Υδρολογική προσομοίωση της ροής σε υδροφορείς υψηλής αβεβαιότητας

Τα σύγχρονα υπολογιστικά συστήματα έχουν δώσει τη δυνατότητα να προσομοιωθούν οι φυσικές διεργασίες με μοντέλα φυσικής βάσης που έχουν ικανοποιητική ταχύτητα αλλά και εύχρηστο γραφικό περιβάλλον εργασίας. Στην περίπτωση των υπόγειων υδροφορέων τα μοντέλα αυτά επιλύουν τη διαφορική εξίσωσης ροής με κάποια αριθμητική μέθοδο που απαιτεί λεπτομερή διακριτοποίηση του πεδίου ροής. Παρόλα αυτά, υπάρχουν περιπτώσεις στις οποίες τα μοντέλα λεπτομερούς διακριτοποίησης δεν αποτελούν την πιο ενδεδειγμένη επιλογή. Οι περιπτώσεις αυτές ονομάζονται στην παρούσα διατριβή υδροφορείς υψηλής αβεβαιότητας. Στόχος της διατριβής είναι η ανάδειξη εξειδικευμένων μεθόδων και η κατασκευή συναφών μοντέλων για τη μελέτη αυτών των υδροφορέων. Οι πρωτότυπες συμβολές αυτής της διατριβής είναι οι ακόλουθες: α) το μοντέλο ευέλικτης διακριτοποίησης, β) το υδραυλικό ανάλογο, γ) η μελέτη σφάλματος πολυκυτταρικών μοντέλων, και δ) η μικτή εξίσωση ροής. Οι τεχνικές αυτές εφαρμόστηκαν σε ένα συνθετικό και σε έξι πραγματικούς υδροφορείς. Από την εφαρμογή του μοντέλου στους καρστικους υδροφορεις Λιλαίας, Βregava και πηγών Αλμυρού Αγίου Νικολάου πρόεκυψε το συμπέρασμα ότι η μικτή εξίσωση είναι πλεονεκτική μόνο όταν υπάρχουν αξιόπιστες μετρήσεις στάθμης. Όταν η διακύμανση της στάθμης δεν είναι το ζητούμενο από την προσομοίωση τότε η γραμμική εξίσωση Darcy πλεονεκτεί τόσο από άποψη απλότητας (λιγότερες παραδοχές) όσο και από λειτουργική άποψη (ταχύτερη επίλυση). Από την εφαρμογή στον υδροφορέα της Δυτικής Θεσσαλίας αναδέχθηκε το βασικό πλεονέκτημα των πολυκυτταρικών μοντέλων που είναι η ικανοποιητική ακρίβεια ακόμα και με μικρό πλήθος κυττάρων διακριτοποίησης, το όποιο συνεπάγεται μεγάλη ταχύτητα υπολογισμού. Από όλες τις εφαρμογές πρόεκυψε ότι η ολοκληρωμένη προσομοίωση είναι ο σημαντικότερος παράγοντας για την επιτυχή μοντελοποίηση ενός σύνθετου υδρολογικού συστήματος.