Ανάπτυξη Μεθοδολογικού Πλαισίου Με Χρήση Μαθηματικών Μοντέλων Προσομοίωσης Για Τη Διερεύνηση Της Λειτουργίας Παράκτιων Υδροφόρων Συστημάτων

Abstract

Με την εκπόνηση της παρούσας διδακτορικής διατριβής επιχειρείται η διερεύνηση της λειτουργίας παράκτιων υδροφόρων συστημάτων που υπόκεινται σε καθεστώς υπερεκμετάλλευσης και στα οποία παρατηρείται αφενός διείσδυση θαλασσινού νερού και αφετέρου έντονη ρύπανση από νιτρικά, μέσω της εφαρμογής μαθηματικών μοντέλων προσομοίωσης και υπό το πρίσμα της έλλειψης επαρκών δεδομένων, που σχετίζονται τόσο με το εννοιολογικό μοντέλο των υδροφορέων όσο και με τις μεταβλητές του υπό μελέτη προβλήματος. Η μεθοδολογία που αναπτύσσεται συνίσταται στη διαμόρφωση μιας σειράς μαθηματικών μοντέλων μέσω της χρήσης των ευρέως χρησιμοποιούμενων κωδίκων MODFLOW (προσομοίωση υπόγειας ροής), MT3DMS (προσομοίωση μεταφοράς διαλυμένης μάζας) και SEAWAT (προσομοίωση ροής μεταβλητής πυκνότητας), η αλληλουχία καθώς και η σύνδεση μεταξύ των οποίων αποτελούν αναπόσπαστο τμήμα της όλης διαδικασίας. Η κατάρτιση των συγκεκριμένων μοντέλων αποβλέπει αφενός στην προσαρμογή των επιμέρους παραμέτρων των υδροφόρων συστημάτων και ειδικότερα εκείνων που χαρακτηρίζονται από υψηλό βαθμό αβεβαιότητας καθώς και από σημαντική έλλειψη δεδομένων και μετρήσεων (π.χ. υδραυλικές-υδροδυναμικές παράμετροι υδροφορέων) και αφετέρου στον όσο το δυνατόν πιο αντιπροσωπευτικό καθορισμό των αρχικών συνθηκών του προβλήματος της θαλάσσιας διείσδυσης, μία διαδικασία που από τη φύση της ενέχει σημαντικές δυσκολίες και η οποία δυσχεραίνεται σε μεγάλο βαθμό ελλείψει δεδομένων. Άμεση απόρροια της επιτυχούς εφαρμογής της προτεινόμενης μεθοδολογίας αποτελούν η ικανοποιητική προσομοίωση των φυσικών διεργασιών της υπόγειας ροής, της θαλάσσιας διείσδυσης και της μεταφοράς των νιτρικών, η εύστοχη πρόβλεψη αφενός της κατανομής του υδραυλικού φορτίου και της συγκέντρωσης των νιτρικών και αφετέρου της επέκτασης του θαλάσσιου μετώπου, καθώς και η επιτυχημένη αξιολόγηση διαφόρων διαχειριστικών σεναρίων που αποβλέπουν στην αύξηση της ποσότητας και στη βελτίωση της ποιότητας των διαθέσιμων υδατικών αποθεμάτων. Τέλος, αναφέρεται ότι η πιλοτική εφαρμογή της προτεινόμενης μεθοδολογίας πραγματοποιείται στον παράκτιο υδροφορέα των Ν. Μουδανιών Χαλκιδικής, μία περίπτωση υδροφορέα που χαρακτηρίζεται από έντονα ποσοτικά και ποιοτικά προβλήματα, τα οποία είναι άμεσα συνυφασμένα με την εντατικοποίηση των αγροτικών δραστηριοτήτων στην περιοχή, η οποία με τη σειρά της οδηγεί στην εντατική εκμετάλλευση των υπόγειων υδατικών αποθεμάτων και στην αλόγιστη χρήση των τεχνητών λιπασμάτων. Στην πρώτη περίπτωση, άμεση απόρροια αποτελεί τόσο η πτώση του υδραυλικού φορτίου όσο και η διείσδυση θαλασσινού νερού στο εσωτερικό της ενδοχώρας, ενώ στη δεύτερη η εμφάνιση αυξημένων συγκεντρώσεων νιτρικών ιόντων.