Προσομοίωση Παράκτιου Υπόγειου Υδροφορέα Ζεφυρίας Μήλου

Abstract

Ο παράκτιος υδροφορέας της προσχωματικής λεκάνης Ζεφυρίας στη νήσο Μήλο, με έκταση 7,8 km2 αποτελεί την κύρια πηγή για την κάλυψη των υδατικών αναγκών της περιοχής. Λόγω των ολοένα αυξανόμενων υδατικών απαιτήσεων του νησιού, εξ’ αιτίας της τουριστικής ανάπτυξης πουπαρατηρείται τα τελευταία χρόνια, κρίνεται αναγκαία η μελέτη του σημαντικούαυτού υπόγειου υδροφόρου συστήματος. Συγκεκριμένα γίνεται προσομοίωση της ροής του υπόγειου νερού, προκειμένου να εξαχθούν χρήσιμα συμπεράσματα για την υπάρχουσα κατάσταση και να προταθούν μέτρα για την εξασφάλιση της βιωσιμότητας των υδάτινων συστημάτων γενικά αλλά και βελτίωση της επιβαρυμένης εικόνας που παρουσιάζει ο παράκτιος υδροφορέας. Αρχικά εξετάζεται το γεωλογικό και υδρογεωλογικό πλαίσιο του νησιού που παρουσιάζει μια σύνθετη εικόνα και ερευνώνται οι διάφορες υδροφορίες που παρουσιάζονται στα εδάφη του. Στην περιοχή που βρίσκεται ο παράκτιος υδροφορέας που εξετάζεται, υπάρχει ομοιομορφία αφού αποτελείται στο σύνολο της από παράκτιες και αλλουβιακές αποθέσεις. Επίσης από τις τιμές του υδραυλικού φορτίου των γεωτρήσεων σχεδιάστηκαν οι ισοσταθµικές καµπύλες οι οποίες παρουσιάζουν την στάθµη των υπογείων νερών του παράκτιου υδροφορέα με τη βοήθεια του λογισµικού Surfer Golden Software 9. Ακολούθως, πραγματοποιήθηκε η προσομοίωση της ροής του παράκτιου υδροφορέα με ένα μοντέλο μεταβλητής πυκνότητας. Τα μοντέλα μεταβλητής πυκνότητας βασίζονται στην ταυτόχρονη επίλυση των εξισώσεων που περιγράφουν την κίνηση του υπόγειου νερού μεταβλητής πυκνότητας και τη μεταφορά διαλυμένης μάζας σε πορώδες μέσο. Η προσομοίωση γίνεται με την εφαρμογή του προγράμματος SEAWAT στο GROUNDWATER VISTAS που είναι ένας συνδυασμός του MODFLOW και του MT3DMS και επιλύει ταυτόχρονα το πρόβλημα της κίνησης του υπόγειου νερού και μεταφορά διαλυμένης μάζας. Το SEAWAT βασίζεται στην αριθμητική επίλυση των διαφορικών εξισώσεων με πεπερασμένες διαφορές. Η μέθοδος των πεπερασμένων διαφορών είναι μια συνήθης μέθοδος επίλυσης διαφορικών εξισώσεων κατά την οποία ο χώρος διακριτοποιείται από ένα τρις ορθογώνιο πλέγμα χωρίζοντας έτσι τον χώρο σε κελιά. Η προσέγγιση με πεπερασμένες διαφορές επομένως εφαρμόζεται στον διακριτοποιημένο χώρο με βάση την υπόθεση ότι κάθε κελί αντιστοιχεί σε έναν αντιπροσωπευτικό όγκο αναφοράς. Έπειτα σε περιβάλλον MATLAB υπολογίζονται τα υδραυλικά φορτία hf και η θέση της αλάτινης σφήνας στον υπό μελέτη υδροφορέα. Καταλήγοντας δίνονται μερικές προτάσεις για κατασκευή ενός ακριβέστερου μοντέλου προσομοίωσης και κάποιες γενικές αλλά και ειδικότερες επισημάνσεις, για τη σταδιακή επαναφορά του υδροφορέα που εξετάστηκε αλλά και τη συνδιαχείριση των επιφανειακών και υπογείων υδάτων για την προστασία των υδατικών πόρων γενικά, την άνοδο της στάθμης των υδροφόρων και τη σταδιακή αποκατάσταση της υφαλμύρινσης. Αυτό αποκτά ιδιαίτερη σημασία, ιδιαίτερα στα νησιά που ανήκουν στις ελλειμματικές περιοχές υδατικών αποθεμάτων.

The coastal aquifer of the sedimentary basin of Zefyria on Milos’ island, covering an area of 7.8 km2 , is the main source of water supply in the area. On account of the increasingly water needs, due to the consecutive tourist development of the island during the last years, the study of this important underground of water wagon system becomes necessary. Specifically a simulation of flow of underground water are made so that useful conclusions are inferred on the existing situation and measures for the guarantee of viability of aquatic systems generally are proposed and also the improvement of the overloaded picture that the coastal aquifer presents. Initially the geological and hydro geological frame of island that presents a complex picture is examined and the various aquifers that are developed in its grounds are investigated. Uniformity exists in the region where the coastal aquifer which is examined, is found since this region is constituted in its entirety by coastal and alluvial depositions and a first estimate of the hydraulic conductivity of the ground is made. Thereafter, the simulation of flow in coastal aquifer with a variable density model. The variable density models based on solving simultaneous equations describing the movement of groundwater of variable density and transport of dissolved mass in porous media. The simulation is done by applying to the program SEAWAT in GROUNDWATER VISTAS which is a combination of MODFLOW and MT3DMS and simultaneously solves the problem of motion of underground water and dissolved mass transport. The SEAWAT based on the numerical solution of differential equations with finite differences. The method of finite differences is a standard method for solving differential equations in the space is discretized by a rectangular grid trillion thus splitting the space into cells. The approach with finite differences is therefore applicable to the discrete space with the assumption that each cell corresponds to a representative volume reference. Then in MATLAB environment the hydraulic heads “hf” and the position of the saline wedge in the aquifer are calculated. Concluding a few proposals for manufacturing a more precise model of simulation are given and also some general and some more specific pointings out are made, for the progressive reintroduction of the aquifer that was examined and the simultaneous management of the surface and underground waters for the protection of water resources in general, the rise of level water wagon and the progressive re-establishment of salinity. This acquires special importance, particularly for the islands that belong in regions with deficit water surplus.