Risk assessment is made to determine risks with contaminated areas and to determine which treatment the area requires. In Sweden, risk assessment is divided into three levels: risk analysis, facilitated risk assessment and detailed risk assessment. In detailed risk assessment site-specific guideline values are developed to compare with values of contaminants that are measured in the area. Site-specific guideline values vary with geological and hydrogeological parameters. The purpose of this report is to examine which of these parameters that affect the guideline values. The examination was done using a calculating program for consideration from the Swedish Environmental Protection Agency from the year of 1997. The study shows that some of the geological and hydrogeological parameters affect the site-specific guideline values for metals in different ways and others do not.   Using the program from the Swedish Environmental Protection Agency is a simple way to calculate site-specific guideline values. It’s important to make sure that relevant values are chosen to get correct results. The calculating program is still not definitive so it’s important to be careful when using it. Another purpose of the report is to compare how guideline values have developed from the Swedish Environmental Protection Agency’s model for calculating guideline values from the year of 1997 with their new report whit the same purpose from the year of 2007. Guideline values for all metals that have been considered are lower in the new model from the year of 2007 compared to the model from the year of 1997.

<p>This study tested a dynamic modelling approach based on salt application, meteorological data and generic descriptions of hydrogeological environments for describing the spread of deicing salt to the surroundings and the corresponding increase in chloride storage in soil. Both the amount of chloride storage and the annual variation pattern were significantly altered due to deicing salt application and spread to the roadside environment. Data from field investigations comprising different hydrogeological environments and different methods of measurement were used to examine the variability of the salt deposition pattern in the vicinity of the road, and to test the performance of the model with respect to different soils and vegetation types. The use of typical hydrogeological environments to represent inputs to the model was shown to be useful to demonstrate the importance of soils, vegetation type and groundwater conditions for modelling the impact of deicing salt on soil water and the response to environmental changes in the vadose zone. However, the use of hydrogeological environment could also be misleading in view of the high degree of variability at the field scale. The different methods of measurements and simulations represented different spatial and temporal scales that were shown to be complementary useful to quantify the different pathways of deicing salt in the roadside environment. Continuous simulations complemented with selected field monitoring should therefore be promoted.</p> / QC 20100526

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.

Στην παρούσα εργασία έγινε προσπάθεια να διερευνηθούν οι υδρογεωλογικές συνθήκες των καρστικών υδροφόρων οριζόντων του κεντρικού τμήματος του νομού Αχαΐας και να οριοθετηθούν οι κύριες υδρογεωλογικές λεκάνες ή ενότητες της περιοχής. Στα πλαίσια της έρευνας αυτής εκτελέσθηκαν οι παρακάτω εργασίες: α) Γεωλογική αναγνώριση της περιοχής. β) Ανάλυση του υδρογραφικού δικτύου και του μορφολογικού αναγλύφου της περιοχής έρευνας. γ) Χάραξη γεωλογικών τομών που καλύπτουν όλη την περιοχή μελέτης με σκοπό τη διερεύνηση του υδρογεωλογικού καθεστώτος στην περιοχή. δ) Αναγνώριση των κυριοτέρων πηγών στην ύπαιθρο και σχεδιασμός σκαριφημάτων για κάθε μία από αυτές. ε) Χάραξη υδρογεωλογικών λεκανών για την περιοχή μελέτης που αποστραγγίζονται από τις αντίστοιχες πηγές. ζ) Επεξεργασία των υδροχημικών δεδομένων στα νερά των πηγών. Σύμφωνα με τα αποτελέσματα που προέκυψαν από την παρούσα έρευνα φαίνεται ότι η έντονη τεκτονική καταπόνηση που έχουν δεχθεί οι γεωλογικοί σχηματισμοί κατά το παρελθόν παίζει σημαντικό ρόλο στη διαμόρφωση των υδρογεωλογικών λεκανών της περιοχής, καθώς τα ρήγματα ελέγχουν την εξάπλωσή τους. Ακόμη, τα παράλληλα τεκτονικά λέπια δημιουργούν υδρογεωλογικές λεκάνες διεύθυνσης περίπου Β-Ν. Τοπικό επίπεδο βάσης αποτελούν πολλές φορές οι πυριτικές παρενστρώσεις των ανωκρητιδικών ασβεστολίθων, αφού συντελούν στο σχηματισμό μικρής σημασίας υδροφόρων οριζόντων. Στα μέτωπα των επωθήσεων παρουσιάζεται μεγαλύτερο ποσοστό καρστοποίησης των ασβεστολίθων (π.χ. Καλούσι, Πλατανόβρυση) λόγω μεγαλύτερης καταπόνησης των πετρωμάτων στις περιοχές αυτές. Τα διαγράμματα Piper δίνουν γενικά τύπο νερού Ca – HCO3 που δείχνει νερά που φιλοξενούνται σε καθαρά ασβεστολιθικούς υδροφόρους. Τέλος, η πλήρης ή μερική υδρομάστευση των πηγών συντελεί στην αλλαγή του υδραυλικού καθεστώτος των πηγών, με αποτέλεσμα μερικές από αυτές να μην λειτουργούν πλέον, ενώ η ρύπανση του νερού των πηγών σε ορισμένες θέσεις οφείλεται καθαρά σε ανθρωπογενείς δραστηριότητες. / This paper presents the results of the hydrogeological research in the karst aquifers conducted in the central part of the Achaia province, as well as the limitation of the hydrogeological basins. During the research, the tasks that were performed were the following: a) Geological research of the whole area. b) Geomorphological and hydrographical analysis of the research area. c) Side elevations in order to define the hydrogeological conditions in the exploration area. d) Location of the springs and drawing side elevations for each one of them. e) Drawing of the hydrogeological basins that are dewatered of the springs. f) Elaboration of the hydrochemical data of the spring waters. According to the results that came up at the end of this research, it seems that the tectonic pressure to the rocks and the sediments of the area has infected the development of the hydrogeological basins because the faults usually control their diffusion. Furthermore, the parallel tectonic flakes form hydrogeological basins with a North-South orientation. Local base-level of the karst aquifers are usually the clay intrusions inside the limestone layers, that form aquifers of small importance. In the areas near the thrust, there is bigger solution in the karst aquifers (e.g. Platanovrisi, Kalousi etc.), because of the amount of pressure that affected those areas. The Piper diagrams suggest a water type of Ca-HCO3 that shows water from limestone aquifers. Finally, the use of the spring waters in many cases is so big that it affects the level of the underground water, while the contamination of the water seems to be imputed to the stock farming in some places.

Submitted by Raniere Barreto (raniere.barros@ufvjm.edu.br) on 2018-05-07T19:57:19Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) victor_luiz_batista_aguiar.pdf: 2508647 bytes, checksum: 87d9596e1cf8e04b90b12aa373fa4748 (MD5) / Approved for entry into archive by Rodrigo Martins Cruz (rodrigo.cruz@ufvjm.edu.br) on 2018-05-08T12:30:45Z (GMT) No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) victor_luiz_batista_aguiar.pdf: 2508647 bytes, checksum: 87d9596e1cf8e04b90b12aa373fa4748 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-05-08T12:30:45Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) victor_luiz_batista_aguiar.pdf: 2508647 bytes, checksum: 87d9596e1cf8e04b90b12aa373fa4748 (MD5) Previous issue date: 2017 / A crescente demanda pela utiliza??o de recursos h?dricos em nossa sociedade faz com que seja necess?ria a amplia??o dos meios de capta??o de ?gua. As ?guas subterr?neas surgem como alternativa ? capta??o convencional, tendo em vista que o armazenamento da ?gua nas camadas inferiores do solo garanta a manuten??o da qualidade deste recurso, uma vez que passam por processos naturais de filtra??o. Nesse sentido, a caracteriza??o dos sistemas aqu?feros por meio de modelagem matem?tica surge como ferramenta de aux?lio na compreens?o do fluxo subterr?neo local. A presente pesquisa tem como principal objetivo analisar o comportamento hidrogeol?gico do munic?pio de Te?filo Otoni - MG, com base em simula??es oriundas de modelos conceituais, pelo m?todo das diferen?as finitas. Por meio de simula??o de propriedades influentes no transporte h?drico como taxa de recarga, vaz?o de bombeamento de po?os e condutividade hidr?ulica, foi poss?vel observar as varia??es nos valores m?ximos e m?nimos de carga hidr?ulica em pontos discretizados nos limites do modelo conceitual proposto, auxiliando assim no entendimento dos resultados obtidos. / Disserta??o (Mestrado Profissional) ? Programa de P?s-Gradua??o em Tecnologia, Sa?de e Sociedade, Universidade Federal dos Vales do Jequitinhonha e Mucuri, 2017. / The growing demand for the use of water resources in our society makes it necessary to expand the means of abstraction of water. Groundwater emerges as an alternative to conventional abstraction, owing to the storage of water in the lower layers of the soil ensures the maintenance of the quality of this resource, since they undergo natural filtration processes. In this sense, the characterization of the aquifer systems through mathematical modeling appears as a tool to aid in the understanding of the local underground flow. The present research has as main objective to analyze the hydrogeological behavior of Te?filo Otoni - MG, based on simulations derived from conceptual models, by the finite difference method. By means of simulation of influent properties in the water transport as recharge rate, well pumping rate and hydraulic conductivity it was possible to observe the variations in the maximum and minimum values of hydraulic head in discretized points within the limits of the proposed conceptual model, thus helping in the understanding of the results obtained.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / This paperwork approaches the main aspects related to the study of the Bauru Aquifer, its exploitation and use, as well as its potentialities in the region of Triangulo Mineiro, in special the city of Araguari, where the main focus of this research took place. The aim is to map the hydrological parameters of the Bauru formation, in the urban limits of Araguari, grouping all data raised by the literature, which were found to be spread over several recent studies. It was also used numerical simulations to determine the downgrades, the flow lines and the water flow speed in the aquifer. The knowledge of the parameters and of the flow in the water source is justified since the aquifer is the primary source of the city. Therefore, a numerical study and flow simulations in the Bauru Aquifer was carried out based on the Finite Difference Model for Unconfined Aquifers, thus allowing the study to be more detailed and precise. In order to mapping the hydrogeological parameters, it were gathered information about 65 wells, located mostly in urban areas, where it was attempted to characterize them with values of hydraulic conductibility, storage coefficient, transmissivity and saturated thickness. The survey included data collection in several scientific papers to consolidate a larger amount of data collection over each well; besides computational tasks, such as interpolation of spatial data and map building of the gathered parameters. The importance of the study, in regional terms is justified because The aquifer Bauru is responsible for 100% of public supply of the city of Araguari, being valid in order to assist future guidelines in managing the aquifer system of the region and take better advantage of its resources, pointing possible saturation places due to exploitation, and better monitoring locations, once the apparent speed of the aquifer groundwater is known. / O presente trabalho aborda os principais aspectos relacionados com o estudo do Aquífero Bauru, sua explotação e uso, bem como suas potencialidades na região do Triângulo Mineiro, em especial, na cidade de Araguari (MG), que constitui o principal foco desta pesquisa. Realizou-se um mapeamento dos parâmetros hidrogeológicos da Formação Bauru, na zona urbana de Araguari, agrupando todos os dados levantados pela literatura, os quais encontravam-se dispersos em diversos trabalhos recentes. Também foram utilizadas simulações numéricas para determinar os rebaixamentos, as linhas de fluxo e as velocidades de escoamento da água no aqüífero. O conhecimento dos parâmetros e do escoamento no manancial justifica-se, uma vez que o aqüífero é a principal fonte de abastecimento da cidade. Para tal, foi realizado um estudo numérico e simulações do fluxo no Aquífero Bauru, a partir do Método das Diferenças Finitas para aqüíferos livres, permitindo assim, um estudo mais detalhado e preciso. Para o mapeamento dos parâmetros hidrogeológicos, foram levantados 65 poços, localizados, em sua maioria na zona urbana, onde buscou-se caracterizá-los com os valores de condutividade hidráulica, rendimento específico, transmissividade e espessura saturada. A pesquisa incluiu coletas de dados em diversos trabalhos científicos, tentando totalizar uma maior quantidade de dados a cerca de cada poço; além de trabalhos computacionais, como a interpolação de dados espaciais e a confecção de mapas dos parâmetros levantados. A importância do estudo, em termos regionais, é justificada pelo fato do Aquífero Bauru ser responsável por 100% do abastecimento público da cidade de Araguari, sendo válido como forma de auxiliar as futuras diretrizes para a gestão do sistema aqüífero da região, para seu melhor aproveitamento, indicando possíveis lugares de saturação de explotação e também melhores locais de monitoramento, uma vez conhecidas as velocidades aparentes da água subterrânea do aqüífero. / Mestre em Engenharia Civil

Certain types of waste, e.g. bottom ash originating from municipal solid waste incineration (MSWI bottom ash) can be used as road construction materials. A potential problem is the possibility of substances leaching out of the road and spreading in the surrounding groundwater. The aim of this master’s thesis is to conclude whether hydrogeological type settings can be employed to, based on local conditions, provide an estimate of the probable spreading of these substances in the surrounding groundwater, and whether certain types of soils can be identified as being less suitable for the localization of a MSWI bottom ash road. A hydrogeological type setting is defined as a mappable unit with similar hydrogeological properties. An advantage of this approach would be that mainly existing maps and surveys could form the basis for the assessment. The work has been performed by placing a hypothetical road construction in different hydrogeological type settings. The expected patterns of spreading has then been evaluated using theoretical reasoning and analytical and numerical models. The method can be used. In the report various type settings are defined. In several cases further information will be required to render possible a more exact estimate of the spreading. By locating the road on less permeable soils to reduce the local spreading of substances in groundwater, a greater proportion of the water will be drained as surface water. Thus it becomes important to take into account surface water transport aswell. In the report a procedure to estimate the maximum concentrations in groundwater at locations situated downstream the road is presented. This estimate could be used as basis for a more balanced valuation of appropriateness, e.g. by relating the estimated concentrations to background values. / Vissa typer av avfall, exempelvis slaggrus (sorterad bottenaska från avfallsförbränning), kan användas som vägbyggnadsmaterial. Ett potentiellt problem är möjligheten att ämnen lakas ut ur vägen och sprids i omgivande grundvatten. Syftet med detta examensarbete är att avgöra om hydrogeologiska typmiljöer kan användas för att, utifrån omgivningens förutsättningar, ge en bild av hur den vidare spridningen av dessa ämnen i omgivande grundvatten sannolikt ser ut, och om vissa typer av mark kan pekas ut som mindre lämpade för lokalisering av en slaggrusväg. En hydrogeologisk typmiljö definieras som ett område möjligt att avgränsa med avseende på karakteristiska hydrogeologiska förhållanden. En fördel med angreppssättet skulle vara att underlagsmaterialet till bedömningen då kan utgöras av i huvudsak befintligt kartmaterial. Studien har utförts genom att en hypotetisk vägkonstruktion placerats in i olika hydrogeologiska typmiljöer. De troliga spridningsscenarierna har sedan utvärderats genom teoretiska resonemang, samt genom användande av analytiska och numeriska modeller. Metodiken går att använda och i rapporten definieras olika typmiljöer. I flera fall kommer platsspecifik kunskap behöva inhämtas för en närmare beskrivning av spridningsbilden. Genom placering av vägen på tätare mark för att minska lokal spridning av ämnen i grundvatten kommer en större andel av vattnet att avledas som ytvatten. Därmed blir det viktigt att även inhämta kunskap om transport med ytvatten. I rapporten presenteras också en metod för uppskattning av maximala halter i grundvatten nedströms en väg. Denna metod kan användas som underlag för en mer nyanserad värdering av lämplighet, genom att de uppskattade halterna relateras till bakgrundsvärden eller lämpliga riktvärden.

La plaine de la Crau (Bouches-du-Rhône, France) renferme une nappe phréatique alluviale qualifiée de « ressource patrimoniale ». Débutée il y a près de 500 ans par la création d’un réseau de canaux, la mise en culture de prairies, est encore aujourd’hui, pratiquée selon une technique d’irrigation traditionnelle par submersion. Provenant d’un autre bassin versant, les eaux d’irrigation ont un effet majeur sur la recharge de la nappe. Néanmoins l’urbanisation progressive du territoire, l’augmentation des prélèvements, et le changement climatique, menacent l’équilibre actuel de la nappe de la Crau. La préservation de cette ressource nécessite donc la production d’un outil de gestion performant prenant en compte la globalité de cet hydro-système, ainsi que sa complexité géométrique et hydrologique. Cette thèse présente une approche originale de modélisation hydrogéologique en estimant à chaque étape les variables et paramètres nécessaires de manière indépendante, réduisant ainsi un problème récurrent d’équifinalité. Constituant donc un outil prospectif fiable, ce nouveau modèle est alimenté par des scénarios réalistes permettant d’observer les impacts du changement climatique, de l’évolution de l’occupation des sols planifiée et de réductions occasionnelles de la dotation en eaux d’irrigation à l’horizon 2030. Sous les effets combinés de ces réductions de la recharge (jusqu’à -19%), la nappe phréatique de la Crau pourrait être soumise à une diminution de sa surface piézométrique allant jusqu’à 2 m entrainant l’assèchement de zones humides rares et protégées. / The Crau plain (Southern France) contains an alluvial aquifer described as a regional "heritage resource". Started nearly 500 years ago by creating a network of canals, the cultivation of grasslands is even today performed using a traditional technique of irrigation by flooding. Derived from another watershed, irrigation water has a major impact on the recharge of the aquifer. Nevertheless, urbanization of the territory, increase of uptakes, and climate change threaten the existing balance of the Crau aquifer. The preservation of this resource therefore requires the production of an efficient management tool accounting for the whole hydro-system in its hydrological and geometric complexity. This thesis presents an original approach of hydrogeological modeling by independently estimating, for each step, the necessary variables and parameters, reducing a recurring problem of equifinality. Providing a reliable forecasting tool, this new model is implemented by realistic scenarios to observe the impacts of climate change, the evolution of the planned land-use, and occasional reductions of irrigation input in 2030. Under the combined effects of these recharge reductions (up to -19%) the water table could be subjected to local decreases up to 2 m, leading to the drying up of rare and protected wetlands.

Les interactions entre la nappe phréatique peu profonde et les réseaux d’assainissement sont en général très complexes. Dans le but d’étudier l’impact des variations du niveau de la nappe phréatique sur les dégradations des conduites, un modèle hydrogéologique numérique tridimensionnel (3D) de la nappe phréatique ayant un aquifère multicouche au sein d’une zone de 83 km2 de l’agglomération bordelaise (Mérignac, Pessac, Talence) a été développé, calibré et validé. Pour ce faire, un modèle conceptuel de cet aquifère multicouche a dans un premier temps été défini sur la base des descriptions lithostratigraphiques des forages. Puis un travail géostatistique a été entrepris pour construire les limites des formations géologiques et les cartes piézométriques issues de campagnes de mesures de hauteurs d’eau de la nappe phréatique. Nous avons par la suite développé une méthodologie originale de transformation de l’information lithologique au droit des sondages en perméabilités, puis en champs de perméabilités en utilisant des méthodes géostatistiques. Dans un second temps, les conditions hydrogéologiques ont été simulées en utilisant le logiciel Visual Modflow ©. Les paramètres hydrogéologiques ont été calibrés manuellement et automatiquement sur la base des niveaux d’eau mesurés lors des campagnes de juillet 2010, octobre 2010 et mars 2011. La validation du modèle qui s’est effectuée en simulant les cotes piézométriques au pas mi-décadaire allant de juin 1993 à mai 2012 montre que les chroniques piézométriques observées sur les 35 piézomètres du domaine étudié sont correctement restituées et la dynamique de la nappe phréatique est reproduite. Dans un dernier temps, les distributions spatiales et temporelles des cotes piézométriques simulées ont permis d’identifier les zones d’ennoiement des réseaux d’assainissements en comparant les cotes piézométriques aux cotes des réseaux. Ces zones d’ennoiement ont été comparées aux principaux secteurs de casses de canalisations. Les secteurs de casses de canalisations sont localisés dans les zones à faible probabilité d’ennoiement des conduites. L’environnement naturel hydrogéologique pris comme paramètre isolé ne constitue donc pas un facteur explicatif au phénomène de casses des canalisations. / The interactions between shallow groundwater and sewer network are generally complex. The aim of this research is to study the impact of the water table level variation on the damages of the buried pipes. For this purpose, a three-dimensional (3D) numerical groundwater flow model of the shallow multi-aquifer of the Bordeaux urban area, within a 83 km2 area (Mérignac, Pessac, Talence), is developed, calibrated and validated. In order to do this, in a first step, a conceptual model was built based on stratigraphic descriptions of the boreholes. A geostastistical study was carried out to build the limits of the geological layers and the piezometrical maps from the measurement campaigns of water table levels. Then, an original methodology to transform the description of lithological units to local hydraulic conductivity values is proposed and the reconstruction of hydraulic conductivity fields at the urban scale was performed based on geostatistical methods. In a second step, hydrogeological conditions were simulated using the finite-difference groundwater flow model MODFLOW-2005 (Visual Modflow ©). The hydrogeological parameters were then calibrated manually and automatically based on water table elevation data measured in July 2010, October 2010 and March 2010. The model validation covered 6890 days, from June 1993 to may 2012. The results showed that the simulated heads are quite accurate and reproduce the main dynamics of the system at 35 piezometers. The spatial and temporal distribution of the heads of the piezometers simulated permitted to identify the flooding zones of the sewer network by comparing the piezometric head with the altitude of the networks. The sectors where the pipes are damaged were localized in the zone wherein there is low probability of flooding. Additionally, the natural hydrologic environment, taken as a sole factor, cannot explain the pipe breakage phenomena.

Ce manuscrit de thèse présente une nouvelle approche pour caractériser qualitativement et quantitativement la localisation et les propriétés des structures dans un aquifère fracturé et karstique à l’échelle décamétrique. Cette approche est basée sur une tomographie hydraulique menée à partir de réponses à une investigation de pompages et interprétée avec des méthodes d’inversions adaptées à la complexité des systèmes karstiques. L’approche est appliquée sur un site karstique d’étude expérimental en France, une première fois avec des signaux de pompage constants, et une deuxième fois avec des signaux de pompage harmoniques. Dans les deux cas, l’investigation a fourni des réponses de niveaux d’eau de nappe mesurés pendant des pompages alternés à différentes positions. L’interprétation quantitative de ces jeux de réponses consiste à les reproduire par un modèle avec un champ de propriété réaliste adéquat généré par inversion. Les méthodes d’inversions proposées dans ce manuscrit permettent de reconstruire un champ de propriétés hydrauliques réaliste en représentant les structures karstiques soit par un réseau généré par automates cellulaires, soit par un réseau discrétisé. Les résultats d’interprétations obtenus sur le site d’étude expérimental permettent d’imager les structures karstiques sur une carte et de « lire » leur localisation. De plus, les résultats obtenus avec les réponses à des pompages harmoniques tendent à montrer le rôle de la fréquence du signal sur les informations portées par les réponses. En effet, les fréquences plus élevées caractérisent mieux les structures les plus conductrices, alors que les fréquences plus faibles mobilisent des écoulements également dans des structures karstiques moins conductrices. / This thesis manuscript presents a novel approach to characterize qualitatively and quantitatively the structures localization and properties in a fractured and karstic aquifer at a decametric scale. This approach relies on a hydraulic tomography led from responses to a pumping investigation and interpreted with inversion methods adapted to the complexity of karstic systems. The approach is applied on a karstic experimental study site in France, a first time with constant pumping signals, and a second time with harmonic pumping signals. In both applications, the investigation resulted in groundwater level responses measured during alternated pumping tests at different locations. The quantitative interpretation of these sets of responses consists in reproducing these responses through a model with an adequate realistic property field generated by inversion. The inversion methods proposed in this manuscript permit to reconstruct a realistic hydraulic property field by representing the karstic structures either through a network generated by cellular automata, or through a discretized network. The interpretation results obtained on the experimental study site permit to image the karstic structures on a map and to‘read’ their localization. Furthermore, the results obtained with the responses to harmonic pumping tests tend to show the role of the signal frequency on the information carried by the responses. In fact, higher frequencies better characterize the most conductive structures, while lower frequencies mobilize flows also in less conductive karstic structures.