Μαθηματική προσομοίωση της ρύπανσης στον ποταμό Καλαμά

Abstract

Η διάθεση ρυπαντικών φορτίων στους ποταμούς επιφέρει σημαντικές επιπτώσεις στα ποιοτικά χαρακτηριστικά των νερών τους και για το λόγο αυτό η προσομοίωση της μεταφοράς και κατανομής τους αποτελεί αντικείμενο έρευνας.

Στόχος της παρούσας διπλωματικής εργασίας ήταν η δόμηση, βαθμονόμηση και επιβεβαίωση ενός μονοδιάστατου μαθηματικού μοντέλου για την προσομοίωση της ρύπανσης στον ποταμό Καλαμά. Το μοντέλο αυτό προσομοιώνει ορισμένα από τα βασικά ποιοτικά χαρακτηριστικά του ποταμού (διαλυμένο οξυγόνο, οργανικό φορτίο, φώσφορο και αμμωνία), λαμβάνοντας υπόψη τα γεωμορφολογικά και τα υδροδυναμικά χαρακτηριστικά του.

Αρχικά, συγκεντρώθηκαν όλα τα απαραίτητα στοιχεία που αφορούν στα χαρακτηριστικά του ποταμού και στις περιβαλλοντικές πιέσεις που ασκούνται στην περιοχή μελέτης. Παράλληλα, έγινε καταγραφή των διαθέσιμων μετρήσεων των ποιοτικών παραμέτρων κατά μήκος του ποταμού ώστε να είναι εφικτή η σύγκριση με τα αποτελέσματα της προσομοίωσης.

Έπειτα, δομήθηκε το μοντέλο, βαθμονομήθηκε με βάση μία περίοδο μετρήσεων ώστε να προσδιοριστούν οι τιμές των συντελεστών του και επιβεβαιώθηκε με βάση τις τιμές δύο άλλων περιόδων.

Τέλος, έγινε εφαρμογή του μοντέλου ώστε να εκτιμηθούν οι επιπτώσεις στον ποταμό Καλαμά για διάφορα σενάρια περιβαλλοντικών πιέσεων.

The disposal of pollutant loads in rivers entails substantial impact on the quality characteristics of their water and, therefore, the simulation of their transportation and distribution constitutes a subject of research.

The aim of the present dissertation was the structure, calibration and confirmation of a one-dimensional mathematical model to simulate the pollution of the Kalamas River. This model simulates some of the basic quality characteristics of the river (dissolved oxygen, organic load, phosphorus and ammonia), taking its geomorphologic and hydrodynamic characteristics into account.

First, the necessary data concerning the characteristics of the river as well as the environmental pressures exerted on the studied area were collected. In parallel, the available measurements of the quality parameters along the river were recorded in order for the comparison with the results of the simulation to be feasible.

Then, the model was structured, calibrated on the basis of a period of measurements so that the values of its factors could be determined, and was confirmed on the basis of the values of two other periods.

Finally, the model was applied so that the impact on the Kalamas River could be evaluated for different scenarios of environmental pressures.