Προσομοίωση της λειτουργίας χώρου υγειονομικής ταφής υπό τη μορφή υπόγειου υδροφορέα
Creators: name: Κερασοβίτη, Γεωργία Χρήστου
Publisher: name: Aristotle University of Thessaloniki
Year: 2016
Subjects: Χώρος Υγειονομικής ταφής
Προσομοίωση
Yπόγειοι υδροφορείς
solid waste landfill
Simulation methodology
groundwater aquifer

description: Στην παρούσα διπλωματική εργασία παρουσιάζεται η μεθοδολογία για την προσομοίωση Χώρου Υγειονομικής Ταφής Υπολειμμάτων (Χ.Υ.Τ.Υ), στη συγκεκριμένη περίπτωση του ΧΥΤΥ Αλεξανδρούπολης, υπό τη μορφή υδροφορέα, με στόχο τη διερεύνηση της συμπεριφοράς στα επιμέρους στάδια λειτουργίας και την εκτίμηση παραγωγής στραγγισμάτων. Βασικό στοιχείο διαφοροποίησης της προσέγγισης που παρουσιάζεται στην παρούσα εργασία σε σχέση με τις κλασσικές μεθόδους μελέτης χώρων υγειονομικής ταφής, αποτελεί η συνολική αντιμετώπιση του ΧΥΤΥ ως υπόγειου υδροφορέα. Έτσι, ο υπό μελέτη ΧΥΤΥ, προσομοιώνεται ως υπόγειος υδροφορέας, που με το πέρασμα του χρόνου αυξάνεται ο όγκος του. Προκειμένου να επιτευχθεί η προσομοίωση του ΧΥΤΥ στα διακριτά στάδια πλήρωσης κατά τις τρεις διακριτές φάσεις λειτουργίας, αναπτύχθηκε ικανός αριθμός προσομοιώσεων, ξεκινώντας από την απλή περίπτωση στρωματογραφίας που περιλαμβάνει το φυσικό έδαφος, τη στεγανοποιητική και αποστραγγιστική στρώση. Σε δεύτερο στάδιο ακολουθεί η ανάπτυξη του ΧΥΤΥ μέχρι και τη φάση πλήρωσης της πρώτης φάσης λειτουργίας, περιλαμβάνοντας μαζί τις προαναφερθείσες εδαφικές στρώσεις. Σε τρίτο στάδιο η ανάπτυξη μέχρι και τη φάση προσωρινής κάλυψης της πρώτης φάσης λειτουργίας, κοκ. Η διαδικασία πραγματοποιείται μέχρι και το στάδιο εφαρμογής της τελικής κάλυψης του ΧΥΤΥ, που εκφράζει το πέρας λειτουργίας του. Κάθε μία από τις διακριτές στρώσεις, αποδόθηκαν ως επίπεδα εδάφους (layers) στις προσομοιώσεις. Συνολικά, δημιουργήθηκαν επτά μοντέλα που ακολουθούν την εξέλιξη της λειτουργίας του ΧΥΤΥ. Οι αναλύσεις πραγματοποιήθηκαν στο λογισμικό GMS (Groundwater Modelling System), με τη χρήση του βασικού πακέτου επίλυσης της υπόγειας ροής ‘’Modflow’’, εφαρμόζοντας την προσέγγιση του εννοιολογικού μοντέλου (conceptual model approach), ‘’χτίζοντας’’ σταδιακά τα κατάλληλα επίπεδα των δεδομένων εισαγωγής. Η τοπογραφία και στρωματογραφία της περιοχής βασίστηκαν σε μετρήσεις πεδίου στην εν λόγω περιοχή που επιλέχθηκε στη μελέτη, και η δημιουργία τους αποτελεί το πρωταρχικό στάδιο των αναλύσεων. Έπειτα, ως δεδομένα εισαγωγής θεωρούνται η υδραυλική τροφοδοσία του υδροφορέα και τα εδαφικά χαρακτηριστικά των επιμέρους εδαφικών στρώσεων, στοιχεία στα οποία βασίζεται η υπόγεια ροή στον θεωρούμενο υδροφορέα του ΧΥΤΥ. Τα δεδομένα αυτά έχουν ληφθεί από τη μελέτη της κατασκευής του εν λόγω ΧΥΤΥ, με τις απαραίτητες τροποποιήσεις, ώστε να ανταποκρίνονται στη φύση της προσομοίωσης που εκπονήθηκε. Τέλος, το δίκτυο συλλογής στραγγισμάτων προσομοιώθηκε σαν ένα είδους αποστραγγιστικού αγωγού (Drain), στο GMS, με συγκεκριμένη παροχετευτική ικανότητα. Αποτελέσματα των επιλύσεων στο GMS, αποτέλεσαν τα διαγράμματα οπτικοποίησης του υδροφόρου ορίζοντα, στην έκταση του ΧΥΤΥ, για τις επιμέρους εδαφικές στρώσεις, και η υπολογισθείσα παροχή στον αποστραγγιστικό αγωγό. Σύμφωνα με την παροχή που υπολογίστηκε πραγματοποιήθηκε ένας ενδεικτικός υπολογισμός της απαιτούμενης διαμέτρου του δικτύου συλλογής των στραγγισμάτων. Μειονέκτημα, της παρούσας προσομοίωσης αποτελεί το γεγονός ότι με τη θεώρηση του ΧΥΤΥ ως υδροφορέα με τη χρήση του λογισμικού GMS, δε δίνεται η δυνατότητα υπολογισμού της επιφανειακής απορροής, και μόνο ένα μικρό ποσοστό της υπολογισθείσας παροχής στον αποστραγγιστικό αγωγό προέρχεται από την επιφανειακή απορροή. Παρόλα αυτά, η μεθοδολογία που αναπτύχθηκε αποτελεί ένα πρωτότυπο και χρήσιμο εργαλείο για τη μελέτη χώρων υγειονομικής ταφής, που θα μπορούσε να χρησιμοποιηθεί συμπληρωματικά κατά το στάδιο μελέτης ενός χώρου ταφής. Η εφαρμογή της μεθοδολογίας αυτής, μπορεί να επεκταθεί περαιτέρω, με στόχο την μελέτη της εξέλιξης περιστατικών ρύπανσης υπόγειων υδροφορέων από χώρους υγειονομικής ταφής.
description: The overall objective of this thesis is the simulation of a residual municipal solid waste sanitary landfill in Alexandroupoli, as a groundwater aquifer. The specific landfill is considered an underground water-bearing stratum, which, as time passes, its volume is increasing everyday day. This project is not yet constructed, and it is presumed to operate in three distinguishable phases during the process of deposition. Each phase includes deposition in a specific area of the basin, acting like a big cell, and after the filling of each phase, a temporary soil cover is applied on top. In order to achieve the simulation of the sanitary landfill in its distinguishable stages of deposition and filling, a sufficient number of modelling simulations were developed. These models intent to simulate the basic stages of the landfill operation, in a simple but yet realistic way, starting from the simple model which includes the stratigraphy of the soil base, the sealing and draining layer of the basin. Secondly, the next model included the abovementioned stratigraphy, with the addition of a layer consisting of the residual solid waste of the first stage of operation. The third model depicted the stage of the temporary soil cover application, after the first stage of operation, with the addition of a low permeable soil layer. This procedure went on, developing models for every distinguishable stage, until the final cover or the residual landfill, which concludes the end of operation of the landfill. Each one of the separate layers of soil, covers, residual solid waste, sealing or drainage, had been simulated as a layer in the models. In total, seven simulations were created with the use of the software GMS, using the Modflow Module to solve the underground flow, inside the soil material of the landfill. The conceptual model approach was used to build each model, creating the required layers of data, one by one, and the input data were assigned to a 3D grid in each model. The stratigraphy created, was based on the real data of the landfill area, as well as the input data. The input data used were the recharge of the aquifer and the conductance of each soil layer; which create a direct impact in the groundwater flow computed by Modflow. Last but not least, the leachate collection system was simulated as a “Drain” in Modflow, with specific conductance. Results of the simulations were: charts depicting the hydraulic head in the area of the landfill and the computed flow in the drain. Using the maximum value of the computed flow, a typical diameter for the leachate collection pipes were selected. The disadvantage of this methodology should be mentioned; it concerns the fact that GMS software, has not the ability to compute the surface flow inside the ‘empty’ basin of the landfill due to rainfall, which constitutes the critical factor that charges the leachate collection pipes. Therefore, an undervaluation of the computed flow of leachate produced is expected. This methodology can also be used in the simulation of a groundwater contamination accident in a landfill