Αντικείμενο της παρούσας διατριβής είναι η μελέτη της ποιότητας των υπόγειων υδάτων του Ελλαδικού χώρου. Τα υπόγεια ύδατα αποτελούν πηγή ζωής και βασικό τομέα του περιβάλλοντος, οπότε κρίνεται απαραίτητη η έρευνα του χημισμού τους και η προστασία τους από οποιαδήποτε και οποιουδήποτε βαθμού ρύπανση και μόλυνση. / -

Σκοπός της παρούσας διπλωματικής εργασίας είναι η μελέτη της συμπεριφοράς εναέριων γραμμών και υπόγειων καλωδίων μεταφοράς υψηλής τάσης έναντι κεραυνών. Για την εξυπηρέτηση του σκοπού αυτού, γίνεται προσομοίωση ενός υβριδικού δικτύου, αποτελούμενου τόσο από εναέριες γραμμές μεταφοράς όσο και από υπόγεια καλώδια, και μελέτη των μεταβατικών υπερτάσεων που εμφανίζονται σε αυτό λόγω κεραυνικών πληγμάτων σε έναν από τους αγωγούς προστασίας του τερματικού πυλώνα, όπου πραγματοποιείται η διασύνδεση εναέριας γραμμής-υπόγειου καλωδίου. Στο πρώτο κεφάλαιο παρατίθενται κάποια θεωρητικά στοιχεία σχετικά με τις ατμοσφαιρικές υπερτάσεις. Αναλύονται τα είδη των κεραυνών, οι βασικές παράμετροι και τα κύρια χαρακτηριστικά τους. Επιπλέον, περιγράφονται οι επιπτώσεις από κεραυνικά πλήγματα και ο τρόπος εύρεσης της συχνότητας με την οποία συμβαίνουν κεραυνοί ανά περιοχή. Στο δεύτερο κεφάλαιο γίνεται μία εισαγωγή στα Συστήματα Ηλεκτρικής Ενέργειας και αναπτύσσονται τα βασικά στοιχεία των εναέριων γραμμών και των υπόγειων καλωδίων μεταφοράς ηλεκτρικής ενέργειας. Επίσης, πραγματοποιείται μία σύγκριση αυτών των δύο τρόπων μεταφοράς ηλεκτρικής ενέργειας, παρουσιάζοντας τα θετικά και αρνητικά στοιχεία καθενός από αυτούς. Στο τρίτο κεφάλαιο εξετάζονται τα είδη σφαλμάτων και τα αίτια δημιουργίας αυτών στις γραμμές μεταφοράς ηλεκτρικής ενέργειας. Επιπλέον, δίνονται κάποια βασικά χαρακτηριστικά για την κυματομορφή του κεραυνικού ρεύματος. Στο τέταρτο κεφάλαιο αναλύεται η μόνωση και η προστασία τόσο των εναέριων γραμμών όσο και των υπόγειων καλωδίων έναντι κεραυνικών πληγμάτων. Εξετάζονται ακόμα οι μηχανισμοί που εγείρουν υπερτάσεις στη γραμμή μεταφοράς. Έπειτα, για τον καθορισμό της θέσης των αγωγών προστασίας της γραμμής, περιγράφονται οι μέθοδοι της μέγιστης γωνίας αλλά και η ηλεκτρογεωμετρική μέθοδος. Στο πέμπτο κεφάλαιο αναπτύσσονται τα επιμέρους στοιχεία του υπολογιστικού προγράμματος ATP-EMTP, το οποίο θα αποτελέσει το μέσο εξομοίωσης για την παρούσα εργασία. Αναφέρονται τα σημεία υπεροχής και η καταλληλότητά του για τέτοιου είδους αναλύσεις και παρουσιάζονται τα επιμέρους υποπρογράμματα από τα οποία αποτελείται. Ιδιαίτερη έμφαση δίνεται στο ATPDraw, το οποίο είναι το κύριο όργανο της εξομοίωσης. Στο έκτο κεφάλαιο περιγράφεται αναλυτικά το υβριδικό δίκτυο μεταφοράς υψηλής τάσης που χρησιμοποιείται στην εξομοίωση και αναλύονται τα στοιχεία που το αποτελούν, δηλαδή οι εναέριες γραμμές και τα υπόγεια καλώδια. Επιπλέον, παρουσιάζονται τα αποτελέσματα των εξομοιώσεων και οι γραφικές παραστάσεις των υπερτάσεων στα διάφορα σημεία του κυκλώματος, εξαιτίας κεραυνικών πληγμάτων, των οποίων το εύρος αυξάνει σε κάθε εξομοίωση. Στη συνέχεια ελέγχεται η επικινδυνότητα των υπερτάσεων που εγείρονται για τα διάφορα μεγέθη κεραυνικού ρεύματος και εάν ο εξοπλισμός σε διαφορετικά σημεία του δικτύου αντέχει τις υπερτάσεις αυτές ή καταστρέφεται. Από τα αποτελέσματα προκύπτει ότι επικίνδυνες υπερτάσεις παρατηρούνται σε τμήματα της εναέριας γραμμής μεταφοράς πλησίον του σημείου κεραυνικού πλήγματος. Αντίθετα, το υπόγειο τμήμα του δικτύου αποδεικνύεται πιο ανθεκτικό, καθώς δεν εγείρονται επικίνδυνες υπερτάσεις ακόμα και για πολύ υψηλό κεραυνικό ρεύμα. / The purpose of this diploma thesis is the study of the behavior of overhead transmission lines and underground transmission cables against lightning. In favor of this purpose, a simulation of a hybrid transmission network takes place, which is composed of both overhead lines and underground cables, in order to examine transient overvoltages. These overvoltages are raised due to a lightning that strikes the shield wire of the terminal tower, where the interconnection of overhead line to underground cable takes place. Chapter one presents the basic theory concerning atmospheric discharges. It describes the different types of lightning strikes, their parameters and basic characteristics. Furthermore, it analyzes the consequences of lightning and how to find the frequency that a lightning takes place in an area. At the second chapter there is an introduction in the systems of electric energy and a presentation of the basic characteristics of overhead lines and underground cables. In addition, there is a comparison between those two means of electricity transmission. Chapter three examines the types of errors and the causes of them at the electricity transmission lines. Moreover, it gives the basic parameters of the lightning current waveform. Chapter four analyzes the insulation and protection of both overhead lines and underground cables against lightning. It also examines the mechanisms that raise overvoltages at the transmission lines. Afterwards, there are described two methods on how to define the place of shield wires at a transmission line. Chapter five describes the ATP-EMTP simulation program, which is a specific software to simulate power systems. Its superiority for research like the present one is high lined and special emphasis is given to ATPDraw which is the main tool for the simulation. At chapter six there is a detailed analysis of the hybrid network used in this simulation and of its basic components, which are the overhead lines and the underground cables. Furthermore, there is a presentation of the results of the simulation and the graphs of the overvoltages at different spots of the network, due to lightning strikes. Afterwards, there is an evaluation of the risk of overvoltages that are raised for different lightning current sizes and if the equipment at different spots of the network sustains these overvoltages or it is destroyed. From the results, it is concluded that dangerous overvoltages are raised at sections of the overhead line near the lightning strike. On the contrary, the underground section of the network appears to be more resistant, as there are not raised dangerous overvoltages, even when the lightning current was too high.

Η παρούσα μελέτη παρουσιάζει τρία μεθοδολογικά σχήματα τα οποία μπορούν να εφαρμοστούν στην χωρική και χρονική ανάλυση δεδομένων για την διαχείριση των υδατικών πόρων. Αποτελείται από τρία ανεξάρτητα μεταξύ τους τμήματα τα οποία είναι : α)Χρήση Γεωγραφικών Συστημάτων Πληροφοριών και Πολυδιάστατης Στατιστικής Ανάλυσης για την διερεύνηση των σχέσεων μεταξύ υπόγειων υδάτων και χρήσεων γης β)Μελέτη χρονικών υδροχημικών δεδομένων από ένα μεγάλης διάρκειας πρόγραμμα παρακολούθησης σε μιά ρηχή λίμνη με χρήση Πολυδιάστατης Στατιστικής Ανάλυσης και γ)Εφαρμογή της Clean φασματικής ανάλυσης σε υδροχημικά δεδομένα : Παραδείγματα από δύο λίμνες της Ελλάδας. / The present study intoduces three methodologies which can be applied in water resource management. It consist of three independed projects : a)Indentifing relationships between groundwater quality and landuse using GIS and Multivariate Statistical Analysis b)A long-term study of temporal hydrochemical data in a shallow lake using multivariate statistical techniques and c)Application of Clean Spectral Analysis to hydrochemical data : Case studies from two lakes, Greece.

Στα πλαίσια της οριστικής μελέτης της σήραγγας του Πλατάνου έγινε γεωλογική και γεωτεχνική αξιολόγηση όλων των φάσεων ερευνών που έχουν εκπονηθεί στην περιοχή ενδιαφέροντος καθώς και συμπληρωματικές επί τόπου γεωλογικές, υδρογεωλογικές, τεχνικογεωλογικές και γεωτεχνικές παρατηρήσεις. Συνολικά αξιολογήθηκαν δεκαοχτώ ερευνητικές γεωτρήσεις της παρούσας φάσης ερευνών και δεκατρείς ερευνητικές γεωτρήσεις που έχουν εκπονηθεί για άλλα έργα στην στενή περιοχή διέλευσης της σήραγγας. Τέλος αξιολογήθηκε και μια υδρογεώτρηση. Με βάση την αξιολόγηση των ανωτέρω στοιχείων, των παρατηρήσεων υπαίθρου καθώς επίσης και τα αποτελέσματα της μελέτης αεροφωτογραφιών και δορυφορικών εικόνων συντάχθηκαν οι γεωλογικές μηκοτομές και γεωλογικές διατομές του έργου. / -

Αντικείμενο της παρούσας εργασίας είναι ο κίνδυνος ρύπανσης των αντλητικών γεωτρήσεων της ΔΕΥΑ Πάτρας από ρύπους που μεταφέρονται μέσα στο υδροφόρο στρώμα, τόσο μέσω του νερού που εμπλουτίζει τον υδροφορέα, όσο και από τοπικές ρυπάνσεις που προέρχονται από ανθρώπινες δραστηριότητες. Σημειώνεται ότι ο υδροφορέας του Γλαύκου ποταμού είναι ένας σημαντικός ταμιευτήρας γλυκού νερού για την πόλη των Πατρών. Εξετάστηκε η εξάπλωση ρυπάνσεων που μπορούν να προέρχονται (i) από τον ποταμό Γλαύκο, (ii) από την περιοχή των χειμάρρων Διακονιάρη–Ελεκίστρας, (iii) από την περιοχή Σαραβαλίου–Κρήνης, όπου ο υδροφορέας του Γλαύκου εμπλουτίζεται πλευρικά με σημαντικές ποσότητες νερού που προέρχονται από τους ανάντη καρστικούς σχηματισμούς, (iv) από το νερό της βροχής που κατεισδύει στη μη αστικοποιημένη περιοχή του υδροφορέα και (v) από σημειακές ρυπάνσεις που μπορεί να προκύψουν σε περιοχές με έντονες ανθρωπογενείς δραστηριότητες. Μια τέτοια περιοχή είναι η περιοχή της δημοτικής Λαχαναγοράς. Η διερεύνηση έγινε με το αριθμητικό μοντέλο MT3DMS (Zheng and Wang, 1999). Οι μηχανισμοί μεταφοράς που ελήφθησαν υπόψη είναι η μεταγωγή και η υδροδυναμική διασπορά. Θεωρήθηκε ότι οι ρύποι διαλύονται στο νερό χωρίς να επηρεάζουν την πυκνότητα και το ιξώδες του. Η διείσδυση του θαλασσινού νερού στην παράκτια ζώνη, η οποία επηρεάζει την ροή του γλυκού νερού προς τη θάλασσα, ελήφθη προσεγγιστικά υπόψη (βλέπε Κεφάλαιο 4). Τα υδραυλικά χαρακτηριστικά καθώς επίσης και τα μεγέθη του υδρολογικού ισοζυγίου του υδροφορέα ελήφθησαν από την διδακτορική διατριβή του Ζιώγα (2013). / In this Master’s Thesis, the numerical simulation of groundwater contaminant transport in the coastal aquifer of Glafkos river is studied. The study region is located southwest of the city of Patras in Greece.

Η περιοχή μελέτης εκτείνεται στο βόρειο και παραλιακό τμήμα του νομού Κορινθίας μεταξύ των πόλεων Κιάτου και Κορίνθου και καταλαμβάνει έκταση 65km2. Η νέα εθνική οδός Κορίνθου – Πατρών αποτελεί το νότιο όριο της περιοχής ενώ προς βορρά περιορίζεται από τον Κορινθιακό κόλπο. Το τοπογραφικό ανάγλυφο είναι ήπιο με το υψόμετρο να κυμαίνεται από 0 – 50 μέτρα. Ο ποταμός Ασσωπός και οι χείμαρροι Ραχιάνης και Ζαπάντης δομούν το υδρογραφικό δίκτυο της περιοχής. Το γεωλογικό υπόβαθρο της περιοχής αποτελείται από ανθρακικά ιζήματα των ζωνών Τρίπολης και Πίνδου, των οποίων υπέρκεινται μετα-ορογεντικά ιζήματα Πλειο-πλειστοκαινικής ηλικίας. Ο υδροφόρος ορίζοντας που μελετήθηκε αναπτύσσεται σε αλλουβιακά ιζήματα, κυρίως άμμους, κροκάλες, λατύπες, και λεπτομερή αργιλοαμμώδη και πηλοαμμώδη ιζήματα που εμφανίζουν υψηλό βαθμό ετερογένειας. Το πάχος του υδροφόρου κυμαίνεται από λίγα μέτρα έως 60 m και χαρακτηρίζεται ως ελεύθερος. Η ρηξιγενής ζώνη που εμφανίζεται κατά μήκος της Ν.Ε.Ο. Κορίνθου – Πατρών αποτελεί υδρογεωλογικό όριο προς νότο για τον υπό μελέτη υδροφόρο. Η εμφάνιση μαργών στην περιοχή του Κιάτου είναι το δυτικό υδρογεωλογικό όριο, ενώ ανατολικά περιορίζεται από την επέκταση των Τυρρήνιων αναβαθμίδων στη θάλασσα. Η κύρια τροφοδοσία του υδροφόρου προέρχεται από τη διήθηση των επιφανειακών υδάτων του ποταμού Ασωπού και των παρακείμενων χειμάρρων, ενώ κατά δεύτερο λόγω από την απευθείας κατείσδυση των ατμοσφαιρικών κατακρημνισμάτων. Για την προσομοίωση της υπόγειας ροής του αλλουβιακού υδροφόρου έγινε χρήση του κώδικα MODFLOW της USGS. Από την εφαρμογή του μοντέλου εξήχθησαν ικανοποιητικά αποτελέσματα που έδωσαν τη δυνατότητα υπολογισμού ενός αξιόπιστου ισοζυγίου, το οποίο μπορεί να αποτελέσει ένα εργαλείο στην εφαρμογή ενός σχεδίου ορθολογικής διαχείρισης των υδατικών πόρων της Κορινθίας. Για την υδροχημική έρευνα χρησιμοποιήθηκε πυκνό δίκτυο δειγματοληψίας νερού σε 35 υδροσημεία της περιοχής μελέτης. Ο υδροφόρος έχει επηρεαστεί από φαινόμενα υφαλμύρινσης και ανταλλαγής ιόντων κυρίως στις βόρειες παράκτιες ζώνες. Οι συγκεντρώσεις των NO3-, NH4+ και των SO4-2 ιόντων παρουσιάζονται υψηλότερες από τα ανώτατα επιτρεπόμενα όρια ποσιμότητας. Η εφαρμογή της παραγοντικής ανάλυσης ανέδειξε τις παραπάνω υδροχημικές διεργασίες. / The study area forms the northern coastal part of Corinth’s prefecture, between the towns of Kiato and Corinth and has an area extend of 65 km2. To the south it is bounded by Athens - Patras National road, whilst to the north it is bounded by Corinthian Gulf. The topographic relief is quite gentle and varies from 0 to 50 m. A considerable hydrographic network develops across the studied region and is represented mainly by the river Asopos and the less important torrents Rachianis and Zapantis. The region can be characterized as an agro tourism center. The land is used mainly for the cultivation and of citrus fruits, olives, apricots and vineyards. Regional environment is subject to numerous pressures most important of which are intensified uses of land and water resources. Water demands have considerably increased over the last 15 years and mainly are covered by groundwater abstract from the alluvial aquifer system. The geological bedrock of the study area consists of the carbonate sediments of Tripolis and Pindos isopics zones and a transitional zone between Pindos and Pelagonial Zone. The plain north of the national zone is covered by post orogenetic sediments of Pliocene to Holocene age which unconformably overlay the bedrock formations. The studied aquifer is formed of recent unconsolidated material consisting of sands, pebbles, breccias and fine clay to silty sand deposits, characterized by high degree of heterogeneity and anisotropy. The thickness of the aquifer varies from a few meters to 40 m. From a hydrogeological point of view the system consists of an unconfined phreatic aquifer. A fault zone along the national highway delineates the southern edge of aquifer system, which is bounded by the Gulf of Corinth to the north. To the east, the system is bounded by the Tyrrhenian deposits extended to the sea. The marl series which, as an entity, is considered an aquitard, slopes to the north and forms the bedrock of the studied coastal alluvial aquifer system. The basic recharge of the phreatic aquifer is from the fluviotorrential deposits, especially those of the Asopos River and also from the Tyrrhenian deposits across the southern edge of the basin. In addition to that the aquifer recharged from direct infiltration of precipitation and river bed indirect infiltration. The simulation of ground water flow of the alluvial aquifer is based on the MODFLOW model of the USGS. The application of the mathematical model had very satisfactory results which is a reliable hydrogeological balance. Estimation of hydraulic conductivity distribution was optimized by using trial and error inverse method. The ground water hydrochemical study was carried out, by an extensive network of 35 samples. The use of inorganic fertilizers in cultivations has a great pollution effect in ground water. The coastal aquifer has been affected, by sea water intrusion and as a result catio-exchange phenomena took plase along the coastline mainly at Lechaio area. The concentration of NO3- , NH4+, and SO4- ions are higher than the maximum allowed drinking limits. The application of R-mode factor analysis helped to delineate the major hydrochemical process of the area.

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.

Εξετάστηκαν κατ'αρχήν οι σχηματισμοί " σκληρά εδάφη-μαλακοί βράχοι" με βάση τη διεθνή και Ελληνική εμπειρία. Διερευνήθηκαν η γεωλογική σύσταση και δομή, σεισμικότητα, τεχνικογεωλογικοί χαρακτήρες και υδρογεωλογικό καθεστώς αυτών στο πλαίσιο του έργου της Ευρείας Παράκαμψης Πατρών (ΕΠΠ). Συντάχθηκε ο τεχνικογεωλογικός-γεωτεχνικός χάρτης της επριοχής έρευνας, σε κλίμακα 1:5000, αξιολογήθηκαν 170 γεωτρήσεις και διαχωρίστηκαν δύο γεωτεχνικές ενότητες των λεπτομερών αυτών ιζημάτων, Ανώτερη και Κατώτερη, οι οποίες αξιολογήθηκαν σε σχέση με τα υπόγεια τεχνικά έργα (σήραγγες). Οι ενότητες αυτές αποτυπώθηκαν σε μηκοτομές των δύο κλάδων του έργου της ΕΠΠ σε κλίμακα 1:5000/1:1000. Έγινε περαιτέρω τεκμηρίωση των ενοτήτων αυτών με βάση λεπτομερή μικροσκοπική μελέτη-ορυκτολογική ανάλυση, αξιολόγηση των εργαστηριακών και επιτόπου δοκιμών, καταγραφή παραμορφώσεων διατομής του έργου (συγκλίσεις), καθώς και ανάδρομες αναλύσεις. Η έρευνα αυτή αποτελεί χρήσιμο οδηγό διερεύνησης ανάλογων σχηματισμών για τον ασφαλή σχεδιασμό υπόγειων τεχνικών έργων. / The formations " hard soils-soft rocks" were firstly examined, based on the international and Greek territory experience. The geological composition and structure of the formations were investigated, as well as seismicity, engineering geological characteristics and hydrogeological regime of the wider area of Patras Ring Road. The engineering geological-geotechnical map of the examined area was drawn up, on a scale of 1:5000, 170 borehole logs were evaluated and two main geotechnical units in these fine sediments were distinguished, Upper and Lower, in relation to the underground works (tunnels). These Units were shown on sections along the two branches of the project, on a scale of 1:5000/1:1000. This discrimination was furthermore documented through detailed microscopic-mineralogical analysis, evaluation of the in situ and laboratory tests, as well as of the recorded deformations of the tunnels cross sections (convergenes) and finally the performance of back analysis. The investigation comprises a useful guide for the examination of such formations, concerning the safe design of underground works.

The Garpenberg mine, owned by the Boliden Mining group, has established a trial area at Dammsjön orebody in order to examine the possibility of increasing the productivity of the mine. The mine uses the rill mining method with a current rill height of 15 m. In order to increase the productivity, the mine is examining the possibility of increasing the height of the rill. The trial area is located at 882 m depth surrounded by dolomite on the hangingwall and quartzitic rock on the footwall side. Rock support arches have been installed, in addition to the regular support pattern, to test their effectiveness on stabilizing the ground around the drifts. The arches have been installed in every 6 m and every 3 m in different parts of the test area. Rock samples from the trial area were brought to the university laboratory for testing. The data gathered from the laboratory tests along with the data from the monitoring of the trial area were used to develop a calibrated numerical model. A three-dimensional (3-D) model was therefore created, by using the FLAC3D numerical code. After the calibration of the model a parametric study was conducted for different rill heights and different arch spacing to investigate the performance of the arches. Specifically, the case of no arch installation along with the cases of an installed arch every 6 m and 3 m were tested, for the rill heights of 15 m, 20 m, 25 m and 30 m. The study concluded that the arches assisted in reducing the ground convergence in the production drift. The results also showed that the total height of the rill bench yields regardless of its height. After the yielding, the rockmass can no longer support itself and caves under its own weight. The larger the rill height, the larger the volume of loose rock that has to be supported and thus, higher the convergence. Furthermore, it was also observed that, significant amount of convergence in the production drift occurred during the drifting of the top drive and less during the stoping of the rill bench. This indicates that, the timely installation of the arches is an important criterion for their performance.