Διερεύνηση της λειτουργίας των υπόγειων υδροφόρων συστημάτων στην περιοχή Υπέρειας-Ορφανών της Δυτικής Θεσσαλίας
Creators: name: Τοζιόπουλος, Κωνσταντίνος Δημητρίου
Publisher: name: Aristotle University of Thessaloniki
Year: 2016
Subjects: Λειτουργία υπόγειου υδροφορέα
Τεχνητός εμπλουτισμός
Μαθηματικά μοντέλα υπόγειων νερών
Operation of aquifer systems
Αrtificial ground water recharge
Modflow

description: Στην περιοχή Υπέρεια-Ορφανά της Δυτικής Θεσσαλίας, η εντατικοποίηση της αγροτικής παραγωγής, ο άναρχος και σπάταλος τρόπος άρδευσης και η έλλειψη ενός οργανωμένου σχεδίου διαχείρισης των υδατικών πόρων είχε σαν αποτέλεσμα την δραματική πτώση της στάθμης του υδροφόρου ορίζοντα. Με τα έργα της μελέτης τεχνητού εμπλουτισμού του καρστικού υδροφορέα της περιοχής θα υπάρξει αποτελεσματική ενίσχυση του υδροφόρου συστήματος, που με το υφιστάμενο καθεστώς άρδευσης βρίσκεται σε συνθήκες ελλειμματικού ισοζυγίου. Αφού μελετήθηκε η γεωλογία, η υδρογεωλογία και η πιεζομετρία της περιοχής και συλλέχθηκαν μετεωρολογικά στοιχεία και στοιχεία για τις χρήσεις γης, πραγματοποιήθηκε προσομοίωση της υπόγειας ροής του υδροφόρου της περιοχής μελέτης. Η προσομοίωση είχε σαν στόχο, αρχικά την αναπαραγωγή των κυρίαρχων μηχανισμών λειτουργίας του υδροφόρου συστήματος πριν τον τεχνητό εμπλουτισμό και στη συνέχεια τη διερεύνηση εναλλακτικών σχεδίων εξέλιξης του μετά τη λειτουργία του τεχνητού εμπλουτισμού. Για την προσομοίωση της ροής του υπόγειου νερού στην περιοχή μελέτης χρησιμοποιήθηκε ο κώδικας MODFLOW. Το MODFLOW είναι ίσως ο ευρύτερα χρησιμοποιούμενος κώδικας στη μελέτη των υπόγειων νερών, για την ανάπτυξη τριδιάστατων μοντέλων πεπερασμένων διαφορών. Το πρώτο βήμα για την εφαρμογή του ΜODFLOW είναι η ανάπτυξη του εννοιολογικού μοντέλου, που αποτελεί µια απλοποιημένη αναπαράσταση του πραγματικού υδροφόρου συστήματος. Η περιοχή που επιλέχθηκε να προσομοιωθεί αποτελεί μέρος του κοκκώδους υδροφορέα του πεδινού τμήματος της ευρύτερης λεκάνης απορροής του Ενιπέα ποταμού, νότια από τους καρστικούς σχηματισμούς του Φυλλήϊου όρους όπου πραγματοποιήθηκε ο τεχνητός εμπλουτισμός. Το υδροφόρο σύστημα είναι ελεύθερο σε όλη την έκτασή του και θεωρήθηκε προσεγγιστικά ότι αποτελεί ένα ενιαίο ομογενές υδροφόρο σύστημα ομοιόμορφου πάχους. Καθώς πρόκειται για ένα μόνιμο μοντέλο ροής, η μόνη υδραυλική παράμετρος που απαιτείται για την επίλυση του προβλήματος, είναι αυτή της υδραυλικής αγωγιμότητας (Κ). Λαμβάνοντας υπόψη τα διαθέσιμα υδρογεωλογικά, γεωλογικά και υδραυλικά στοιχεία της περιοχής έρευνας προκύπτει ότι η τροφοδοσία του υδροφορέα γίνεται από την κατείσδυση των κατακρημνισμάτων, τη διήθηση του νερού του Ενιπέα ποταμού και από τις επιστροφές των αρδεύσεων. Ακολουθεί η διαδικασία της ρύθμισης, όπου με τη μέθοδο δοκιμής-σφάλματος γίνεται τροποποίηση των δεδομένων εισόδου, μέσα σε αποδεκτά πάντα όρια σε σχέση µε το γενικότερο υδρογεωλογικό και υδραυλικό μοντέλο της περιοχής, έτσι ώστε τα αποτελέσματα που προκύπτουν να προσεγγίζουν τις μετρημένες τιμές των διαφόρων παραμέτρων στο πεδίο. Στη συνέχεια για την αξιολόγηση της διαδικασίας ρύθμισής και προκειμένου να προκύψουν οι τιμές εκείνες των δεδομένων εισόδου του μοντέλου που οδηγούν σε καλύτερα αποτελέσματα, υπολογίζονται ορισμένοι στατιστικοί όροι, οι οποίοι αποδίδουν με αποτελεσματικό τρόπο την αξιοπιστία της διαδικασίας. Τα αποτελέσματα της προσομοίωσης εκφράζονται τόσο με τη μορφή ισοπιεζομετρικών καμπυλών που αποδίδουν την κατανομή του υδραυλικού φορτίου, όσο και με τη μορφή πινάκων που παρουσιάζουν το υδατικό ισοζύγιο της περιοχής του μοντέλου. Τέλος, εξετάστηκαν 5 σενάρια αύξησης του υδραυλικού φορτίου στο άνω όριο του υπό μελέτη υδροφορέα μετά τη λειτουργία του τεχνητού εμπλουτισμού, τα οποία και συγκρίνονται με τα αποτελέσματα του μοντέλου από την αρχική κατάσταση πριν από τον τεχνητό εμπλουτισμό.
description: This master thesis investigates the operation of aquifer systems of Iperia-Orfana (West Thessaly), before the artificial ground water recharge in the karstic aquifer of the region and examines the evolution of the systems after the artificial ground water recharge. At the area of Iperia-Orfana, which is part of the hydrological basin of Enipeas, the intensification of agricultural production, the wasteful ways of irrigation and the lack of an organized water management plan, has contributed in the increased drawdown of groundwater level. The solution that was proposed to that problem was the artificial ground water recharge. Groundwater flow simulation with the use of mathematical models (Modflow Code), was attempted at the alluvial aquifer of the region. The mathematical simulation models, providing a high degree of accuracy and reliability, are considered nowadays as powerful and valuable tools that contribute to the complete understanding of the operation of groundwater aquifer systems. The first stage of the modeling process is the development of the conceptual model. The construction of the numerical model includes the initial and boundary conditions, the recharge and discharge of the system, the representation of hydrogeologic features of the system, the spatial structure of the aquifer's hydrogeologic parameters. Based on the available hydrogeological, hydrological and geological data of the study area, it is concluded that groundwater recharge occurs from direct infiltration of precipitation, infiltration of the Enipeas river and irrigation returns. At the calibration stage, the input data have been modified within acceptable limits, so as for the produced results to be closer to the measured values of the parameters in the field. At the final stage of this process, the evaluation of the model is accomplished by estimating specific statistical terms, including the mean error (ME), the mean absolute error (MAE), the root mean square error (RMSE) and the mean relative error (MRE), which provide directly and effectively the error size of the simulation.