κ.μ./δλπ., όταν η στάθμη εξόδου είναι στο +10 μ. Δηλαδή, όταν ανυψώνεται η στάθμη εξόδου, τότε καθυστερεί, χρονικά, η έναρξη της υφαλμύρυνσης, πράγμα που σημαίνει ότι το νερό της πηγής παραμένει γλυκό για μεγαλύτερο χρονικό διάστημα του έτους.

 
5.5. Η υφαλμύρυνση του υδροφόρου ορίζοντα και της πηγής, τον χειμώνα.

(συνεχίζεται ...)

ΠΙΝΑΚΑΣ ΔΗΜΟΣΙΕΥΣΕΩΝ