Αξιολόγηση του τεχνητού εμπλουτισμού του υδροφορέα της περιοχής Ριζού-Πετριάς-Αρσενίου (Ν.Πέλλας) με τη χρήση μαθηματικού μοντέλου:
Creators: name: Σεραφείμ, Δέσποινα Θωμά
Publisher: name: Aristotle University of Thessaloniki
Year: 2012
Subjects: Τεχνητός Εμπλουτισμός
Αριθμητική προσομοίωση
Κλειστό υδροφόρο στρώμα
Artificial recharge
Numerical simulation
Confined aquifer

description: Η μέθοδος τεχνητού εμπλουτισμού (ΤΕ) των υδροφορέων χρησιμοποιείται ως μηχανισμός διατήρησης της ποσότητας του υπόγειου νερού, αξιοποιώντας τα πλεονάσματα νερού των επιφανειακών χειμερινών απορροών, για την αντιμετώπιση προβλημάτων λειψυδρίας ή υπεράντλησης των υδροφορέων. Έντονο πρόβλημα λειψυδρίας αντιμετώπισε η περιοχή Ριζού–Πετριάς–Αρσενίου στο Ν. Πέλλας κατά τα έτη 1989-1992, λόγω μείωσης του μέσου ύψους βροχοπτώσεων και επιπλέον, λόγω μείωσης της παροχής της λίμνης Βεγορίτιδας, από την οποία τροφοδοτείται. Για την αντιμετώπιση του προβλήματος, ανορύχθηκαν, κατά τα έτη 1990-1993, αρδευτικές γεωτρήσεις στην περιοχή οι οποίες όμως είχαν ως επακόλουθο την υπεράντληση του υδροφορέα και την προοδευτική μείωση της παροχής των γεωτρήσεων εξαιτίας της πτώσης στάθμης του νερού σε αυτές. Από την εκτέλεση πειραμάτων τεχνητού εμπλουτισμού από το ΕΘ.Ι.ΑΓ.Ε. σε τρεις υπάρχουσες και σε λειτουργία γεωτρήσεις άρδευσης της περιοχής, διαπιστώθηκε ότι υπάρχει η δυνατότητα εφαρμογής της μεθόδου του τεχνητού εμπλουτισμού με γεωτρήσεις (μέθοδος υπόγειας διήθησης) στα υδροφόρα στρώματα της περιοχής μελέτης, με νερό που προέρχεται από την πηγή Σεβαστειανών, καθώς η άνοδος της στάθμης στις γεωτρήσεις κατά τον εμπλουτισμό δεν ήταν υπερβολική, η διάχυση του νερού στον υδροφορέα ήταν πολύ καλή και δεν παρουσιάστηκαν φαινόμενα έμφραξης στις γεωτρήσεις ή στον υδροφορέα. Στα πλαίσια της παρούσας διατριβής, χρησιμοποιήθηκε ο κώδικας MODFLOW για την ανάπτυξη ενός τριδιάστατου μοντέλου προσομοίωσης του φαινομένου του τεχνητού εμπλουτισμού του υδροφορέα της περιοχής, με σκοπό την αξιολόγηση του ΤΕ του υδροφορέα. Για την κατάρτιση του μοντέλου χρησιμοποιήθηκαν δεκαπέντε (15) υφιστάμενες αρδευτικές γεωτρήσεις στην περιοχή, μέσω των οποίων έγινε και η διοχέτευση του νερού εμπλουτισμού. Ως παροχή εμπλουτισμού λήφθηκε περίπου η μισή της γνωστής μέσης παροχής άντλησης των γεωτρήσεων και το μοντέλο ρυθμίστηκε αρχικά για συνθήκες σταθερής κατάστασης του Μαΐου 1991. Έγινε επαλήθευσή του με βάση τα στοιχεία του πειράματος ΤΕ που πραγματοποιήθηκε στη γεώτρηση Π34. Η διάρκεια της προσομοίωσης του ΤΕ είναι 1188ημέρες και θεωρήθηκε ότι σε αυτό το χρονικό διάστημα η πλευρική φυσική τροφοδοσία του υδροφορέα είναι μειωμένη λόγω του φαινομένου λειψυδρίας στην ευρύτερη περιοχή. Εκτελέστηκαν αρχικά δύο βασικά σενάρια χωρίς ΤΕ, τα οποία αποτελούν τα σενάρια αναφοράς και με τα οποία συγκρίνονται τα 28 σενάρια τεχνητού εμπλουτισμού που εκτελέστηκαν. Ο ΤΕ εφαρμόστηκε σε διάφορες χρονικές περιόδους της προσομοίωσης (σε διαδοχικά ή μη έτη) και με διαφορετική διάρκεια. Η σύγκριση των σεναρίων ΤΕ με τα βασικά σενάρια οδηγούν στην αξιολόγηση του τεχνητού εμπλουτισμού του υδροφορέα. Υπολογίζεται, για όλα τα σενάρια, η μεταβολή με το χρόνο της πιεζομετρικής στάθμης και η ποσότητα του νερού που αποθηκεύεται στον υδροφορέα κατά τη διάρκεια της προσομοίωσης.
description: The method of artificial recharge (AR) of aquifers has been used as a mechanism of preserving the quantity of ground water, by utilizing the excess of water of the winter run-off, so as to face the problem of drought or over-exploitation of aquifers.The region of Rizo-Petria-Arseni in the Prefecture of Pella, has encountered an intense problem of drought during the years 1989-1992, because of the decrease in the mean annual rainfall and in the flow of lake Vegoritis, from which the region was supplied with water. To address the problem, several wells were drilled during the years 1990-1993, which solved the problem temporarily but led to over-exploitation of the aquifer and the gradually decrease of flow in the wells.From experiments conducted by the National Agricultural Research Foundation (N.AG.RE.F.) on three existing and operating wells in the area, it was found that the application of artificial recharge of water through wells to the aquifer of the area is feasible and that surface water originating from the springs of Sevastiana can be used. These conclusions were based on the fact that the rising of the groundwater levels in the wells was not excessive, the diffusion of water in the aquifer was sufficient enough and that the surface water quality was excellent and there weren’t any problems of clogging encountered in the wells or in the aquifer.In this thesis, the MODFLOW code was used for the development of a three-dimensional model to simulate the artificial recharge of the aquifer in the region, in order to evaluate the effect of artificial recharge through wells on the aquifer.In the design of the model, fifteen (15) existing irrigation wells of the area were used. Through these wells, water was also injected into the aquifer. The recharge rate was estimated at being half the value of the known mean pumping rate and the model was initially calibrated according to the steady state conditions of May 1991. The model was verified with data obtained from the artificial recharge experiment conducted in well P34. The duration of the simulation period is 1188 days and it is assumed that during that period the natural inflow of water into the aquifer is reduced due to the drought in the wider region. Initially, two simulations without artificial recharge were carried out (basic scenarios), that constitute the reference scenarios to which the 28 simulation scenarios with artificial recharge are being compared. Artificial recharge is implemented on different stress periods of the simulations in consequtive or not years and with varying duration. The comparison of the artificial recharge scenarios to the basic reference scenarios without artificial recharge, leads to the evaluation of the effect of artificial recharge on the aquifer.The variation of the piezometric head with time and the quantity of water that is stored in the aquifer during the simulation time is computed for all scenarios.