Διερεύνηση των υπογείων ροών και διασποράς ρύπου στο φρεάτιο υδροφορέα της λεκάνης των Ψαχνών (Κεντρική Εύβοια) με εφαρμογή του μοντέλου MODFLOW

Abstract

Στην περιοχή του κάμπου των Ψαχνών όπου οι καλλιέργειες οπωροκηπευτικών βρίθουν οι ανάγκες για αρδευτικό νερό καλής ποιότητας είναι αυξημένες. Η γειτνίαση του φρεατίου υδροφόρου του κάμπου με την θάλασσα και τα χαμηλά υψόμετρα της περιοχής δημιουργούν συνθήκες πολύ ευνοϊκές για την υφαλμύρινση. Η εντατικοποιημένη αγροτική καλλιέργεια του κάμπου και τα ανύπαρκτα αποχετευτικά συστήματα απλά επιβαρύνουν με ρύπους έδαφος και υπόγειο νερό.

Στην παρούσα εργασία επιχειρείται ο προσδιορισμός των υδραυλικών παραμέτρων του υδροφόρου μέσω προσομοίωσης του φρεάτιου υδροφόρου του κάμπου στο δημοφιλές υπολογιστικό πακέτο MODFLOW του Αμερικανικού Γεωλογικού Ινστιτούτου Ερευνών USGS, στην παραθυρική έκδοση PMWIN. Διερευνάται επίσης, ποιοτικά, μέσω του μοντέλου MT3D-MS διάχυσης ρύπων, με δεδομένα πεδίου ροής και ρυπογόνου φορτίου, η επιδεκτικότητα ορισμένων περιοχών στις αυξημένες συγκεντρώσεις ρύπων στον υδροφόρο, καθώς και η διάχυση και διασπορά νιτρικών ρυπογόνων φορτίων σε συγκεκριμένες περιοχές.

Λόγω των λιγοστών και διάσπαρτων δεδομένων πραγματοποιήθηκαν 4 διαφορετικά «σενάρια» προσομοίωσης που συνολικά παρέχουν ένα εύρος τιμών για τις ζητούμενες υδραυλικές παραμέτρους. Για τις ανάγκες της εργασίας μετρήθηκαν στάθμες από 50 φρέατα, διεξήχθη δοκιμαστική άντληση, υπολογίσθηκε συνεχής χρονοσειρά βροχόπτωσης διάρκειας 27 χρόνων για την περιοχή του κάμπου Ψαχνών και προσδιορίστηκαν οι αντλούμενες ποσότητες ύδατος.

In the area of Psachna (Centre Evia prefecture) land fields where vegetable agriculture is growing, the need for good quality irrigation water is always a prime issue. The proximity of the unconfined aquifer to the sea and low topographic profile of the area leave the area subjected to salinisation. Exceeded irrigation and fertilizing methods along with unorganized sewage infrastructure provide extra contamination threat for the aquifer.

In this Thesis we estimate the hydraulic parameters and behavior of the aquifer system through the mathematical simulation of the unconfined aquifer, using the popular MODFLOW application, of the American Geological Survey Institute (USGS), in its windows free version of PMWIN. A qualitative investigation through nitrate fate and transport model, is also taking place, using MT3D-MS.

Due to lack of data, data from four different time periods are treated as four different simulation scenarios, providing in unison a range of values for each hydraulic parameter, producing quantitative prediction in a large part of the study area. Finally, the qualitative investigation through nitrogen fate and transport model explains why increased concentrations of nitrates appear in specific areas. For the needs of this thesis, hydraulic head of 50 wells were measured, a pumping test was conducted, a 27 year time-series of rainfall for the area of interest was produced and estimates of pumping rates for irrigation were made.