Geological aspects on the sustainability of ancient aqueducts of Athens

Η ανακοίνωση επικεντρώνεται στον ευφυή σχεδιασμό αρχαίων υδραγωγείων, τα οποία εξακολουθούν να υδροδοτούν, ακόμη και σήμερα. Τα αρχαία υδραγωγεία των Αθηνών είναι πολλά, όχι γιατί αφθονούσε το νερό στην άνυδρη Αττική, αλλά γιατί ο αγώνας για την ύδρευση ήταν συνεχής και εντεινόμενος, παράλληλος με την πολεοδομική εξέλιξη και την πληθυσμιακή αύξηση. Μάλιστα, τα εκάστοτε νεότερα υδραγωγεία χαρακτηρίζονται από τεχνικούς νεοτερισμούς και τη σύλληψη νερού από μεγαλύτερες αποστάσεις (Εικ. 1 και Πίν. 1). Το αρχαιότερο τεκμηριωμένο υδραγωγείο είναι το Πεισιστράτειο, έργο από τα τέλη του 6ου αι. π.Χ., για το οποίο οι γνώσεις μας μέχρι πρότινος περιορίζονταν σε μικρά αποσπασματικά τμήματα του δικτύου διανομής και την περίφημη νοτιοανατολική κρήνη στην Αγορά. Οι υδρίες της εποχής απεικονίζουν την αγαλλίαση από το τρεχούμενο νερό και τις νέες ευκαιρίες κοινωνικής επαφής των γυναικών, έστω και στο περιθώριο της Αγοράς. Χάρις στις ανασκαφικές έρευνες στα έργα του ΜΕΤΡΟ, ανακαλύφθηκαν τμήμα αρτηρίας του υδραγωγείου κοντά στην αρχαία πόλη, στο σταθμό Ευαγγελισμού, και εκτεταμένα δίκτυα διανομής στο σταθμό Συντάγματος. Παραμένει όμως άγνωστος ο εκτός πόλεως κύριος κορμός του υδραγωγείου που πιθανότατα ετροφοδοτείτο από πηγές του Υμηττού, ίσως και της Πεντέλης. Το νερό κυκλοφορούσε σε ιδιότυπους κεραμικούς σωλήνες τοποθετημένους στο εσωτερικό αβαθούς τάφρου που επιχωματώνετο. Ο αγωγός τροφοδοσίας του Πεισιστράτειου έπαψε να λειτουργεί στο δεύτερο μισό του 4ου αι. π.Χ. (Λυγκούρη-Τόλια, 2000), φαίνεται όμως πως δύο νέα υδραγωγεία κατασκευάστηκαν προηγουμένως, το Υδραγωγείο του Υμηττού και ο Αχαρνικός οχετός. Από αρχαιολογική τεκμηρίωση φαίνεται ότι κατά τον 4ο αι. π.Χ. επικράτησε παρατεταμένη ξηρασία (Camp, 1982). Ο Αχαρνικός οχετός, έργο του 4ου αι. π.Χ. έφερε για πρώτη φορά νερό από την μακρινότερη Πάρνηθα. Το υδραγωγείο υπήρξε ο πρόδρομος του Αδριάνειου. Φαίνεται πως ήταν ιδιωτικό έργο και από κατασκευαστικής πλευράς αποτελούσε βελτίωση του Πεισιστράτειου. Το νερό μεταφερόταν σε κλειστούς κεραμικούς αγωγούς αποτελούμενους από τη συναρμογή δύο στελεχών ώστε να σχηματίζουν ελλειπτική διατομή. Τοποθετούνταν και πάλι εντός ορύγματος, βάθους 1-2 μ. που επιχωματώνετο. Το υδραγωγείο του Υμηττού ήταν ένα πρωτοπόρο έργο αποτελούμενο από σήραγγα σε βάθος 10-14 μέτρων και φρέατα κατά μήκος αυτής, ενδεχομένως με μικρή πλευρική μετατόπιση από τον άξονα της σήραγγας. Κατασκευαστικά ήταν παρόμοιο με το καταληκτικό τμήμα του Ευπαλίνειου υδραγωγείου που μετέφερε το νερό από την έξοδο από το Ευπαλίνειο όρυγμα προς την πόλη του Πυθαγορείου στη Σάμο, τον 6ο αι. π.Χ. Λειτουργικά όμως υπερείχε διότι αποτελούσε έργο υδρομάστευσης και εδώ συνίσταται η πρωτοπορία του. Η έναρξη λειτουργίας του εικάζεται στο τέλος του 5ου αι. π.Χ. ή στις αρχές του 4ου, γιατί στις αρχές του 4ου κατασκευάζεται νέα μεγάλη κρήνη στην Αγορά, η Νοτιοδυτική. Το Αδριάνειο υδραγωγείο κατασκευάστηκε την περίοδο 125-140 μ.Χ. και η κατασκευή του συνέπεσε με περίοδο ξηρασίας για την Αθήνα και ίσως και άλλες Ελληνικές πόλεις (Stevens, 1946). Είναι ένα σύνθετο και εντυπωσιακό έργο, εξ ολοκλήρου υπόγειο, αποτελούμενο από σήραγγα και φρέατα που φθάνουν σε βάθος τα σαράντα μέτρα. Ενδεχομένως έπαψε να λειτουργεί μετά από μερικούς αιώνες, γιατί στα μέσα του 5ου αι. μ.Χ. κατασκευάζεται το Υστερορρωμαϊκό υδραγωγείο (Chiotis and Chioti, 2012). Το νεότερο αυτό υδραγωγείο, τεχνολογικά ευρίσκεται στον αντίποδα του Αδριάνειου, γιατί αποτελείται από επιφανειακά έργα και τις γνωστές υδατογέφυρες Περισσού και Φιλοθέης. Με εξαίρεση μικρή σήραγγα στον Περισσό, τα υπόλοιπα έργα είναι κτιστά κανάλια στην επιφάνεια ή σε μικρό βάθος. Βασικό πλεονέκτημα της κατασκευής αυτής είναι η μείωση των απωλειών νερού και η σταθερότητα της κατασκευής.Από τα υδραγωγεία των Αθηνών, αυτά του Υμηττού και το Αδριάνειο διακρίνονται για την πρωτοποριακή γεωλογική αντίληψη και το σχεδιασμό τους. Παρόλο που γενικά θεωρείται ότι σχεδιάστηκαν για τη μεταφορά νερού από πηγές στον Υμηττό και την Πάρνηθα αντίστοιχα, στην πραγματικότητα είναι έργα πολυσυλλεκτικά και υδρομαστεύουν κατά κύριο λόγο υπόγεια νερά από περισσότερες περιοχές κατά τη διαδρομή τους. Από την άποψη της πολυσυλλεκτικότητας το Αδριάνειο είναι συνθετότερο από το υδραγωγείο του Υμηττού. Στα αρχαία υδραγωγεία των Αθηνών παρατηρείται διαχρονική εξέλιξη και τα εκάστοτε νεότερα υδραγωγεία βελτιώνουν την τεχνική των παλαιοτέρων. Μάλιστα, κάτω από τους υδρολογικούς περιορισμούς της άνυδρης Αττικής, αυξάνεται βαθμιαία η αξιοποίηση των υπογείων νερών, με εξαίρεση το Υστερορρωμαϊκό υδραγωγείο που τροφοδοτείται αποκλειστικά με πηγαία νερά. Τροφοδοσία από υπόγεια νερά τεκμηριώνεται έμμεσα για τον Αχαρνικό Οχετό, σε επιγραφές που σηματοδοτούσαν τη διαδρομή του. Από λίθινες στήλες, «όρους» όπως ονομάζονται, συμβόλαια κατ’ ουσία μεταξύ των κατασκευαστών του έργου και ιδιοκτητών γης, προκύπτει ότι το νερό του προερχόταν τόσο από πηγές της Πάρνηθας, όσο και από υπόγεια έργα υδρομάστευσης στην περιοχή των πηγών (Vanderpool, 1965). Επίσης, ο διάσημος αρχιτέκτων Ziller (1877) είχε επισημάνει ότι η σήραγγα του υδραγωγείου των Μακρών Τειχών (Εικ. 1), κατά μήκος του Ιλισού ποταμού, υδρομάστευε υπόγεια νερά της κοίτης. Εντυπωσιακή επιβεβαίωση της αειφόρου λειτουργίας του αρχαίου υδραγωγείου του Υμηττού προέκυψε πρόσφατα, όταν τα έργα θεμελίωσης μεγάλου υπόγειου γκαράζ στου Γουδή απέκοψαν το 2004 σήραγγα σε βάθος 12 μέτρων. Προκλήθηκε προσωρινή διακοπή της παροχής του Εθνικού Κήπου, που αποκαταστάθηκε και διαπιστώθηκε έτσι, χωρίς αμφιβολία πλέον, ότι ο κήπος αρδεύεται από αρχαία σήραγγα. Τα χαρακτηριστικά του Αδριάνειου υδραγωγείου είναι καλλίτερα γνωστά χάρις σε πληροφορίες και σχέδια από την περίοδο επαναλειτουργίας του έργου στους νεότερους χρόνους (1847-1935). Το υδραγωγείο λειτούργησε για μερικούς αιώνες κατά την αρχαιότητα και έκτοτε λησμονήθηκε, πιθανώς μετά από κατάπτωση της σήραγγας του έργου. Το 1847 επανήλθε στην επικαιρότητα, όταν σε προσπάθειες καθαρισμού υποτιθέμενης «πηγής» που ανέβλυζε στον Άγιο Δημήτριο Αμπελοκήπων, διαπιστώθηκε ότι το νερό έφθανε εκεί μέσα από σήραγγα που είχε καταρρεύσει και φραχθεί και στο σημείο αυτό ανέβλυζε δίνοντας την εντύπωση πηγής. Από σχέδια του έργου αποκαλύπτεται η διαδρομή και η θέση του στο χώρο, καθώς και η κατάσταση διατήρησης και η υποστήριξη της σήραγγας. Το εντυπωσιακότερο στοιχείο του είναι η βόρεια απόληξη του έργου στο Ολυμπιακό Χωριό. Προκειμένου να παραλάβει το νερό από πηγές της Πάρνηθας, η σήραγγα συνδέεται με την επιφάνεια μέσω κεκλιμένης στοάς μήκους 90 μ. υπό κλίση 20ο (Εικ. 3 και 4). Το άκρο της σήραγγας ευρίσκεται σε βάθος 30,5 μ. κάτω από την επιφάνεια και στην περιοχή η στάθμη του φρεάτιου ορίζοντα είναι σήμερα σε βάθος 20 μέτρων, όπως μετρήθηκε σε γειτονική υδρογεώτρηση (Βρέλλης, 2010). Στην τομή της Εικ. 5 φαίνεται το βορειότερο τμήμα της σήραγγας σε μήκος δύο περίπου χιλιομέτρων, μαζί με τη στάθμη του φρεάτιου ορίζοντα που οριοθετήθηκε από γειτονικές γεωτρήσεις και πηγάδια. Το τμήμα αυτό ευρίσκεται εντός υδροφόρων κορημάτων της Πάρνηθας τα οποία υπέρκεινται των αδιαπέραστων ερυθρών αργιλικών ιζημάτων που απαντούν στην περιοχή του Κηφισού. Είναι σαφές επομένως ότι η σήραγγα σχεδιάστηκε έτσι ώστε να υδρομαστεύει την υπόγειο υδροφορία των πλευρικών κορημάτων της Πάρνηθας, γεγονός που εξασφαλίζει την αειφορία του υδραγωγείου. Το Αδριάνειο, χάρις στα βαθιά πηγάδια του, αξιοποιούσε την υπόγειο υδροφορία και σε άλλες περιοχές της διαδρομής του. Η πλέον ενδιαφέρουσα τοπική υδρομάστευση περιγράφεται στις Κουκουβάουνες, όπου συναντήθηκε υδροφόρος σε βάθος 15 μέτρων. Για την σύλληψη της υδροφορίας αυτής κατασκευάσθηκαν πέντε στοές εγκάρσια προς την σήραγγα συνολικού μήκους 500 μέτρων, με σχεδιασμό του Αρχιμηχανικού του Δήμου Αθηναίων Πέτρου Πρωτοπαπαδάκη (Παρασκευόπουλος, 1907).Γενικότερα, επειδή η σήραγγα του Αδριάνειου ευρίσκεται σε μεγάλο μήκος της σε βάθη μεγαλύτερα από 20 μέτρα λειτουργεί, ως υδρομαστευτικό έργο μέσω των φρεάτων και της ίδιας της σήραγγας, όταν ο υδροφόρος είναι υψηλότερα. Για παράδειγμα, αυτό ισχύει στην περιοχή του ΟΑΚΑ, όπου ο υδροφόρος ορίζοντας είναι σε μικρά βάθη μεταξύ των 10 και 15 μέτρων, όπως προκύπτει από γεωτρήσεις της μελέτης θεμελίωσης του Σταδίου (ΕΔΑΦΟΣ ΕΠΕ 2001). Ένα ασθενές σημείο του Αδριάνειου είναι ότι στο τελικό του τμήμα από τον Άγιο Δημήτριο μέχρι τη δεξαμενή στο Λυκαβηττό η σήραγγα είναι σε μικρά βάθη και μάλιστα ευρίσκεται υψηλότερα από τον φρεάτιο ορίζοντα. Εκεί συνεπώς, αναμένονται απώλειες νερού και επειδή το περιβάλλον πέτρωμα είναι οι Αθηναϊκοί Σχιστόλιθοι, ευνοούνται καταπτώσεις της σήραγγας, όπως συνέβη στον Άγιο Δημήτριο Αμπελοκήπων, όπου η σήραγγα είναι σε βάθος πέντε μόλις μέτρων. Ο Ziller (1877) περιέγραψε εκτός των άλλων δύο αρχαία υδραγωγεία, του «Βασιλικού» Κήπου και του Υμηττού. Χρειάστηκαν όμως πολλές δεκαετίες μέχρι να κατανοηθεί ότι συναποτελούν τμήματα του ιδίου υδραγωγείου. Το ενδιάμεσο τμήμα του υδραγωγείου από τη Ριζάρειο μέχρι του Γουδή ήρθε στο φως τμηματικά, και ήταν αυτό που αγνοούσε ο Ziller, ώστε να αναγνωρίσει ότι πρόκειται για ένα ενιαίο υδραγωγείο. Η προς τα ανάντη συνέχεια του υδραγωγείου, πέραν της Ριζαρείου έγινε γνωστή στους νεότερους χρόνους, σε απόσταση 1500 μέτρων τουλάχιστον. Την περίοδο 1910-15 και επειδή υπήρχαν απώλειες, κατασκευάσθηκε γραμμή σωλήνων από χυτοσίδηρο διαμέτρου 8 ιντσών σε αντικατάσταση της ροής μέσω της σήραγγας. Η σωλήνωση παραλαμβάνει νερό της σήραγγας από μεγάλο υπόγειο φρεάτιο, στη γωνία Παπαδιαμαντοπούλου και Σινώπης, και το μεταφέρει στη λίμνη του Κήπου πλησίον της εισόδου στη Βασιλίσσης Σοφίας (Ταμβάκης, 2005). Η τροφοδοσία του υδραγωγείου του Υμηττού σήμερα προέρχεται αποκλειστικά από υπόγεια νερά, των ποτάμιων αποθέσεων του Ιλισού και πλευρικών κορημάτων, ενώ κατά την αρχαιότητα συνέβαλλαν και εγκάρσιοι κλάδοι. Σημαντικός παράγοντας για την αειφόρο λειτουργία των υδραγωγείων είναι η ευστάθεια αυτών των ίδιων των υπόγειων έργων. Τόσο το Πεισιστράτειο, όσο και το Αδριάνειο, αλλά επίσης και το ΜΕΤΡΟ είχαν προβλήματα εντός των Αθηναϊκών Σχιστολίθων. Κατά τη διάνοιξη του ΜΕΤΡΟ από το σταθμό «Ευαγγελισμός» προς το Σύνταγμα το 1996, με μηχάνημα ολομέτωπης εκσκαφής (TBM), συναντήθηκε στον Εθνικό Κήπο αρχαία σήραγγα. Οι εργασίες διάνοιξης του ΜΕΤΡΟ σταμάτησαν προσωρινά, κάτω από θέση που βρισκόταν άγνωστο μέχρι τότε αρχαίο υδραγωγείο. Τα νερά του άρχισαν τότε να διηθούνται προς την υποκείμενη ανοικτή ακόμη σήραγγα του Μετρό παρασύροντας και υλικό από τον ασθενή κατακερματισμένο Αθηναϊκό σχιστόλιθο. Αυτό κατέληξε σε κατακρήμνιση που έπληξε και το αρχαίο υδραγωγείο με δημιουργία κρατήρα στη επιφάνεια. Σύμφωνα με την αρχαιολογική περιγραφή στη δυτική παρειά του κρατήρα αποκαλύφθηκε τμήμα του Βαλεριάνειου περιβόλου και ανατολικά, σε βάθος οκτώ μέτρων, λαξευτή σήραγγα από την οποία ανέβλυζε άφθονο νερό (Λυγκούρη-Τόλια, 2000). Στο Εικ. 6 προβάλλεται τομή της σήραγγας του Αδριάνειου από τον Άγιο Δημήτριο Αμπελοκήπων μέχρι το ρέμα της Πύρνας-Καλυφτάκη στην Κηφισιά. Αποτελεί επίτευγμα σχεδίασης και χάραξης υπόγειου έργου, όχι απλά γιατί είναι κεκλιμένο σε όλο του το μήκος με ελεγχόμενη κλίση, αλλά διότι επίσης υλοποιεί σύνθετο ελιγμό προκειμένου να περάσει κάτω από τον Κηφισό ποταμό (Εικ. 7). Στο Εικ. 7 φαίνονται επίσης οι γεωλογικοί σχηματισμοί από τους οποίους διέρχεται η σήραγγα του Αδριάνειου, σύμφωνα με τη γεωλογική χαρτογράφηση του ΙΓΜΕ και δεδομένα από δειγματοληπτικές γεωτρήσεις της εταιρείας «ΕΔΑΦΟΣ ΕΠΕ» στο ΟΑΚΑ. Ξεκινάει από κώνους κορημάτων της Πάρνηθας και στη συνέχεια ορύσσεται εντός λιμνοχερσαίων σχηματισμών, των ερυθρών ιζημάτων του Κηφισού, για να περάσει στους λιμναίους σχηματισμούς Πικερμίου-Καλογρέζας και να καταλήξει στους Αθηναϊκούς Σχιστολίθους (Marinos et al., 1971). Τα προβλήματα ευστάθειας στο Πεισιστράτειο και το Αδριάνειο σχετίζονται με τους Αθηναϊκούς Σχιστολίθους και ιδιαίτερα με την κατώτερη ενότητα αυτών.Geological aspects of the ancient aqueducts of Athens are examined with particular emphasis on the hydrogeological and geotechnical conditions which made possible their continuous function throughout the centuries up today. In particular, the sustainability of the Hymettos and the Hadrianic aqueducts is investigated and attributed to the capture of underground water and the skillful construction of the tunnels. The geometry of the Hadrianic aqueduct and the situation in the ancient tunnel are presented based on data obtained during the resumption of the ancient work in the 19th and 20th centuries. The up to forty meters deep wells along the tunnel continue to collect underground water at many places along the twenty kilometers long path of the Hadrianic aqueduct. Similarly, the Hymettos aqueduct still irrigates the National Garden with a daily rate of about one thousand cubic meters. The stability of the ancient tunnels is correlated with the surrounding geological formations; it turns out that the stability problems of the ancient tunnels are comparable to those met in the tunneling works of the Metro lines, particularly in the Athenian Schists. A new part of an ancient aqueduct was crossed during the Metro works which is considered to belong to the Hymettos aqueduct

The Steady-State Multi-TeV Diffuse Gamma-Ray Emission Predicted with GALPROP and Prospects for the Cherenkov Telescope Array

Cosmic Rays (CRs) interact with the diffuse gas, radiation, and magnetic fields in the interstellar medium (ISM) to produce electromagnetic emissions that are a significant component of the all-sky flux across a broad wavelength range. The Fermi Large Area Telescope (LAT) has measured these emissions at GeV $\gamma$-ray energies with high statistics. Meanwhile, the High-Energy Stereoscopic System (H.E.S.S.) telescope array has observed large-scale Galactic diffuse emission in the TeV $\gamma$-ray energy range. The emissions observed at GeV and TeV energies are connected by the common origin of the CR particles injected by the sources, but the energy dependence of the mixture from the general ISM (true `diffuse'), those emanating from the relatively nearby interstellar space about the sources, and the sources themselves, is not well understood. In this paper, we investigate predictions of the broadband emissions using the GALPROP code over a grid of steady-state 3D models that include variations over CR sources, and other ISM target distributions. We compare, in particular, the model predictions in the VHE ($\geq$100 GeV) $\gamma$-ray range with the H.E.S.S. Galactic plane survey (HGPS) after carefully subtracting emission from catalogued $\gamma$-ray sources. Accounting for the unresolved source contribution, and the systematic uncertainty of the HGPS, we find that the GALPROP model predictions agree with lower estimates for the HGPS source-subtracted diffuse flux. We discuss the implications of the modelling results for interpretation of data from the next generation Cherenkov Telescope Array (CTA).Comment: 14 pages, 12 figures, Accepted in MNRA

Evaluation of ground information with respect to EPB tunnelling for the Thessaloniki metro, Greece

Ο Μητροπολιτικός σιδηρόδρομος της Θεσσαλονίκης αποτελείται από δύο παράλληλες σήραγγες διαμέτρου ~6 m και μήκους ~8 km η κάθε μία και περιλαμβάνει 13 σταθμούς. Η γεωλογία του πολεοδομικού συγκροτήματος της Θεσσαλονίκης χαρακτηρίζεται από την παρουσία νεογενών και τεταρτογενών αποθέσεων. Ο κύριος σχηματισμός της περιοχής του έργου είναι μία σειρά πολύ στιφρών έως σκληρών ερυθρών αργίλων ανωμειοκαινικής-πλειοκαινικής ηλικίας. Σχηματισμοί του Τεταρτογενούς που έχουν αποτεθεί πάνω σε αυτές τις αργίλους συνίστανται από αργιλώδεις-ιλυώδεις άμμους ή/και χάλικες. Το πρόγραμμα γεωερευνητικών εργασιών περιελάμβανε έναν σημαντικό αριθμό δειγματοληπτικών γεωτρήσεων, επί τόπου και εργαστηριακών δοκιμών. Τα στοιχεία του γεωερευνητικού προγράμματος αξιολογήθηκαν ώστε να κατανοηθεί καλύτερα το γεωλογικό προσομοίωμα της περιοχής του έργου και να διακριτοποιηθούν ζώνες με βάση τη συμπεριφορά των γεωυλικών κατά τη διάνοιξη της σήραγγας με μηχάνημα ολομέτωπης κοπής (ΤΒΜ). Όσον αφορά το μηχάνημα διάνοιξης, η επιλογή ενός μηχανήματος εδαφικής εξισορροπητικής πίεσης (ΕΡΒΜ) φαίνεται να είναι εύλογη τόσο από πλευράς ευστάθειας όσο και από πλευράς ρυθμού προχώρησης. Η επιλογή αυτή υπαγορεύεται από τα χαρακτηριστικά του εδάφους για την κάλυψη όλων των αντικειμενικών σκοπών όπως ο έλεγχος των καθιζήσεων και εδαφικών μετακινήσεων, η διατήρηση της στάθμης του υπόγειου νερού αλλά και η ικανοποιητική προχώρηση των σηράγγωνThe Thessaloniki Metropolitan Railway comprises two separate ~6 m diameter parallel tunnels with an ~8 km stretch each and 13 stations. The geology of the urban area of Thessaloniki is characterised by the presence of Neogene and Quaternary deposits. The base formation for the project area is a very stiff to hard red clay, dating to Upper Miocene-Pliocene. Upon this formation, Quaternary sediments have been deposited, most of which comprise sand and/or gravel in a clay-silt dominated matrix, covered in places by anthropogenic fill. Ground investigation campaigns incorporated a significant number of sampling boreholes and in situ and laboratory testing. This information was elaborated in order to obtain a better geological understanding and a geotechnical zonation of the ground with respect to mechanized tunnelling. EPB M appears to be the reasonable choice for the project in all aspects of tunnel safety and tunnelling performance. The characteristics and parameters of the soils and the hydrogeological regime directed towards this selection and it is expected that all the objectives, such as settlement and ground movements control, water table level maintenance and adequate performance, will be met by an EPBM provided it is properly operate

Estimation of Outage Capacity for Free Space Optical Links Over I-K and K Turbulent Channels

The free space optical communication systems are attracting great research and commercial interest due to their capability of transferring data, over short distances, with high rate and security, low cost demands and without licensing fees. However, their performance depends strongly on the atmospheric conditions in the link’s area. In this work, we investigate the influence of the turbulence on the outage capacity of such a system for weak to strong turbulence channels modeled by the I-K and the K-distribution and we derive closed-form expressions for its estimation. Finally, using these expressions we present numerical results for various link cases with different turbulence conditions

Host-microbe-drug-nutrient screen identifies bacterial effectors of metformin therapy

Metformin is the first-line therapy for treating type-2 diabetes and a promising anti-aging drug. We set out to address the fundamental question of how gut microbes and nutrition, key regulators of host physiology, impact the effects of metformin. Combining two tractable genetic models, the bacterium E. coli and the nematode C. elegans, we developed a high-throughput four-way screen to define the underlying host-microbe-drug-nutrient interactions. We show that microbes integrate cues from metformin and the diet through the phosphotransferase signalling pathway that converges on the transcriptional regulator Crp. A detailed experimental characterization of metformin effects downstream of Crp in combination with metabolic modelling of the microbiota in metformin-treated type-2 diabetic patients predicts the production of microbial agmatine, a regulator of metformin effects on host lipid metabolism and lifespan. Our high-throughput screening platform paves the way for identifying exploitable drug-nutrient-microbiome interactions to improve host health and longevity through targeted microbiome therapie

Durvalumab alone and durvalumab plus tremelimumab versus chemotherapy in previously untreated patients with unresectable, locally advanced or metastatic urothelial carcinoma (DANUBE):a randomised, open-label, multicentre, phase 3 trial

Background: Survival outcomes are poor for patients with metastatic urothelial carcinoma who receive standard, first-line, platinum-based chemotherapy. We assessed the overall survival of patients who received durvalumab (a PD-L1 inhibitor), with or without tremelimumab (a CTLA-4 inhibitor), as a first-line treatment for metastatic urothelial carcinoma. Methods: DANUBE is an open-label, randomised, controlled, phase 3 trial in patients with untreated, unresectable, locally advanced or metastatic urothelial carcinoma, conducted at 224 academic research centres, hospitals, and oncology clinics in 23 countries. Eligible patients were aged 18 years or older with an Eastern Cooperative Oncology Group performance status of 0 or 1. We randomly assigned patients (1:1:1) to receive durvalumab monotherapy (1500 mg) administered intravenously every 4 weeks; durvalumab (1500 mg) plus tremelimumab (75 mg) administered intravenously every 4 weeks for up to four doses, followed by durvalumab maintenance (1500 mg) every 4 weeks; or standard-of-care chemotherapy (gemcitabine plus cisplatin or gemcitabine plus carboplatin, depending on cisplatin eligibility) administered intravenously for up to six cycles. Randomisation was done through an interactive voice–web response system, with stratification by cisplatin eligibility, PD-L1 status, and presence or absence of liver metastases, lung metastases, or both. The coprimary endpoints were overall survival compared between the durvalumab monotherapy versus chemotherapy groups in the population of patients with high PD-L1 expression (the high PD-L1 population) and between the durvalumab plus tremelimumab versus chemotherapy groups in the intention-to-treat population (all randomly assigned patients). The study has completed enrolment and the final analysis of overall survival is reported. The trial is registered with ClinicalTrials.gov, NCT02516241, and the EU Clinical Trials Register, EudraCT number 2015-001633-24. Findings: Between Nov 24, 2015, and March 21, 2017, we randomly assigned 1032 patients to receive durvalumab (n=346), durvalumab plus tremelimumab (n=342), or chemotherapy (n=344). At data cutoff (Jan 27, 2020), median follow-up for survival was 41·2 months (IQR 37·9–43·2) for all patients. In the high PD-L1 population, median overall survival was 14·4 months (95% CI 10·4–17·3) in the durvalumab monotherapy group (n=209) versus 12·1 months (10·4–15·0) in the chemotherapy group (n=207; hazard ratio 0·89, 95% CI 0·71–1·11; p=0·30). In the intention-to-treat population, median overall survival was 15·1 months (13·1–18·0) in the durvalumab plus tremelimumab group versus 12·1 months (10·9–14·0) in the chemotherapy group (0·85, 95% CI 0·72–1·02; p=0·075). In the safety population, grade 3 or 4 treatment-related adverse events occurred in 47 (14%) of 345 patients in the durvalumab group, 93 (27%) of 340 patients in the durvalumab plus tremelimumab group, and in 188 (60%) of 313 patients in the chemotherapy group. The most common grade 3 or 4 treatment-related adverse event was increased lipase in the durvalumab group (seven [2%] of 345 patients) and in the durvalumab plus tremelimumab group (16 [5%] of 340 patients), and neutropenia in the chemotherapy group (66 [21%] of 313 patients). Serious treatment-related adverse events occurred in 30 (9%) of 345 patients in the durvalumab group, 78 (23%) of 340 patients in the durvalumab plus tremelimumab group, and 50 (16%) of 313 patients in the chemotherapy group. Deaths due to study drug toxicity were reported in two (1%) patients in the durvalumab group (acute hepatic failure and hepatitis), two (1%) patients in the durvalumab plus tremelimumab group (septic shock and pneumonitis), and one (<1%) patient in the chemotherapy group (acute kidney injury). Interpretation: This study did not meet either of its coprimary endpoints. Further research to identify the patients with previously untreated metastatic urothelial carcinoma who benefit from treatment with immune checkpoint inhibitors, either alone or in combination regimens, is warranted. Funding: AstraZeneca

A systematic review of associations between functional MRI activity and polygenic risk for schizophrenia and bipolar disorder

Genetic factors account for up to 80% of the liability for schizophrenia (SCZ) and bipolar disorder (BD). Genome-wide association studies have successfully identified several genes associated with increased risk for both disorders. This has allowed researchers to model the aggregate effect of genes associated with disease status and create a polygenic risk score (PGRS) for each individual. The interest in imaging genetics using PGRS has grown in recent years, with several studies now published. We have conducted a systematic review to examine the effects of PGRS of SCZ, BD and cross psychiatric disorders on brain function and connectivity using fMRI data. Results indicate that the effect of genetic load for SCZ and BD on brain function affects task-related recruitment, with frontal areas having a more prominent role, independent of task. Additionally, the results suggest that the polygenic architecture of psychotic disorders is not regionally confined but impacts on the task-dependent recruitment of multiple brain regions. Future imaging genetics studies with large samples, especially population studies, would be uniquely informative in mapping the spatial distribution of the genetic risk to psychiatric disorders on brain processes during various cognitive tasks and may lead to the discovery of biological pathways that could be crucial in mediating the link between genetic factors and alterations in brain networks

HESS J1809−-193: a halo of escaped electrons around a pulsar wind nebula?

Context. HESS J1809$-$193 is an unassociated very-high-energy $\gamma$-ray source located on the Galactic plane. While it has been connected to the nebula of the energetic pulsar PSR J1809$-$1917, supernova remnants and molecular clouds present in the vicinity also constitute possible associations. Recently, the detection of $\gamma$-ray emission up to energies of $\sim$100 TeV with the HAWC observatory has led to renewed interest in HESS J1809$-$193. Aims. We aim to understand the origin of the $\gamma$-ray emission of HESS J1809$-$193. Methods. We analysed 93.2 h of data taken on HESS J1809$-$193 above 0.27 TeV with the High Energy Stereoscopic System (H.E.S.S.), using a multi-component, three-dimensional likelihood analysis. In addition, we provide a new analysis of 12.5 yr of Fermi-LAT data above 1 GeV within the region of HESS J1809$-$193. The obtained results are interpreted in a time-dependent modelling framework. Results. For the first time, we were able to resolve the emission detected with H.E.S.S. into two components: an extended component that exhibits a spectral cut-off at $\sim$13 TeV, and a compact component that is located close to PSR J1809$-$1917 and shows no clear spectral cut-off. The Fermi-LAT analysis also revealed extended $\gamma$-ray emission, on scales similar to that of the extended H.E.S.S. component. Conclusions. Our modelling indicates that based on its spectrum and spatial extent, the extended H.E.S.S. component is likely caused by inverse Compton emission from old electrons that form a halo around the pulsar wind nebula. The compact component could be connected to either the pulsar wind nebula or the supernova remnant and molecular clouds. Due to its comparatively steep spectrum, modelling the Fermi-LAT emission together with the H.E.S.S. components is not straightforward. (abridged)Comment: 14 pages, 10 figures. Accepted for publication in A&A. Corresponding authors: Vikas Joshi, Lars Mohrman