title: Μοντελοποίηση και βέλτιστος σχεδιασμός γεωτρήσεων άντλησης στην ευρύτερη περιοχή της υδρογεωλογικής λεκάνης Κουρταλιώτη
title: Modeling and optimization of pumping wells in the extended area of the Kourtalioti hydrogeological basin
Creators: name: Μπουραζανη Κωνσταντινα
Publisher: name: Technical University of Crete
Year: 2021

description: Η παρούσα διπλωματική εργασία εκπονείται στα πλαίσια των προπτυχιακών σπουδών του τμήματος Χημικών Μηχανικών και Μηχανικών Περιβάλλοντος του Πολυτεχνείου Κρήτης και έχει ως σκοπό τον περιορισμό του φαινομένου της υφαλμύρισης στην ευρύτερη περιοχή της υδρογεωλογικής λεκάνης Κουρταλιώτη βελτιστοποιώντας τους ρυθμούς άντλησης σε γεωτρήσεις της περιοχής.
Αρχικά, παρουσιάζονται κάποιες γενικές πληροφορίες για τα υπόγεια ύδατα και τις πιέσεις που δέχονται τα τελευταία είκοσι χρόνια και περιγράφεται το φαινόμενο της υφαλμύρισης κάνοντας αναφορά στις βασικές μαθηματικές εξισώσεις που το διέπουν. Έπειτα, αναλύονται τα χαρακτηριστικά της περιοχής μελέτης χρησιμοποιώντας περιβαλλοντικά, υδρογεωλογικά και κλιματικά στοιχεία.
Στη συνέχεια, γίνεται αναφορά στα μοντέλα προσομοίωσης υπόγειας ροής, αναλύεται το μαθηματικό τους υπόβαθρο και παρουσιάζονται οι κύριες κατηγορίες τους. Ένα από αυτά τα μοντέλα προσομοίωσης είναι το μοντέλο PTC το οποίο χρησιμοποιείται στην παρούσα εργασία σαν Plug-In Extension του προγράμματος ArgusOne. Η διαδικασία της προσομοίωσης ξεκινά με την συλλογή και ψηφιοποίηση γεωγραφικών και υδρογεωλογικών δεδομένων και το χρονικό διάστημα της ορίζεται στα 10 χρόνια. 
Για την εφαρμογή της βελτιστοποίησης χρησιμοποιήθηκε η μέθοδος Simplex μέσω του προγράμματος Matlab στην οποία διαταράσσεται ο ρυθμός άντλησης σε δέκα γεωτρήσεις της περιοχής έτσι ώστε το υδραυλικό ύψος σε εννέα υποθετικά πηγάδια παρατήρησης να μην ξεπερνά ένα μέγιστο όριο. Για να εφαρμοστεί η μέθοδος πρέπει να προσδιοριστούν οι περιορισμοί του προβλήματος και να κατασκευαστεί ο πίνακας απόκρισης A και το διάνυσμα b. Η διαδικασία επαναλαμβάνεται μέχρι να συγκλίνουν τα αποτελέσματα.
Έπειτα από έξι επαναλήψεις, ο αλγόριθμος φάνηκε να συγκλίνει με την ζώνη της υφαλμύρισης να υποχωρεί και ταυτόχρονα εξάγονται διάφορα συμπεράσματα για τα αποτελέσματα της μεθόδου Simplex.


description: The present dissertation is completed in the framework of the undergraduate studies program in the department of Chemical and Environmental Engineering of the Technical University of Crete and aims to limit the phenomenon of salinization in the wider area of the Kourtalioti hydrogeological basin by optimizing pumping rates of wells in the area.
First, some general information about groundwater and the pressures it has received over the last twenty years is presented and the salinization phenomenon is described with reference to the basic mathematical equations that govern it. Then, the characteristics of the study area are analyzed using environmental, hydrogeological and climatic data.
Afterwards, groundwater simulation models are introduced, their mathematical background is analyzed and their main categories are presented. One of these simulation models is the PTC model that is used in the present work as a Plug-In Extension of the ArgusOne program. The simulation process begins with the collection and digitization of geographical and hydrogeological data and its time period is set at 10 years.
For the implementation of the optimization process, the Simplex method was used through the Matlab program in which the pumping rate is disturbed in ten pumping wells of the area so that the hydraulic height in nine hypothetical observation wells does not exceed a maximum limit. In order to apply the method, the constraints of the problem must be identified and the response table A and the vector b are constructed. The process is repeated until the results converge.
After six iterations, the algorithm appeared to converge with the salinization band receding and at the same time various conclusions were drawn about the results of the Simplex method.