Η παρουσίαση φορτώνεται. Παρακαλείστε να περιμένετε

Η παρουσίαση φορτώνεται. Παρακαλείστε να περιμένετε

Εργαστήριο Υδρολογίας & Αξιοποίησης Υδατικών Πόρων Σχολή Πολιτικών Μηχανικών – Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο Προχωρημένη Υδρολογία Διάλεξη: Υπόγεια Νερά.

Παρόμοιες παρουσιάσεις


Παρουσίαση με θέμα: "Εργαστήριο Υδρολογίας & Αξιοποίησης Υδατικών Πόρων Σχολή Πολιτικών Μηχανικών – Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο Προχωρημένη Υδρολογία Διάλεξη: Υπόγεια Νερά."— Μεταγράφημα παρουσίασης:

1 Εργαστήριο Υδρολογίας & Αξιοποίησης Υδατικών Πόρων Σχολή Πολιτικών Μηχανικών – Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο Προχωρημένη Υδρολογία Διάλεξη: Υπόγεια Νερά και Μοντέλα Προσομοίωσης Εφαρμογή MODFLOW Εφαρμογή MODFLOW Koσσίδα Μάγκυ Ερευνήτρια Εργ. Υδρολογίας & Αξιοποίησης Υδατικών Πόρων

2 Εργαστήριο Υδρολογίας & Αξιοποίησης Υδατικών Πόρων Σχολή Πολιτικών Μηχανικών – Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο ΔΟΜΗ ΠΑΡΟΥΣΙΑΣΗΣ  Γενικά στοιχεία  Υδρολογικός κύκλος – Ισοζύγιο  Υπόγειοι υδροφορείς  Νόμος Darcy  Διείσδυση Θαλασσινού Νερού  Μοντέλα Προσομοίωσης  Εφαρμογές MODFLOW  παράδειγμα  hands on - tutorial

3 Εργαστήριο Υδρολογίας & Αξιοποίησης Υδατικών Πόρων Σχολή Πολιτικών Μηχανικών – Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο ΥΠΟΓΕΙΟ ΝΕΡΟ ΣΕ ΝΟΥΜΕΡΑ Ένας άνθρωπος χρειάζεται 3 lt νερό/ημέρα Ένα καζανάκι χρησιμοποιεί 19 lt νερό/φορά Το 1995 οι ΗΠΑ αντλούσαν 290 δισεκ. lt/ημέρα υπόγειο νερό για χρήση (περίπου 1,300 lt /άτομο/ημέρα) Ποσότητα Γλυκού νερού στη Γη 10 3 km 3 (3.46%) % 0.35 %

4 Εργαστήριο Υδρολογίας & Αξιοποίησης Υδατικών Πόρων Σχολή Πολιτικών Μηχανικών – Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο ΥΠΟΓΕΙΟ ΝΕΡΟ ΠΛΕΟΝΕΚΤΗΜΑΤΑ Δεν είναι απαραίτητη η κατασκευή ταμιευτήρων (υδροφορείς = ταμιευτήρες) Απευθείας εκμετάλλευση, αποφυγή κόστους Αυτονομία γεωτρήσεων, σταδιακή ανάπτυξη του συστήματος εκμετάλλευσης Καλύτερη ποιότητα από τα επιφανειακά ΔΥΣΚΟΛΙΕΣ Ανομοιομορφία και ανισοτροπία των χαρακτηριστικών των υδροφορέων Ελλιπής γνώση της γεωμετρίας και των χαρακτηριστικών των υδροφορέων Συχνά σε μεγάλο βάθος, οικονομική επιβάρυνση Ροή σε δύο ή τρεις χωρικές διαστάσεις ΕΠΙΠΤΩΣΕΙΣ ΕΚΜΕΤΑΛΛΕΥΣΗΣ Υφαλμύριση παράκτιων περιοχών Καθίζηση εδαφών (πτώση στάθμης) Υπεράντληση, αστοχία γειτονικών γεωτρήσεων (διοικητικά όρια) Μείωση της επιφανειακής τροφοδοσίας, διατάραξη του κύκλου του νερού (οικοσυστήματα)

5 Εργαστήριο Υδρολογίας & Αξιοποίησης Υδατικών Πόρων Σχολή Πολιτικών Μηχανικών – Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο P, Q μπορούν να μετρηθούν απ΄έυθείας και χρησιμοποιούνται για να ρυθμιστούν μοντέλα εξατμισοδιαπνοής και υπόγειας ροής ΥΔΡΟΛΟΓΙΚΟΣ ΚΥΚΛΟΣ - ΙΣΟΖΥΓΙΟ

6 Εργαστήριο Υδρολογίας & Αξιοποίησης Υδατικών Πόρων Σχολή Πολιτικών Μηχανικών – Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο Υδροφορέας = γεωλογικός σχηματισμός που επιτρέπει τη διέλευση και αποθήκευση νερού μέσα στη μάζα του. Εδαφικοί Τύποι Χαλαρά εδάφη Μεγάλα, ανισομερή τεμάχη Χαμηλός λόγος επιφάνεια/βάρος Υψηλή υδραυλική αγωγιμότητα (Κ) Συνεκτικά εδάφη Μικροί κόκκοι Υψηλός λόγος επιφάνεια/βάρος Επιφανειακές δυνάμεις συνοχής Χαμηλή υδραυλική αγωγιμότητα (Κ) ΥΠΟΓΕΙΟΙ ΥΔΡΟΦΟΡΕΙΣ

7 Εργαστήριο Υδρολογίας & Αξιοποίησης Υδατικών Πόρων Σχολή Πολιτικών Μηχανικών – Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο Το άνω μέρος της κορεσμένης ζώνης Τα επιφανειακά νερά είναι εκδηλώσεις του υπόγειου υδροφόρου ορίζοντα (εκτεθειμένος λόγω τοπογραφίας) Ορισμοί Κορεμένη ζώνη (saturated) Ακόρεστη ζώνη (unsaturated) Υδροφόρος ορίζοντας (water table)

8 Εργαστήριο Υδρολογίας & Αξιοποίησης Υδατικών Πόρων Σχολή Πολιτικών Μηχανικών – Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο Συνολικός όγκος (Vt) Όγκος διακένων (Vv) Ταπείνωση φρεάτιου ορίζοντα Επιφάνεια (F) (Δz) Όγκος νερού που κατακρατείται αντιστεκόμενο στη βαρύτητα (ΔVr) Όγκος νερού που απελευθερώνεται (ΔV) ‘Ογκος στερεών (Vs)

9 Εργαστήριο Υδρολογίας & Αξιοποίησης Υδατικών Πόρων Σχολή Πολιτικών Μηχανικών – Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο Εδαφικοί Παράμετροι Πορώδες n = Vv/Vt (n <1) Δείκτης πόρων e = Vv/Vs (μπορεί e>1 π.χ. mexican clay) Eιδική Απόδοση Sγ = ΔV/ (F*Δz) Ειδική κατακράτιση Sr = ΔVr/ (F*Δz) n = Sr + Sy

10 Εργαστήριο Υδρολογίας & Αξιοποίησης Υδατικών Πόρων Σχολή Πολιτικών Μηχανικών – Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο Ταξινόμηση Φρεάτιος Υδροφορέας (ή υδροφορέας με ελεύθερη επιφάνεια) κάτω όριο = αδιαπέρατο στρώμα άνω όριο = έλέυθερη επιφάνεια υπόγειου νερού τροφοδοτούνται απευθείας με διηθούμενο νερό από την επιφάνεια οριζόντια ροή δυνατότητα μεταβολής του πάχους του υδροφορέα Περιορισμένος Υδροφορέας (ή Υπό πίεση) όρια = αδιαπέρατοι γεωλογικοί σχηματισμοί σε πηγάδι θα παρατηρήσουμε τη στάθμη (πιεζομετρική επιφάνεια) Αρτεσιανός = πιεζομετρική επιφάνεια ψηλότερα από τη στάθμη του εδάφους, ροή νερού λόγω πίεσης χωρίς αντλητικό σύστημα

11 Εργαστήριο Υδρολογίας & Αξιοποίησης Υδατικών Πόρων Σχολή Πολιτικών Μηχανικών – Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο ΑΠΟΘΗΚΕΥΤΙΚΟΤΗΤΑ S =ΔV/(Α*Δh)=Sy ΦΡΕΑΤΙΟΣ ΥΔΡΟΦΟΡΕΑΣ b Μοναδιαία επιφάνεια υδροφορέα (Α) Μοναδιαία διαφορά στάθμης (Δh) Μοναδιαίος όγκος υδροφορέα (V) Πάχος υδροφορέα (b) A V ΔhΔh Έδαφος Όγκος νερού που απομακρύνεται (προστίθεται) από μοναδιαία επιφάνεια και από μοναδιαία πτώση (αύξηση) της στάθμης (ΔV) ΔVΔV ΜΕΤΑΦΟΡΙΚΟΤΗΤΑ Τ (m 2 /s) =Κ*b Υδραυλική αγωγιμότητα (Κ) Κ Ροή

12 Εργαστήριο Υδρολογίας & Αξιοποίησης Υδατικών Πόρων Σχολή Πολιτικών Μηχανικών – Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο ΕΙΔΙΚΗ ΑΠΟΘΗΚΕΥΣΗ Ss (m -1 )=ΔV/(V*Δφ) ΑΠΟΘΗΚΕΥΤΙΚΟΤΗΤΑ S=ΔV/(A*Δφ)=Ss*b b Μοναδιαία επιφάνεια υδροφορέα (Α) Πιεζομετρική επιφάνεια Μοναδιαία διαφορά πιεζομετρικού φορτίου (Δφ) Μοναδιαίος όγκος υδροφορέα (V) Πάχος υδροφορέα (b) A V Δφ Έδαφος ΔVΔV ΜΕΤΑΦΟΡΙΚΟΤΗΤΑ Τ (m 2 /s) =Κ*b Υδραυλική αγωγιμότητα (Κ) Κ Ροή ΠΕΡΙΟΡΙΣΜΕΝΟΣ ΥΔΡΟΦΟΡΕΑΣ

13 Εργαστήριο Υδρολογίας & Αξιοποίησης Υδατικών Πόρων Σχολή Πολιτικών Μηχανικών – Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο Νόμος Darcy ΔhΔh L A Q=K*A*(Δh/L) Q Q παροχή (m 3 /s) K υδραυλική αγωγιμότητα (m/s) L απόσταση πιεζομέτρων (m) Δh διαφορά πιεζομέτρικού ύψους (m) A εμβαδόν επιφάνειας αναφοράς (m 2 )

14 Εργαστήριο Υδρολογίας & Αξιοποίησης Υδατικών Πόρων Σχολή Πολιτικών Μηχανικών – Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο 2D απεικόνιση της κατανομής του υδραυλικού φορτίου και της ροής του υπόγειου νερού σε κατάσταση ισορροπίας Κάναβος από γραμμές ροής και ισοπιεζομετρικές Ισοπιεζομετρικές = γραμμές ίσου υδραυλικού φορτίου Ροής = οδοί διέλευσης του νερού Δίκτυα Ροής Αδιαπέρατο στρώμα ΔwΔwΔwΔw ΔsΔsΔsΔs Περιορισμένος Υδροφορέας Γραμμές ροής Ισοπιεζομετρικές γραμμές

15 Εργαστήριο Υδρολογίας & Αξιοποίησης Υδατικών Πόρων Σχολή Πολιτικών Μηχανικών – Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο Χρησιμότητα Υπολογισμός της ποσότητας του νερού Υπολογισμός Κ, Τα Πρόβλεψη της πορείας και ταχύτητας ροής Υπολογισμός του χρόνου διαδρομής Q = K * i * A = K * Dh/Ds * (b* Dw) q = Q/ Dw = K * h * (p / f) K = υδραυλική αγωγιμότητα h = συνολική πτώση υδραυλικού φορτίου (ΣΔw) p = αριθμός διαδρόμων ροής (ΣΔs) f = αριθμός διαφορών/πτώσεων υδραυλικού φορτίου

16 Εργαστήριο Υδρολογίας & Αξιοποίησης Υδατικών Πόρων Σχολή Πολιτικών Μηχανικών – Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο Χρησιμότητα Υπολογισμός της ποσότητας του νερού Υπολογισμός Κ, Τα Πρόβλεψη της πορείας και ταχύτητας ροής Υπολογισμός του χρόνου διαδρομής Q = K * i * A = K * Dh/Ds * (b* Dw) q = Q/ Dw = K * h * (p / f) K = υδραυλική αγωγιμότητα h = συνολική πτώση υδραυλικού φορτίου (ΣΔw) p = αριθμός διαδρόμων ροής (ΣΔs) f = αριθμός διαφορών/πτώσεων υδραυλικού φορτίου

17 Εργαστήριο Υδρολογίας & Αξιοποίησης Υδατικών Πόρων Σχολή Πολιτικών Μηχανικών – Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο Αλληλεπίδραση Φρέσκου/Θαλασσινού Νερού σε Παράκτιους Υδροφορείς FreshwaterBrackishSeawaterBrine TDS (mg/L) < 1,000 1,000-36,00036,000 > 36,000 Chloride (mg/L) < ,00019,00019,000 EPA Standards for Freshwater: TDS = 500 ppm, Chloride = 250 ppm Transition Zone Το Φρέσκο και το Θαλασσινό Νερό είναι αναμίξιμα υγρά διαφορετικής πυκνότητας Μεταβατική Ζώνη: Μίξη Διασπορά Μοριακή διάχυση Chemical Properties: Biscayne Bay, Miami, FL

18 Εργαστήριο Υδρολογίας & Αξιοποίησης Υδατικών Πόρων Σχολή Πολιτικών Μηχανικών – Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο Προσομοίωση της Μεταβατικής Ζώνης Διαφορετικές Προσεγγίσεις:  Σαφής Διεπαφή (μη αναμίξιμα υγρά)  Μεταβατική Ζώνη Διάχυσης (αναμίξιμα υγρά) Βάθος Διεπαφής  βάθος διεπαφής  αντιπροσωπεύει το 50% Αλατότητας  40 είναι η αναλογία:  πάχος φρέσκου νερού: (Ghyben-Herzberg)

19 Εργαστήριο Υδρολογίας & Αξιοποίησης Υδατικών Πόρων Σχολή Πολιτικών Μηχανικών – Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο Ορισμός: Μετανάστευση του πυκνότερου Θαλασσινού νερού στον υπόγειο υδροφορέα Πλευρική κίνηση  Εξάπλωση Θαλασσινού νερού Κάθετη ανοδική κίνηση  Διείσδυση Θαλασσινού νερού Συνέπειες: Ο φρέσκος υδροφορέας γίνεται υφάλμυρος Bιοποικιλότητα Μόλυνση & Εγκατάλειψη των παράκτιων πηγαδιών τροφοδοσίας Διείσδυση Θαλασσινού Νερού (ΔΘΝ) Αιτίες: Γεωλογία (υψηλή διαπερατότητα εδαφών, παγιδευμένοι φακοί άλατος, απουσία αδιαπέρατης ζώνης) Παράκτια ‘Άντληση Καταστροφή φυσικών εμποδίων (κανάλια αποστράγγισης, παλιρροιακοί κολπίσκοι ) Υποεπιφανειακά ανθρώπινα αλατούχα απόβλητα Άνοδος της Στάθμης της Θάλασσας

20 Εργαστήριο Υδρολογίας & Αξιοποίησης Υδατικών Πόρων Σχολή Πολιτικών Μηχανικών – Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο Atlantic Coast Η Πληθυσμιακή αύξηση θα εντείνει τις πιέσεις στους υπόγειου πόρους και το μέγεθος της ΔΘΝ Η Αύξηση της Στάθμης της Θάλασσας θα επιφέρει τα ίδια αποτελέσματα Lower Floridian Aquifer Potomoc Aquifer, L.Island-N.Carolina Upconing on Cape Cod

21 Εργαστήριο Υδρολογίας & Αξιοποίησης Υδατικών Πόρων Σχολή Πολιτικών Μηχανικών – Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο ΔΘΝ El.Conductivity Profile (mS) Injection/Extraction Well

22 Εργαστήριο Υδρολογίας & Αξιοποίησης Υδατικών Πόρων Σχολή Πολιτικών Μηχανικών – Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο Moντέλα Προσομοίωσης Κατανόηση της συμπεριφοράς των υπόγειων συστημάτων Πρόβλεψη για τη μελλοντική κατάσταση υπόγειων συστημάτων Ανάλυση υποθετικών σεναρίων ροής Τύποι Φυσικά (π.χ. δοχείο με άμμο) Αναλογικά (ακριβά, μη ευέλικτα) Μαθηματικά (βασικές εξισώσεις, εξίσωση ροής, νόμος Darcy, γνώση αρχικών και οριακών συνθηκών) Αριθμητικά (πολύπλοκα συστήματα, πολλές παράμετροι) Στοχαστικά/στατιστικά

23 Εργαστήριο Υδρολογίας & Αξιοποίησης Υδατικών Πόρων Σχολή Πολιτικών Μηχανικών – Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο ΔιαδικασίαInputCalibrationVerification Field verification Τύποι Finite Difference (block centered, mesh centered) Finite Element Finite Volume MODFLOWFeflowMT3DMA


Κατέβασμα ppt "Εργαστήριο Υδρολογίας & Αξιοποίησης Υδατικών Πόρων Σχολή Πολιτικών Μηχανικών – Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο Προχωρημένη Υδρολογία Διάλεξη: Υπόγεια Νερά."

Παρόμοιες παρουσιάσεις


Διαφημίσεις Google