Στην παρούσα εργασία έγινε προσπάθεια να μελετηθούν οι περιβαλλοντικές επιπτώσεις από την δημιουργία του τεχνητού φράγματος του παραποτάμου Παραπείρου στην μορφογενετική εξέλιξη της περιοχής καθώς και την επίδραση του φράγματος στην φυσική διατήρηση της ακτογραμμής. Ο Σκοπός της παρούσας διπλωματικής εργασίας είναι η μελέτη και χαρτογράφηση των γεώμορων κατά μήκος και γύρω της κοιλάδας του ποταμού Παραπείρου καθώς και τις πιθανές αλλαγές τους , από την δημιουργία του ταμιευτήρα ή των ταμιευτήρων και οι επιπτώσεις του έργου στο μορφογενετικό ισοζύγιο της περιοχής. / In this work, an attempt was made to study the environmental impact of the creation of the artificial dam tributary Parapeiros in morphogenetic development of the region and the impact of the dam on maintaining natural shoreline . The purpose of this thesis is the study and mapping of landforms along and around the river valley Parapeiros and possible changes thereof, of the creation of the reservoir or reservoirs and the impact of the project on morphogenetic balance of the region .

Σκοπός της παρούσας μεταπτυχιακής διατριβής είναι η ανάλυση της ευστάθειας του δεξίου αντερείσματος του φράγματος του Μόρνου, στο νομό Φωκίδας με τον υπολογισμό του συντελεστή ασφαλείας για διάφορες περιπτώσεις σεισμικής φόρτισης ή/και φόρτισης με νερό. Αρχικά, στο Κεφάλαιο 2 γίνεται μια ανασκόπηση των φραγμάτων σαν τεχνικά έργα και μια ταξινόμησή τους ανάλογα με το σκοπό, τη χρήση, τη γεωμετρία και τα υλικά κατασκευής τους. Στη συνέχεια γίνεται μια αναφορά στα συναφή-συνοδά έργα καθώς και στην ανάγκη ενοργάνωσης και συστηματικής παρακολούθησης τους ώστε να αποφεύγονται μελλοντικές αστοχίες. Στο Κεφάλαιο 3 δίνεται μια συνοπτική περιγραφή του φράγματος και αναφέρονται η γεωγραφική του θέση καθώς και τα κύρια κατασκευαστικά του χαρακτηριστικα. Στο Κεφάλαιο 4 παρουσιάζεται το ευρύτερο γεωλογικό πλαίσιο της περιοχής με την ένταξή της σε συγκεκριμένη γεωτεκτονική ζώνη, όπως επίσης και οι γεωλογικές συνθήκες στην περιοχή που εδράζεται το φράγμα. Ακόμα δίνεται η υδρογεωλογική συμπεριφορά των σχηματισμών στην περιοχή, τα κλιματολογικά και βροχομετρικά στοιχεία, ενώ όσον αφορά τη σεισμικότητα, αφού γίνει μια αναδρομή σε ιστορικούς και σύγχρονους σεισμούς της ευρύτερης περιοχής, έχουμε την ένταξή της σε συγκεκριμένη ζώνη σεισμικής επικινδυνότητας. Ακολουθεί το Κεφάλαιο 5 το οποίο αναφέρεται στις εργαστηριακές δοκιμές που πραγματοποιήθηκαν, αφού πρώτα αναφερθούν ο τρόπος δειγματοληψίας και διαμόρφωσης των αρχικών δειγμάτων σε εργαστηριακά δοκίμια. Το Κεφάλαιο 6 αφορά την τεχνικογεωλογική συμπεριφορά του σχηματισμού με την ταξινόμηση της βραχομάζας του φλύσχη με τα συστήματα RMR (Bieniawski 1973), SMR (Romana 1985) και GSI (Hoek και Brown 1980), ώστε να αποτυπωθεί ο τεχνικογεωλογικός χάρτης της περιοχής του φράγματος με συγκεκριμένες τεχνικογεωλογικές ενότητες. Στη συνέχεια γίνεται περιγραφή των ασυνεχειών της βραχομάζας από μηχανικής άποψης, με την παρουσίαση τεκτονικών διαγραμμάτων (στερεοδιαγράμματα) και την επεξεργασία των παραμέτρων των ασυνεχειών. Στο τέλος του κεφαλαίου, από την ανάλυση των τεκτονικών διαγραμμάτων που προηγήθηκε, παρουσιάζονται οι δυνητικές ολισθήσεις που παρατηρούνται σε συγκεκριμένες θέσεις του δεξιού αντερείσματος του φράγματος, καθώς και ο τεχνικογεωλογικός χάρτης της περιοχής του φράγματος. Στο κεφάλαιο 7 γίνεται η ανάλυση της ευστάθειας του δεξιού αντερείσματος με τα προγράμματα Rocplane και Rocksta τόσο για την περίπτωση της ολίσθησης πάνω σε ασυνέχειες, όσο και για την περίπτωση ολικής αστοχίας. Και στις δύο περιπτώσεις, εξάγεται ο συντελεστής ασφαλείας για διαφορετικές συνθήκες σεισμικής φόρτισης ή φόρτισης του πρανούς με νερό. Στο Κεφάλαιο 8 παρουσιάζονται συγκεντρωτικά τα συμπεράσματα που εξήχθησαν από την συγκεκριμένη διατριβή από τα στάδια της χαρτογράφησης υπαίθρου, τις επιτόπου μετρήσεις, τις εργαστηριακές δοκιμές και την ανάλυση της ευστάθειας, ενώ στο Κεφάλαιο 9 υπάρχει η ελληνική και ξένη βιβλιογραφία στην οποία βασίστηκε η εργασία αυτή. Τέλος, στο Παραρτήµα που συνοδεύει την παρούσα διατριβή παρατίθενται τα έντυπα εργαστηριακών δοκιµών, ο τεχνικογεωλογικός χάρτης της περιοχής καθώς και τα δελτία καταγραφής των παραμέτρων μηχανικής περιγραφής των ασυνεχειών του αντερείσματος στην ύπαιθρο. / -

Η παρούσα Διατριβή Διπλώματος Ειδίκευσης πραγματεύεται την ανάλυση της ευστάθειας του αριστερού (νότιου) αντερείσματος του φράγματος του Μόρνου. Σκοπός της εργασίας η οποία πραγματοποιήθηκε στα πλαίσια Ερευνητικού Προγράμματος του Εργαστηρίου Τεχνικής Γεωλογίας, είναι η εκτίμηση της ευστάθειας των ανώτερων στρωμάτων του Φλύσχη (Ψαμμιτική φάση του Φλύσχη) στα οποία στηρίζεται η κατασκευή του φράγματος. Η ιδιάζουσα σημασία του φράγματος, σε συνδυασμό με την ιδιαιτερότητα που παρουσιάζει ο φλύσχης, καθιστούν την προσπάθεια αυτή μελέτης του αριστερού αντερείσματος υψίστης σημασίας. Κατά τη χρονική περίοδο 2011 - 2013 πραγματοποιήθηκε στην περιοχή του φράγματος, λεπτομερής έρευνα η οποία περιελάμβανε τη μελέτη τεκτονικών διαγραμμάτων για τον υπολογισμό της ευστάθειας του πρανούς. Για τον λόγο αυτό, κρίθηκε απαραίτητη η διερεύνηση των τεχικογεωλογικών ενοτήτων από τις οποίες καλύπτεται η υπό μελέτη περιοχή, καθώς και εκτίμηση των φυσικών και µηχανικών χαρακτηριστικών των γεωλογικών σχηµατισµών οι οποίοι χαρτογραφήθηκαν. Οι εργασίες αυτές έχουν αποτέλεσμα την εκτίμηση του είδους της αστοχίας καθώς και του προσδιορισμού του συντελεστή ασφάλειας της περιοχής ενδιαφέροντος. Πιο αναλυτικά στο ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2, γίνεται μία εισαγωγή στην γενικότερη κατηγορία τεχνικών έργων την οποία αποτελούν τα φράγματα, καθώς και τους σκοπούς που αυτά εξυπηρετούν. Επιπλέον, γίνεται αναφορά στα συνοδά τεχνικά έργα που είναι αναγκαία στην κατασκευή των επιβλητικών αυτών κατασκευών όπως επίσης και την ενόργανη παρακολούθηση η οποία συνοδεύει όλα τα μεγάλα τεχνικά έργα. Το ΚΕΦΑΛΑΙΟ 3, βασίζεται στην συγκέντρωση και αξιολόγηση των υπαρχόντων στοιχείων για την ευρύτερη περιοχή του αριστερού του φράγματος. Επιπλέον διερευνώνται οι γεωλογικές συνθήκες και γίνεται περιγραφή των γεωλογικών σχηµατισµών που δοµούν την περιοχή. Ακόμη γίνεται αναφορά στο γενικότερο τεκτονικό πλαίσιο µε αναφορά στις τεκτονικές δοµές και τη σεισµικότητα της ευρύτερης περιοχής. Τέλος γίνεται αναφορά στο υδρογεωλογικό καθεστώς µε βάση τη δοµή και τη φυσική κατάσταση των σχηµατισµών, περιγραφή του κύριου υδρογραφικού δικτύου του Μόρνου και καταγραφή των υδρομετεωρολογικών στοιχείων, για τα οποία παρατίθενται και ερµηνεύονται δεδομένα που αφορούν τη βροχόπτωση και τη θερμοκρασία. Στο ΚΕΦΑΛΑΙΟ 4, γίνεται αποτίμηση των φυσικών και δυναμικών παραμέτρων, καθώς και των παραμέτρων αντοχής του βραχώδους υλικού, της ψαμμιτικής φάσης του φλύσχη, του αριστερού αντερείσματος. Η πραγματοποίηση των εργαστηριακών δοκιμών, συνέβαλλε καταλυτικά στη μελέτη της ευστάθειας. Στο ΚΕΦΑΛΑΙΟ 5, πραγματοποιήθηκε εξέταση όλων εκείνων των παραγόντων που είναι δυνατόν να επηρεάσουν την συμπεριφορά του πετρώματος σαν συνόλου (βραχόµαζα). Βασική δηλαδή είναι τόσο η µελέτη του βαθµού αποσάθρωσης, όσο και του προσανατολισµού και των υλικών πλήρωσης των ασυνεχειών του πετρώµατος (διακλάσεις, στρώσεις, σχιστότητα), που τελικά είναι δυνατόν να µεταβάλλουν εντελώς την τεχνική συµπεριφορά της βραχοµάζας του. Για την αποτύπωση των τεκτονικών διαγραμμάτων έγινε χρήση του προγράμματος Dips της εταιρίας Rocscience, από το οποίο προέκυψαν και τα είδη αστοχίας που αναμένονται για το πρανές. Επιπλέον χρησιµοποιήθηκαν τα τρία πιο διαδεδοµένα συστήµατα ταξινόµησης, το γεωµηχανικό σύστηµα ταξινόµησης RMR (Bieniawski 1973), το σύστημα ταξινόμησης SMR (ROMANA 1985) και ο γεωλογικός δείκτης αντοχής - GSI (Hoek και Brown 1980). Τα συστήματα αυτά ταξινόμησης αποτελούν ισχυρή βοήθεια στον υπολογισμό του συντελεστή ασφαλείας για το έργου. Τέλος στο κεφάλαιο αυτό γίνεται περιγραφή των τεχνικογεωλογικών χαρακτηριστικών των σχηµατισµών της περιοχής έρευνας µε βάση κυρίως τη σύσταση, τη δοµή και τη γενικότερη φυσική τους κατάσταση και συµπεριφορά µέσω του τεχνικογεωλογικού χάρτη κλίµακας 1:10000 που κατασκευάστηκε μέσω του προγράμματος ArcMap. Στο ΚΕΦΑΛΑΙΟ 6 γίνεται ανάλυση του είδους της ολίσθησης που αναμένεται να δημιουργηθεί στο εν λόγω πρανές. Η ευστάθεια των πρανών, είναι μια κατάσταση της βραχομάζας η οποία εξαρτάται από διάφορους παράγοντες. Τέτοιοι παράγοντες ορίσθηκαν στα κεφ. 4 και 5. Ο μηχανισμός μετακίνησης του πρανούς προϋποθέτει διατμητική παραμόρφωση και μετατόπιση του μέσω της θραύσης του υλικού κατά μήκος μιας ή περισσότερων επιφανειών. Η μετακινούμενη μάζα είναι δυνατόν να κινηθεί πάνω στην επιφάνεια ολίσθησης είτε παραμένοντας ενιαία είτε διαχωρισμένη σε μικρότερες ανεξάρτητες μετακινούμενες μάζες. Οι τύποι αστοχίας που μελετήθηκαν στην εργασία αυτή είναι η περίπτωση ολικής αστοχίας του πρανούς, καθώς και οι δυνητικές περιπτώσεις επίπεδης και σφηνοειδούς ολίσθησης. Για τους παραπάνω τύπους αστοχίας έγινε χρήση των προγραμμάτων Rocplane και Swedge της εταιρίας Rocsciense καθώς και του προγράμματος Rocksta. Στο ΚΕΦΑΛΑΙΟ 7, γίνεται η τελική σύνθεση όλων των συμπερασμάτων που προέκυψαν από την τεχνικογεωλογική χαρτογράφηση, τη γεωτεχνική έρευνα, τις επιτόπου παρατηρήσεις και την ανάλυση ευστάθειας με σκοπό τον υπολογισμό του συντελεστή ασφαλείας του αντερείσματος. Τέλος, στα Παραρτήµατα που συνοδεύουν την παρούσα διατριβή παρατίθενται τα έντυπα εργαστηριακών δοκιµών, τα αποτελέσµατα αναλύσεων ευστάθειας του πρανούς, ο τεχνικογεωλογικός χάρτης της περιοχής έρευνας καθώς και οι χάρτες από το ΑrcMap και φωτογραφίες του αντερείσματος για κάθε τεκτονικό διάγραμμα οι οποίες λήφθηκαν από την επί τόπου παρατήρηση. / -

Η εκπόνηση της πτυχιακής αυτής εργασίας πραγματοποιήθηκε στην περιοχή της Αλευράδας Αιτωλοακαρνανίας και ειδικότερα στη θέση του φράγματος των Κρεμαστών με κύριο σκοπό: • την απόκτηση της τεχνογνωσίας που απαιτείται για την κατασκευή τέτοιων υδροηλεκτρικών έργων • τη χαρτογράφηση της περιοχής γύρω από το φράγμα • την επισήμανση των μέτρων αντιμετώπισης σε θέματα διαρροών, μετακινήσεων και στατικότητας που είναι αναγκαίο να λαμβάνονται σε τέτοιας κλίμακας υδροηλεκτρικά έργα • τη μελέτη των τεχνικογεωλογικών χαρακτηριστικών των κροκαλοπαγών και ψαμμιτικών πετρωμάτων / This project was done in the region of Aleurada, Aitoloakarnania and more specificaly at the dam of Kremasta.

Το απόθεμα του Ευρωπαϊκού χελιού (Anguilla anguilla), βρίσκεται σε ιστορικό ελάχιστο και η αλιεία του δεν είναι βιώσιμη, με τα δεδομένα να δείχνουν μείωση της στρατολόγησης της τάξης του 95%. Παρόμοιες πτωτικές τάσεις ισχύουν και στην Ελλάδα. Γι’ το λόγο αυτό ο κανονισμός της Ευρωπαϊκής Ένωσης 1100/2007 αναγκάζει όλα τα κράτη μέλη να προχωρήσουν στη σύνταξη διαχειριστικών σχεδίων για το χέλι προκειμένου να αυξηθούν οι διαφυγές αργυρόχελου στο 40% των διαφυγών που θα είχαμε αν δεν υπήρχαν οι ανθρωπογενείς παρεμβάσεις. Οι λόγοι μείωσης του αποθέματος του Anguilla anguilla είναι διάφοροι, με πιο σημαντικό για την παρούσα εργασία τις τεχνητές δομές που αποκλείουν κατάλληλους βιοτόπους για το χέλι. Στην παρούσα εργασία έγινε μια πρώτη τυπολογία των φραγμάτων, με ιδιαίτερη έμφαση στα φράγματα των Διαχειριστικών μονάδων 1 και 2 για το χέλι. Για το σκοπό αυτό, δημιουργήθηκε μια βάση δεδομένων, με στοιχεία από την Ελληνική Επιτροπή Μεγάλων Φραγμάτων και έρευνα στο google earth. Καταρχάς, τα αποτελέσματα της πρώτης τυπολογίας, έδειξαν ότι φράγματα σε ποσοστό 80% έχουν ύψος 0-50 m και από αυτά το 35% έχει ύψος 10-20m και το 25% 20-30m. Το 40% των μεγάλων φραγμάτων βρίσκεται σε απόσταση από τη θάλασσα έως 20km. Τα φράγματα που βρίσκονται πιο κοντά στην ακτή είναι τα Πουρνάρι ΙΙ (27km), Πουρνάρι Ι (30km), ο Λούρος (42km), το φράγμα του Φλόκα (17km), ο Στράτος (70km) και το φράγμα Αχυρών (11km). Το 35% των φραγμάτων χρησιμοποιείται αποκλειστικά για άρδευση και 10% αποκλειστικά για ύδρευση. Το 50% των φραγμάτων βρίσκεται σε υψόμετρο 0-200m και το 45% των φραγμάτων βρίσκεται σε υψόμετρο 200-900m. Η τυπολογία των φραγμάτων βάσει του όγκου του ταμιευτήρα έδειξε ότι τα περισσότερα φράγματα (60%) έχουν όγκο ταμιευτήρα έως 1.000.000m3 και ποσοστό 20% από 1.000.000 m3 έως 5.000.000m3. Στη συνέχεια, αξιολογήθηκαν τα παραπάνω φράγματα για την επίδραση τους τόσο στην ανάδρομη, όσο και στην κατάδρομη μετανάστευση. Ως προς την ανάδρομη μετανάστευση των χελιών, σύμφωνα με τα κριτήρια του Steinbach και με βάση τη σειρά του εμποδίου στην πορεία του χελιού, σημαντικά κρίθηκαν τα φράγματα του Στράτου, Πουρναρίου ΙΙ, Φλόκα, Μόρνου και Εύηνου. Ως προς την κατάδρομη μετανάστευση, σημαντικά κρίθηκαν τα φράγματα Καστράκι, Στράτος, Πουρνάρι Ι και ΙΙ, Λάδωνα, Φλόκα, Λούρου, καθώς είναι φράγματα που χρησιμοποιούνται -είτε αποκλειστικά είτε σε συνδυασμό με άλλες χρήσεις- για παραγωγή υδροηλεκτρικής ενέργειας. Παρ’ όλα αυτά, τα παραπάνω συμπεράσματα δεν είναι απόλυτα, καθώς πρέπει να αξιολογηθεί η αφθονία του χελιού στη συνολική μεταναστευτική του οδό. Στη Ευρώπη χρησιμοποιούνται τεχνικές παρεμβάσεις για τη διευκόλυνση της μετανάστευσης, όπως σκάλες χελιών ή διακοπή της λειτουργίας των τουρμπινών των υδροηλεκτρικών εργοστασίων. Στην Ελλάδα μεγάλο ποσοστό φράγματων έχουν μεγάλο ύψος (πάνω από 10m), όταν στην Ευρώπη ύψος πάνω από 2m θεωρείται σχεδόν απροσπέλαστο από τα χέλια, σύμφωνα με τα κριτήρια του Steibach. Τεχνικές λύσεις, όπως δημιουργία ειδικών χελιοδιαδρόμων, ίσως να μην ενδείκνυται λόγω αυτής της ιδιομορφίας. / The European eel (Anguilla anguilla) fishery is considered no more sustainable. In fact, present recruitment is about 1-5% of the maximum levels recorded in the past (early 70’s). Similar downward trends are observed in the Hellenic landings. For this reason, the EU regulation 1100/2007 obliges all Member States to propose management plans for the eel. The main objective is to increase silver eel escapement to the sea in order to participate in the reproduction of the population. The escapement should reach 40% of the escapement occurring without anthropogenic influence. The reasons reducing the stock of Anguilla anguilla are various, with the most important in this study, the artificial structures which exclude suitable habitat for eel. In the present a typology of dams was developed, with special emphasis on dams in Eel Management Units 1 and. For this purpose, we created a database with data from the Greek Dams Commission and from geographical elements about the position and altitude of the dams. The results revealed that 80% of the dams have heights varying between 0 and 50 m (35% have 10-20m height and 25% 20-30m). About 40% of large dams are located at less than 20km from the sea. The dams closest to the shore is Pournari II (27km), Pournari I (30km), Louros (42km), Stratos (70km), Floka (17km) and Axyron (11km). 35% of the dams are used for irrigation and only 10% exclusively for water supply. 50% of dams are in altitudes 0-200m and 45% of dams are in altitude 200-900m. The volume of 60% of the reservoirs was up to 1.000.000 m3 and 20% have reservoir volumes up to 5.000.000m3. The dams were evaluated for their effect both on upstream, and downstream eel migration. For the upstream migration of eels, according to the criteria of Steinbach and based on their sequential position from the sea, the major dams were Stratos, Floka, Pournari II, Mornos and Evinos. As for the downstream migration, significantly important dams are Kastraki, Stratos, Floka, Pournari I and II, Ladon, Louros, because these dams are used, either alone or in combination with other uses, for hydro-energy production. Nevertheless, these hierarchy is only based on geographical and technical elements and it have to be completed by the abundance of eel in the related ecosystems.. In Europe technical measures to facilitate the migration of eels comprise fish-laddes or shutting down the turbines of hydroelectric plants. In Greece, a large percentage of the dams have great height (over 10m), when in Europe height over 2m is considered almost impassable by the eel. In these cases, technical solutions, such as creating special eel passes, may be expensive, difficult and of reduced efficiency.

Σκοπός της παρούσης διπλωματικής εργασίας είναι η μελέτη στοχαστικών μοντέλων για τη μελέτη της τάσης διάσπασης διακένων με σύνθετη μόνωση. Αρχικά, περιγράψαμε τη συμπεριφορά των υγρών σε ισχυρά ηλεκτρικά πεδία. Μιλήσαμε για την εξάρτηση της πίεσης από ένα ηλεκτρικό πεδίο και την ηλεκτρική αγωγιμότητα σε ένα ισχυρό ηλεκτρικό πεδίο. Ακόμα, αναφέραμε κάποιες πληροφορίες για την κατανομή της πίεσης σε ένα διηλεκτρικό υγρό. Μετά περιγράψαμε τη συμπεριφορά της αέριας φάσης των υγρών σε ισχυρά ηλεκτρικά πεδία. Μιλήσαμε για το ρόλο των φυσαλίδων στην κατάσταση του διηλεκτρικού υγρού και για τα φαινόμενα που συμβαίνουν σ' αυτές. Αργότερα, δώσαμε κάποιες πληροφορίες για τη διάδοση της εκφόρτισης σε μικρά διάκενα και αναφέραμε την εξάρτησή της από την πίεση. Επιπλέον, αναλύσαμε τη διάδοση της εκφόρτισης σε διάκενα με ανομοιογενές πεδίο. Περιγράψαμε την κατασκευή μιας εκφόρτισης και την επίδραση του στερεού διηλεκτρικού στην τάση διάσπασης. Ακόμη, δώσαμε πληροφορίες για την περιοχή ιονισμού και το κανάλι leader. Στη συνέχεια, αναλύσαμε την εξάρτηση της διηλεκτρικής αντοχής από ορισμένους παράγοντες. Οι παράγοντες στους οποίους αναφερθήκαμε είναι: η διάρκεια, η μορφή και η συχνότητα των παλμών τάσης, η πολικότητα της τάσης, η πίεση, η θερμοκρασία, η χημική φύση και σύνθεση των υγρών και η γεωμετρία του διακένου. Επίσης, αναλύσαμε τους φυσικούς μηχανισμούς έναρξης εκφόρτισης. Περιγράψαμε το μηχανισμό έναρξης εκφόρτισης με τη βοήθεια φυσαλίδων και κάποιους άλλους μηχανισμούς όπως τους μηχανισμούς έναρξης εκφόρτισης με ιονισμούς. Αργότερα, αναφέραμε τους μηχανισμούς διάδοσης εκφόρτισης. Έγινε περιγραφή της διαδικασίας διάδοσης του γρήγορου καναλιού και του αργού καναλιού. Ακόμα, μιλήσαμε για τη μετατροπή του αρχικού καναλιού σε leader. Στη συνέχεια, κάναμε μια εκτενή εισαγωγή στα στοχαστικά μοντέλα και αναφερθήκαμε στη χρησιμότητα τους, στις διάφορες κατηγορίες τους και στην εφαρμογή τους στον τομέα των ηλεκτρικών διασπάσεων. Για το λόγο αυτό, περιγράψαμε τις βασικές αρχές για το μοντέλο FFC και το μοντέλο του Biller. Μετά από όλα αυτά, αναλύσαμε τη διαδικασία που ακολουθήσαμε κατά τις εξομοιώσεις. Κάναμε λεπτομερή περιγραφή του προγράμματος που χρησιμοποιήσαμε για τις εξομοιώσεις. Οι εξομοιώσεις έγιναν για 2 διάκενα 2,5mm ομοιογενούς και ανομοιογενούς πεδίου και 2 διάκενα 1,5mm ομοιογενούς και ανομοιογενούς πεδίου. Κατά τις εξομοιώσεις το πάχος του φράγματος θεωρήθηκε σταθερό, ενώ μεταβάλαμε τη θέση του και το συντελεστή γήρανσης του λαδιού. Για τα διάκενα ομοιογενούς πεδίου, τοποθετήσαμε το φράγμα σε 3 διαφορετικές θέσεις και για τα διάκενα ανομοιογενούς διακένου τοποθετήσαμε το φράγμα σε 5 διαφορετικές θέσεις. Οι εξομοιώσεις πραγματοποιήθηκαν σε υπολογιστή του Εργαστηρίου Υψηλών Τάσεων του τμήματος Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Τεχνολογίας Υπολογιστών του Πανεπιστημίου Πατρών. Επιπλέον, παραθέσαμε σε πίνακες τα αποτελέσματα που προέκυψαν από τις εξομοιώσεις. Στη συνέχεια κατασκευάσαμε διαγράμματα, για να καταλήξουμε σε κάποια συμπεράσματα. Για τα διάκενα ομοιογενούς πεδίου, σχεδιάσαμε την τάση V συναρτήσει του gi για τις διάφορες θέσεις του φράγματος. Για τα διάκενα ανομοιογενούς πεδίου, σχεδιάσαμε την τάση V συναρτήσει της σχετικής απόστασης (d1/d) του φράγματος από το πάνω ηλεκτρόδιο για διάφορες τιμές του gi. Έγινε σύγκριση μεταξύ των καμπυλών που προέκυψαν για τα διάκενα ανομοιογενούς πεδίου, με καμπύλη που προέκυψε από πειραματικά δεδομένα και βρίσκεται στο “Barrier Effect on the Dielectric Strength of Oil Gaps under DC Voltage” των A. Zouaghi και Α. Beroual. Στη συνέχεια, σχεδιάσαμε την τάση V συναρτήσει της σχετικής απόστασης (d1/d) του φράγματος από το πάνω ηλεκτρόδιο για διάφορες τιμές του gi, για τα διάκενα ομοιογενούς και ανομοιογενούς πεδίου μαζί. Τέλος, μετά τις συγκρίσεις διαπιστώσαμε ότι τα αποτελέσματά μας συμφωνούν μόνο σε κάποιες περιπτώσεις με τα πειραματικά δεδομένα. Αυτό συμβαίνει λόγω της απλότητας των μοντέλων και ίσως μηχανισμών που δεν έχουν συνυπολογιστεί. Οπότε, συμπεράναμε ότι το μοντέλο που χρησιμοποιήσαμε, απαιτεί βελτίωση. / The purpose of this diploma thesis is the study of stochastic models about the breakdown voltage of complex insulation gaps. Initially, we described the behavior of liquids in strong electric fields. We mentioned the dependence of the pressure on an electric field and electric conductivity in strong electric fields. We reported some information about the pressure distribution in a dielectric liquid. Afterwards, we described the behavior of gaseous phase in liquids in strong electric fields. We reported the influence of the bubbles in the state in the dielectric liquids and the phenomena at them. Later, we gave some information about the discharge propagation in short gaps and we refered its dependence on the pressure. Moreover, we analyzed the discharge propagation in gaps with a non uniform field. We described the structure of a discharge and the influence of the solid dielectric on the breakdown voltage. Also, we gave information about the ionization region and the leader channel. Afterwards, we analyzed the dependence of the dielectric strength on certain factors. The factors in which we were reported are: the duration, the shape and the frequency of voltage pulses, the voltage polarity, the pressure, the temperature, the chemical nature of liquids and the gap geometry. Also, we analyzed the physical discharge initiation mechanisms. We described the bubble discharge initiation mechanism and some other mechanisms like the ionization discharge initiation mechanism.Later, we mentioned the mechanisms of discharge propagation. We described the propagation process of the fast and the slow channel. Also, we were reported in the conversion of the initial channel into leader channel. Afterwards, we did an extensive import in the stochastic models and were reported in their usefulness, in their various categories and in their application in the sector of electric breakdown. For this reason, we described the basic elements of the FFC and the Biller model. After all these we analyzed the process that we followed at the simulations. We did a detailed description of the program used for the simulations. We did simulations for 2 gaps 2,5mm uniform and non uniform field and 2 gaps 1,5mm uniform and non uniform gaps. During the simulations, the barrier thickness was considered stable, while we were changing the position and the factor of ageing of the oil. For the uniform field gaps, we placed the barrier in 3 different positions and for the non uniform gaps, we placed the barrier in 5 different positions. The simulations were realised at computer at High Voltage Laboratory of the department of Electrical and Computer Engineering of the University of Patras, Greece. Moreover, we mentioned in tables the results that resulted from the simulations. Then, we drew diagrams to make some conclusions. For the uniform field gaps, we drew the voltage V as a function of the factor of ageing of the oil gi for the various positions of the barrier. For the non uniform field gaps, we drew the voltage V as a function of the relative distance (d1/d) of the barrier from the upper electrode for the various numbers of gi. We did comparison between the curves that resulted for the non uniform gaps and the curve tht resulted for experimental data and is found in “ Barrier Effect on the Dielectric Strength of Oil Gaps under DC Voltage” of A. Zouaghi and Α. Beroual. Afterwards, we drew the voltage V as a function of the relative distance (d1/d) of the barrier from the upper electrode for the various numbers of gi, for both uniform and non uniform gaps. Finally, after the comparisons we realised that the results agree only in some cases with the experimental data. This may happened because of the simplicity of the models and perhaps mechanisms that have not been included. So, we concluded that the model that we used, need improvement.

Στη παρούσα εργασία ασχοληθήκαμε με ιδιότητες μονοτονίας των Τροποποιημένων συναρτήσεων Bessel 1ου και 2ου είδους. Συγκεκριμένα ομαδοποιήσαμε ήδη υπάρχοντα φράγματα για τα κλάσματα των συναρτήσεων αυτών. Η εύρεση φραγμάτων για τα κλάσματα των Τροποποιημένων Συναρτήσεων Bessel είναι σημαντική, λόγω της χρησιμότητάς τους σε διάφορους κλάδους των Μαθηματικών και όχι μόνο, όπως ενδεικτικά, στην Πεπερασμένη Ελαστικότητα, στην Στατιστική και στις Πιθανότητες, στην Ειδική Θεωρία Σχετικότητας, στην Μηχανική των Ρευστών, στην Ηλεκτρομηχανική, στη Βιοφυσική, στη Μαθηματική Φυσική και αλλού. Αρχικά, στο Κεφάλαιο 1, παρατέθηκαν κάποια βασικά στοιχεία, όπως ορισμοί των συναρτήσεων Bessel 1ου και 2ου είδους (Τροποποιημένων και μη) και αναδρομικές σχέσεις που ικανοποιούν. Στο Κεφάλαιο 2, γίνεται η καταγραφή και σύγκριση άνω και κάτω φραγμάτων για τα διάφορα κλάσματα των Τροποποιημένων συναρτήσεων Bessel 1ου είδους, καθώς και αναφορά σε ανισότητες τύπου Turán για τις συναρτήσεις αυτές. Επίσης, αναφέρεται η μεθοδολογία στην οποία στηρίχθηκε ο κάθε ερευνητής για να πάρει τα αντίστοιχα αποτελέσματα. Στο Κεφάλαιο 3, γίνεται η αντίστοιχη διαδικασία για τα κλάσματα και εκ νέου αναφορά σε ανισότητες τύπου Turán για αυτές τις συναρτήσεις. / In this project we described properties of Modified Bessel functions of the 1st and 2nd kind. Specifically we have grouped existing bounds for the quotients of these functions. These bounds of the Modified Bessel functions is very importand and could be found in different branches of Mathematics and other sciences, such as in Finite Elasticity, in Statistics and Probability Theory, in Relativity Theory, in Fluid Mechanics, in Engineering, in Biophysics, in Mathematical Physics and so on. Firsty, in Chapter 1, we cited some basic data, such as definitions of definitions of Bessel fynctions of the 1st and 2nd kind (both simple and Modified) and recurrence relations that they satisfy. In Chapter 2, we describe upper and lower bounds of different quotients of Modified Bessel functions of the 1st kind and reference to Turán type Inequalities of those functions. Moreover, we refer to the method that each recearcher based on in order to prove the required results. In Chapter 3, we have the same process but for Modified Bessel functons of the 2nd kind as well as reference to Turán type Inequalities for the corresponding functions.

Τις τελευταίες δεκαετίες το επιστημονικό ενδιαφέρον έχει στραφεί στη μελέτη οργανικών ημιαγώγιμων υλικών με σκοπό να κατασκευαστούν ηλεκτρονικές διατάξεις με χαμηλότερο κόστος και μεγαλύτερη απόδοση από τις εμπορικές διατάξεις με ανόργανους ημιαγωγούς, που κυκλοφορούν ήδη στην αγορά. Η οικογένεια των φθαλοκυανινών (Phthalocyanines, Pcs) ανήκει στα οργανικά υλικά που ανταγωνίζονται επάξια τους ανόργανους ημιαγωγούς στις εφαρμογές σε ηλεκτρονικές διατάξεις όπως φωτοεκπομπές δίοδοι (LEDs), τρανζίστορ επίδρασης πεδίου (FETs), φωτοβολταϊκά στοιχεία (PVs), ηλιακά στοιχεία (solar cells), αισθητήρες (sensors), διατάξεις αποθήκευσης πληροφορίας (data storage devices) και μπαταρίες (batteries). Τα υλικά αυτά είναι εύκαμπτα, εύκολα επεξεργάσιμα, με χαμηλό κόστος παρασκευής και αξιόλογη χημική και θερμική σταθερότητα, ενώ οι ηλεκτρικές και οπτικές τους ιδιότητες τα καθιστούν ελκυστικά υλικά για εφαρμογή στη μικροηλεκτρονική. Σε αυτού του είδους τις εφαρμογές παίζουν σημαντικό ρόλο οι φυσικές και χημικές αλληλεπιδράσεις που συμβαίνουν στις διεπιφάνειες μεταξύ των ενεργών οργανικών υμενίων και των υλικών που χρησιμοποιούνται ως ηλεκτρόδια, καθώς επηρεάζουν τη συμπεριφορά των διατάξεων ως προς την αγωγή του ρεύματος και επομένως τη λειτουργία τους. Καθίσταται επομένως σαφές ότι η μελέτη της ηλεκτρονικής δομής των οργανικών υμενίων και των διεπιφανειών που αυτά σχηματίζουν με μέταλλα, ανόργανους, αλλά και οργανικούς ημιαγωγούς είναι απαραίτητη και καθοριστική για την κατανόηση του τρόπου λειτουργίας των ηλεκτρονικών διατάξεων και για την εύρεση τρόπων βελτίωσης της απόδοσής τους. Στην παρούσα εργασία έγινε η πρώτη πειραματική μελέτη με φασματοσκοπίες φωτοηλεκτρονίων από ακτίνες-Χ και υπεριώδη ακτινοβολία (XPS και UPS) της ηλεκτρονικής δομής μεταλλικών φθαλοκυανινών, νικελίου (NiPc) και κοβαλτίου (CoPc), και των διεπιφανειών που σχηματίζονται κατά την απόθεση, με θερμική εξάχνωση, του οργανικού αυτού υλικού πάνω σε διάφορα υποστρώματα, σε συνθήκες υπερυψηλού κενού. Αρχικά μελετήθηκαν υμένια NiPc πάνω σε φασματοσκοπικά καθαρή επιφάνεια φύλλου πολυκρυσταλλικού χρυσού (Au) και αργύρου (Ag). Η επιλογή των μετάλλων αυτών οφείλεται στην ευρεία εφαρμογή που έχουν ως ηλεκτρόδια ή υποστρώματα σε πολλές διατάξεις, όπως FETs και LEDs. Υμένια NiPc αποτέθηκαν επίσης πάνω σε οξείδιο ινδίου-κασσιτέρου (ITO), το οποίο αποτελεί υλικό ανόδου σε OLEDs εξαιτίας της υψηλής ηλεκτρικής αγωγιμότητας και της εξαιρετικής του διαπερατότητας στο ορατό, καθώς και σε κρύσταλλο Si(100) με σκοπό να διερευνηθεί αν η παρουσία NiPc ως επίστρωση στην επιφάνεια του πυριτίου μπορεί να βελτιώσει τη λειτουργία των ανόργανων ηλεκτρονικών διατάξεων όπως τα FETs. Τέλος, μελετήθηκε η αλληλεπίδραση μεταξύ NiPc και οργανικών υλικών όπως το PEDOT:PSS και το PEDOT:PTSA, που είναι μίγματα πολυμερών και τα οποία, σύμφωνα με τη βιβλιογραφία, διευκολύνουν την έγχυση οπών σε μια διάταξη. Η χρήση του PEDOT:PTSA έχει στόχο να αντικαταστήσει σε διάφορες εφαρμογές το PEDOT:PSS του οποίου η σύνθεση είναι αρκετά περίπλοκη. Επίσης, μελετήθηκαν οι διεπιφάνειες μεταξύ υμενίων φθαλοκυανίνης κοβαλτίου (CoPc) και υποστρωμάτων πολυκρυσταλλικού χρυσού και ITO, με σκοπό να διερευνηθεί η επίδραση του κεντρικού μεταλλικού στοιχείου του μορίου της φθαλοκυανίνης, στη συμπεριφορά και τις ιδιότητες των διεπιφανειών με αντίστοιχα υποστρώματα. Από τα πειραματικά αποτελέσματα (XPS και UPS), προσδιορίζονται οι μεταβολές των ενεργειακών ζωνών των οργανικών και ανόργανων ημιαγωγών, η δομή της ζώνης σθένους και η τιμή του έργου εξόδου όλων των υλικών που χρησιμοποιούνται, καθώς και η θέση του υψηλότερου κατειλημμένου μοριακού τροχιακού (Highest Occupied Molecular Orbital, HOMO) των οργανικών ημιαγωγών (NiPc, CoPc). Επίσης προσδιορίζονται η διεπιφανειακή διπολική ροπή (eD) και το φράγμα έγχυσης οπών (Φbh) στις σχηματιζόμενες διεπιφάνειες, μεγέθη τα οποία καθορίζουν και επηρεάζουν τη μεταφορά φορτίου μεταξύ των υλικών σε επαφή κατά τον σχηματισμό της διεπιφάνειας. Η μελέτη των παραπάνω διεπιφανειών έδειξε ότι καταλληλότερο ηλεκτρόδιο για την έγχυση οπών είναι το PEDOT:PSS, καθώς το ύψος του φράγματος έγχυσης οπών στη διεπιφάνεια με υμένιο NiPc προσδιορίστηκε ίσο με 0.5 eV και είναι χαμηλότερο από αυτό που δίνουν οι διεπιφάνειες με τα μέταλλα (~0.9 eV), το ITO (1.0 eV) αλλά και το PEDOT:PTSA (0.8 eV). Από τη μελέτη της διεπιφάνειας NiPc/Si προέκυψε ότι η επιφανειακή δομή του Si(100) πιθανόν να επηρεάζει την διάταξη των μορίων της NiPc, τα οποία στα πρώτα στάδια ενδεχομένως να αναπτύσσονται στρωματικά πάνω στο υπόστρωμα, με αποτέλεσμα τα χαρακτηριστικά του οργανικού υμενίου να σχηματίζονται πλήρως στις αρχικές αποθέσεις μέχρι τα ~2 μονοστρώματα (ML). Σε κανένα από τα υπό μελέτη συστήματα δεν παρατηρήθηκε χημική αντίδραση των οργανικών μορίων με το υπόστρωμα, ενώ διαπιστώθηκε αλληλεπίδραση μέσω μεταφοράς φορτίου με σκοπό την αποκατάσταση θερμοδυναμικής ισορροπίας στη διεπιφάνεια. Επίσης, όλα τα συστήματα αποκλίνουν από τον κανόνα Schottky-Mott. Στη διεπιφάνεια NiPc/PEDOT:PSS παρατηρείται πάγωμα του επιπέδου Fermi εντός του χάσματος της NiPc. Συγκρίνοντας τα αποτελέσματα για τις δύο μεταλλικές φθαλοκυανίνες, προκύπτει ότι η παρουσία υμενίων CoPc διευκολύνει την έγχυση οπών στην επαφή με το ΙΤΟ, δίνοντας χαμηλότερες τιμές Φbh από την αντίστοιχη διεπιφάνεια με υμένια NiPc, ενώ οι διεπιφάνειες των MePcs με τον χρυσό παρουσιάζουν παρόμοια συμπεριφορά. Τέλος, έγιναν ηλεκτρικές μετρήσεις σε διατάξεις τύπου ΟFET με παχύτερα υμένια NiPc και CoPc, τα οποία παρασκευάστηκαν με εξάχνωση πάνω σε υπόστρωμα SiO2/Si αλλά και με τα παράγωγά τους με υποκαταστάτες θειϊκές ομάδες (SO3Na), τα οποία παρασκευάστηκαν από διάλυμα με τη μέθοδο της εναπόθεσης με σταγόνα (drop-casting) ή με περιστροφή (spin-coating). Οι διατάξεις ΟFET που προέκυψαν και ιδιαίτερα αυτές των σουλφονωμένων φθαλοκυανινών νικελίου, παρουσιάζουν ικανοποιητικές ευκινησίες. Τα κύρια ηλεκτρικά χαρακτηριστικά που προκύπτουν είναι ικανοποιητικά για το είδος των εφαρμογών για τις οποίες προορίζονται τα υλικά αυτά. / Recently, there is a great interest in the application of organic semiconductor thin films as active layers in electronic devices, in order to improve their efficiency and reduce the cost of their preparation. The family of Phthalocyanines (Pcs) present some of the most promising materials that can be compared to the conventional inorganic semiconductors for application in electronic devices, such as light emitting diodes (LEDs), field effect transistors (FETs), photovoltaic cells (PVs), solar cells, gas-sensors, data storage devices and batteries. The Pcs possess beneficial properties, such as quite high conductivity, thermal and chemical stability, compatibility with plastic substrates and low cost of deposition processes and are already used in gas sensor technology and in electronic devices. In this kind of devices, the properties of the interface between the active organic layer and the materials used as electrodes (metals, inorganic and organic semiconductors) affect the device performance therefore, it is important that they be determined. The present work, concerns the first experimental study by X-Ray and UV Photoelectron Spectroscopies (XPS, UPS), of the electronic structure of the interfaces formed upon evaporating, under UHV conditions, thin films of metal phthalocyanines (MePcs), such as Nickel (NiPc) and Cobalt (CoPc), on substrates with different chemical and physical properties. The choice of the substrates depends on the materials that are applied as electrodes and substrates in conventional electronic devices. Thin films of NiPc were deposited on the clean surface of metals with different work function values (polycrystalline gold and silver foils), on Indium-Tin Oxide (ITO) coated-glass substrate, a common electrode in OLEDS due to its excellent transparency in the visible, and on a silicon wafer (Si(100) n-type) used in FET structures. Also, the interaction of NiPc with organic substrates, such as PEDOT:PSS and PEDOT:PTSA which are polymer mixtures, is investigated. It has been reported that when PEDOT:PSS is applied at the anode of a device it enhances the injection of positive charge carriers. The PEDOT:PTSA substrate is investigated in order to decide whether it can replace PEDOT:PSS in several applications, as its synthesis is simpler than that of PEDOT:PSS. Also, the interfaces formed between CoPc and polycrystalline Au foil, as well as ITO, were studied by XPS and UPS and compared with the corresponding NiPc layers, in order to determine the role of the central metal atom of the metal phthalocyanine molecule in the properties of the interface. The experimental results (XPS and UPS) provide information about the valence band structure and the work function of the materials, the position of the highest occupied molecular orbital (HOMO) of the organic semiconductor (NiPc, CoPc) and the possible shifts of the energy levels of the materials. Furthermore, factors which affect and specify the charge transfer and the carrier mobility across the interface, such as the interfacial dipole (eD) and the barrier for the injection of holes (Φbh), can be determined. The results showed that the most appropriate material for the injection of holes is PEDOT:PSS, as the Φbh at the interface with NiPc was determined equal to 0.5 eV, significantly lower than that in the case of metals (0.9 eV), ITO (1.0 eV), as well as PEDOT:PTSA (0.8 eV). The study of the NiPc/Si(100) interface showed that the structure of the Si surface might affect the arrangement of the NiPc molecules, which could lay with their molecular plane parallel to the substrate, as evidenced by the fact the characteristics of the NiPc layer are fully developed at the early steps of deposition up to ~2 monolayers. No chemical interaction was observed in any of the studied systems, while in all cases charge transfer occurs in order to achieve thermodynamic equilibration. All the interfaces divert from the Schottky-Mott rule. In the case of the NiPc/PEDOT:PSS interface, a pinning of the Fermi level at the energy gap of NiPc occurs. Comparing the results for the interfaces formed between NiPc and CoPc with polycrystalline Au foil and ITO, it is found that in the case of Au the results are similar, while in the case of ITO substrate the presence of the CoPc layer leads to lower Φbh compared to NiPc layers, which would facilitate the mobility of positive carriers injected from the anode of a device. Finally, electrical measurements were performed on OFET structures using thicker NiPc and CoPc films, prepared by thermal evaporation on SiO2/Si substrates, as well as the same MePcs substituted with SO3Na groups, which were prepared from solution by drop-casting or spin-coating. All studied OFET structures and especially those of the sulfonated MePcs showed quite promising results for such type of applications.

Τα μεγάλα φράγματα έχουν συχνά επικριθεί για τις αρνητικές περιβαλλοντικές και κοινωνικές επιπτώσεις τους. Tο είδος και η βαρύτητα των επιπτώσεων ενός φράγματος συνδέονται με το μέγεθος και τα υλικά κατασκευής του, καθώς και με τα χαρακτηριστικά του ποταμού και της υδρολογικής λεκάνης του. Στα πλαίσια της αντιμετώπισης των περιβαλλοντικών προβλημάτων από την κατασκευή και λειτουργία ενός φράγματος, απαιτείται, όπως και για κάθε τεχνικό έργο, Εκτίμηση Περιβαλλοντικών Επιπτώσεων (ΕΠΕ), η οποία περιλαμβάνεται στη Μελέτη Περιβαλλοντικών Επιπτώσεων (ΜΠΕ) που εκπονείται πριν από το έργο. Με την παρούσα εργασία επιχειρείται η ολοκληρωμένη εκτίμηση και αξιολόγηση των περιβαλλοντικών επιπτώσεων τόσο από την κατασκευή των φραγμάτων Βαλμαδούρας και Αστερίου, στους ποταμούς Πείρο και Παραπείρο, όσο και από τη μελλοντική τους λειτουργία. Επί πλέον επιχειρείται συγκριτική αξιολόγηση των επιπτώσεων που κάνει η ΜΠΕ με τη δική μας αξιολόγηση, καθώς και η διερεύνηση της εφαρμογής των περιβαλλοντικών όρων που ανατέθηκαν από το ΥΠΕΧΩΔΕ στον φορέα εκτέλεσης και λειτουργίας του έργου «Ύδρευση της Πάτρας από τους ποταμούς Πείρο και Παραπείρο». Κατ΄αρχήν γίνεται σύντομη αναφορά στο θεσμό των ΜΠΕ, ειδική αναφορά στα θέματα που αντιμετωπίζει η ΜΠΕ του έργου κατασκευής των φραγμάτων στους ποταμούς Πείρο και Παραπείρο και ιστορική αναφορά στην εξέλιξη της πορείας του μέχρι σήμερα. Ακολουθεί η περιγραφή των προτεινόμενων έργων βάσει της ΜΠΕ και των τεχνικών χαρακτηριστικών τους. Παρουσιάζονται τα βασικα σημεία της ΜΠΕ, οι επιπτώσεις του έργου και τα μέτρα αντιμετώπισης τους κατά τη ΜΠΕ, καθώς επίσης οι μελέτες αποκατάστασης του περιβάλλοντος που απαιτούνται βάσει αυτής και ακολουθεί η περιγραφή της υφιστάμενης κατάστασης του φυσικού και ανθρωπογενούς περιβάλλοντος στην περιοχή μελέτης. Με την εργασία πεδίου και τις προσωπικές παρατηρήσεις στα πλαίσια της μελέτης μας, έγινε δυνατή η καταγραφή των αλλαγών και των μέτρων που λαμβάνονται, καταβλήθηκε προσπάθεια να μελετηθούν και αξιολογηθούν οι επιπτώσεις του έργου στο έδαφος, στους υδάτινους πόρους, στη χλωρίδα και πανίδα και γενικότερα αυτές που συντελούν στην οποιαδήποτε υποβάθμιση του οικοσυστήματος, τόσο στην περιοχή των έργων όσο και στα κατάντη, ii μέχρι την εκβολή των ποταμών, ενώ έγινε επίσης εφαρμογή του πλαισίου DPSIR. Για τη δική μας αξιολόγηση, χρησιμοποιήθηκαν οι ίδιοι παράγοντες με αυτούς της ΜΠΕ, ωστε να συγκριθεί με την αξιολόγηση της ΜΠΕ. Με τον τρόπο αυτό έγινε δυνατόν να εντοπιστούν και τονιστούν οι διαφορές που υπάρχουν μεταξύ τους. Η εφαρμογή του πλαισίου DPSIR έγινε για πρώτη φορά για τα φράγματα, με σκοπό την καλύτερη ανάλυση των επιμέρους παραγόντων που επιδρούν στα παρόχθια οικοσυστήματα καθώς και στην εκβολή των ποταμών, δημιουργώντας μια κατάσταση όπου η αρνητική τους επιρροή είναι εμφανής. Έγιναν επίσης συναντήσεις και συνεντεύξεις με αρμόδιους φορείς και κατοίκους της περιοχής, και παρουσιάζεται η άποψη τους για την κατασκευή και λειτουργία του έργου. Από τη διερεύνηση της εφαρμογής των περιβαλλοντικών όρων καταγράφονται αυτοί που δεν τηρήθηκαν και τέλος, προτείνονται μέτρα διαχείρισης για την σωστή και ολοκληρωμένη λύση των εντοπισμένων και αναμενόμενων προβλημάτων από την κατασκευή και λειτουργία του τεχνικού έργου. / Large dams have been often criticized for their adverse environmental and social impacts. The kind and severity of the impacts depend on the size and the construction materials, as well as the characteristics of the river and its hydrological basin. In order to cope with the environmental problems caused by the construction and operation of a dam, an Estimation of Environmental Impacts (EEI) is necessary, as for any civil engineering project, which is included in the Environmental Impact Assessment (EIA) conducted before the project’s construction. The present study is an attempt to an integrated estimation and evaluation of the Environmental Impacts from the construction of the Valmadoura and Asteri dams in Peiros and Parapeiros rivers respectively and of their future operation. Additionally, a comparative evaluation of the impacts between the EIA and our own evaluation is attempted, as well as the examination of the Environmental Rules imposed from the Ministry of Environment to the supervising authority for construction and operation of the project "Water supply for Patras from the rivers Peiros and Parapeiros". Primarily, a short reference to the institution of EIA is given, together with a special reference to the problems related to the EIA of the project of the dams’ construction in the rivers Peiros and Parapeiros and to the long history of the progress of this project from its beginning till today. A description of the proposed works follows, according to the EIA and their technical characteristics. The main points of the EIA, are presented, the impacts of the project and measures of mitigating the impacts proposed in the EIA, as well as the assessments for environmental restoration according to the EIA. Finally, a description of the existing situation of natural and human environment in the study area is given. Fieldwork and our own observations in the frame of our study enabled us to record changes and measures taken; we also attempted to study and evaluate the environmental impacts of the project’s works on soil, water resources, flora and fauna and generally these impacts causing any ecosystem degradation in the project application area downwards to the river mouth, while the DPSIR framework was also applicated. iv In order to compare the evaluation of the EIA and our own evaluation, we used the same factors as in the EIA. Thus it became possible to identify and highlight the differences between them. The application of the DPSIR framework was done for the first time for dams, and it was necessary in order to achieve a better analysis of the factors affecting riparian ecosystems down to the river Meetings and interviews with local citizens and relevant authorities and institutions were also organized; their opinions and ideas about the construction and operation of the project are presented. By investigating the implementation of the Environmental Rules, we recorded those which were ignored or not implicated. Finally, new measures for proper management are proposed in order to achieve a right and integrated solution of problems already known or expected to emerge in the course of the construction and operation of the technical project.

Διερευνώνται επιμέρους θέματα διαχείρισης παράκτιων υδροφορέων που αφορούν στην διασφάλιση της αειφορίας των υπόγειων αποθεμάτων μέσω (α) της προστασία τους έναντι στην υποβάθμιση της ποιότητάς τους που μπορεί να προέλθει από τη διείσδυση του θαλασσινού νερού και από ανθρωπογενείς δραστηριότητες και (β) της διασφάλισης της κάλυψης των αναγκών σε υπόγειο νερό κατά τις περιόδους αυξημένης ζήτησης. Η διερεύνηση βασίζεται στη χρήση δύο αριθμητικών μοντέλων υπόγειας ροής που λαμβάνουν υπόψη τις διαφορές πυκνότητας μεταξύ γλυκού και αλμυρού νερού και περιλαμβάνει τα ακόλουθα: Παρουσιάζεται ο τρόπος με τον οποίο διατυπώνονται και επιλύονται οι εξισώσεις που περιγράφουν την υπόγεια ροή υπό την επιρροή διαφορών πυκνότητας σε δύο ευρέως χρησιμοποιούμενα αριθμητικά μοντέλα, που είναι το μοντέλο SEAWAT-2000 (Langevin et al., 2003) και το μοντέλο SUTRA v2.2 (Voss & Provost, 2010). Βάσει των ανωτέρω και της εμπειρίας που αποκτήθηκε από την παράλληλη εφαρμογή τους, οι δύο κώδικες αξιολογούνται συγκριτικά και διατυπώνονται κριτήρια, στα οποία μπορεί να βασιστεί η επιλογή του κατά περίπτωση προσφορότερου κώδικα. Γίνεται η ρύθμιση αριθμητικού μοντέλου, το οποίο είναι βασισμένο στον κώδικα SEAWAT-2000, για τον παράκτιο υδροφορέα του Γλαύκου π., ο οποίος βρίσκεται στα νότια της πόλης των Πατρών και αποτελεί σημαντικό υδατικό πόρο για την περιοχή. Η ρύθμιση του μοντέλου βασίζεται σε μετρήσεις της υπόγειας στάθμης που προέρχονται από ένα σχετικά πυκνό δίκτυο γεωτρήσεων παρατήρησης το οποίο όμως έχει χρονικά περιορισμένη διάρκεια λειτουργίας. Το δίκτυο κατασκευάστηκε στα πλαίσια του προγράμματος INTERREG Ελλάδα – Ιταλία, 2000 – 2006, σε συνεργασία του Εργαστηρίου Υδραυλικής Μηχανικής του Πανεπιστημίου Πατρών και της Δημοτικής Επιχείρησης Ύδρευσης και Αποχέτευσης της Πάτρας (Δ.Ε.Υ.Α.Π.) και ολοκληρώθηκε στα μέσα του 2008. Η διαδικασία ρύθμισης του μοντέλου περιλαμβάνει τα εξής: (α) Τη συστηματική οργάνωση, συνδυασμό και αξιολόγηση των διαθέσιμων πληροφοριών σε λογισμικό συστημάτων γεωγραφικών πληροφοριών. (β) Την εφαρμογή υδραυλικών και στατιστικών μεθόδων σε συνδυασμό με την τροποποίηση και εφαρμογή μεθόδων αριθμητικής προσομοίωσης αντλητικών δοκιμών για τον προσδιορισμό των υδραυλικών χαρακτηριστικών του υδροφορέα. (γ) Τη συνδυαστική ανάλυση υδρολογικών δεδομένων και χρονοσειρών της υπόγειας στάθμης για την εκτίμηση των συνιστωσών του υδρολογικού ισοζυγίου. (δ) Τον καθορισμό κατάλληλων κριτηρίων αξιολόγησης των προσομοιώσεων. (ε) Την εμπειρική ρύθμιση των παραμέτρων του μοντέλου, η οποία επειδή έγινε παράλληλα με την συλλογή των μετρήσεων της υπόγειας στάθμης πραγματοποιήθηκε για δύο περιόδους, κατ’ αρχήν για την περίοδο 2008-2010 και εν συνεχεία για την περίοδο 2010-2012 και (στ) την εκτέλεση προσομοιώσεων Monte Carlo για την πραγματοποίηση καθολικής ανάλυσης ευαισθησίας (global sensitivity analysis, βλ. Saltelli et al., 2004) και τη διερεύνηση ύπαρξης περισσοτέρων συνδυασμών των τιμών των παραμέτρων του μοντέλου που οδηγούν σε παρόμοια αποτελέσματα (equifinality thesis, Beven, 2006). Από τη ρύθμιση του μοντέλου με τη βοήθεια των μετρήσεων της υπόγειας στάθμης που συλλέχτηκαν με το δίκτυο παρατήρησης προέκυψαν πληροφορίες για τους μηχανισμούς εμπλουτισμού του υδροφορέα στις διάφορες περιοχές, κάτι που είναι σημαντικό για τη διαχείρισή του. Το ρυθμισμένο μοντέλο του παράκτιου υδροφορέα του Γλαύκου χρησιμοποιήθηκε για την εξέταση θεμάτων διαχείρισης του υδροφορέα: (α) Προσδιορίστηκαν οι ζώνες τροφοδοσίας των γεωτρήσεων της ΔΕΥΑΠ με χρήση του κώδικα MODPATH v3 (Pollock, 1994) και εκτιμήθηκε η τρωτότητα αυτών των γεωτρήσεων. Διαπιστώθηκε ότι οι γεωτρήσεις που βρίσκονται κοντά στην κοίτη του Γλαύκου, όπως συμβαίνει με πολλές από τις γεωτρήσεις της ΔΕΥΑΠ, αντλούν σχεδόν αποκλειστικά νερό που προέρχεται από τον ποταμό. Έτσι είναι δυνατόν να προσβληθούν από ρυπάνσεις του νερού του ποταμού καθώς επίσης και από ανθρωπογενείς δραστηριότητες στις παρόχθιες ζώνες. (β) Εκτιμήθηκε ο κίνδυνος διείσδυσης θαλασσινού νερού σε περίπτωση εμφάνισης περιόδων ξηρασίας, για δύο διαφορετικά σενάρια αντλήσεων: ένα σύμφωνα με το σημερινό καθεστώς χρήσης του υπόγειου νερού και ένα για την αύξηση των αντλήσεων κατά 50%. Διαπιστώθηκε ότι για ξηρασία διάρκειας τεσσάρων ετών και αύξηση των αντλούμενων ποσοτήτων τα φαινόμενα υφαλμύρισης θα είναι έντονα. Με την επάνοδο όμως των μέσων υδρολογικών συνθηκών ο υδροφορέας ανακάμπτει. (γ) Για συνθήκες ξηρασίας εξετάστηκε η αποτελεσματικότητα του τεχνητού εμπλουτισμού για τον περιορισμό της διείσδυσης του θαλασσινού νερού. Ως μέθοδος εμπλουτισμού εξετάστηκε η εποχιακή αύξηση της στάθμης του νερού στον ποταμό με τη βοήθεια φουσκωτών φραγμάτων (βλ. Κωτσοβίνος, 1999). Διαπιστώθηκε ότι με τη μέθοδο αυτή μπορεί να επιτευχθεί σημαντική αύξηση των υπόγειων αποθεμάτων. Τέλος, εξετάζεται ως μέτρο προστασίας έναντι της διείσδυσης του θαλασσινού νερού η τεχνική των υπόγειων φραγμών. Επειδή στις μελέτες της τεχνικής αυτής που έχουν παρουσιαστεί στη βιβλιογραφία (π.χ. Luyun et al., 2011) έμφαση δίνεται μόνο στην επιρροή των γεωμετρικών χαρακτηριστικών των φραγμών (απόσταση από την ακτή, βάθος φραγμού), έγινε στην παρούσα εργασία συστηματική διερεύνηση της συναρτησιακής σχέσης ανάμεσα στην αποτελεσματικότητα της μεθόδου και τα χαρακτηριστικά τόσο των φραγμών όσο και του υδροφορέα (υδραυλική αγωγιμότητα, ανισοτροπία, υδρομηχανική διασπορά, παροχή γλυκού νερού προς τη θάλασσα, αντλήσεις στην παράκτια ζώνη, υλικό κατασκευής του φραγμού). Η διερεύνηση έγινε με τη βοήθεια του αριθμητικού μοντέλου SUTRA 2.2 (Voss and Provost, 2010), για δύο τύπους υπόγειων φραγμών: τους διαφραγματικούς τοίχους και τα υπόγεια φράγματα. Δίδονται διαγράμματα και αναλυτικές σχέσεις με χρήση αδιάστατων μεταβλητών και για εύρος τιμών των μεταβλητών αυτών που μπορούν να χρησιμοποιηθούν για τη διαστασιολόγηση φραγμών σε εφαρμογές πεδίου. Βάσει των αποτελεσμάτων που προκύπτουν από τη διερεύνηση της προαναφερθείσας συναρτησιακής σχέσης και χρησιμοποιώντας και το μοντέλο του Γλαύκου, εξετάστηκε η αποτελεσματικότητα της κατασκευής ενός φραγμού περιορισμένου μήκους στον υδροφορέα. Διαπιστώθηκε ότι πέραν του περιορισμού της διείσδυσης αλμυρού νερού σε περιόδους ξηρασίας που επιτυγχάνεται, ο φραγμός επιταχύνει την υποχώρηση της αλμυρής σφήνας όταν επανέλθουν οι συνήθεις υδρολογικές συνθήκες. / In the present study coastal aquifer management issues are investigated. These issues concern measures which ensure the sustainability of the coastal groundwater and particularly: (a) protective measures against the degradation of groundwater caused by saltwater intrusion and human activities and (b) measures allowing the availability of sufficient volumes of fresh groundwater during periods of high demand. The investigation is based on the application of two numerical codes, which are suitable for simulating the groundwater flow under the influence of density differences. The investigation procedure is as follows. The application of the equations of groundwater flow with density differences and transport, the limitations and the advantages are presented for two widely used numerical models, the SEAWAT-2000 code (Langevin et al., 2003) and the SUTRA v.2.2 code (Voss & Provost, 2010). Based on the analysis above and on the experience acquired through the parallel use of the two codes, basic criteria are derived that allow for the selection of the code that best suits the needs of a certain problem. The investigation focuses on the Glafkos coastal aquifer, which is located at north Peloponnese (Greece), south of the city of Patras and is an important source of freshwater for the region. For this aquifer the SEAWAT-2000 code is implemented and calibrated. The model calibration is based on groundwater level time series that were registered by a relatively dense monitoring network, whose operation time, however, is limited. The network of the monitoring wells was constructed during 2007-2008 in cooperation of the Hydraulic Engineering Laboratory (Department of Civil Engineering, University of Patras) and the Municipal Enterprise of Water Supply and Sewage of Patras (DEYAP), in the frame of the project INTERREG IIIA GREECE-ITALY. The calibration procedure is based on: (a) The application of a G.I.S. system to organize, combine, analyse and evaluate the available information. (b) The application of hydraulic and statistical methods combined with the modification and application of pumping tests simulation methods, for the estimation of the hydraulic parameters of the coastal aquifer. (c) The combined analysis of hydrological data and groundwater level time series for the estimation of the aquifers water budget components. (d) The establishment of appropriate criteria for the evaluation of simulation results. (e) The empirical calibration of the model is performed for two periods, i.e. the period 2008-2010 and the period 2010-2012. This procedure is due to the availability of the groundwater level time series which were registered parallel to the model calibration. (f) The application of the Monte-Carlo method in order to investigate the probability that different combinations of model parameters give similar or better simulation results. The model calibration led to a better understanding of the aquifers recharge mechanisms which is crucial for the development of a groundwater management policy and the implementation of a management plan. The calibrated groundwater model of the Glafkos coastal aquifer is used for the investigation and evaluation of coastal aquifer management applications: (a) The capture zones of the municipal production wells are delineated by applying the MODPATH v3 code (Pollock, 1994). It is found out that the production wells that are located close to the Glafkos River, as it is the fact for the majority of the municipal production wells, pump water that originates almost exclusively from the river. Consequently, polluted water from the river or polluting human activities close to the riverbank can affect the quality of the pumped water. (b) The saltwater intrusion risk is estimated, in case of a prolonged drought period. Two cases are investigated; the first considers the current pumping rates of groundwater while the second considers a 50% increased pumping. It is found out that a four-year drought period combined with an increase of the groundwater exploitation will lead to significant saltwater intrusion problems. (c) The applicability and effectiveness of in-channel artificial recharge with the use of rubber dams, as a countermeasure against the saltwater intrusion, which may be induced by a four-year drought period, is investigated. It is found that the method is applicable and effectively reduces the intrusion of saltwater. Further it increases the groundwater storage in the aquifer. Finally, the construction of a cutoff wall which covers only a small part of the aquifers width, is evaluated as a countermeasure to saltwater intrusion problems which may arise in Glafkos coastal aquifer. Due to the fact that existing studies on the technique of the subsurface barriers focus only on the influence of the geometrical characteristics of barriers covering the whole width of the aquifer, a systematic investigation is curried out on the functional relationship between the effectiveness of the barriers and all the parameters influencing it, i.e. the geometrical characteristics of the barriers, the aquifer parameters (the hydraulic conductivity, anisotropy, hydromechanical dispersion, groundwater flow towards the sea) and the pumping rate. The investigation is curried out by the use of the finite element code SUTRA v.2.2 and concerns two types of barriers; the subsurface dams and the cutoff walls. The results include graphs and functional relationships for the assessment of the effect of subsurface dams and cutoff walls and the design of such structures. The results are presented in terms of dimensionless variables, with ranges suitable for field applications. Based on these results, a cutoff wall of small width is designed for the Glafkos coastal aquifer. Its effectiveness is evaluated by applying the calibrated SEAWAT-model of the coastal aquifer. It is shown that the cutoff wall not only reduces the saltwater intrusion during drought periods, but also it reduces the retreat time of the saltwater front under normal hydrological conditions.