Βέλτιστη διαχείριση ρυπασμένου υδροφορέα με κριτήρια τη μεγιστοποίηση της ασφαλούς παροχής άντλησης και την ελαχιστοποίηση του κόστους δικτύου σύνδεσης των γεωτρήσεων
Creators: name: Σταμπουλή, Αικατερίνη-Κωνσταντίνα Αριστοτέλη
Publisher: name: Aristotle University of Thessaloniki
Year: 2016
Subjects: Ρυπασμένος υδροφορέας
Γενετικοί αλγόριθμοι
Μεγιστοποίηση ασφαλούς παροχής άντλησης
Ελαχιστοποίηση κόστους δικτύου σύνδεσης γεωτρήσεων
Contaminated aquifer
Genetic algorithms
Maximization of the total safe pumping flow rate
Minimization of the cost of the pipe network

description: Τα υπόγεια ύδατα αποτελούν τον κύριο υδατικό πόρο του πλανήτη. Η υποβάθμιση όμως της ποιότητάς τους είναι συνεχής, ενώ ταυτόχρονα οι ανάγκες για καθαρό νερό συνεχώς αυξάνονται. Συνεπώς, καθίσταται αναγκαία η ανάπτυξη μεθόδων που διασφαλίζουν τη βέλτιστη διαχείρισή του. Σκοπός της παρούσας διπλωματικής εργασίας είναι η βέλτιστη διαχείριση ενός ρυπασμένου υδροφορέα με κριτήρια τη μεγιστοποίηση της ασφαλούς παροχής άντλησης και την ελαχιστοποίηση του κόστους δικτύου σύνδεσης των γεωτρήσεων με μία κεντρική δεξαμενή. Η βελτιστοποίηση πραγματοποιήθηκε με τη χρήση των Γενετικών Αλγορίθμων, ενώ ο υπολογιστικός κώδικας αναπτύχθηκε στη γλώσσα προγραμματισμού Quick Basic. Σε μία συγκεκριμένη περιοχή μελέτης (ήταν γνωστά δηλαδή τα χαρακτηριστικά του υδροφορέα όπως η υδραυλική αγωγιμότητα, το πορώδες και το πάχος του), με δεδομένες τις θέσεις και τις παροχές των δύο πηγαδιών φόρτισης (μέσω των οποίων εισάγονται στον υδροφορέα οι ρύποι), τη θέση ενός πηγαδιού άντλησης καθώς και τη μέγιστη δυνατή παροχή άντλησης από κάθε πηγάδι αναζητήθηκε η βέλτιστη τοποθέτηση δύο νέων πηγαδιών άντλησης έτσι ώστε να μεγιστοποιείται η συνολική παροχή άντλησης καθαρού νερού από το υπάρχον πηγάδι και τα δύο πρόσθετα πηγάδια. Η διαδικασία επαναλήφθηκε για διάφορες τιμές της μέγιστης δυνατής παροχής άντλησης από κάθε πηγάδι. Έχοντας προσδιορίσει τη μέγιστη παροχή άντλησης καθαρού νερού (για το πεδίο μελέτης), αναζητήθηκε στη συνέχεια η τοποθέτηση των δύο νέων πηγαδιών που θα εξασφάλιζε αυτή την παροχή με το μικρότερο κόστος δικτύου σύνδεσης. Στη συνέχεια, η διαδικασία επαναλήφθηκε για διάφορες τιμές της συνολικώς απαιτούμενης παροχής άντλησης καθαρού νερού. Τέλος, αξιολογήθηκαν τα αποτελέσματα που προέκυψαν, ενώ έγινε και προσπάθεια καθορισμού της σχέσης που συνδέει τα δύο κριτήρια βελτιστοποίησης.
description: Groundwater is the main source of water in our planet. Currently, at a global scale, demand for clean water is increasing, while availability of water resources is decreasing, because of degradation of the quality of water reserves. Therefore, development of methods, which are going to ensure the best way to manage groundwater, is of paramount importance. The purpose of this Master Thesis is optimal management of a contaminated aquifer, based on two criteria. The first one is the maximization of the total safe pumping flow rate and the second is the minimization of the cost of the pipe network, which connects the production wells with a central water tank. The method of Genetic Algorithms has been used as optimization tool, while the code was developed in Quick Basic. The specific problems that have been studied are the following: In a given study area (the characteristics of the aquifer like hydraulic conductivity, porosity and thickness are known) there are two wells injecting polluted water at known flow rates. The coordinates of one production well is given, too. In the first problem, we seek the location of two new production wells, their flow rate and the flow rate of the existing pumping well that maximize total flow rate of clean water. Maximum possible flow rate of each production well is used as parameter, ranging from 300 L/s to 50 L/s. In the second problem, the optimal placement of the two new production wells was sought, in order to minimize the cost of the pipe network, which connects all three production wells with the central water tank. The maximum total flow rate was used as parameter, ranging from 50 l/s to 400 l/s (based on the results of the first problem regarding maximum safe total flow rate). Pumping clean water only, served as a constraint in the second problem, too. Finally, the results were evaluated and an attempt was made in order to determine the relationship between the two optimization criteria.