Προσομοίωση της υφαλμύρωσης σε παράκτιο υδροφορέα για την εκτίμηση της επιρροής της στην αγροτική παραγωγή
Creators: name: Κασαπάκη, Μαρία Ζαχαρία
Publisher: name: Aristotle University of Thessaloniki
Year: 2016
Subjects: Υφαλμύρωση
Παράκτιος υδροφορέας
Αγροτική παραγωγή
Seawater intrusion
Coastal aquifer
Agricultural production

description: Ο παράκτιος υδροφορέας που χωροθετείται εντός τον ορίων της λεκάνης απορροής των Ν. Μουδανιών Χαλκιδικής, αποτελεί τη σημαντικότερη πηγή νερού για την κάλυψη των υδατικών αναγκών της περιοχής. Οι ανάγκες σε νερό στην περιοχή ολοένα και αυξάνονται εξαιτίας αφενός του τουρισμού που ακμάζει κατά τους καλοκαιρινούς μήνες, αλλά και της έντονης αγροτικής δραστηριότητας καθ’ όλη τη διάρκεια του έτους. Συγχρόνως, στην περιοχή παρατηρούνται και έντονα φαινόμενα ρύπανσης (π.χ. νιτρορύπανση, υφαλμύρωση), τα οποία καθιστούν τον έλεγχο και την προστασία των υπόγειων υδάτων της περιοχής υψίστης σημασίας. Στην παρούσα διπλωματική εργασία επιχειρείται μια προσπάθεια παρατήρησης του φαινομένου της υφαλμύρωσης, καθώς και της εξέλιξης του σε βάθος χρόνου. Για το λόγο αυτό διαμορφώθηκε ένα μοντέλο προσομοίωσης του φαινομένου, βασισμένο σε ένα υπάρχων μοντέλο προσομοίωσης της ροής που έχει αναπτυχθεί για την περιοχή. Η προσομοίωση της ροής πραγματοποιήθηκε με την εφαρμογή του κώδικα MODFLOW, ενώ για την προσομοίωση του φαινομένου της υφαλμύρωσης χρησιμοποιήθηκε ο κώδικας MT3DMS. Οι δύο αυτοί κώδικες εφαρμόστηκαν στο περιβάλλον του προγράμματος GMS 8.1 (Groundwater Modeling System). Όσον αφορά την προσομοίωση της ροής αναπτύχθηκαν δύο μοντέλα, το ένα σε μόνιμες συνθήκες ροής (σταθερή κατάσταση στο χρόνο) και το άλλο σε μη μόνιμες συνθήκες ροής (μεταβλητή κατάσταση στο χρόνο). Κατά τον ίδιο τρόπο, όσον αφορά την προσομοίωση της υφαλμύρωσης αναπτύχθηκαν δύο διαφορετικά μοντέλα, το ένα βασιζόμενο στο μόνιμο μοντέλο ροής και το άλλο βασιζόμενο στο μη μόνιμο μοντέλο. Και στις δύο περιπτώσεις, τα αποτελέσματα των μόνιμων μοντέλων χρησιμοποιήθηκαν ως αρχικές συνθήκες στα αντίστοιχα μη μόνιμα προβλήματα. Εν συνεχεία, τα αποτελέσματα του μη μόνιμου μοντέλου της υφαλμύρωσης (το οποίο και περιελάμβανε μια πρόβλεψη τριακονταετίας) αναλύθηκαν και συγκρίθηκαν με τα αντίστοιχα αποτελέσματα που προέκυψαν από την εφαρμογή συγκεκριμένων διαχειριστικών σεναρίων, τα οποία και αφορούσαν τον τομέα της άρδευσης. Παράλληλα, τα αποτελέσματα του μοντέλου συνδυάστηκαν με τις καλλιέργειες και τα αγροτεμάχια της περιοχής με τη βοήθεια ενός συστήματος γεωγραφικών πληροφοριών (GIS), του λογισμικού MapInfo Professional, προκειμένου να εκτιμηθεί η επίδραση του μετώπου στην παραγωγικότητα συγκεκριμένων καλλιεργειών. Από τη διαδικασία αυτή εξήχθη μια ενδεικτική τιμή του κόστους που θα προκύψει από τη μείωση της παραγωγής μετά από τριάντα χρόνια, λόγω της ύπαρξης της υφαλμύρωσης, αν η κατάσταση παραμείνει ως έχειν. Τελικά, μέσω της προαναφερθείσας διαδικασίας πραγματοποιείται μια πρώτη εκτίμηση της εξέλιξης του φαινομένου και της επιρροής του στην αγροτική παραγωγή, καταλήγοντας με αυτόν τον τρόπο στην ανάδειξη της υφαλμύρωσης ως βασικού προβλήματος της περιοχής και προβάλλοντας την ανάγκη υιοθέτησης κατάλληλων μέτρων αντιμετώπισης και διαχείρισης της σημερινής κατάστασης.
description: The coastal aquifer that is spaced within the boundaries of the basin of N. Moudanion Chalkidiki, is the most important source of water to meet the water needs of the area. The water needs in the area are increasing due to both the flourishing tourism during the summer months and the intense agricultural activity throughout the year. At the same time, intense pollution phenomena are being observed in the region (e.g. nitrates, salinization), which make the control and protection of groundwater in the area of highly important. This thesis is an attempt in observing the effect of salinity, and its evolution over time. For this reason, a simulation model of the phenomenon has being formed, based on an existing model for the particular area that simulates the flow development. The flow simulation was performed with the application of the code MODFLOW, and, to simulate the effect of salinity, code MT3DMS has been used. Both codes were applied to the environment of program GMS 8.1 (Groundwater Modeling System). Concerning the flow simulation, two models were developed, one in permanent flow conditions (in a steady state through time) and one in non-steady flow conditions (in a variable state through time). Similarly, regarding the simulation of salinization, two different models were developed, one based on the permanent flow model and one based on the non-permanent model. In both cases, the results of permanent models were used as initial conditions in the respective unsteady problems. Thereafter, the results of non-permanent model of salinity (in which a prediction of the next thirty years was also included) were analyzed and compared with the corresponding results obtained from the application of specific management scenarios, which concerned the irrigation sector. In addition, the results of the model were combined with crops and parcels of the area with the help of software MapInfo Professional, a geographical information system (GIS), in order to assess the effect of front productivity of particular crops. All this process exported an indicative price of costs that will result from production reduction after thirty years, due to the existence of salinity, if the situation remains as-being. Eventually, through the above process a first assessment of the evolution of this phenomenon and its influence on agricultural production are being made, leading thus to the development of salinity as a major problem in the region and displaying the need to adopt appropriate measures to limit and manage the current situation.