Υδρογεωλογική έρευνα και προσομοίωση της υπόγειας ροής στον υδροφορέα της περιοχής Σίνδου = Hydrogeological investigation and groundwater flow simulation of the aquifer in the Sindos area.

Περίληψη

Η δεδομένη μεταπτυχιακή διπλωματική εργασία σχετίζεται με το υπόγειο υδροφόρο σύστημα και πιο συγκεκριμένα, έχει ως αντικείμενο τη λειτουργία της υπόγειας ροής με τη χρήση μαθηματικού μοντέλου και την πρόγνωση της μελλοντικής ποσοτικής κατάστασης του υδροφορέα υπό διάφορα διαχειριστικά σενάρια. Για την ανάπτυξη του μοντέλου και τη διεξαγωγή ασφαλών αποτελεσμάτων έγινε χρήση του λογισμικού GMS. Από το λογισμικό αυτό, έγινε χρήση του MODFLOW (Modular Three Dimensional Finite Difference Ground Water Flow Model) αλλά σημαντικό ρόλο κατείχε και το λογισμικό ArcGIS, του οποίου η βοήθεια κατέστη καταλυτική, καθώς ήταν αρμόδιο για τη σύνθεση του μοντέλου.
Η περιοχή μελέτης είναι η περιοχή της Σίνδου, Θεσσαλονίκης. Σύμφωνα με παρατηρήσεις πεδίου, η περιοχή πολλές φορές υπερχειλίζει και η στάθμη του νερού ξεπερνά το επίπεδο της επιφάνειας του εδάφους, ενώ παρατηρείται και ετερογένεια σε κατακόρυφο επίπεδο. Σημαντικό βήμα για τη χρήση του μαθηματικού μοντέλου, είναι η διαμόρφωση του εννοιολογικού μοντέλου του υδροφορέα στο οποίο αποτυπώνεται η υπόγεια ροή του νερού. Ακολούθως, με το Model Calibration προσαρμόζονται οι τιμές του μοντέλου και συγκρίνονται μεταξύ τους. Μετά τη σύγκρισή τους, εξάγονται τα σφάλματα που προέκυψαν από τις μετρημένες και υπολογισμένες τιμές, δηλαδή η ελάχιστη διαφορά που προέκυψε μεταξύ των αντίστοιχων τιμών. Οι υπολογισμένες τιμές προέκυψαν από συνεχείς δοκιμές του μοντέλου μέχρι να επιτευχθούν αυτές με την μικρότερη απόκλιση από τις μετρημένες (trial and error). Αντίστοιχη διαδικασία έγινε και για ένα χρονικό διάστημα δύο ετών, η οποία ωστόσο δεν στέφθηκε με επιτυχία. Στη συνέχεια, αφού επιτεύχθηκε η προσομοίωση της περιοχής, δημιουργήθηκαν δύο υποθετικά σενάρια, τα οποία εφαρμόστηκαν στη ρύθμιση της μόνιμης ροής ώστε να εξεταστεί ένα ενδεχόμενο μελλοντικό ισοζύγιο της περιοχής μελέτης. Στο πρώτο σενάριο, οι αντλήσεις και η τροφοδοσία μειώθηκαν, ενώ στο δεύτερο σενάριο, οι αντλήσεις αυξήθηκαν και η τροφοδοσία μειώθηκε. Η εξαγωγή αποτελεσμάτων ήταν ικανοποιητική στο πρώτο σενάριο, σε αντίθεση με το δεύτερο το οποίο είχε μεγάλη απόκλιση τιμών. Στο τέλος αυτής της εργασίας, κρίνεται επιτυχές το μοντέλο προσομοίωσης για τη ρύθμιση της μόνιμης ροής, καθώς έγινε η αντιστοιχία με την πραγματικότητα της υπαίθρου της περιοχής της Σίνδου, σε αντίθεση με τη ρύθμιση της μεταβαλλόμενης ροής.

The given master's thesis is related to the aquifer system and more specifically, it has as its object the operation of the groundwater flow with the use of a mathematical model and the possible future state of the balance under different scenarios. GMS software was used to develop the model and conduct safe results. From this software, MODFLOW (Modular Three-Dimensional Finite Difference Ground Water Flow Model) was used, but an important role was also played by the ArcGIS software, whose help was considerable, as it was responsible for the composition of the model. The area under study is the area of Sindos. According to field observations, the area often overflows and the water level exceeds the ground surface level, while vertical heterogeneity is also observed. An important step for the use of the mathematical model is the formation of the conceptual model of the aquifer in which the groundwater flow is captured. Next, with Model Calibration, the model values are adjusted and compared with each other. After comparing them, the errors obtained from the measured and calculated values are extracted, i.e. the minimum difference obtained between the corresponding values. The calculated values resulted from continuous tests of the model until those with the smallest deviation from the measured values were reached (trial and error). A similar procedure was carried out for a period of two years, which however was not crowned with success. Then, after the simulation of the area was achieved, two hypothetical scenarios were created and applied to the permanent flow setting to consider a possible future balance of the study area. In the first scenario, the withdrawals and supply decreased, while in the second scenario, the withdrawals increased and the supply decreased. The conduction of the results was satisfactory in the first scenario, in contrast to the second one which had a large price deviation. At the end of this work, the simulation model for permanent flow regulation is judged to be successful, as it has been matched with the rural reality of Sindos region, as opposed to variable flow regulation.