title: Πρόβλεψη πλουμίων σε ανομοιογενή εδάφη και ανάλυση των βέλτιστων δικτύων ανίχνευσης τους
Creators: name: Παπαπετριδης Κωνσταντινος
Publisher: name: Technical University of Crete
Year: 2009

description: Στη σύγχρονη εποχή η ρύπανση του περιβάλλοντος από βιομηχανικά και αστικά απόβλητα έχει λάβει ανησυχητικές διαστάσεις και, συνεπακόλουθα, το ενδιαφέρον της κοινής γνώμης και των αρχών, ειδικά στον ανεπτυγμένο κόσμο, έχει επιβάλλει τη λήψη μέτρων για την κατά το δυνατόν αποτελεσματικότερη διαχείριση αυτού του προβλήματος. Στο επίκεντρο αυτής της προσπάθειας βρίσκεται η αντιμετώπιση και κυρίως ο έγκαιρος εντοπισμός της ρύπανσης του εδάφους και
ειδικότερα των υπογείων υδάτων, που προέρχεται από διαρροές σε χώρους απόθεσης αποβλήτων (όπως είναι οι Χ.Υ.Τ.Α.). Λόγω, όμως, της δομικής πολυπλοκότητας του υπεδάφους και της αδυναμίας να γνωρίζουμε το σημείο και τον χρόνο εκκίνησης μιας υπόγειας ρύπανσης, η προσπάθεια μιας τέτοιας πρόβλεψης καθίσταται εξαιρετικά δύσκολη. Στην πραγματικότητα, πρέπει
να επιτευχθεί μια ισορροπία μεταξύ της έγκαιρης ανίχνευσης τυχόν ρύπανσης αλλά και της αποφυγής υπερβολικών και δαπανηρών περιορισμών από τη νομοθεσία (LeGrand and Rosen, 1992).
Προς την κατεύθυνση αυτή, η χρήση των στοχαστικών μοντέλων μπορεί να δώσει πολύ χρήσιμα αποτελέσματα αφού, συνυπολογίζοντας τις παραμέτρους αβεβαιότητας του περιβάλλοντος, μπορεί να δώσει, με κάποιες παραδοχές, εκτίμηση της πιθανότητας ανίχνευσης υπόγειας ρύπανσης από ένα
σύστημα πηγαδιών παρακολούθησης.
Ο βασικός σκοπός της παρούσας μεταπτυχιακής διατριβής είναι ο υπολογισμός της
πιθανότητας ανίχνευσης υπόγειας ρύπανσης σε ετερογενή εδάφη, η οποία προέρχεται από μία στιγμιαία διαρροή ενός ρυπαντή σε έναν Χ.Υ.Τ.Α., και δύναται να εντοπιστεί από μία διάταξη πηγαδιών – γεωτρήσεων παρακολούθησης του υδροφόρου ορίζοντα. Εξετάζονται διαφορετικές διατάξεις πηγαδιών παρακολούθησης υπόγειας ρύπανσης τόσο ως προς το πλήθος τους όσο και
ως προς τη χωροθέτησή τους σε σχέση με το Χ.Υ.Τ.Α. , καθώς η αποτελεσματικότητα της καθεμίας, σε σχέση με τη μεγιστοποίηση της πιθανότητας ανίχνευσης.
Η ετερογενής φύση του εδάφους προσομοιάζεται με τη χρήση στοχαστικών υπολογιστικών μοντέλων, με σκοπό την πρόβλεψη της κίνησης του πλουμίου της υπόγειας ρύπανσης, έτσι ώστε να γίνει εφικτή η εκτίμηση της ανίχνευσης ή όχι της ρύπανσης με τη χρήση πηγαδιών – γεωτρήσεων, στα οποία πραγματοποιούνται συχνές δειγματοληψίες και χημικοί έλεγχοι των δειγμάτων. Το πεδίο
προσομοίωσης θεωρήθηκε δύο διατάσεων, ενώ για τις διαστάσεις του Χ.Υ.Τ.Α. και τις αποστάσεις των πηγαδιών απ’ αυτόν αλλά και μεταξύ τους χρησιμοποιήθηκαν ρεαλιστικές τιμές μήκους.
Η εργασία αποτελείται συνολικά από Επτά Κεφάλαια και Τρία Παραρτήματα. Το Πρώτο είναι εισαγωγικό και εκθέτει εν συντομία το τεχνικό πρόβλημα και την πολύπλοκη φυσική πραγματικότητα που το διέπει. Σκιαγραφούνται, επίσης, οι στόχοι της μελέτης και αναφέρεται η ix μαθηματική μέθοδος που θα χρησιμοποιηθεί. Στο Δεύτερο Κεφάλαιο περιγράφεται η ετερογένεια
των γεωλογικών πεδίων και γίνεται μια σύντομη εισαγωγή στα στοχαστικά μοντέλα. Στο Τρίτο Κεφάλαιο αναπτύσσονται τα μαθηματικά που περιγράφουν τη ροή των ρύπων στο υπέδαφος καθώς και οι εξισώσεις μεταφοράς τους. Στο Τέταρτο αναπτύσσεται η δομή του πηγαίου κώδικα του μοντέλου και ο τρόπος που αυτός υλοποιεί τους υπολογισμούς, ενώ στο Πέμπτο Κεφάλαιο γίνονται
έλεγχοι του μοντέλου σε σχέση με αναλυτικές λύσεις ομογενών πεδίων στη μία και στις δύο διαστάσεις. Ακόμη γίνονται και έλεγχοι ευαισθησίας του μοντέλου σε παραμέτρους εισόδου. Στο Έκτο Κεφάλαιο παρουσιάζονται τα αποτελέσματα των προσομοιώσεων και η ανάλυσή τους. Τέλος, στο Έβδομο Κεφάλαιο παρουσιάζονται τα συμπεράσματα της μελέτης, σχολιάζεται η αποτελεσματικότητα του μοντέλου και ο βαθμός επιτυχίας επίλυσης του αρχικού τεχνικού
προβλήματος. Επίσης, προτείνονται ορισμένα ζητήματα για μελλοντική έρευνα.
Στα τρία Παραρτήματα που παρατίθενται στο τέλος της διατριβής αναπτύσσονται κάποιες μαθηματικές έννοιες πάνω στις οποίες θεμελιώνεται η μέθοδος της στοχαστικής μοντελοποίησης .
Έτσι στο Παράρτημα Α παρουσιάζεται μια σύντομη μαθηματική επισκόπηση των στοχαστικών εξισώσεων και της στατιστικής τους. Στο Παράρτημα Β αναπτύσσονται οι αλγόριθμοι παραγωγής ισοπίθανων τυχαίων αριθμών καθώς και τυχαίων αριθμών με κανονική κατανομή. Τέλος στο Παράρτημα C περιγράφεται αναλυτικά ο τρόπος λειτουργίας της μεθόδου των Περιστρεφόμενων
Ζωνών (Turning Bands Method) που χρησιμοποιήθηκε στο εν λόγω μοντέλο για την δημιουργία γεωλογικών πεδίων με συγκεκριμένες στατιστικές ιδιότητες της υδραυλικής τους αγωγιμότητας.