Προσομοίωση Παράκτιου Υδροφορέα Σαντορίνης με το SEAWAT

Abstract

Ο παράκτιος υδροφορέας στο κεντρικό τμήμα της νήσου Σαντορίνης Κυκλάδων με έκταση περίπου 33 km2 αποτελεί μια από τις πηγές για την κάλυψη των υδατικών αναγκών της περιοχής. Οι ανάγκες για νερό στην περιοχή αυξάνονται συνεχώς λόγω της βελτίωσης του βιοτικού επιπέδου και της μεγάλης αύξησης του πληθυσμού κατά τους θερινούς μήνες λόγω του τουρισμού. Οι αντλήσεις των υδροφορέων κατά τους θερινούς μήνες είναι εντατικές, πολλές φορές πάνω από τα όρια βιωσιμότητας, με αποτέλεσμα την υφαλμύρωση των παράκτιων υδροφορέων. Επίσης, σε περιόδους παρατεταμένης ξηρασίας η τροφοδοσία των υδροφορέων δεν επαρκεί για την επαναπλήρωσή τους. Έτσι, στα πλαίσια της διπλωματικής εργασίας γίνεται προσομοίωση του υδροφορέα της Σαντορίνης, προκειμένου να εξαχθούν χρήσιμα συμπεράσματα για την υπάρχουσα κατάσταση και να προταθούν μέτρα για την εξασφάλιση της βιωσιμότητας των υδάτινων συστημάτων. Συγκεκριμένα, αφού εξετάστηκε το γεωλογικό και υδρογεωλογικό πλαίσιο της περιοχής, πραγματοποιείται Tστο λογισμικό GROUNDWATER VISTAST η προσομοίωση της ροής του παράκτιου υδροφορέα και εφαρμόζονται διάφορα σενάρια, με ένα μοντέλο μεταβλητής πυκνότητας, που βασίζεται στην ταυτόχρονη επίλυση των εξισώσεων που περιγράφουν την κίνηση του υπόγειου νερού και τη μεταφορά διαλυμένης μάζας σε πορώδες μέσο. Το μοντέλο αυτό είναι το TSEAWAT που είναι ένας συνδυασμός του MODFLOW και του MT3DMS και επιλύειT ταυτόχρονα το πρόβλημα της κίνησης του υπόγειου νερού και μεταφοράς 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 τρισορθογώνιο πλέγμα - κελιά. Τέλος, βάσει των σεναρίων που εφαρμόζονται, δίνονται μερικές προτάσεις για την προστασία και την ανάκαμψη του υδροφορέα από την υφαλμύρωση.

The coastal aquifer, located in the central part of Santorini island, has an area roughly 33 km2 and is one water supply sources for meeting the water demands of the region. Water demands increase continuously because of the improvement of the standard of living and population increase in the summer months due to tourism. Pumping of coastal aquifers is intensive in the summer months and it is often above the limits of sustainability, which results in seawater intrusion in coastal aquifers. Besides, recharge of ground the aquifer in periods of extended drought is not sufficient for its replenishment. This diploma thesis develops a simulation model for groundwater flow and solute transport in Santorini aquifer. Based on this model, some useful conclusions are obtained for the present situation while proposals are given for future system sustainability. More specifically, after the geological and hydro-geological framework of the region is presented, simulation of flow in the coastal ground water aquifer is investigated using software GROUNDWATER VISTAS and a variable density model, based on simultaneous solution of equations that describe groundwater flow and solute transport. This model, called SEAWAT, is a combination of MODFLOW and MT3DMS and solves simultaneously groundwater flow and solute transport. SEAWAT is based on the numerical solution of differential equations using finite differences. Finite differences are a common method for solving differential equations, based on a rectangular grid discretization. Finally, based on the scenarios investigated, various proposals are presented for protection and restoration of the ground water aquifer from seawater intrusion.