Η εργασία αυτή έγινε με σκοπό την εφαρμογή μορφοτεκτονικών κριτηρίων για τον ποσοτικό και ποιοτικό καθορισμό της τεκτονικής ενεργότητας των δύο μεγάλων προπόδων οροσειράς (mountain range front) που αναπτύσσονται στις δυτικές παρυφές του Αργολικού Πεδίου, ΒΔ της πόλης του Άργους, και η σύγκριση των τιμών των γεωμορφολογικών δεικτών που μετρήθηκαν με την βοήθεια ψηφιακών μοντέλων εδάφους διαφορετικής ανάλυσης (resolution) για την εξαγωγή συμπερασμάτων σχετικά με την ακρίβεια της κάθε μεθόδου. Αφορμή υπήρξε η διαρκώς αυξανόμενη ενασχόληση φοιτητών (προπτυχιακών και μεταπτυχιακών) με ψηφιοποίηση τοπογραφικών χαρτών για δημιουργία Ψηφιακών Μοντέλων Εδάφους (DTM) – μια διαδικασία επίπονη και εξαιρετικά χρονοβόρα – παρότι δεδομένα διατίθενται εύκολα μέσω διαδικτύου (NASA) για DTM για όλο τον κόσμο με σχετικά καλή ανάλυση. Οι δύο πρόποδες είναι συνεχόμενοι αλλά παρουσιάζουν διαφορετική διεύθυνση με τον πρώτο να έχει διεύθυνση ΒΒΔ-ΝΝΑ και μήκος περίπου 6,5 km και τον δεύτερο ΔΒΔ-ΑΝΑ ενώ έχει μήκος περίπου 12,5 km. Για την ανάλυση της ενεργότητας των πρόπoδων οροσειράς εφαρμόστηκαν οι κατάλληλοι γεωμορφολογικοί δείκτες, όπως ο δείκτης της κατά βάθος και κατά πλάτος διάβρωσης χειμάρρων ή λόγος πλάτους προς ύψους κοιλάδας (Ratio of valley-floor width to valley height index, Vf) και ο δείκτης ευθυγράμμισης του πρόποδα (Mountain front sinuosity index, Smf) ενώ παράλληλα εξετάστηκαν και άλλοι γεωμορφολογικοί δείκτες όπως ο δείκτης Μήκους – κλίσης ρέμματος (Stream-length gradient index, SL) και ο δείκτης Υψομετρικής καμπύλης-Υψομετρικού ολοκληρώματος (Hypsometric Curve / Hypsometric Integral). Για την μέτρηση των τιμών των δεικτών χρησιμοποιήθηκαν δύο ψηφιακά μοντέλα εδάφους διαφορετικής ανάλυσης (resolution) που αναπτύχθηκαν με διαφορετικές μεθοδολογίες, ένα λεπτομερές από ψηφιοποίηση τοπογραφικών χαρτών κλίμακας 1:5000 της ΓΥΣ και ένα πιο προσεγγιστικό χαμηλότερης ανάλυσης από δορυφορικά δεδομένα SRTM, με την βοήθεια λογισμικών GIS. Τα αποτελέσματά συγκρίθηκαν με την βοήθεια διαγραμμάτων. Όσον αφορά το ζήτημα της ενεργότητας της προπόδων οροσειράς από τα αποτελέσματα των μετρήσεων προκύπτει ότι αυτοί είναι ενεργοί καθώς παρουσιάζουν χαμηλές τιμές του δείκτη Vf και Smf. Οι τιμές τους (μετρημένες από το λεπτομερές Ψ.Μ.Ε.) κυμαίνονται από 0,0531 μέχρι 0,7668 (Vf) και 1,3645 (Smf) για τον πρώτο πρόποδα και από 0,02 μέχρι 9,3 (Vf) και 1,3526 (Smf) για τον δεύτερο πρόποδα. Επίσης με την βοήθεια του δείκτη SL εντοπίστηκαν δύο σημεία που σε συνδυασμό με την τοπογραφία υποδεικνύουν πιθανά ενεργά ρήγματα που δεν έχουν χαρτογραφηθεί. Η χρησιμοποίηση του δείκτη του υψομετρικού ολοκληρώματος κατατάσσει την λεκάνη του χειμάρρου Ξηριά, που βρίσκεται πίσω από τον πρώτο πρόποδα, στο ‘στάδιο ωριμότητας’, κάτι που φαινομενικά έρχεται σε αντίθεση με τους υπόλοιπους δείκτες αλλά μάλλον οφείλεται στην μορφολογική διαμόρφωση της λεκάνης πίσω από τον πρόποδα που σχετίζεται περισσότερο από τεκτονικές και όχι από διαβρωτικές διεργασίες. Όσον αφορά την σύγκριση των αποτελεσμάτων που προκύπτουν από τα δύο διαφορετικά ψηφιακά μοντέλα εδάφους οι μετρήσεις τιμών του δείκτη SL και του Υψομετρικού Ολοκληρώματος μπορούν να γίνουν εξίσου καλά και από τα δύο. Για τον δείκτη Vf οι μετρήσεις που γίνονται με την βοήθεια του πιο προσεγγιστικού μοντέλου είναι γενικά μεγαλύτερες ενώ δεν μπορεί να γίνουν μετρήσεις για ρέμματα 1ης ή 2ης τάξης κατά Strahler. Οι διαφορές στις τιμές του δείκτη Vf που παρατηρούνται μεταξύ των δύο μοντέλων εκμηδενίζονται όταν η μέτρηση του πλάτους της κοίτης μπορεί να προκύψει με αντικειμενικό τρόπο (π.χ. μέτρηση από ορθοφωτοχάρτες). Για τον δείκτη Smf προκύπτει ότι όσο μικρότερο είναι το μήκος του πρόποδα τόσο μικρότερη είναι η απόκλιση στις μετρήσεις του δείκτη Smf από το αδρομερέστερο μοντέλο καθώς είναι πιο περιορισμένη η απόκλιση της παραμέτρου Lmf λόγω ‘απλοποιήσεων’ των γραμμών. / The aim of this MSc thesis is the application of morphotectonic criteria for the qualitative and quantitative determination of the tectonic activity on two mountain range fronts segments, which are formed in the western part of Argolis plain, in the eastern Peloponnese. We also tried to measure and compare values of the geomorphological indices obtained from DTM’s of different resolution, in order to extract conclusions for the accuracy of the two different models. The two mountain front segments are almost continuous and they display different orientation in strike: the first has a NNW-SSE strike and a length of 6.5 km and the second one has a WNW-ESE strike and a length of 12.5 km. In order to examine the activity of the two range fronts we applied the suitable geomorphic indices, such as the ratio of valley-floor width to valley height index (Vf), the mountain front sinuosity index (Smf), as well as other indices such as the stream-length gradient index (SL) and the hypsometric curve-hypsometric integral index. For the calculation of these indices we used two DTM’s of different resolution, which were constructed from different approached methodologies: a more detailed DTM from digitization of topographic maps of the Hellenic Military Geographical Service, in 1:5000 scale, and a less detailed DTM from SRTM-data downloaded from NASA, all modeled with standard GIS software. The results of the two models were compared with various diagrams. Regarding the activity of the range front segments, our data show that they are both active since they display low values of Vf and Smf indexes. Their values (measured from the finer DTM) vary from 0,05 to 0,77 (Vf) and 1,3645 (Smf) for the first segment and from 0,02 to 9,3 (Vf) and 1,3526 (Smf) for the second segment. Additionally, using the SL-index we observed two zones, which when correlated with the modern topography seem to indicate two unmapped and possibly active fault zones. The Xerias basin, which is formed behind the 1st range fault segment, appears to be in the “maturity stage” using the hypsometric integral index, a fact that contradicts with the other index results. This is may be due more to tectonic than erosional processes. Finally, from the comparison of the different DTM we suggest that calculation of SL and hypsometric integral index can be made with similar accuracy. For the Vf , the SRTM data display higher values, while calculation of 1st and 2nd order gullies (sensu Strahler) cannot be directly measured. Differences in the Vf values from the two DTM models can be eliminated significantly when we calculate the width of the valley from ortho-photomaps. Regarding the Smf index, it seems that we obtain less accurate results, as the length of the range front increases, due to the over-simplification of the shape of the elevation contours compared to the real topographic data.

- / -

Στόχος αυτής της διπλωματικής εργασίας είναι ο εντοπισμός των υδρογραφικών λεκανών από ΨΥΜΕ με διάσταση 75 μ. στο νομό Αχαΐας. Η παραμετρική αναπαράσταση των υδρογραφικών λεκανών με βάση τη γεωμορφολογία τους και η συσχέτιση και ερμηνεία της παραμετρικής αναπαράστασης με τις καλύψεις γης CORINE. Σε πρώτη φάση θα περιγράψουμε αναλυτικά τα δεδομένα (ΨΥΜΕ, καλύψεις γης CORINE) που θα χρησιμοποιήσουμε. Μετά θα εντοπίσουμε τις υδρογραφικές λεκάνες από το ΨΥΜΕ και θα περιγράψουμε κάθε λεκάνη με μια σειρά από γεωμορφολογικές παραμέτρους, όπως η κλίση, το μέσο υψόμετρο κ.α. Μετά θα περιγράψουμε κάθε λεκάνη με βάση τις καλύψεις γης που εμπεριέχονται σ’ αυτή από το χάρτη καλύψεων γης. Στο τέλος θα συγκρίνουμε στατιστικά τις δύο παραμετρικές αναπαραστάσεις και θα ερμηνεύσουμε τα αποτελέσματα. / -

Στην παρούσα εργασία μελετώνται τα χαρακτηριστικά και η μορφή των συμβατικών φασμάτων σχεδιασμού των αντισεισμικών κανονισμών σε σύγκριση με πραγματικά φάσματα αποκρίσεως καταγραφών σε μαλακό έδαφος. Στο πρώτο μέρος γίνεται περιγραφή του φάσματος σχεδιασμού του Ελληνικού Αντισεισμικού Κανονισμού (ΕΑΚ) 2000 με στόχο την κατανόησή του αναφορικά με το σχεδιασμό των κατασκευών. Ακολουθεί η εξαγωγή δικανονικοποιημένων φασμάτων (ως προς επιτάχυνση και περίοδο) επιτάχυνσης, ταχύτητας και μετατόπισης βάσει 35 πραγματικών σεισμικών καταγραφών δύο συνιστωσών σε μαλακό έδαφος (συνολικά 70 χρονοϊστορίες). Μελετώνται πέντε διαφορετικοί λόγοι απόσβεσης : β=2%, 5%, 7%, 10%, 20%. Τα αποτελέσματα παρατίθενται γραφικά και εξετάζεται η διαφορά στο σχήμα του προκύπτοντος μέσου φάσματος απόκρισης συγκριτικά με το καθιερωμένο φάσμα σχεδιασμού των αντισεισμικών κανονισμών. Στη συνέχεια, επιχειρείται εξιδανίκευση των μέσων φασμάτων που προέκυψαν προς ένα φάσμα σχεδιασμού για κάθε λόγο απόσβεσης. Στο τρίτο μέρος της παρούσας εργασίας συγκρίνονται τα αποτελέσματα που προέκυψαν από αυτή την εργασία με αποτελέσματα των παρακάτω εργασιών στις οποίες είχε μελετηθεί το ίδιο θέμα μορφής των φασμάτων σχεδιασμού: (1) Roumbas (2000), (2) Mylonakis & Gazetas (2000), (3) Ziotopoulou & Gazetas (2008), (4) Σταυρέλη (2009). Στο τελευταίο μέρος της εργασίας παρουσιάζονται τα κυριότερα συμπεράσματα. / The characteristics and form of conventional design spectra of seismic regulations compared with real spectra response logs in soft ground are presented in this study. The first part is a description of the spectrum of Greek Seismic Design Rules (ΕΑΚ) 2000 with the aim of understanding regarding the design of structures. It is studied the export of binormalized spectra (for acceleration and time) acceleration, velocity and displacement on 35 real seismic records of two components in soft ground (total 70 time histories). Five different damping ratios: b = 2%, 5%, 7%, 10%, 20% are analyzed. The results are shown graphically and examined the difference in the shape of the resulting average response spectrum compared to the standard range of seismic design regulations. Then attempted idealization of mean obtained spectra for a range of design for each damping ratio. In the third part of this paper are presented the results obtained from this study with results of the following studies in which we see the same subject form of design spectra: (1) Roumbas (2000), (2) Mylonakis & Gazetas (2000), (3) Ziotopoulou & Gazetas (2008), (4) Stavreli (2009). The last part of the paper presents the main conclusions.

Το πρόβλημα της ρύπανσης του εδάφους και του υδροφόρου ορίζοντα έχει πάρει ανησυχητικές διαστάσεις τις τελευταίες δεκαετίες. Η βιομηχανική ανάπτυξη πέρα απο τις θετικές συνέπειες που έχει για την ζωή των ανθρώπων, έχει δυστυχώς επιφέρει προβλήματα ρύπανσης του υπεδάφους και του υδροφόρου ορίζοντα με επικίνδυνες οργανικές ενώσεις. Η αλόγιστη και ανεύθυνη διαχείριση και διάθεση των αποβλήτων έχει αρνητικές και συχνά μη αντιστρεπτές συνέπειες για το οικοσύστημα και την δημόσια υγεία. Ανάμεσα στις μεθόδους για την αντιμετώπιση του προβλήματος της ρύπανσης του εδάφους και των υπογείων υδάτων, οι βιολογικές μέθοδοι κερδίζουν ολοένα έδαφος λόγω του χαμηλού κόστους, της αποτελεσματικότητας και του ελάχιστου αριθμού παραπροϊόντων. Οι βιολογικές μέθοδοι αποσκοπούν στην αποκατάσταση των εδαφών με την χρήση γηγενών μικροοργανισμών του εδάφους. Η κινητική ανάπτυξης των μικροοργανισμών στο έδαφος διαφέρει σημαντικά από την κινητική ανάπτυξης όταν οι μικροοργανισμοί αιωρούνται σε καλά αναδευόμενα περιβάλλοντα. Η συγκεκριμένη εργασία έχει σαν στόχο να μελετηθεί η κινητική ανάπτυξης ενός γηγενούς βακτηριακού πληθυσμού, του Pseudomonas fluorescens κατά την βιοαποδόμηση της φαινόλης σε κατάλληλη πειραματική διάταξη, χρησιμοποιώντας ως πρότυπο πορώδες μέσο πυριτική άμμο (SiO2) η οποία αποτελεί ένα από τα βασικότερα συστατικά του εδάφους. Η φαινόλη είναι μία αρωματική ένωση η οποία χρησιμοποιείται συχνά στην βιομηχανία για την παρασκευή χρωμάτων, πλαστικών και φαρμάκων. Εξαιτίας της ευρείας χρήσης της, συναντάται συχνά στο έδαφος και τον υδροφόρο ορίζοντα. Για τον σκοπό αυτό έγιναν αρχικά πειράματα σε διαφορικές κλίνες άμμου με πηγή άνθρακα την γλυκόζη έτσι ώστε να αναπτυχθεί η κατάλληλη πειραματική διάταξη και διαδικασία για την περαιτέρω μελέτη της κινητικής ανάπτυξης του μικροοργανισμού Pseudomonas fluorescens. Στην συνέχεια μελετήθηκε η κινητική ανάπτυξης του μικροοργανισμού χρησιμοποιώντας ως πηγή άνθρακα την φαινόλη σε κλίνες άμμου. Παράλληλα έγιναν και πειράματα διαλείποντος έργου για την μελέτη της κινητικής ανάπτυξης του συγκεκριμένου μικροοργανισμού σε υγρές καλλιέργειες με θρεπτικό υπόστρωμα τόσο την γλυκόζη όσο και την φαινόλη. Σκοπός των πειραμάτων αυτών ήταν ο προσδιορισμός των κινητικών παραμέτρων. Τέλος αναπτύχθηκε κατάλληλο θεωρητικό μοντέλο για την προσομοίωση της κινητικής ανάπτυξης ενός βακτηριακού πληθυσμού στην μικροσκοπική κλίμακα. Απώτερος στόχος του θεωρητικού μοντέλου σε συνδυασμό με τα πειραματικά αποτελέσματα είναι να γίνει αποσαφήνιση των μηχανισμών αποδόμησης τοξικών ρύπων στην μικροσκοπική κλίμακα απο γηγενή βακτήρια και να αναπτυχθούν απλά κριτήρια για την πρόβλεψη και τον σχεδιασμό αποτελεσματικών μεθόδων αντιμετώπισης περιπτώσεων ρύπανσης του υπεδάφους και του υδροφόρου ορίζοντα. / The problem of soil and groundwater contamination has been increasing in the last few decades. Industrial growth is usually accompanied by pollution of groundwater with hazardous organic compounds. Irresponsible disposal of organic compounds into the soil has serious adverse consequences for the ecosystem and public health. Among methods that have been proposed for remediation of contaminated soils, biological methods using microorganisms which are indigenous in soil, are preferable because of their low cost, effectiveness and the low production of byproducts. Growth kinetics of microorganisms in soil differs significantly from growth kinetics of microorganisms suspended in a well-mixed stirred tank reactor. The aim of the present work was the experimental study of growth kinetics of a soilindigenous strain of the bacterium Pseudomonas fluorescens in sand packs (model soil) during the biodegradation of phenol. Phenol is an aromatic organic compound, which is widely used in industry, e.g. in paints, plastics, pharmaceuticals and many other products. Due to its extensive use, phenol is a common pollutant, especially in soil and groundwater. Experiments were initially conducted in sand packs, using glucose as a carbon source. The purpose of these experiments was the setup and test of the experimental procedure. Further experiments of growth kinetics in sand packs were conducted using phenol as a carbon source. In order to determine the growth kinetic parameters of Pseudomonas fluorescens for glucose and phenol biodegradation, batch experiments in liquid cultures were conducted. Finally, a hybrid simulator was developed for the theoretical investigation of growth kinetics of a bacterial population consisted a biofilm in microscale. The further aim of the theoretical simulator combined with the experimental results, was the elucidation of biodegradation mechanisms of toxic compounds by soil-indigenous bacteria in microscale, in order simple criteria for the prediction and remediation of polluted soils and groundwater to be developed.

Σκοπός της παρούσας εργασίας είναι η μελέτη της επίδρασης των εισροών στην ποιότητα του εδάφους των καλλιεργειών, στο οροπέδιο της κοινότητας Ομαλών στη νήσο Κεφαλληνία, μέσω της αξιοποίησης των στοιχείων που προκύπτουν από την δομή και την περιγραφή του συγκεκριμένου αγροτικού οικοσυστήματος. Η μελέτη έγινε σε βιολογικούς και συμβατικούς ελαιώνες και αμπελώνες και διήρκησε 1 χρόνο. Κατά την διάρκεια του χρόνου αυτού, πραγματοποιήθηκαν δειγματοληψίες από τα υπό μελέτη εδάφη και προσδιορίσθηκαν χημικές και βιολογικές ιδιότητες. Συγκεκριμένα προσδιορίστηκαν το pH, η Ικανότητα Ανταλλαγής Κατιόντων, η οργανική ουσία, η Ηλεκτρική αγωγιμότητα, ο φώσφορος, τα ανταλλάξιμα κατιόντα K, Na και Mg, το ολικό άζωτο, το βόριο τα νιτρικά και η εδαφική αναπνοή. Για την αξιοποίηση των αποτελεσμάτων των εδαφολογικών αναλύσεων ήταν απαραίτητη η γνώση των καλλιεργητικών πρακτικών που εφαρμόζονται στα αγροτεμάχια καθώς και οι ποσότητες των εισροών σε αυτά. Για το σκοπό αυτό πραγματοποιήθηκαν συνεντεύξεις σε αγρότες της περιοχής με την χρήση ερωτηματολογίων ανοιχτού τύπου. Από τα ερωτηματολόγια προέκυψε ότι η υψηλότερη ενεργειακή εισροή στο εδαφικό υποσύστημα είναι η κοπριά τόσο στην περίπτωση της βιολογικής καλλιέργειας όσο και συμβατικής καλλιέργειας ελιάς και αμπέλου. Η εντατική χρήση υψηλών ποσοτήτων κοπριάς συμβάλλει στην βελτίωση των χημικών και βιολογικών ιδιοτήτων του εδάφους αλλά εγκυμονεί κινδύνους για την ποιότητα του. / In the following research the effects of agroecosystem inputs on soil quality of crops at plateau Omala of Cephalonia island via the exploitation of elements that result through the study of the structure and the description of particular agroecosystem, were studied. The research had a duration of above 1 year, in which samplings from the soil and their chemical and biological attributes were not only realized but also evaluated concretely pH,Cation Exchange Capacity, organic matter, Electrical Conductivity, the phosphor, Exchangeable Cations K, Na and Mg, total N, NO3, the boron and the microbial rate, were measured. For the exploitation of results of soil analysis it was essential to have obtain knowledge of farming practices that is applied in the farmyards as well as the quantities of inputs. This aim was realised through interviews with farmers of the region with the use of open type questionnaires. The result of these questionnaires was that the higher energy input in the soil subsystem is manure. The intensive use of high quantities of manure contributes to the improvement of the chemical and biological attributes of soil but gestates dangers for soil quality.

Οι γειώσεις διαδραματίζουν πρωτεύοντα ρόλο στην προστασία οποιασδήποτε εγκατάστασης, είτε πρόκειται για ηλεκτρικές εγκαταστάσεις ισχύος, είτε για τηλεπικοινωνίες, είτε για αντικεραυνική προστασία. Σκοπός του συστήματος γείωσης είναι η ταχεία διάχυση του κεραυνικού ρεύματος ή γενικότερα του ρεύματος σφάλματος μέσα στη γη, χωρίς να δημιουργούνται επικίνδυνες υπερτάσεις στον περιβάλλοντα χώρο, τόσο για τους ανθρώπους όσο και για τον ηλεκτρολογικό και ηλεκτρονικό εξοπλισμό. Για να είναι ένα σύστημα γείωσης αποδοτικό, θα πρέπει η αντίσταση γείωσής του να έχει πολύ χαμηλή τιμή ούτως ώστε να διασφαλίζεται η απρόσκοπτη διέλευση του ρεύματος προς τη γη. Για να επιτευχθεί μια τέτοια χαμηλή τιμή, λαμβάνοντας υπόψη ότι δεν είναι δυνατόν να επιλέγουμε πάντα το μέρος όπου θα εγκατασταθεί το σύστημα γείωσης με γνώμονα τη χαμηλή ειδική αντίστασή του, μπορούμε να προβούμε σε αύξηση των διαστάσεων του ηλεκτροδίου γείωσης (μήκος και διάμετρος), σε εγκατάσταση περισσοτέρων του ενός ηλεκτροδίων και τέλος σε προσθήκη βελτιωτικού υλικού (μη συμβατική γείωση) το οποίο μειώνει την ειδική αντίσταση του εδάφους γύρω απ’ το ηλεκτρόδιο. Η τελευταία επιλογή είναι ιδιαίτερα δημοφιλής σε εδάφη με πολύ υψηλές τιμές ειδικής αντίστασης ή και με αυξημένο κίνδυνο διάβρωσης του ηλεκτροδίου. Στα πλαίσια της παρούσας διπλωματικής εργασίας, προσομοιώθηκαν διάφορα συστήματα γείωσης, συμβατικά και μη, με διαφορετικά μήκη και αριθμούς ηλεκτροδίων, σε ομοιογενή και πολυστρωματικά εδάφη με διαφορετικές ειδικές αντιστάσεις, διαφορετικές εγχύσεις ρεύματος και με ή χωρίς χρήση βελτιωτικού, με σκοπό τη μελέτη της επίδρασης κάθε παράγοντα στην τελική διαμόρφωση της αντίστασης γείωσης και των αναπτυσσόμενων τάσεων/ηλεκτρικών πεδίων. Ιδιαίτερη έμφαση δόθηκε στα μη συμβατικά συστήματα και στη σύγκριση της απόδοσής τους με την απόδοση των αντίστοιχων συμβατικών. Όλες οι προσομοιώσεις πραγματοποιήθηκαν στο πρόγραμμα Opera-3d που χρησιμοποιεί τη Μέθοδο Πεπερασμένων Στοιχείων για τον υπολογισμό των ηλεκτρομαγνητικών πεδίων και ακολούθως, των λοιπών σχετικών μεγεθών. Ακολουθεί μια σύντομη περιγραφή των θεμάτων που πραγματεύεται το κάθε κεφάλαιο. Στο Κεφάλαιο 1 γίνεται εισαγωγή στην έννοια των γειώσεων, αναφέρονται τα είδη και οι μέθοδοι γείωσης καθώς επίσης και οι διάφοροι τύποι των ηλεκτροδίων γείωσης και οι διατάξεις τοποθέτησής των. Στο Κεφάλαιο 2 παρουσιάζονται ορισμένα χαρακτηριστικά μεγέθη των συστημάτων γείωσης: η αντίσταση γείωσης, που αποτελεί μέτρο της απόδοσής τους και η ειδική αντίσταση του εδάφους που τα περιβάλλει. Γίνεται αναφορά τόσο στο θεωρητικό υπολογισμό όσο και στην πειραματική τους μέτρηση. Στο Κεφάλαιο 3 γίνεται αναφορά στα βελτιωτικά υλικά γειώσεων και στα διάφορα υλικά που έχουν χρησιμοποιηθεί κατά καιρούς γι’ αυτό το σκοπό. Στο Κεφάλαιο 4 γίνεται αναφορά στις διάφορες μεθόδους υπολογισμού πεδιακών μεγεθών. Ιδιαίτερη έμφαση δίνεται στη Μέθοδο των Πεπερασμένων Στοιχείων μιας και αυτή χρησιμοποιήθηκε στα πλαίσια της διπλωματικής. Στο Κεφάλαιο 5 παρουσιάζεται το πρόγραμμα Opera-3d, στο οποίο πραγματοποιήθηκαν οι προσομοιώσεις, καθώς και τα ποικίλα πακέτα ανάλυσης που χρησιμοποιεί. Γίνεται επίσης αναφορά στις εξισώσεις και τον αλγόριθμο που χρησιμοποιεί για τον υπολογισμό των ηλεκτρομαγνητικών μεγεθών του εκάστοτε προβλήματος. Στο Κεφάλαιο 6 περιγράφονται αναλυτικά οι διατάξεις των συστημάτων γείωσης που προσομοιώθηκαν και τα μοντέλα πεπερασμένων στοιχείων που δημιουργήθηκαν. Παράλληλα, παρουσιάζονται τα γραφήματα και τα αποτελέσματα που προέκυψαν σε κάθε περίπτωση. Τέλος, γίνεται αναφορά στη μετεπεξεργασία των αποτελεσμάτων, με σκοπό τον υπολογισμό της αντίστασης γείωσης, αλλά και στο θεωρητικό υπολογισμό της τελευταίας. Δίνεται μάλιστα και μία επέκταση του τύπου του Fagan [16] για την περίπτωση διστρωματικού εδάφους στο οποίο έχει γίνει προσθήκη βελτιωτικού. Στο Κεφάλαιο 7 γίνεται σχολιασμός των αποτελεσμάτων και καταγραφή διαφόρων χρήσιμων συμπερασμάτων. Τα αποτελέσματα επιδεικνύουν αφενός την τεράστια επίδραση που ασκεί το περιβάλλον έδαφος στην αντίσταση γείωσης ενός συστήματος και αφετέρου τη βελτίωση που επιτυγχάνεται απ’ το διπλασιασμό του μήκους του ηλεκτροδίου (μείωση αντίστασης γείωσης έως και 36,7%), την τοποθέτηση βελτιωτικού γύρω απ’ αυτό (μείωση έως και 68,3%) καθώς και την προσθήκη πλέον του ενός ηλεκτροδίων σε κατάλληλη μεταξύ τους απόσταση (μείωση 29,2% για δύο ηλεκτρόδια σε απόσταση τετραπλάσια του μήκους τους). Επίσης, προκύπτει ότι οι μη συμβατικές γειώσεις με βελτιωτικά προκαλούν πιο ομαλή μείωση του δυναμικού, περιορίζοντας έτσι τις αναπτυσσόμενες βηματικές τάσεις και τάσεις επαφής. Τέλος, προτείνεται ένας θεωρητικός τρόπος υπολογισμού της αντίστασης γείωσης σε περιπτώσεις μη συμβατικών συστημάτων με βελτιωτικά ειδικής αντίστασης ≤1Ωm. / Grounding systems contribute considerably to the protection of constructions (electrical power installations, telecommunications or even lightning protection). The main objective of a grounding system is to quickly dissipate fault current into the ground, without causing dangerous overvoltages in the surrounding area, both for people and electrical or electronic equipment. For a grounding system to be effective, its grounding resistance should be low enough so as to make sure that the fault current is dissipated into the earth without any hindrances. To achieve such a low value, taking into account that it is not always possible to install a grounding system in a low resistivity soil, one could increase the electrode dimensions (its length and diameter), add more electrodes and finally enhance the surrounding ground by using various ground enhancing compounds (conductive backfills – nonconventional grounding). In this way, the surrounding soil resistivity decreases and that’s why this option is commonly used in sites where resistivity is very high or where corrosion constitutes a common threat to the electrode life span. In the context of the present diploma thesis, various grounding systems were simulated, both conventional and nonconventional. The parameters that were modified were: numbers and lengths of electrodes, current injections and homogenous or multilayered soil with different resistivity values and either with or without conductive backfills. The objective was to study the effect of each of the aforementioned parameters on the grounding resistance and the potential/electric field. Special emphasis was given on nonconventional grounding systems and their effectiveness comparing to conventional ones. The simulations were conducted in Opera-3d, a program that calculates electromagnetic fields through the Finite Element Method. A brief description of the issues that are analyzed in each chapter can be found next. Chapter 1 constitutes an introduction to the meaning and role of “grounding”. The reader is then acquainted with the grounding types and methods as well as the various types of electrodes and their set-ups. Chapter 2 focuses on certain typical quantities of grounding systems: namely, the grounding resistance and the surrounding soil resistivity. Chapter 3 provides information on the various ground enhancing compounds. Chapter 4 focuses on the various methods used for the calculation of electromagnetic fields. A more detailed reference to the Finite Element Method is given. Chapter 5 provides information on the Opera-3d program, which was used for the simulations, as well as the various analysis programs that are included. Information are also provided on the equations and the algorithm used by the program in order to calculate the electromagnetic fields. Chapter 6 provides an illustration of the various grounding set-ups which were simulated as well as the corresponding finite element models that were designed. Furthermore, the simulation results and graphs are presented. Last but not least, post-processing takes place in order to calculate the grounding resistance. The latter one is also calculated using theoretical formulas. An expansion of Fagan’s formula [16] is also given in the case of two-layered soil which has been enriched by a conductive backfill. In Chapter 7 the results are discussed and several observations are made. The results demonstrate the great impact the surrounding soil has on the grounding resistance. They also show the improvement which is achieved by doubling the electrode length (decrease of grounding resistance up to 36,7%), adding conductive backfills (decrease up to 68,3%) and installing more than one electrodes at appropriate distances (29,2% decrease in the case of two electrodes at a distance four times their length). Nonconventional grounding systems with conductive backfills are found to cause a smoother potential reduction, thus minimizing the step and touch voltages. Finally, a theoretical way of calculating the grounding resistance in nonconventional grounding systems with backfill resistivity ≤1Ωm is proposed.

Αντικείμενο του παρόντος άρθρου αποτελεί η ανάλυση της συμπεριφοράς πασσάλου, υπό αξονική φόρτιση μεγάλου εύρους, η οποία μπορεί να οδηγήσει σε απώλεια φέρουσας ικανότητας. Συγκεκριμένα, εξετάζεται ο συντελεστής στατικής δυσκαμψίας μεμονωμένου κατακόρυφου πασσάλου εμπεδωμένου σε ομοιογενές ή πολυστρωματικό έδαφος τυχαίας γεωμετρίας και μηχανικών ιδιοτήτων. Για την επίλυση του προβλήματος αναπτύσσεται αναλυτική λύση κλειστού τύπου βασισμένη στη θεωρία Winkler. Στο εν λόγω μοντέλο η προσομοίωση της μηχανικής συμπεριφοράς του εδάφους γίνεται μέσω μή-γραμμικών ελατηρίων “t-z” τοποθετημένων κατά μήκος του άξονα και στη βάση του πασσάλου, σε συνδυασμό με συναρτήσεις σχήματος, οι οποίες περιγράφουν αξιόπιστα την μεταβολή της κατακόρυφης μετακίνηση του πασσάλου με το βάθος. Με επιλογή κατάλληλης συνάρτησης σχήματος και καμπυλών “t-z”, και μετά από επαναληπτική διαδικασία εφαρμογής, επιτυγχάνεται ικανοποιητική ακρίβεια στην τιμή της δυσκαμψίας για κατακόρυφη μετακίνηση στην κεφαλή του πασσάλου. Σε αντίθεση με τις κλασικές αριθμητικές λύσεις, η προτεινόμενη μέθοδος δεν απαιτεί διακριτοποίηση του πασσάλου σε πεπερασμένα στοιχεία (και στη συνέχεια επίλυση ενός συστήματος γραμμικών εξισώσεων μεγάλης τάξης), παρά μόνο σε "κελιά" με στόχο την ολοκλήρωση με το βάθος. Έτσι, τα παραγόμενα αποτελέσματα είναι διαχείρισιμα ακόμα και μέσω απλού φύλλου εργασίας σε Excel ή και υπολογιστή τσέπης. Η μέθοδος προγραμματίστηκε σε περιβάλλον Visual Basic 2010, κυρίως λόγω της δυνατότητας γραφικής παρουσίασης των αποτελεσμάτων και τη σύγκρισή τους με αντίστοιχα αποτελέσματα από άλλες μεθόδους. Τα αποτελέσματα κρίνονται ως ιδιαίτερα ενθαρρυντικά, καθώς συγκλίνουν ικανοποιητικά σε αυτά αυστηρότερων μεθόδων, χωρίς ανάγκη περίπλοκης αριθμητικής ανάλυσης η οποία να ξεφεύγει από τις γνώσεις και δυνατότητες του Γεωτεχνικού Μηχανικού. / In the present work the behavior of a pile submitted to large range lateral loading is analyzed, which may lead to failure of both the surrounding soil and the pile itself either at the head or in depth. Namely, we examine the static stiffness coefficients for displacement and rotation of a flexible pile, vertically embedded in a homogeneous or multilayer soil of random geometry and mechanical properties. To solve the problem, a simple analytical method is developed, based on Euler–Bernoulli classic beam model, incremented with non linear Winkler Springs. The non-linear behaviour of the pile is described in a cross-sectional plane through moment-curvature diagram. The model is used in combination with the principle of work and suitable shape functions, which describe reliably the elastic line of the pile when the lateral load is gradually increasing. By iterative implementation of the method, realistic predictions are achieved in the stiffness coefficients in swaying, rocking and cross-swaying-rocking. The number of iterations is relatively small if the stress level of the system is not significantly increased compared with the previous load step. Unlike classic numerical solutions, the proposed method does not require discretization of the pile into finite elements (resulting to solve a system of linear equations), but only in "cells", to integrate with depth. In this way, results can be generated throughout a simple worksheet or even a calculator. The method was implemented in a Visual Basic 2010 environment, mainly for reasons of graphical presentation and comparison of the results to other coming from relevant methods. The results of the aforementioned method are considered satisfactory, as they converge fairly well with those coming from more rigorous methods based on complicated numerical analyses. The results of the herein proposed method are also compared to experimental in situ results relatively successfully.

Αυτή η εργασία έχει ως στόχο την περιβαλλοντική αξιολόγηση των δήμων του Νομού Αχαΐας με τη χρήση του GIS και των Ψηφιακών Υψομετρικών Μοντέλων Εδάφους(Ψ.Υ.Μ.Ε ή DEM). Τα παραπάνω δεδομένα μπορούν να χρησιμοποιηθούν σε περιπτώσεις εφαρμογών όπως: 1.Για κατασκευή ψηφιακών τοπογραφικών χαρτών 2.Για παραγωγή χαρτών σκιασμένου αναγλύφου (shaped relief maps),υψομέτρων,κλίσεων και εκθέσεων 3.Για ομαδοποίηση και καταμέτρηση χαρακτηριστικών αντικειμένων κατά κλάσεις υψομέτρων,κλίσεων και εκθέσεων 4.Για διευκόλυνση υδρολογικών μελετών (υδρογραφικό δίκτυο,όρια λεκάνης απορροής,κ.ά.) Επιπλέον,στο φυσικό περιβάλλον η μορφολογία εδάφους και οι καλύψεις της Γης μπορούν να βοηθήσουν στο σχεδιασμό(κόστος και τρόπος ανάπτυξης)ενός δικτύου κινητής ή σταθερής ασύρματης τηλεφωνίας αφού η διάδοση και η εμβέλεια του σήματος επηρεάζονται από αυτό. Στόχος της εργασίας αυτής είναι να ταξινομηθούν οι δήμοι του Ν.Αχαΐας βάση μορφολογικών παραμέτρων,να βρεθούν οι καλύψεις Γης από δορυφορικές φωτογραφίες και η ορατότητα των κεραιών βάση του DEM. / This work aims at assesing the environmental evaluation of municipalities of Prefecture Achaia with the use of GIS and Digital Hypsometric Models of Territory(DEM). The previous data can be used in cases of applications as: 1.For the manufacture of digital topographic maps 2.For the production of maps of shaded bas-relief(shaped relief maps),altitudes,bents and reports 3.For the regrouping and measurement of characteristic objects at age-groups of altitudes,bents and reports 4.For the facilitation of hydrologic studies (hydrographical network,limits of run-off plane,etc) Moreover,in the natural environment the morphology of soil and the covers of Earth can help in the planning(cost and way of growth)of a networkmobile or constant wireless telephony after the distribution and the scope of signal are influenced by this. The target of this work is to categorize the municipalities of Prefecture of Achaia base on morphological parameters,to find the covers of Earth from satelite photographs and the visibility of aerials base on DEM.

Γείωση είναι η αγώγιμη σύνδεση ενός σημείου κάποιου κυκλώματος ή ενός μη-ρευματοφόρου μεταλλικού αντικειμένου μιας εγκατάστασης με το έδαφος, με σκοπό να αποκτήσουν το ίδιο δυναμικό με τη γη, το οποίο θεωρείται –κατά σύμβαση- ίσο με μηδέν. Σκοπός ενός συστήματος γείωσης είναι να μεταφέρει και να διαχέει το ρεύμα σφάλματος στη γη, εμφανίζοντας τη μικρότερη δυνατή αντίσταση στη διέλευση του ρεύματος στον ελάχιστο δυνατό χρόνο. Με αυτόν τον τρόπο ελαττώνεται ο κίνδυνος ηλεκτροπληξίας και παρέχεται ασφάλεια κατά την εκδήλωση σφάλματος ή σε περίπτωση κεραυνού, τόσο για τους χρήστες όσο και για τον εξοπλισμό της ηλεκτρολογικής εγκατάστασης. Αποτελεί απαραίτητο τμήμα των ηλεκτρικών εγκαταστάσεων για να εξασφαλιστεί η σωστή λειτουργία τους αλλά και η ποιότητα της παρεχόμενης ηλεκτρικής ισχύος. Τέλος παρέχει ένα δυναμικό αναφοράς για τα ηλεκτρικά σήματα στον τομέα των τηλεπικοινωνιών. Για να επιτευχθούν οι παραπάνω στόχοι πρέπει η αντίσταση γείωσης να έχει πολύ χαμηλή τιμή. Υπάρχουν περιπτώσεις που είναι αδύνατη η τοποθέτηση περισσοτέρων του ενός ηλεκτροδίου διότι η εργασία είναι αρκετά δαπανηρή , είτε λόγω της δομής του εδάφους, είτε λόγω του ανεπαρκή χώρου. Μια εναλλακτική μέθοδος που έχει αναπτυχθεί είναι η χρήση βελτιωτικών υλικών γείωσης γύρω από τα ηλεκτρόδια. Στην παρούσα διπλωματική εργασία τοποθετήθηκαν ηλεκτρόδια γείωσης στο χώρο του Πανεπιστημίου Πατρών και έγινε μέτρηση των αντιστάσεων τους, με σκοπό τη μελέτη της συμπεριφοράς διαφόρων βελτιωτικών υλικών γείωσης σε συνάρτηση με το χρόνο και τις περιβαλλοντικές συνθήκες. Ειδικότερα η διπλωματική αυτή εργασία αποτελείται από τα εξής κεφάλαια: Στο κεφάλαιο 1 πραγματοποιείται μια αναφορά στην ορολογία και στις βασικές αρχές που διέπουν τα συστήματα γείωσης. Ακόμη γίνεται αναφορά στα είδη των ηλεκτροδίων γείωσης και στις διατάξεις που υπάρχουν. Δίνεται επίσης ο ορισμός της αντίστασης γείωσης και παρουσιάζονται οι μέθοδοι μέτρησης της τιμής της.Στο κεφάλαιο 2 περιγράφεται η έννοια και ο ορισμός της ειδικής αντίστασης εδάφους. Στην συνέχεια παρουσιάζονται οι παράγοντες που την ειδική αντίσταση επηρεάζουν και γίνεται αναφορά στους τρόπους μέτρησης της. Τέλος αναφέρονται τρόποι διόρθωσης της αντίστασης γείωσης σε περίπτωση που οι τιμές τις είναι εκτός των επιτρεπτών ορίων. Στο κεφάλαιο 3 γίνεται αναφορά στα βελτιωτικά υλικά γειώσεων και στις βασικές αρχές που τα διέπουν. Επίσης παρουσιάζεται το βελτιωτικό που χρησιμοποιήθηκε στην παρούσα διπλωματική εργασία. Στο κεφάλαιο 4 αναφερόμαστε στα όρια ασφάλειας που πρέπει να πληροί ένα σύστημα γείωσης. Περιγράφεται η αντίσταση του ανθρώπινου σώματος καθώς και οι παράγοντες που επιδρούν στην περίπτωση ηλεκτροπληξίας. Τέλος, με την βοήθεια των ισοδύναμων κυκλωμάτων κατά την διάρκεια του βραχυκυκλώματος δίνονται τα επιτρεπτά όρια τάσης επαφής και βηματικής τάσης. Στο κεφάλαιο 5 περιγράφεται η διεξαγωγή του πειράματος με αναφορά στην εγκατάσταση και στην διαδικασία μέτρησης των ηλεκτροδίων. Στην συνέχεια γίνεται επεξεργασία των μετρήσεων με χρήση διαγραμμάτων. Τελικά καταλήγουμε σε χρήσιμα συμπεράσματα και γίνονται κάποιες προτάσεις για προέκταση της συγκεκριμένης διπλωματικής εργασίας. Τέλος, η διπλωματική εργασία ολοκληρώνεται με το Παράρτημα, στο οποίο δίνονται αναλυτικά οι πίνακες με τα μετεωρολογικά δεδομένα την περίοδο που πάρθηκαν οι μετρήσεις. / Grounding is the conductive connection of a circuit’s point, or of a non-current carrying metallic object of an installation to the ground, in order to obtain the same potential as the earth, which is, by convention, equal to zero. The objective of a grounding system is to transfer and dissipate the fault current to earth, showing the least possible resistance to the passage of current to the minimum possible time. Thereby decreasing the risk of electric shock and provide security in the event of error or in case of lightning, both for users and for the installation of electrical equipment. Finally, provides a reference potential for the electrical signals in the telecommunications sector. To achieve these objectives, the grounding resistance should have very low value. There are cases where it is impossible to insert more than one electrode because the process is quite expensive, either because of the structure of the soil, either because of insufficient space. An alternative method that has been developed is the use of ground enhancing compounds around the ground electrodes. In this diploma thesis grounding electrodes placed in the university of Patras and their resistance was measured, with the aim of studding the behavior of various materials ground improvement in relation to time and environmental conditions. The earthing system is an essential part of power networks, is required for correct operation of the electricity supply network and to ensure good power quality. Specifically this thesis consists of the following chapters: Chapter 1 includes a reference to the terminology and basic principles of grounding systems. Also is referring to the existing types of grounding electrodes and their arrangements. It also gives the definition of ground resistance and presents methods of measuring its value. Chapter 2 describes the concept and definition of soil resistivity. Then follow the factors that affect resistivity and are mentioned ways of measurement. Finally it is mentioned the way of improving the ground resistance if the measured values are unacceptable. Chapter 3 refers to the ground improvement materials and their principles. Also it is presented the ground enhancing compound which was used in this diploma thesis. Chapter 4 is referring to the safety limits of a grounding system. Therefore is described the resistance of the human body and the affecting in case of electric shock. Finally, with the help of equivalent circuits during short circuit the permissible values of touch and step voltages. Chapter 5 describes to the experiment procedure referring to the installation and the process of the measurements. Then follows the processing of the measurements with diagrams. Eventually we arrive at useful conclusions and made some suggestions for extension of this thesis.Finally, in the Appendix there are the meteorological data for the months during which the experiment took place.