Διερεύνηση οριακών και αρχικών συνθηκών σε μοντέλο διφασικής ροής για την προσομοίωση ταχείας διήθησης νερού σε μακροπορώδη εδάφη

Η παρούσα εργασία έχει ως θέμα τη διερεύνηση των οριακών συνθηκών στην προσομοίωση της διήθησης του νερού στο έδαφος με το πακέτο προσομοίωσης MUFTE-UG. Η μελέτη αυτή εντάσσεται στην εφαρμογή και περαιτέρω ανάπτυξη του λογισμικού MUFTE-UG, στα πλαίσια του προγράμματος Grosshang στη δυτική Αυστρία, που αφορά ολισθαίνουσες πλαγιές. Κατ' αρχάς γίνεται μια γενική περιγραφή της εν λόγω περιοχής και του προγράμματος. Έπειτα περιγράφονται οι φυσικές αρχές σχετικά με τη ροή του νερού στο έδαφος. Συγκεκριμένα, μελετώνται οι ιδιότητες του εδάφους ως πορώδους μέσου, καθώς και της ροής της αποτελούμενης από δύο φάσεις, νερό και αέρα. Επίσης, συζητάται η ιδιαιτερότητα του εδάφους στη μελετώμενη περιοχή, δηλαδή οι μακροπόροι και η διαφορετική συμπεριφορά τους, οπότε προκύπτουν οι μαθηματικές εξισώσεις που τελικά χρησιμοποιούνται στο λογισμικό για να περιγράψουν τη ροή του νερού στο έδαφος. Εκτός αυτών, παρουσιάζονται τα διάφορα είδη μοντέλων που υπάρχουν για τη ροή νερού σε πορώδες μέσο και εξηγούνται η δομή και η λειτουργία του MUFTE-UG. Σχετικά με τις εφαρμογές με το λογισμικό πακέτο, πρώτα περιγράφονται οι παράμετροι και οι παραδοχές που υιοθετούνται στην εργασία. Παρουσιάζονται το σκεπτικό και η μορφή των αρχικών αλλά και των οριακών συνθηκών στα σύνορα του πεδίου ροής, δηλαδή των οριακών συνθηκών Dirichlet και Neumann. Επίσης, παρουσιάζονται και σχολιάζονται οι προσομοιώσεις και αντιπροσωπευτικά αποτελέσματα. Ειδικά μελετώνται οι περιπτώσεις των οριακών συνθηκών Dirichlet και Neumann για το νερό στο πάνω όριο του πεδίου ροής. Τέλος, παρουσιάζεται λεπτομερώς μια επέκταση αυτών των δύο, η οριακή συνθήκη Rainfall. Τα συμπεράσματα στηρίζονται σε προσομοιώσεις της διαδικασίας διήθησης για τις διάφορες συνθήκες, λαμβάνοντας υπόψη την ποσότητα και ταχύτητα διήθησης, καθώς και την αβεβαιότητα των υιοθετημένων παραμέτρων.