A better understanding of the brine-rock- supercritical CO2 interaction is needed to evaluate the risks of geologic CO2 sequestration. The geochemical effects of brine and supercritical CO2 were examined via laboratory modeling of in situ conditions on two reservoir caprocks in the Black Warrior River Basin, the Pottsville and Parkwood Formations. The clay fraction was extracted and treated at ~ 100 bar and 363 K (90 °C) over periods of up to 70 hours. Supercritical CO2 was introduced as dry ice in a pressurized vessel. Samples were observed using XRD, WD-XRF, AA, SEM, and EDS. Clay fractions contained Fe-chlorite, illite, kaolinite, and quartz. Results show the dissolution of illite, CO2-brine induced cation exchange ok K+, and the dissolution of silicate minerals. Steady-state K/Si ratios in the fluid suggest quartz re-precipitation. These interactions could adversely affect the long-term storativity of the caprock and point to a need for further study.

Rivers belong to the world’s most complex ecosystems but increasing demands for water are degrading rivers worldwide. The increase in human populations and activities has resulted in an intense and difficult conflict between the development of rivers as a natural resource and their function as living ecosystems. It is now widely recognized that a naturally variable flow regime is required to sustain freshwater ecosystems. Many countries that experience river degradation have started to implement environmental flows, i.e. the unallocated flow purposely preserved in a river. The objectives of this thesis are twofold. The first aim is to briefly describe the concept and science of environmental flows and the different methodologies for calculating environmental flows. This was done based on a literature review of the subject. The second aim is to present a case study calculating the environmental flow requirements. The case study was conducted through a field study in the Buzi River basin in Mozambique and the subsequent modeling of the environmental flow requirements. The literature study showed that not only the quantity of water is important; the timing and frequency of floods, droughts, low flows and high flows are very important as well. The literature study also showed that the advances in environmental flow science have been remarkable while the water policy and management has not been equally successful in implementing environmental flow standards. The calculation of environmental flow requirements was done with the Desktop Reserve Model developed in South Africa. The results indicated that to maintain the ecological status in the Buzi River at a largely natural condition (ecological category A) an average allocation of 57 % of mean annual runoff (MAR) is required. The present ecological status was determined in Revue River, which is one of the three major tributaries to Buzi River. To maintain the Revue River at its present ecological state requires an environmental flow between 23-37 % of MAR. The major environmental threats in Revue River are erosion and flow modification. The erosion is a consequence from artisanal gold mining, inadequate farming practices and deforestation. The flow alterations are caused by the large Chicamba Dam constructed for the generation of hydropower. One of the questions this thesis aimed to answer was if it was possible to set the present ecological state with a limited amount of data. This study showed that it could be possible but that the confidence level will be low. The relationships between ecological metrics and flow alterations must be investigated in detail for this region before environmental flow requirements can be successfully calculated and implemented. / Floder hör till jordens mest komplexa och känsliga ekosystem, men ett ökat tryck på våra vattenresurser har försämrat situationen för många av världens floder. Befolkningsökningen och den globala utvecklingen har resulterat i en intensiv och komplicerad konflikt mellan utnyttjandet av floder som en naturresurs och bevarandet av deras funktion som unika ekosystem. Det är nu allmänt accepterat att den naturliga flödesvariabiliteten behövs för att bevara våra sötvattenekosystem. Flera länder där försämringen av floder är ett faktum har börjat införa miljöanpassade flöden, det vill säga vatten som medvetet tilldelas flodens ekosystem. Det finns två syften med det här examensarbetet. Det första är att genom en litteraturstudie beskriva miljöanpassade flöden och de modeller som används för att beräkna detta flöde. Det andra målet är att göra en fallstudie och beräkna det miljöanpassade flödet och bestämma den ekologiska statusen för Buzi floden i Moçambique. Litteraturstudien visade att det inte bara är kvantiteten av vatten som är viktigt; tidpunkt och återkomsten av översvämning, torka, lågflöden och högflöden är mycket viktiga om man vill efterlikna det naturliga flödet. Litteraturstudien visade även att framstegen i kunskapen om miljöanpassade flöden har varit stora medan vattenlagstiftningens anpassning och införandet av miljöanpassade flöden har varit svag i flera avseenden. Modellerandet gjordes med den sydafrikanska Desktop Reserve Model. Resultaten från modellen visade att för att bibehålla den ekologiska statusen för Buzi floden i ett nära naturligt stadium (ekologisk klass A) krävs en tilldelning på 57% av medelårsavrinningen. Den nuvarande ekologiska statusen bestämdes i Revue floden, som är en av tre huvudfloder i Buzi avrinningsområdet. För att behålla Revue floden i sitt nuvarande tillstånd skulle kräva ett miljöanpassat flöde på mellan 23-37% av medelårsavrinningen. De största ekologiska hoten i Revue floden visade studien var erosion och flödesförändringar. Erosionen är en konsekvens av guldutgrävning, jordbruk med fel teknik, och skogs­­avverkning. Flödesförändringarna härrör från den stora vattenkraftsstationen Chicamba Dam. En av frågorna den här studien syftade till att besvara var om det är möjligt att bestämma den nuvarande ekologiska statusen med en begränsad tillgång till data. Studien visade att det är möjligt men att osäkerhetsnivån i resultatet kommer att vara stort. Studien visade även att modellen Desktop Reserve Model kan användas för snabba beräkningar av det miljöanpassade flödet, men att mer utförliga studier som till exempel Building Block Methodology måste genomföras innan resultatet med säkerhet kan verifieras. Relationen mellan ekologiska förändringar och flödesvariationer måste utredas i detalj för studieområdet innan de miljö­anpassade flödesbehoven kan bli implementerade med framgång.

A comprehensive model named the Cooperative Water Allocation Model (CWAM) is developed for modeling equitable and efficient water allocation among competing users at the basin scale, based on a multiperiod node-link river basin network. The model integrates water rights allocation, efficient water allocation and equitable income distribution subject to hydrologic constraints comprising both water quantity and quality considerations. CWAM allocates water resources in two steps: initial water rights are firstly allocated to water uses based on legal rights systems or agreements, and then water is reallocated to achieve efficient use of water through water transfers. The associated net benefits of stakeholders participating in a coalition are allocated by using cooperative game theoretical approaches. <br /><br /> The first phase of the CWAM methodology includes three methods for deriving initial water rights allocation among competing water uses, namely the priority-based multiperiod maximal network flow (PMMNF) programming, modified riparian water rights allocation (MRWRA) and lexicographic minimax water shortage ratios (LMWSR) methods. PMMNF is a very flexible approach and is applicable under prior, riparian and public water rights systems with priorities determined by different criteria. MRWRA is essentially a special form of PMMNF adapted for allocation under the riparian regime. LMWSR is designed for application under a public water rights system, which adopts the lexicographic minimax fairness concept. The second step comprises three sub-models: the irrigation water planning model (IWPM) is a model for deriving benefit functions of irrigation water; the hydrologic-economic river basin model (HERBM) is the core component of the coalition analysis, which searches for the values of various coalitions of stakeholders and corresponding optimal water allocation schemes, based on initial water rights, monthly net benefit functions of demand sites and the ownership of water uses; the sub-model cooperative reallocation game (CRG) of the net benefit of the grand coalition adopts cooperative game solution concepts, including the nucleolus, weak nucleolus, proportional nucleolus, normalized nucleolus and Shapley value, to perform equitable reallocation of the net benefits of stakeholders participating in the grand coalition. The economically efficient use of water under the grand coalition is achieved through water transfers based on initial water rights. <br /><br /> Sequential and iterative solution algorithms utilizing the primal simplex method are developed to solve the linear PMMNF and LMWSR problems, respectively, which only include linear water quantity constraints. Algorithms for nonlinear PMMNF and LMWSR problems adopt a two-stage approach, which allow nonlinear reservoir area- and elevation-storage relations, and may include nonlinear water quality constraints. In the first stage, the corresponding linear problems, excluding nonlinear constraints, are solved by a sequential or iterative algorithm. The global optimal solution obtained by the linear programming is then combined together with estimated initial values of pollutant concentrations to be used as the starting point for the sequential or iterative nonlinear programs of the nonlinear PMMNF or LMWSR problem. As HERBM adopts constant price-elasticity water demand functions to derive the net benefit functions of municipal and industrial demand sites and hydropower stations, and quadratic gross benefit functions to find the net benefit functions of agriculture water uses, stream flow demands and reservoir storages, it is a large scale nonlinear optimization problem even when the water quality constraints are not included. An efficient algorithm is built for coalition analysis, utilizing a combination of the multistart global optimization technique and gradient-based nonlinear programming method to solve a HERBM for each possible coalition. <br /><br /> Throughout the study, both the feasibility and the effectiveness of incorporating equity concepts into conventional economic optimal water resources management modeling are addressed. The applications of CWAM to the Amu Darya River Basin in Central Asia and the South Saskatchewan River Basin in western Canada demonstrate the applicability of the model. It is argued that CWAM can be utilized as a tool for promoting the understanding and cooperation of water users to achieve maximum welfare in a river basin and minimize the damage caused by water shortages, through water rights allocation, and water and net benefit transfers among water users under the regulated water market or administrative allocation mechanism.

Der großräumige Abbau von Braunkohle in der Lausitz führte in der Vergangenheit zu einer extremen Beeinflussung des Wasserhaushaltes im Einzugsgebiet der Spree. Mit dem Beginn der Sanierung und Flutung der Tagebaue kommt es nun langfristig zu einer verstärkten Nutzung der existierenden Oberflächengewässer und der Einbindung der entstehenden Tagebaurestseen in das Fließgewässernetz. Die Kopplung von Mengenbewirtschaftungsmodellen mit Gütemodellen berücksichtigt die Verfügbarkeit und Verteilung der begrenzten Ressource Wasser im Einzugsgebiet und der aus der Bewirtschaftung resultierenden Gewässergüte. Dies entspricht auch dem Leitbild der EU-WRRL (2000) für ein integriertes Flussgebietsmanagement, was eine einzugsgebietsbezogene Betrachtung der vorhandenen Ressourcen unter Berücksichtigung aller beeinflussten und beeinflussenden Kriterien fordert. Werden Modelle, die unterschiedlich sensitive und komplexe Systeme abbilden, miteinander gekoppelt, erfordert dies eine Anpassung der Datenstruktur und der zeitlichen Skalen. Schwerpunkt dieser Arbeit war die Entwicklung einfacher, robuster Simulationswerkzeuge für die Prognose der Gewässergüte in den Talsperren Bautzen und Quitzdorf. Als Basis diente das komplexe Standgewässergütemodell SALMO. Das Modell wurde zunächst um einfache Algorithmen ergänzt, so dass es trotz einer angepassten, stark reduzierten Datengrundlage, plausible Ergebnisse simulierte. Stochastisch erzeugte Bewirtschaftungsszenarien und die komplex simulierten Modellergebnisse bezüglich der resultierenden Gewässergüte, wurden als Trainingsdaten für ein Künstliches Neuronales Netz (ANN) genutzt. Die für beide Talsperren trainierten ANN sind als effektive Black-Box-Module in der Lage, das komplexe Systemverhalten des deterministischen Modells SALMO widerzuspiegeln. Durch eine Kopplung der entwickelten ANN mit dem Bewirtschaftungsmodell WBalMo ist es möglich, Bewirtschaftungsalternativen hinsichtlich ihrer Konsequenzen für die Gewässergüte zu bewerten. ANN sind systemgebundene Modelle, die nicht auf andere Gewässersysteme übertragen werden können. Allerdings stellt die hier erarbeitete Methodik einen fundierten Ansatz dar, der für die Entwicklung weiterer aggregierter Gütemodule im Rahmen integrierter Bewirtschaftungsmodelle angewendet werden kann. / The large-scale extraction of lignite in Lusatia in the past had an extreme impact on the water balance of the Spree river catchment. The restoration and flooding of the opencast pits put heavy demand on existing surface waters for a long time period. The resulting artificial lakes have to be integrated in the riverine network. The coupling of management models and water quality models allows to consider both availability and distribution of limited water resources in the catchment and resulting water quality. This is corresponding to the principles of the EU-WFD for integrated river basin management, which is a basin-related consideration of available resources taking into account all influencing and influenced characteristics. Adjustment of data structure and time scale is necessary if models describing unequally sensitive and complex systems are to be coupled. Main focus of this task was to develop simple and robust simulation tools for the prediction of water quality in the reservoirs Bautzen and Quitzdorf. The complex water quality model SALMO served as a basis. In a first step, simple algorithms had to be amended in order to generate plausible simulation results despite of an adapted reduced data base. Stochastically generated management scenarios and complex simulated model results regarding the resulting water quality were employed as training data for an Artificial Neuronal Network (ANN). The trained ANN’s are efficient black box modules. As such they are able to mirror complex system behaviour of the deterministic model SALMO. By coupling the developed ANN with the management model WBalMo it is possible to evaluate management strategies in terms of their impact on the quality of the water bodies. ANN’s are system-linked models. A transfer to other aquatic systems is not possible. However, the methodology developed here represents an in-depth approach which is applicable to the development of further aggregated water quality models in the framework of integrated management models.

Η λεκάνη του ποταμού Γλαύκου εκτείνεται επί των δυτικών κλιτύων του Παναχαϊκού, στο ΒΔ/κό τμήμα του νομού Αχαΐας, NA/κά της πόλης των Πατρών καταλαμβάνοντας συνολική έκταση 101,67 Km2 και αποτελεί την κύρια πηγή κάλυψης των υδατικών αναγκών της. Χαρακτηρίζεται από μέτρια ανάπτυξη υδρογραφικού δικτύου δενδριτικού τύπου αποστράγγισης και κατά συνέπεια υψηλή διαπερατότητα των πετρωμάτων και σημαντική κατείσδυση, σε βάρος της επιφανειακής απορροής. Οι σπουδαιότεροι από τους χείμαρρους που διαρρέουν την περιοχή έρευνας είναι ο Ξηροπόταμος, ο Φίλιουρας, η Σούτα, του Βερβενίου και το Ελεκιστριάνικο, οι οποίοι συμβάλουν εντός του Γλαύκου. Το αλπικά πτυχωμένο υπόβαθρο της λεκάνης περιλαμβάνει μια ακολουθία προορογενετικών ιζημάτων (πελαγικοί ασβεστόλιθοι, ραδιολαρίτες, κ.α.) της ζώνης Πίνδου, και μια συνορογενετική κλαστική ακολουθία (φλύσχης), που αποτελείται από εναλλαγές ιλυολίθων, ψαμμιτών και σπανιότερα κροκαλοπαγών. Τα στρώματα της ζώνης Πίνδου αναδύθηκαν με την τελική φάση των πτυχώσεων στο Κάτω Ολιγόκαινο, όπου έλαβε χώρα η επώθηση της Πίνδου, υπό μορφή καλύμματος, πάνω στη ζώνη Γαβρόβου – Τριπόλεως. Τα μέτωπα των επωθήσεων μεταξύ των λεπιών και οι άξονες των πτυχώσεων έχουν διεύθυνση ΒΔ – ΝΑ με κατεύθυνση της κίνησης από τα ανατολικά προς τα δυτικά και άμεση σχέση με την πλειονότητα των καρστικών πηγών. Στην περιοχή του Πατραϊκού κόλπου επικρατεί ένα ρομβοειδές σύστημα ρηγμάτωσης με μεγάλης κλίσης και ΑΒΑ/κής και ΔΒΔ/κής διεύθυνσης κανονικά ρήγματα που δημιουργεί ένα μωσαϊκό κατατεμαχισμένων τεκτονικών μπλοκ και μια γενική ανύψωση της περιοχής που συνεχίζεται μέχρι σήμερα. Τη διάνοιξη των κοιλάδων της ευρύτερης περιοχής έρευνας, η οποία συχνά συνοδεύεται από κατολισθήσεις, την καθορίζουν 4 δέσμες νεοτεκτονικών ρηγμάτων, ΒΔ/κής, ΒΑ/κής, ΔΒΔ/κής, και ΒΒΑ/κής διεύθυνσης. Το Πλειοτεταρτογενές επικάλυμμα που εμφανίζεται στην παράκτια και λοφώδη περιοχή αποτελείται από δύο λιθοστρωματογραφικές ενότητες. Η κατώτερη συνίσταται από αργίλους και άμμους, που αποτέθηκαν σε ένα λιμναίο έως υφάλμυρο περιβάλλον ιζηματογένεσης κατά τη διάρκεια του Πλειόκαινου έως το Κατώτερο Πλειστόκαινο και η ανώτερη από Καλάβριας ηλικίας δελταϊκά και χερσαία κροκαλοπαγή. Γενικά οι προσχώσεις χαρακτηρίζονται από λιθολογική ανομοιομορφία τόσο κατά την κατακόρυφη όσο και κατά την οριζόντια διεύθυνση και το πάχος τους παρουσιάζει βαθμιαία αύξηση από τα βορειότερα και νοτιότερα όρια προς το κεντρικό τμήμα της λεκάνης, όπου και υπερβαίνει τα 200 μ. Το ετήσιο ύψος βροχόπτωσης (1071 mm) στην περιοχή έρευνας είναι αρκετά υψηλό για τα δεδομένα της χώρας μας και κυμαίνεται από 640 – 900 mm στις πεδινές περιοχές, ενώ στις ορεινές περιοχές φθάνει τα 1560 mm. Τα τελευταία χρόνια παρουσιάζεται μια εποχιακή μετακίνηση των βροχοπτώσεων από τον χειμώνα προς την άνοιξη και το φθινόπωρο, η οποία συνεπάγεται απώλεια του διαθέσιμου νερού της ενεργής κατείσδυσης, λόγω αυξημένης εξατμισοδιαπνοής. Από υδρολογικής άποψης η λεκάνη του Γλαύκου δέχεται ετησίως κατά μέσο όρο 108,89 106 m3 νερού από βροχόπτωση, εκ’ των οποίων ποσοστό 48,9 % επανέρχεται στην ατμόσφαιρα με τις διαδικασίες της εξάτμισης και διαπνοής, 28,6 % απορρέει επιφανειακά και 22,5 % κατεισδύει, κυρίως σε σημαντικούς από υδρογεωλογική άποψη σχηματισμούς (ασβεστόλιθους και τεταρτογενείς αποθέσεις). Χαρακτηριστικό υδρογεωλογικό γνώρισμα της περιοχής έρευνας αποτελούν οι ημιαυτόνομες υδρογεωλογικά καρστικές ενότητες, που αναπτύσσονται λόγω της λεπιοειδούς και ρηξιγενούς τεκτονικής στην περιοχή και διαφοροποιούν την κίνηση του υπόγειου νερού. Σχετικά με τις προσχωματικές αποθέσεις του Τεταρτογενούς ο ελεύθερος υδροφόρος ορίζοντας της ανώτερης ζώνης κάμπτεται προοδευτικά και μεταπίπτει σε επάλληλους υπό πίεση υδροφόρους ορίζοντες στην παράκτια ζώνη. Στις αρχές της δεκαετίας του ’90 στην παράκτια περιοχή, λόγω της υπεράντλησης, διαπιστώθηκαν αρνητικές τιμές της πιεζομετρικής επιφάνειας σε απόσταση έως 3 Κm από την ακτή, με συνέπεια την αλμύρινση του προσχωματικού υδροφόρου από τη διείσδυση της θάλασσας. Η μείωση των αντλήσεων στα μέσα της δεκαετίας του ’90 οδήγησαν στην άνοδο των πιεζομετρικών στάθμεων και στην επανεμφάνιση φαινομένων αρτεσιανισμού των γεωτρήσεων της παράκτιας ζώνης. Από την επεξεργασία των αντλητικών δεδομένων διαπιστώθηκε η εμφάνιση υψηλών τιμών του συντελεστή της υδραυλικής αγωγιμότητας τόσο στους προσχωματικούς υδροφόρους της παράκτιας ζώνης, όσο και στους καρστικούς σχηματισμούς. Μικρότερες ταχύτητες κίνησης του υπόγειου νερού εμφανίζουν οι υδροφόροι των αποθέσεων του Νεογενούς, αλλά και των προσχώσεων της νότιας όχθης του ποταμού Γλαύκου σε σχέση με αυτούς της βόρειας όχθης, λόγω της επικράτησης των λεπτομερών έναντι των αδρομερών υλικών. Ο σημαντικότερος παράγοντας τροφοδοσίας του προσχωσιγενή υδροφόρου της λεκάνης του Γλαύκου είναι η πλευρική τροφοδοσία κατά μήκος της κοίτης του ποταμού και εν’ συνεχεία αυτός της πλευρικής τροφοδοσίας από τους ασβεστόλιθους, ενώ λιγότερο σημαντικοί εμφανίζονται οι παράγοντες του απευθείας κατεισδύοντος νερού από τις βροχοπτώσεις και από το περίσσευμα του προς αρδευτική χρήση νερού. Με βάση το ισοζύγιο εισροών – εκροών των προσχωματικών υδροφόρων της λεκάνης του Γλαύκου, για τα υδρολογικά έτη 1999 – 2002 προέκυψε μέσο ετήσιο πλεόνασμα 6,5*106 m3 νερού. Γενικά, αν εξαιρεθεί η παράκτια ζώνη της λεκάνης του Γλαύκου, η ποιότητα του νερού των προσχωσιγενών υδροφόρων, καθώς και των νεογενών αποθέσεων, αλλά και των καρστικών σχηματισμών της λεκάνης, κρίνεται καλή. Στην πλειονότητά τους τα υπόγεια νερά, όπως και τα επιφανειακά και τα πηγαία, εμφάνιζαν τον τύπο Ca-HCO3, που περιλαμβάνει γενικά νερά με καλή τροφοδοσία και ανανέωση κυρίως κατά μήκος των αξόνων αποστράγγισης. Η χωροχρονική μετακίνηση της ζώνης υφαλμύρινσης στην παράκτια ζώνη, την περίοδο 1999 – 2002, διαπιστώθηκε εκτός από την αυξημένη κατανομή διάφορων ιόντων και με την χρησιμοποίηση των συντελεστών S.A.R., Revelle και Schoeller, αλλά και των λόγων rBr-/rCl- και rBr-/rI-. Στη διάρκεια της περιόδου 1999 – 2002, προέκυψε μια αισθητή μείωση της ρύπανσης από τη διείσδυση θαλασσινού νερού στην παράκτια περιοχή. Σημαντικό ρόλο στην επιτάχυνση του ρυθμού της αποκατάστασης των παράκτιων υδροφόρων της λεκάνης του Γλαύκου διαδραμάτισε η πληθώρα γεωτρήσεων αυτόματης ροής στην παράκτια ζώνη, οι οποίες παροχετεύουν περί τα 3,5*106 m3 ρυπασμένου νερού, σε ετήσια βάση, προς τη θάλασσα. Η θέση και η χωροχρονική μετακίνηση της ζώνης υφαλμύρινσης στην παράκτια ζώνη διαπιστώθηκε επίσης από γεωηλεκτρικές έρευνες που πραγματοποιήθηκαν με τις διατάξεις Schlumberger, Wenner – Schlumberger και Pole – Pole. Από τη γεωηλεκτρική έρευνα διαπιστώθηκε ότι η διείσδυση του υφάλμυρου νερού σπανίως εμφανίζεται με τη μορφή μετώπου, αλλά ακολουθεί επιλεκτικές οδούς μέσω των αδρομερέστερων σχηματισμών, ενώ οι λεπτομερείς αργιλικοί σχηματισμοί παίζουν τον ρόλο υδραυλικού φραγμού. Τέλος, με τη μέθοδο της σεισμικής ανάκλασης προσδιορίστηκαν η γεωμετρία και το βάθος συνάντησης του υποβάθρου στην παράκτια ζώνη. Επισημαίνεται η ανάγκη τεχνητού εμπλουτισμού του προσχωσιγενή υδροφόρου ορίζοντα με τις χειμερινές απορροές του Γλαύκου για την ταχύτερη αποκατάσταση της ποιότητας του νερού και την αύξηση του υδατικού δυναμικού της λεκάνης. Εφαρμόστηκε η μέθοδος DRASTIC για την εκτίμηση της τρωτότητας των υπόγειων νερών απέναντι σε εξωτερική ρύπανση, όπου με βάση τις τιμές του δείκτη DRASTIC κατασκευάστηκε χάρτης τρωτότητας της περιοχής. Περιοχές υψηλής τρωτότητας εντοπίζονται στο παράκτιο τμήμα του υδροφορέα, ενώ αντίθετα περιοχές μέσης τρωτότητας στο Α/κό τμήμα του υδροφορέα. Τέλος, κατασκευάστηκε μαθηματικό ομοίωμα των υδροφορέων της προσχωματικής λεκάνης του Γλαύκου με την εφαρμογή του κώδικα MODFLOW παρέχοντας έτσι ένα όσο το δυνατόν πιο αξιόπιστο πρότυπο διαχείρισης του υπόγειου υδατικού δυναμικού της περιοχή έρευνας. / The Glafkos’ river basin is extended on the west side of the Panaxaikon mountain in the northwest area of the prefecture of Achaia, southeast of the city of Patras, occupying a total extent of 101,67 Km2 and constituting the main source of Patras’ water needs. It is characterized by the mediocre growth of the hydrographical network (a dendrite type of draining) and consequently the high permeability of rocks and the important infiltration at the expense of the runoff. The most important torrents that flow through the region of research are Xiropotamos, Filiouras, Souta, Verveniou and Elekistrianiko, which contribute inside the Glafkos River. The Alpine folded basin’s basement includes a sequence of pre-orogenetic sediments (marine limestone, radiolarites, etc) of the Pindos zone, and a clastic orogenetic sequence (flysch), which is constituted by alternations of silt rocks, sandstones and rarely conglomerates. The layers of the Pindos zone emerged at the final phase of the folding tectonics in the Lower Oligocene, where the Pindos’ thrust occurred in the form of a nappe, above the Gavrovo – Tripolitsa zone. The foreheads of the thrusts between the slices as well as the axes of folds have a NW – SE direction, with the direction of movement from east to west, and have a direct relation to the majority of the karstic springs. In the region of Patraikos Gulf, what prevails is a rhomboid faulting system with high slope and ENE, WNW directed normal faults that create a mosaic of fragmentized tectonic blocks and a general rising of region that continues until today. The opening up of the valleys in the wider region of research, which is often accompanied by landslides, is determined from 4 bunches of neotectonic faults directed NW, NE, WNW and NNE. The Plio-quaternary cover that appears in the coastal and hilly region is constituted by two stratigraphical units. The lower one consists of clays and sands, which were deposited in a lacustrine to brackish environment of sedimentation during the Pliocene to the Lower Pleistocene and the upper one consists of Calabria dating from the deltaic and land conglomerates. Generally the alluvium deposits are characterized by lithological heterogeneity both at the vertical and the horizontal direction and their thickness presents a gradual increase from the northerner and southerner limits to the central department of the basin, which exceeds 200 m. The annual height of rainfall (1071 mms) in the region of research is quite high for our country’s data and fluctuates from 640 to 900 mms in flat regions, whereas in the mountainous regions it reaches 1560 mms. During the last years, what takes place is a seasonal displacement of rainfall from winter to spring and autumn, which leads to the loss of the available water of the active infiltration because of increased evaporotranspiration. From a hydrologic aspect, the Glafkos basin receives annually, on average, 108,89 106 m3 of the water from rainfall, from which 48,9 % comes back to atmosphere with the processes of evaporation and transpiration, 28,6 % rises on the surface and 22,5 % infiltrates, mainly in important, from a hydrogeological aspect, formations (limestones and quaternary depositions). The semi-independent hydrogeologically karstic units, which are developed because of the laminated and faulty tectonics in the region and differentiate the movement of groundwater, constitute a characteristic hydrogeological feature of the region of research. In relation to the alluvium deposits, the unconfined aquifer of the superior area is progressively bent and falls into successive under pressure (confined) aquifers in the coastal area. At the beginning of the ‘90s in the coastal region, because of the overpumping, negative values of the piezometric surface in a distance up to 3 Km from the coastline were realised, having as a consequence the salinity of coastal alluvium aquifer from the seawater intrusion. The reduction of pumping in the middle of the ‘90s led to the rise of piezometric levels and to the reappearance of the phenomena of artesian wells in the coastal area. Due to the elaboration of the pumping data, what was realised is the appearance of high values of the hydraulic conductivity’s factor in the alluvium aquifers of the coastal zone as well as in the karstic aquifers. The aquifers of the Neogene formations as well as the alluvium aquifers of the southern bank of the river Glafkos present a smaller speed of movement of groundwater as compared to those of the northern bank, because of the predominance of the fine-grained clastics. The most important factor of the recharge of the Glafkos’ basin alluvium aquifer is basically the costal recharge from the river bank and then follows the inductive recharge from the limestones, whereas the direct infiltrated water from the rainfall and from the surplus of the irrigation water seem to be the least important factors. Based on the balance of the inflows – outflows of the Glafkos’ basin alluvium aquifer, an average annual surplus of 6,5*106 m3 of water has resulted, during the hydrologic years 1999 –2002. Generally, the quality of water in the alluvium aquifers as well as in the aquifers of Neogene formations, but also that in the karstic aquifers is considered to be good, if the coastal area of the Glafkos’ basin is excluded. Most of the groundwater, as well as the surface and spring water, presented the geochemical type Ca-HCO3, which generally includes water of good recharge and renewal, mainly along the drainage axes. The time-space movement of the brackish zone in the coastal area, in the period 1999 –2002, was realised not only by the increased distribution of various ions but also by the utilisation of factors S. A. R., Revelle and Schoeller, as well as the ratios rBr-/rCl- and rBr-/rI-. During the period 1999 – 2002, a perceptible reduction of the pollution from the saline intrusion in the coastal region took place. The abundance of wells of automatic flow into coastal area, which drain 3,5*106 m3 of brackish water, annually, to the sea played an important role in the acceleration of the restoration of the coastal basin aquifers of the river Glafkos. The position and the time-space movement of the brackish zone in the coastal area was realised also by geoelectrical researches that took place with the dispositions Schlumberger, Wenner – Schlumberger and Pole – Pole. Geoelectrical research revealed that seawater intrusion rarely appears in the form of a forehead, but follows selective paths via the coarse-grained clastics, while the fine-grained clastic formations play the role of a hydraulic barrier. Finally, the geometry and the depth of the basement in the coastal area were determined with the application of the seismic reflection method. The need of artificial enrichment of the alluvium aquifer from the wintry flows of the Glafkos River is pointed out, for a more rapid restoration of the water quality and the increase of the Glafkos’ basin water potential. The DRASTIC method was applied for the estimation of the vulnerability of the groundwater towards exterior pollution, where based on the DRASTIC indicator’s values, a map of the vulnerability of the region of research was constructed. Areas of high vulnerability are located in the coastal part of the aquifer, while areas of medium vulnerability are located in the eastern part of the basin. Finally, a mathematic model of the Glafkos’ basin alluvium aquifers was constructed with the application of code MODFLOW, thus providing an as much as possible reliable model of the management of the Glafkos’ basin groundwater potential.

Lietuvai vykdant vandenų politiką teko įgyvendinti ES direktyvų reikalavimus. Bendroji vandens politikos direktyva numato visą vandens apytakos gamtoje rato priežiūrą ir apsaugą, tad reikalaujama įgyvendinti vandens išteklių baseininio valdymo sistemą. Pagal šią sistemą susiejami upių baseinai ir požeminio vandens telkiniai, tarp kurių Lietuvos sąlygomis ryšio nėra, juo labiau jų ribos nesutampa. Šalis išsiskiria tarp daugumos Europos valstybių, nes turi palankias geologines ir klimatines sąlygas gausiems požeminio vandens ištekliams kauptis ir tik juos naudoja geriamam vandeniui tiekti. Todėl požeminio vandens, kaip vienintelio geriamojo vandens šaltinio Lietuvoje, apsauga yra labai svarbi. Baigiamojo magistro darbo tikslas yra išanalizuoti požeminio vandens išteklių baseininį valdymą ir jo įgyvendinimą bei ypatumus Lietuvoje. Kad pasiekti šį tikslą, buvo analizuojama esama požeminio vandens išteklių baseininio valdymo sistema Lietuvoje ir bandoma atskleisti požeminio vandens baseininio valdymo efektyvumą. Darbo įvade iškelta hipotezė, kad požeminio vandens išteklių baseininis valdymas Lietuvoje nevyksta efektyviai ir realiai negali padėti siekti Bendrojoje vandens politikos direktyvoje požeminiam vandeniui keliamų tikslų. Ekspertų nuomonė pateikiama visame darbe, o pagrindinai – paskutinėje darbo dalyje. Darbo pabaigoje pateikiamos išvados ir rekomendacijos. / Lithuania had to implement the requirements of EU directives when water policy was being implemented. The Water Framework Directive provides supervision and protection of the entire water circuit and requires to implement the river basin management system. This system joins the river basins and the bodies of groundwater, which have no link in the territory of Lithuania. In addition, the borders of both the river basins and the bodies of groundwater do not coincide. Lithuania differs from the majority of other European states because it has favourable geological and climatic conditions that account for the accumulation of abundant groundwater resources – only resources used for drinking water supply. Therefore the protection of groundwater is very important in Lithuania because it is only source of drinking water in this country. The aim of fhe final Master‘s work is to analyse the river basin management of groundwater resources and its implementation and peculiarities in Lithuania. To reach this aim the present river basin management system of groundwater resources has been analysed and the efficiency of this system has been exposed. The hypothesis that the river basin management of groundwater resources in Lithuania is not efficient and it can not help to reach the aims setted for groundwater resources in The Water Framework Directive is confirmed. The opinion of the experts is provided in the work and mainly in its last part. The conclusions and the proposals are... [to full text]

No description available.

Thesis (Ph. D.)--Stanford University, 1998. / Includes bibliographical references (leaves 349-357).

Made available in DSpace on 2016-06-02T20:39:16Z (GMT). No. of bitstreams: 1 4764.pdf: 1247781 bytes, checksum: 31d3eab8632bf51e154f8ddd4fe82a96 (MD5) Previous issue date: 2012-11-19 / Universidade Federal de Minas Gerais / This dissertation addresses the forms of acting of local government in water governance, presenting the case of the Basin Committee Tietê-Jacaré, located in the central region of São Paulo State. The river basin committees are decentralized bodies that aim to discuss and decide the ways in which water resources should be managed at the local level. The new form of governance of water includes several local stakeholders involved in its use, as sectors of civil society and municipalities in the region of the basin. Through a sociological perspective, the main objective is to understand the dynamics of representation and participation of stakeholders within the Basin Committee, focusing on municipal governments. The Committee is understood here as an expression of social space where different agents are present with different social positions and try to impose their world view for all who are present. Therefore, it is important to consider the construction of hierarchies and relations of interdependence involving the main groups active in this space. / Esta dissertação trata das formas de atuação do poder público local na governança da água, apresentando o caso da Bacia Hidrográfica do Tietê- Jacaré, localizado na região central do Estado de São Paulo. Os comitês de bacias hidrográficas são instâncias descentralizadas que têm objetivo de discutir e decidir as formas como os recursos hídricos devem ser geridos em escala local. A nova forma de governança das águas compreende diversos agentes locais envolvidos no seu uso, como setores da sociedade civil e das prefeituras da região da bacia. Através de uma perspectiva sociológica, o objetivo central é compreender a dinâmica da representação e da participação dos agentes dentro do Comitê de Bacia, enfocando os poderes públicos municipais. O Comitê é entendido aqui como expressão do espaço social onde estão presentes diferentes agentes com diferentes posições sociais que tentam impor sua visão de mundo para todos os que estão presentes. Nesse sentido, é importante considerar a construção de hierarquias e as relações de interdependências envolvendo os principais grupos atuantes nesse espaço.

Le bassin hydrographique de la Seine figure parmi les bassins français les plus anthropisés. Les communautés piscicoles qui le peuplent sont potentiellement marquées par les pressions humaines qui s'exercent sur le milieu aquatique, et dont l'ampleur depuis l'Époque industrielle a été grandissante. L'objectif de ce travail était d'identifier les facteurs à l'origine des modifications de la répartition des peuplements de poissons sur le temps long. Afin de mettre en évidence les possibles changements intervenus durant les deux derniers siècles, ce travail a été mené en croisant deux types d'approches, l'une historique et l'autre écologique. Cette étude, basée sur des données d'observations de poissons dans le bassin de la Seine depuis le début du XIXe siècle, montre une importante modification de la faune piscicole (i.e. introductions et disparitions d'espèces) à l'échelle du bassin. Par ailleurs. L’analyse comparative des données historiques, pour lesquelles existent des mentions d'abondances, et des données écologiques actuelles montre que les aires de répartition de certaines espèces ont été très largement modifiées. Sur différents secteurs du bassin, les résultats témoignent d'évolutions parfois importantes de la composition des peuplements en lien avec différents types de pressions anthropiques exercées sur le milieu à des échelles d'espace et de temps variées. Ce travail confirme l'intérêt d'une approche interdisciplinaire dans la compréhension de l'histoire des écosystèmes. De futures recherches sont néanmoins nécessaires afin de cerner l'importance de facteurs plus locaux sur la répartition des espèces piscicoles. / In France, the Seine River basin has been harshly impacted by anthropogenic pressures since the Industrial revolution. Fish community is expected to be disturbed by these human pressures on aquatic environment. This thesis aimed to highlight the factors involved in the changes of fish species spatial distribution over the last two centuries using both historical and ecological approaches. The analysis of historical data of fish distributions on the Seine River basin showed some important modifications of fish communities (i.e. species introductions and extinctions) at the catchment scale, since the beginning of the XIXth century. The comparative study based on historical abundances and actual data showed that certain species have changed their distribution area. Besides, substantial evolutions in fish assemblages occurred in certain rivers, probably in relation to anthropogenic pressures acting at different spatial and temporal scales. This study confirms the interest of an interdisciplinary approach to improve knowledge of ecosystems' history. Nevertheless, future researches are still needed to better understand the effects of local factors on fish distribution area.