Optimization of groundwater resources management in polluted aquifers

see the original item page
in the repository's web site and access all digital files if the item*

2007 (EN)
Βελτιστοποίηση της διαχείρισης μολυσμένου υδροφορεά με κριτήριο την ελαχιστοποίηση του κόστους επεξεργασίας του αντλούμενου νερού
Optimization of groundwater resources management in polluted aquifers

Μούτη, Μαργαρίτα Λάμπρου

Ένα από τα σημαντικότερα περιβαλλοντικά προβλήματα είναι η ρύπανση των υπόγειωννερών. Τα χαρακτηριστικά και οι ιδιαιτερότητες των υπόγειων υδροφορέων καθιστούν πολύδύσκολη την ανίχνευση και την παρακολούθηση της ρύπανσης των υπόγειων νερών καθώςκαι την απορρύπανσή τους.Σκοπός αυτής της διπλωματικής εργασίας είναι να εξετάσει τη βελτιστοποίηση διαχείρισηςμολυσμένου υδροφορέα με κριτήριο την ελαχιστοποίηση του κόστους επεξεργασίας τουαντλούμενου νερού. Για την επίτευξη αυτού του σκοπού, μελετάται εφαρμογή καιχρησιμοποιείται η μέθοδος των γενετικών αλγόριθμων κατόπιν ανάπτυξης κατάλληλουαριθμητικού κώδικα με χρήση γλώσσας προγραμματισμού qbasic.Αναλυτικότερα, σε συγκεκριμένη περιοχή, με δεδομένα τα πηγάδια φόρτισης και τησυνολική παροχή άντλησης, επιλέγονται τα χαρακτηριστικά των πηγαδιών άντλησης, δηλαδήη κατανομή των παροχών και οι συντεταγμένες τους. Δημιουργούνται διάφορα σενάρια, πουβασίζονται στις αλλαγές των διαστάσεων της περιοχής εφαρμογής και επιλέγονται οικαλύτερες θέσεις με βάση το κόστος επεξεργασίας του αντλούμενου μολυσμένου νερού. Τοκόστος εξαρτάται από την παροχή του πηγαδιού άντλησης και από το χρόνο άφιξης τουρύπου σε αυτό. Για τη μεταφορά του ρύπου λαμβάνεται υπόψη η συναγωγή.Σε περιοχές εφαρμογής μεγάλων διαστάσεων, για όλα τα σενάρια, τα πηγάδια άντλησηςτοποθετούνται μακριά από τα πηγάδια φόρτισης στις οριογραμμές του πεδίου εφαρμογής καιτο κόστος είναι μηδενικό. Σε περιοχές εφαρμογής μικρών διαστάσεων, για την πλειοψηφίατων σεναρίων, τα πηγάδια άντλησης τοποθετούνται πάλι μακριά από τα πηγάδια φόρτισης,στις γωνίες της περιοχής εφαρμογής, και επιλέγεται η λύση με το χαμηλότερο κόστος ωςκαλύτερη.Στη συνέχεια, για τη μεταφορά του ρύπου λαμβάνεται υπόψη εκτός από τη συναγωγή καιη διασπορά. Τα αποτελέσματα από την εφαρμογή του προγράμματος έδειξαν ότι ο ρύποςεισέρχεται στα πηγάδια άντλησης νωρίτερα και αυτό έχει σαν επακόλουθο την αύξηση τουκόστους επεξεργασίας του αντλούμενου νερού.Συμπερασματικά, επιτεύχθηκε η εύρεση πιθανών βέλτιστων λύσεων ή ομάδων βέλτιστωνλύσεων με τη μέθοδο των γενετικών αλγορίθμων. Επιπλέον, πρέπει να λαμβάνεται υπόψη ηεπίδραση της διασποράς διότι μειώνεται αρκετά ο χρόνος άφιξης του ρύπου σε πηγάδι άντλησης.
This diploma thesis focuses on optimal management of aquifers with pollution problemsby minimizing treatment cost of water pumped at a given total flow rate, from threeproduction wells, situated in the same restricted area with two wells that inject polluted water.The cost depends on the pollutant breakthrough time to each production well and therespective well flow rate. First, we consider advective pollutant transport only, by means of amoving point technique. Then the effect of dispersion is taken into account, too, in anapproximate way. Genetic algorithms are used as the optimization tool. The code isdeveloped in Quick Basic computer language.Data include aquifer features, coordinates of three wells (one production well and twoinjection wells), injection flow rates and the required total water flow rate. Optimization resultsinclude the distribution of the total required water flow rate to the three production wells andthe coordinates of the two of them.The optimization code has been executed many times for different sizes of the well area,in order to arrive to accurate conclusions. The respective results are presented in the form offigures and diagrams. In areas with large dimensions, the production wells are situated faraway from the injection wells, close to the boundaries and the cost is zero. In areas withsmaller dimensions, the production wells are situated again far away from the injection wells,but the minimum cost is not zero. Moreover the cost is larger when dispersion is taken intoaccount.

Postgraduate Thesis / Μεταπτυχιακή Εργασία

Πηγάδι άντλησης
Μεταφορά ρύπου
Production well
Groundwater resources
Pollutant transport
Γενετικοί αλγόριθμοι
Qbasic (quick basic)
Μολυσμένοι υδροφορείς
Polluted aquifers
Υπόγειοι υδατικοί πόροι
Genetic algorithms

Αριστοτέλειο Πανεπιστήμιο Θεσσαλονίκης (EL)
Aristotle University of Thessaloniki (EN)



Αριστοτέλειο Πανεπιστήμιο Θεσσαλονίκης, Πολυτεχνική Σχολή, Τμήμα Πολιτικών Μηχανικών

This record is part of 'IKEE', the Institutional Repository of Aristotle University of Thessaloniki's Library and Information Centre found at http://ikee.lib.auth.gr. Unless otherwise stated above, the record metadata were created by and belong to Aristotle University of Thessaloniki Library, Greece and are made available to the public under Creative Commons Attribution-ShareAlike 4.0 International license (http://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0). Unless otherwise stated in the record, the content and copyright of files and fulltext documents belong to their respective authors. Out-of-copyright content that was digitized, converted, processed, modified, etc by AUTh Library, is made available to the public under Creative Commons Attribution-ShareAlike 4.0 International license (http://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0). You are kindly requested to make a reference to AUTh Library and the URL of the record containing the resource whenever you make use of this material.

*Institutions are responsible for keeping their URLs functional (digital file, item page in repository site)