Μεταδεδομένα μαθήματος

Τίτλος Μαθήματος (Ελληνικά):
Περιβαλλοντική Γεωτεχνική
Τίτλος Μαθήματος (Αγγλικά):
Environmental Geotechnics
Επίπεδο μαθήματος:
Προπτυχιακό
Περιγραφή μαθήματος (Ελληνικά):
Το αντικείμενο της Περιβαλλοντικής Γεωτεχνικής είναι η προστασία του υπόγειου νερού και του εδάφους από την εν δυνάμει ρύπανση που σχετίζεται κυρίως με διαχείριση αποβλήτων (π.χ. ΧΥΤΑ) και με μεταφορά, αποθήκευση και χρήση τοξικών πρώτων υλών (π.χ. πετρελαιοειδή, διαλύτες). Το μάθημα στοχεύει (α) στην κατανόηση των βασικών διεργασιών που καθορίζουν την εξάπλωση και τον περιορισμό της ρύπανσης, (β) στην κριτική εφαρμογή των εξισώσεων που περιγράφουν αυτές τις διεργασίες και (γ) στην εξοικείωση με πρακτικές εφαρμογές και περιστατικά. Ένα περιστατικό ρύπανσης και αποκατάστασης εξελίσσεται στον χρόνο και στον χώρο. Γι' αυτό το μάθημα πρωτευόντως στοχεύει στο να αναδείξει τη χρονική κλίμακα (αρκετά χρόνια έως πολλές δεκαετίες) και τη χωρική κλίμακα τέτοιων περιστατικών (δεκάδες έως εκατοντάδες μέτρα, ακόμα και λίγα χιλιόμετρα σε περιπτώσεις πολλαπλών γειτονικών πηγών ρύπανσης). Παράλληλα, το μάθημα καλύπτει γνώσεις απαραίτητες για να εκτιμηθεί η σοβαρότητα της ρύπανσης και δίνει μια αίσθηση της δυσκολίας αποκατάστασης ενός ρυπασμένου χώρου.
Περιγραφή μαθήματος (Αγγλικά):
The object of Environmental Geotechnics is the protection of the subsurface (soil and groundwater) from potential pollutants related primarily to waste management (e.g. landfills) and to transporting, storing and handling toxic raw materials (e.g. petroleum products, solvents). The course aims to promote (a) comprehension of the main processes that govern the spreading of pollution and its containment, (b) judicious application of the equations describing these processes and (c) familiarization with case studies of contaminated sites. A case study of contamination and remediation evolves in time and in space. To this end, the course first and foremost aims to highlight the temporal scale (several years to decades) and the spatial scale of these cases (tens to hundreds of meters, even a few kilometers when multiple neighboring pollution sources exist). Meanwhile, the course covers background necessary to assess the severity of pollution and gives a sense of when a contaminated site is a “difficult” one to remediate.
Περιεχόμενα μαθήματος (Ελληνικά):
Εισαγωγή (περιστατικά ρύπανσης και αποκατάστασης υπεδάφους, νομοθεσία, πηγές και χαρακτηριστικά ρύπων), Aποτίμηση διακινδύνευσης, Μηχανισμοί εξάπλωσης της ρύπανσης (ποιοτική περιγραφή), Υπόγεια ροή, Κατάστρωση προβλημάτων και επιλογή μοντέλων, Αλληλεπίδραση ρύπων με το έδαφος, Μεταφορά ρύπων στο υπόγειο νερό (ποσοτική-μαθηματική περιγραφή), Τεχνολογίες αποκάταστασης υπεδάφους, Χώροι διάθεσης αποβλήτων.
Περιεχόμενα μαθήματος (Αγγλικά):
Introduction (case studies of contaminated sites, legislation, sources and characteristics of contaminants), Risk assessment, Mechanisms of pollution spreading (qualitative description), Subsurface flow, Modeling of physical systems, Soil-contaminant interaction, Contaminant transport in groundwater (quantitative-mathematical description), Remediation technologies for contaminated sites, Landfill liner design and materials.
Μαθησιακοί στόχοι μαθήματος (Ελληνικά):
Ο στόχος του μαθήματος έχει επιτευχθεί όταν στο τέλος του μαθήματος οι σπουδαστές και σπουδάστριες που το παρακολούθησαν: μπορούν να βρουν αξιόπιστα στοιχεία για τις επιπτώσεις ρύπων στην ανθρώπινη υγεία, έχουν ευχέρεια στην εφαρμογή αρχών υπόγειας ροής, μεταφοράς μάζας, και μεταφοράς ρύπων σε προβλήματα ρύπανσης και αποκατάστασης του υπεδάφους, είναι ικανοί να αντιμετωπίσουν τα γεωπεριβαλλοντικά θέματα σχεδιασμού εδαφικών διαφραγμάτων και ΧΥΤΑ, είναι εξοικειωμένοι με ένα ευρύ φάσμα τεχνολογιών εξυγίανσης υπεδάφους, έχουν την ικανότητα να πάρουν πρωτοβουλίες για τη μοντελοποίηση ενός προβλήματος (δηλαδή για το στήσιμο ενός απλοποιημένου προβλήματος που θα επιδέχεται επίλυση) και, είναι ενήμεροι κάποιων κοινωνικών διαστάσεων ή διαστάσεων δημόσιας πολιτικής των προβλημάτων ρύπανσης του υπεδάφους.
Μαθησιακοί στόχοι μαθήματος (Αγγλικά):
Course objectives are met when at the end of the course students: (a) can locate reliable data on the effects of contaminants on human health, (b) are confident in applying principles of mass transfer, groundwater flow and contaminant transport to problems of contamination and restoration of the subsurface, (c) are able to address the geoenvironmental aspects of landfill and clay barrier design, (d) are familiar with a wide range of remediation technologies, (e) are able to take initiatives related to modeling (i.e. related to the formulation of a simplified problem that admits solution) and, (f) are aware of some social or public policy dimensions of subsurface contamination and restoration problems.
Θεματική επιστημονική περιοχή:
Μηχανική και Τεχνολογία
Θεματική επιστημονική υπο-περιοχή:
Μηχανική Περιβάλλοντος
Προαπαιτoύμενα (Ελληνικά):
Το μάθημα δεν έχει προαπαιτούμενα πανεπιστημιακού επιπέδου. Θα βοηθήσει, χωρίς να είναι απαραίτητη, η εξοικείωση με υπόγεια ροή και με μερικές διαφορικές εξισώσεις.
Προαπαιτoύμενα (Αγγλικά):
The course has no university-level prerequisites.
Επιπλέον συνιστώμενη βιβλιογραφία και υλικό προς μελέτη (Ελληνικά):
Γιδαράκος, Ε. και Μ. Αϊβαλιώτη, 2005, Τεχνολογίες αποκατάστασης εδαφών και υπογείων υδάτων από επικίνδυνους ρύπους, Εκδόσεις Ζυγός. Domenico, P.A. and F.W. Schwartz, 1990, Physical and Chemical Hydrogeology, Wiley. Fetter, C.W., 1999, Contaminant Hydrogeology, 2nd edition, MacMillan. Freeze, R.A., and J.A. Cherry, 1979, Groundwater, Prentice Hall. LaGrega, M., P.L. Buckingham and J.C. Evans, 2001, Hazardous Waste Management, 2nd edition, McGraw Hill. Mitchell, J.K. and K. Soga, 2005, Fundamentals of Soil Behavior, 3rd edition, Wiley. Qian, X., R.M. Koerner and D.H. Gray, 2002, Geotechnical Aspects of Landfill Design and Construction, Prentice Hall.
Επιπλέον συνιστώμενη βιβλιογραφία και υλικό προς μελέτη (Αγγλικά):
Domenico, P.A. and F.W. Schwartz, 1990, Physical and Chemical Hydrogeology, Wiley. Fetter, C.W., 1999, Contaminant Hydrogeology, 2nd edition, MacMillan. Freeze, R.A., and J.A. Cherry, 1979, Groundwater, Prentice Hall. LaGrega, M., P.L. Buckingham and J.C. Evans, 2001, Hazardous Waste Management, 2nd edition, McGraw Hill. Mitchell, J.K. and K. Soga, 2005, Fundamentals of Soil Behavior, 3rd edition, Wiley. Qian, X., R.M. Koerner and D.H. Gray, 2002, Geotechnical Aspects of Landfill Design and Construction, Prentice Hall.
Δικτυακός τόπος μαθήματος:
https://ocw.aoc.ntua.gr/courses/CIVIL115
Άδεια χρήσης Creative Commons (CC) (Ελληνικά):
CC - Μη Εμπορική Χρήση - Όχι Παράγωγα Έργα
Άδεια χρήσης Creative Commons (CC) (Αγγλικά):
CC - Attribution-NonCommercial-NoDerivatives
Το ψηφιακό μάθημα καλύπτει το 100% της διδακτέας ύλης:
ναί
Οι βιντεο-διαλέξεις καλύπτουν το 80% της διδακτέας ύλης:
όχι
Κωδικός Μαθήματος (Ελληνικά):
1171
Λέξεις κλειδιά (Ελληνικά):
Περιβαλλοντική Γεωτεχνική, Μαρίνα Πανταζίδου, ΕΜΠ, Environmental Geotechnics, Marina Pantazidou, ΕΜΠ, προστασία υπεδάφους, ρύπανση υπεδάφους, υπόγεια ροή, μεταφορά ρύπων, τεχνολογίες αποκατάστασης
Λέξεις κλειδιά (Αγγλικά):
subsurface protection, subsurface contamination, subsurface flow, contaminant transport, remediation technologies
Ευχαριστίες (Ελληνικά):
Ο Κυριάκος Κανδρής και η Χαρά Παπαχατζάκη βοήθησαν στη δημιουργία του εκπαιδευτικού υλικού. Οι σπουδαστές που συμμετείχαν ενεργά στη διδασκαλία του μαθήματος στο ΕΜΠ συνέβαλαν καθοριστικά στη διαμόρφωσή του. Για τη διδάσκουσα, ήταν ιδιαίτερα πολύτιμες οι δουλεμένες απαντήσεις της Αναπληρώτριας Καθηγήτριας ΕΜΠ Νυμφοδώρας Παπασιώπη σε άβολες απορίες χημείας.
Ευχαριστίες (Αγγλικά):
Kyriakos Kandris and Chara Papachatzaki helped with the development of educational material. The students who participated actively in the course activities at NTUA were instrumental in its shaping. The instructor is grateful to Nymphodora Papasiopi, Associate Professor at NTUA, for thoughtful answers to nagging chemistry questions.
Όνομα διδάσκοντος (Ελληνικά):
Μαρίνα
Επώνυμο διδάσκοντος (Ελληνικά):
Πανταζίδου
Όνομα διδάσκοντος (Αγγλικά):
Marina
Επώνυμο διδάσκοντος (Αγγλικά):
Pantazidou
Πλήρες όνομα διδάσκοντος (Ελληνικά):
Μαρίνα Πανταζίδου
Φωτογραφία διδάσκοντος:
Συνδιδασκαλία:
όχι
Συμμετοχή συναδέλφου στο άνοιγμα του μαθήματος:
όχι
Αυτόνομο τμήμα:
ναί
Διδακτικές ώρες συνδιδασκαλίας:
0
Επίπεδο Προγράμματος Σπουδών:
Προπτυχιακό
Ίδρυμα:
Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο
Τίτλος τμήματος (Ελληνικά):
Σχολή Πολιτικών Μηχανικών
Τίτλος τμήματος (Αγγλικά):
School of Civil Engineering
Γλώσσα διδασκαλίας (Ελληνικά):
Ελληνικά
Γλώσσα διδασκαλίας (Αγγλικά):
Greek
Έτος σπουδών:
5
Εξάμηνο:
9
Τύπος μαθήματος:
Επιλογής
Διδακτικές ώρες στο εξάμηνο:
52
Περιγραφή Ιδρύματος (Ελληνικά):
Το Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο (ΕΜΠ) είναι το πιο παλιό και πιο φημισμένο εκπαιδευτικό ίδρυμα της Ελλάδας στον τομέα της τεχνολογίας και έχει συνεισφέρει τα μέγιστα στην επιστημονική, τεχνική και οικονομική ανάπτυξη της χώρας από την ίδρυση του το 1836. Είναι στενά συνδεδεμένο με την πάλη της Ελλάδας για ανεξαρτησία, δημοκρατία και κοινωνική πρόοδο. Tο 1873 εγκαταστάθηκε σε συγκρότημα κτιρίων στο κέντρο της πρωτεύουσας, στα μισοτελειωμένα, ακόμη, κτίρια της οδού Πατησίων και ονομάστηκε 'Eθνικό Mετσόβιο Πολυτεχνείο', συντετμημένα EMΠ προς τιμή των μεγάλων ευεργετών Γ. Aβέρωφ, N. Στουρνάρη, E. Tοσίτσα, των οποίων η γενέτειρα, το Mέτσοβο, μια μικρή ιστορική πόλη στη βορειοδυτική Eλλάδα, υπήρξε η κοιτίδα πολλών μεγάλων εθνικών ευεργετών.
Περιγραφή Ιδρύματος (Αγγλικά):
The National Technical University (NTUA) is the oldest and most prestigious educational institution of Greece in the field of technology, and has contributed unceasingly to the country's scientific, technical and economic development since its foundation in 1836. It is closely linked with Greece's struggle for independence, democracy and social progress. In Greek, NTUA is called the 'Ethnicon Metsovion Polytechnion' which stands for National Metsovion Polytechnic. It was named 'Metsovion' to honor the donors and benefactors Nikolaos Stournaris, Eleni Tositsa, Michail Tositsas and Georgios Averof, all from Metsovo, a small town in the region of Epirus, who made substantial donations in the last half of the 19th century.
Tίτλος προγράμματος σπουδών (Ελληνικά):
Πρόγραμμα προπτυχιακών σπουδών
Tίτλος προγράμματος σπουδών (Αγγλικά):
Undergraduate studies program
Περιγραφή προγράμματος σπουδών (Ελληνικά):
Το ισχύον πρόγραμμα σπουδών βασίζεται στη μεγάλης έκτασης αναθεώρηση που πραγματοποιήθηκε το 1996 και ενσωματώνει μικρότερης σημασίας τροποποιήσεις που έγιναν από τότε με σημαντικότερη αυτή των αλλαγών του έτους 2007. Η ακριβής ανάλυση των περιβαλλοντικών επιπτώσεων από τα πάσης φύσεως έργα Π.Μ., δεδομένου ότι οι κοινωνικές και ατομικές περιβαλλοντικές απαιτήσεις παρουσιάζουν ραγδαίους ρυθμούς αύξησης αλλά και προστιθέμενης εμπορικής αξίας, επιβάλλει τη συμπλήρωση της προπτυχιακής εκπαίδευσης με θέματα σχεδιασμού της τεχνικοοικονομικής και περιβαλλοντικής βελτιστοποίησης της ζωής των έργων. Η γενίκευση της εισαγωγής στο πρόγραμμα σπουδών του Π.Μ. μη τεχνικών μαθημάτων, τα οποία διαδραματίζουν σημαντικό ρόλο κατά την άσκηση του επαγγέλματός του, όπως οικονομία, διοίκηση, κοινωνικές και νομικές έννοιες, ποιότητα, ασφάλεια, περιβάλλον, ξένες γλώσσες και πολιτισμός, θεωρείται σήμερα απαραίτητη. Ο πολιτικός μηχανικός του 21ου αιώνα οφείλει να αντιλαμβάνεται και να γνωρίζει το περιβάλλον στο οποίο εργάζεται. Το πολιτιστικό, κοινωνικο‐ιστορικό περιβάλλον είναι το ίδιο σημαντικό με το πολιτικό, οικονομικό ή νομικό περιβάλλον. Στο πνεύμα αυτό, η εκπαίδευση των μηχανικών πρέπει να αναπτύσσει τόσο τις επαγγελματικές τους ικανότητες όσο και τις ανθρώπινες αρετές τους.
Περιγραφή προγράμματος σπουδών (Αγγλικά):
The current curriculum is based on extensive review in 1996 and incorporates minor amendments made since the most important changes is the year 2007. The exact analysis of the environmental impacts of any kind works AM, since social and personal environmental demands have rapidly increased and added business value, requires the completion of undergraduate education planning of logistical and environmental optimization of life projects. The generalization of the introduction in the curriculum AM non-technical courses, which play an important role in the exercise of his profession as economy, administration, social and legal concepts, quality, security, environment, foreign languages ​​and culture, considered essential today. The engineer of the 21st century must understand and be aware of the environment in which he works. The cultural, socio-historical context is as important as the political, economic or legal environment. In this spirit, the training of engineers should develop both their professional skills and their human qualities.
Προτεινόμενα συγγράμματα (Ελληνικά):
Καββαδάς, Μ. (2013) Στοιχεία Περιβαλλοντικής Γεωτεχνικής, Εκδόσεις Τσότρας Παπασιώπη, Ν. & Πασπαλιάρης, Ι. (2008) Αποκατάσταση Ρυπασμένων Εδαφών, Εκδόσεις ΕΜΠ
Μέθοδος διδασκαλίας (Ελληνικά):
Το μάθημα ακολουθεί ενιαία ροή με εναλλαγή αρχών (θεωρία) και εφαρμογών (προβλήματα). Στην παρουσίαση των αρχών παρεμβάλλονται διαγνωστικές ερωτήσεις πολλαπλής επιλογής που επιτρέπουν στους σπουδαστές να παρακολουθούν οι ίδιοι την πρόοδό τους. Στην παρουσίαση των εφαρμογών δίνεται έμφαση στο στήσιμο του προβλήματος, στο οποίο καλούνται να συμμετάσχουν οι σπουδαστές. Οι κατ’ οίκον εργασίες (ασκήσεις και θέμα) απαιτούν συστηματική αναζήτηση στο διαδίκτυο και στην επιστημονική βιβλιογραφία.
Μέθοδος διδασκαλίας (Αγγλικά):
Lectures and class participation.
Σύνδεσμος συγγράμματος στον Κάλλιπο:
Αριθμός Θεματικών Ενοτήτων:
10
Τίτλος Θεματικής Ενότητας:
1. Εισαγωγή
Αναλυτική περιγραφή Θεματικής Ενότητας:
Το αντικείμενο της Περιβαλλοντικής Γεωτεχνικής είναι εφαρμοσμένο [1-1P]. Αυτόν τον προσανατολισμό έχει και το μάθημα, που αρχίζει με ένα περιστατικό ρύπανσης και αποκατάστασης στην Ελλάδα [1CS]. Tα περιστατικά καθοδηγούν την επιλογή των βασικών ερωτημάτων [1-2P] τα οποία θα απαντηθούν στο μάθημα και διατυπώνονται σε καθημερινή γλώσσα ως εξής: Ποιος είναι ο κίνδυνος (από τη ρύπανση του υπεδάφους); Πού θα πάει ο ρύπος, πώς θα συμπεριφερθεί; Τι μπορούμε να κάνουμε για να μειώσουμε τον κίνδυνο; Πότε τα πράγματα είναι σχετικά εύκολα, πότε ζόρικα, γιατί; Η εισαγωγή περιλαμβάνει επίσης επισκόπηση της νομοθεσίας [1-3P], των πηγών και των χαρακτηριστικών των ρύπων που ενδιαφέρουν την Περιβαλλοντική Γεωτεχνική [1-4P].
Τίτλος Θεματικής Ενότητας:
2. Aποτίμηση διακινδύνευσης
Αναλυτική περιγραφή Θεματικής Ενότητας:
Αυτή η θεματική ενότητα αναφέρεται στις επιπτώσεις της ρύπανσης από χημικές ουσίες στην ανθρώπινη υγεία και γι’ αυτό αφορά κάθε ενεργό πολίτη. Αντιμετωπίζει το βασικό ερώτημα που διατυπώθηκε σε καθημερινή γλώσσα ως «ποιος είναι ο κίνδυνος» και το επαναδιατυπώνει, για να μπορεί η απάντηση να χρησιμέψει στη λήψη αποφάσεων σε περιστατικά ρύπανσης, εισάγοντας την έννοια της διακινδύνευσης. Κομβικό σημείο της ενότητας είναι η αντιδιαστολή της αναγνώρισης του κινδύνου (εντοπισμός και περιγραφή αιτιών και επιπτώσεων) και της αποτίμησης διακινδύνευσης (υπολογισμός της πιθανότητας να σημειωθούν αρνητικές επιπτώσεις και του μεγέθους των συνεπειών για συγκεκριμένο χρονικό ορίζοντα) [2P]. Το περιστατικό αυτής της ενότητας [2CS] δίνει ένα παράδειγμα υπολογισμού της διακινδύνευσης σε έναν ρυπασμένο χώρο.
Τίτλος Θεματικής Ενότητας:
3. Μηχανισμοί εξάπλωσης της ρύπανσης
Αναλυτική περιγραφή Θεματικής Ενότητας:
Αυτή η θεματική ενότητα παρουσιάζει ποιοτικά πώς εξαπλώνονται οι ρύποι, για να προετοιμάσει για την ποσοτική-μαθηματική μελέτη στην Ενότητα 7. Αποτελείται από δύο μέρη. Το πρώτο μέρος δεν απαιτεί κανένα τεχνικό υπόβαθρο. Περιλαμβάνει φωτογραφίες από πειράματα διήθησης οργανικού ρύπου σε εδαφικό υλικό [3-1P, 3-2P, 3-3P, 3-4P] και συνθέτει γνώσεις από την καθημερινή ζωή μας για να περιγράψει ποιοτικά τους μηχανισμούς που συμβάλλουν στην εξάπλωση των διαλυμένων ρύπων στο νερό [3-5P]. Με αυτόν τον τρόπο προετοιμάζει για την χρησιμότητα της επόμενης ενότητας: για να ξέρουμε πού θα πάει ο διαλυμένος στο νερό ρύπος (Θεματική Ενότητα 7), πρέπει πρώτα να ξέρουμε πού πηγαίνει το νερό (Θεματική Ενότητα 4). Το δεύτερο μέρος απαιτεί την ολοκλήρωση της Θεματικής Ενότητας 6 και ξεκινάει περιγράφοντας τη συμβολή όλων των μηχανισμών που καθορίζουν την εξέλιξη της ρύπανσης στο υπέδαφος [3-6P]. Με ένα πείραμα-παιχνίδι που μπορεί να γίνει στην τάξη και μέσω μιας αναλογίας “προσωρινής κατακράτησης υλικού”, εισάγεται ποιοτικά και πάλι η επίδραση του εδάφους στην εξάπλωση των ρύπων [3-7P]. Η τελευταία παρουσίαση περιγράφει πάλι ποιοτικά την επίδραση του εδάφους στην εξάπλωση των ρύπων [3-8P], αλλά με τη βοήθεια μετρήσεων από πείραμα στο πεδίο.
Τίτλος Θεματικής Ενότητας:
4. Υπόγεια ροή
Αναλυτική περιγραφή Θεματικής Ενότητας:
Αυτή η θεματική ενότητα αποτελείται από δύο μέρη με διαφορετική στόχευση. Το πρώτο μέρος αναφέρεται αποκλειστικά σε μόνιμη ροή σε κορεσμένο έδαφος, σε πεδία ροής που είναι ή μπορούν να προσεγγιστούν ως μονοδιάστατα. Εδώ παρουσιάζεται το απαραίτητο υπόβαθρο και τα εργαλεία για να απαντηθούν οι κύριες ερωτήσεις εφαρμοσμένου ενδιαφέροντος: προς τα πού κινείται το υπόγειο νερό [4-1P], πώς υπολογίζουμε την ποσότητα του νερού που κινείται στο υπέδαφος με τον νόμο Darcy [4-2P] και, πώς εκτιμάμε πόσο γρήγορα θα μεταφερθεί ένας ρύπος με την κίνηση του υπόγειου νερού [4-3P]. Οι λυμένες ασκήσεις στόχο έχουν να εξοικειώσουν με τους υπολογισμούς που απαιτούν οι απαντήσεις σ΄ αυτές τις ερωτήσεις. Σημειώνεται ότι οι λυμένες ασκήσεις 4-3-2SP και 4-3-3SP ενσωματώνουν στοιχεία από τη μεθοδολογία μοντελοποίησης προβλημάτων που παρουσιάζεται στην επόμενη θεματική ενότητα [5P]. Οι έννοιες που δουλεύονται στο 1ο μέρος είναι κομβικές για την Περιβαλλοντική Γεωτεχνική, και γι’ αυτό γίνεται ειδική μνεία στους επιμέρους, λεπτομερείς μαθησιακούς στόχους αυτής της υποενότητας [4-4P]. Το δεύτερο μέρος προσφέρει μια επισκόπηση των εξισώσεων ροής σε 3 διαστάσεις για κορεσμένη και ακόρεστη ροή, καθώς και για πολυφασική ροή [4-5P], η οποία έχει εφαρμογή σε περιπτώσεις διαρροής μη υδατικών ρύπων. Ο στόχος του 2ου μέρους είναι να τονίσει το υποσύνολο των προβλημάτων ροής τα οποία οι σπουδαστές μπορούν να αντιμετωπίσουν με ευχέρεια με τις γνώσεις από το μάθημα, να προετοιμάσει για τις επιπλέον γνώσεις που θα απαιτήσει τυχόν μελλοντική διεύρυνση αυτού του υποσυνόλου, να καταδείξει κοινούς τόπους μεταξύ κλασικής και περιβαλλοντικής γεωτεχνικής, και να υποστηρίξει περαιτέρω την ποιοτική μελέτη των προβλημάτων διαρροής μη υδατικών ρύπων που ξεκίνησε στην Θεματική Ενότητα 3.
Τίτλος Θεματικής Ενότητας:
5. Μοντελοποίηση
Αναλυτική περιγραφή Θεματικής Ενότητας:
Aυτή η θεματική ενότητα πραγματεύεται την οριζόντια δεξιότητα της μοντελοποίησης, δηλαδή της διαδικασίας που απαιτείται για να μετατραπεί ένα ανοιχτό ερώτημα σε ένα συγκεκριμένο πρόβλημα προς επίλυση, σε αντικείμενα μηχανικής, γεωτεχνικής μηχανικής, υδραυλικής, κ.ά. [5P]. Η διαδικασία δεν μπορεί να είναι μοναδική, καθώς προϋποθέτει τη λήψη μιας σειράς αποφάσεων, χωρίς να υπάρχει απαραίτητα κάποια πιο «σωστή» απόφαση από τις άλλες. Και, βέβαια, ούτε το συγκεκριμένο πρόβλημα προς επίλυση στο οποίο καταλήγει η διαδικασία δεν είναι μοναδικό, ούτε η επίλυσή του. Γι’ αυτό δίνεται μια σειρά από ερωτήσεις που καθοδηγούν την επιλογή μεταξύ εναλλακτικών αποφάσεων [5N], καθώς και παραδείγματα εναλλακτικών λύσεων στις Θεματικές Ενότητες της Υπόγειας Ροής [4-3-2SP, 4-3-3SP] και της Μεταφοράς [7-2-1SP, 7-2-2SP, 7-2-3SP]. Το μήνυμα αυτής της ενότητας είναι ότι η μοντελοποίηση απαιτεί από τον μηχανικό να εξετάσει περισσότερες από μία αποδεκτές προσεγγίσεις. Με την εξάσκηση σε προβλήματα που επιδέχονται περισσότερες από μία λύσεις, ο μηχανικός είναι σε θέση να εκτιμά εκ των προτέρων, χονδρικά έστω, πώς θα συγκρίνονται μεταξύ τους τα αποτελέσματα των διαφορετικών αυτών προσεγγίσεων.
Τίτλος Θεματικής Ενότητας:
6. Αλληλεπίδραση ρύπων με το έδαφος
Αναλυτική περιγραφή Θεματικής Ενότητας:
Στη Θεματική Ενότητα 3 είδαμε ότι για να ξέρουμε πού θα πάει ο διαλυμένος ρύπος (Θεματική Ενότητα 7), πρέπει να ξέρουμε πρώτα πού πηγαίνει το νερό [3-5P]. Όμως, εκτός από νερό (υδατική φάση), στο κορεσμένο υπέδαφος έχουμε και τους εδαφικούς κόκκους ή, για να χρησιμοποιήσουμε έναν πιο γενικό όρο, την εδαφική στερεά φάση. Επιπλέον, στην ακόρεστη ζώνη έχουμε και αέρα (αέρια φάση). Τέλος, όπως είδαμε στις Θεματικές Ενότητες 3 και 4, στο υπέδαφος μπορεί να διαρρεύσουν και οργανικοί ρύποι που δεν αναμειγνύονται με το νερό (μη υδατική φάση). Για να απαντήσουμε το βασικό ερώτημα «πώς θα συμπεριφερθεί ο ρύπος» πρέπει να μελετήσουμε πώς αλληλεπιδρά ο ρύπος με τις εδαφικές φάσεις, δηλαδή το νερό, τον αέρα, και τα εδαφικά στερεά. Αυτή η ενότητα απαιτεί φρεσκάρισμα λίγων εννοιών χημείας και εδαφομηχανικής που περιλαμβάνεται στην εισαγωγική παρουσίαση [6-1P, 6N]. Η μελέτη της αλληλεπίδρασης φάσεων ξεκινάει από ζευγάρια υγρής-αέριας φάσης [6-2P], που μας είναι οικεία από την καθημερινή ζωή (π.χ. η γνωστή μας εξάτμιση), και συνεχίζει με αλληλεπίδραση στα ζευγάρια υγρής-υγρής φάσης και υγρής-στερεάς φάσης [6-3P]. Οι περιγραφές της αλληλεπίδρασης σε ζευγάρια με αέρια φάση συνοδεύονται με μικρά προβλήματα εξάσκησης [6-2SP]. Οι μαθησιακοί στόχοι αυτής της ενότητας δίνονται υπό μορφή τυπικών ερωτημάτων [6-4P], η απάντηση των οποίων υποστηρίζεται από τις λυμένες ασκήσεις που είναι εμπνευσμένες από ρεαλιστικά ερωτήματα της πράξης [6-SP1, 6-SP2]. Μια πρώτη γεύση της εφαρμοσμένης χρησιμότητας των γνώσεων για την αλληλεπίδραση μεταξύ εδαφικών φάσεων δίνεται στην παρουσίαση ενός εμβληματικού περιστατικού διαρροής από αγωγό μεταφοράς πετρελαίου στο Bemidji, Μινεσότα [6CS]. Το μεγάλο μήνυμα αυτής της ενότητας είναι ότι αν ένας ρύπος διαφύγει στο υπέδαφος, δεν θα μείνει στη φάση στην οποία διέρρευσε (π.χ. το νερό), αλλά θα ρυπάνει και τις άλλες εδαφικές φάσεις (δηλ. τα εδαφικά στερεά και τον αέρα). Επίσης, ότι όταν σκεφτόμαστε πόσο μας ανησυχεί ένας ρύπος, δεν μας προβληματίζει μόνο η τιμή της συγκέντρωσής του (πόσο ξεπερνά το επιτρεπόμενο όριο;) αλλά και η συνολική μάζα του, ιδίως όταν μελετάμε την αποκατάσταση του χώρου (πόση μάζα ρύπου πρέπει να απομακρυνθεί;).
Τίτλος Θεματικής Ενότητας:
7. Μεταφορά ρύπων στο υπόγειο νερό
Αναλυτική περιγραφή Θεματικής Ενότητας:
Πρόκειται για την τρίτη και τελευταία μεγάλη τεχνική ενότητα του μαθήματος. Μετά την ποιοτική περιγραφή της μεταφοράς ρύπων (Θεματική Ενότητα 3), δίνει την ποσοτική-μαθηματική περιγραφή της μεταφοράς ρύπων στο υπόγειο νερό με τη βοήθεια των σχετικών εξισώσεων, συνδυάζοντας στοιχεία από τις άλλες δύο κύριες τεχνικές ενότητες του μαθήματος, την υπόγεια ροή (Θεματική Ενότητα 4) και την αλληλεπίδραση ρύπων-εδάφους (Θεματική Ενότητα 6). Έχουμε πια όλες τις απαιτούμενες γνώσεις για να απαντήσουμε στο ερώτημα «πού θα πάει ο ρύπος, πώς θα συμπεριφερθεί;», για την περίπτωση των διαλυμένων ρύπων σε κορεσμένο έδαφος. Για εκπαιδευτικούς λόγους πρώτα παρουσιάζεται το πρόβλημα της μονοδιάστατης μεταφοράς λόγω διάχυσης μόνον [7-1P] και μετά προστίθενται τα φαινόμενα της μεταγωγής και διασποράς [7-2P]. Στη συνέχεια, παρουσιάζεται η γενική εξίσωση τριδιάστατης ροής και τριδιάστατης μεταφοράς και δίνονται για επιμέρους περιπτώσεις αναλυτικές λύσεις [7-3P]. Τέλος, καταγράφονται οι μαθησιακοί στόχοι της ενότητας [7-4P]. Παράλληλα, με αφορμή τα τρία προβλήματα που επιλύονται χρησιμοποιώντας τη λύση της εξίσωσης μονοδιάστατης μεταφοράς [7-2-1SP, 7-2-2SP, 7-2-3SP], σχολιάζονται οι αναμενόμενες αποκλίσεις από το πραγματικό πρόβλημα [7-2-1SP] και η σημασία της επιλογής παραμέτρων και των απλοποιήσεων του προβλήματος [7-2-3SP], ξαναγυρνώντας στο αντικείμενο της Ενότητας 5 (Μοντελοποίηση).
Τίτλος Θεματικής Ενότητας:
8. Τεχνολογίες αποκατάστασης υπεδάφους
Αναλυτική περιγραφή Θεματικής Ενότητας:
Το θεωρητικό υπόβαθρο αυτής της ενότητας συμπίπτει με το περιεχόμενο της προηγούμενης, επειδή σε μεγάλο βαθμό για την αποκατάσταση του υπόγειου νερού βασιζόμαστε στις ίδιες διεργασίες που εμπλέκονται και στη μεταφορά των διαλυμένων ρύπων. Δίνει μια επισκόπηση των μεθόδων που συμβάλλουν στην αποκατάσταση του υπεδάφους [8-1P], κατηγοριοποιημένων σύμφωνα με τον βαθμό επέμβασης: (1) φυσική εξασθένηση των ρύπων, (2) περιορισμός της εξάπλωσης των ρύπων και τέλος, είτε (3) επεξεργασία ρυπασμένου μέσου στην επιφάνεια του εδάφους μετά την απομάκρυνσή του με εκσκαφή (ακόρεστη ζώνη) ή άντληση νερού (κορεσμένη ζώνη), είτε (4) επί τόπου επεξεργασία ρυπασμένου μέσου (προτιμητέο). Ως παράδειγμα περαιτέρω εμβάθυνσης περιγράφεται η τεχνολογία των περατών διαφραγμάτων [8-2P], και για επιλεγμένες τεχνολογίες δίνονται αριθμητικά παραδείγματα εφαρμογής [8SP-1, 8SP-2, 8SP-3]. Αυτή η ενότητα απαντάει στο ερώτημα «τι μπορούμε να κάνουμε για να μειώσουμε τον κίνδυνο;», που με τις γνώσεις της Ενότητας 2 διατυπώνεται με μεγαλύτερη ακρίβεια ως «τι μπορούμε να κάνουμε για να μειώσουμε τη διακινδύνευση;» (αν υπερβαίνει αποδεκτά όρια).
Τίτλος Θεματικής Ενότητας:
9. Χώροι διάθεσης αποβλήτων
Αναλυτική περιγραφή Θεματικής Ενότητας:
Οι χώροι υγειονομικής ταφής αποβλήτων (ΧΥΤΑ) [9-1P] κατασκευάζονται με υλικά πυθμένα κατάλληλα [9-2P] να προστατεύουν το υποκείμενο φυσικό έδαφος. Ο σχεδιασμός των στρώσεων του πυθμένα, ο οποίος περιλαμβάνει την επιλογή πάχους και ιδιοτήτων των υλικών, αποτελεί μια εφαρμογή των γνώσεων της Ενότητας 7 [9SP].
Τίτλος Θεματικής Ενότητας:
10. Συμμάζεμα ιδεών
Αναλυτική περιγραφή Θεματικής Ενότητας:
Το μάθημα κλείνει αναδεικνύοντας την σύνδεση των περιεχομένων του με τις απαντήσεις στα βασικά ερωτήματα που αποτελούν το κίνητρο ενασχόλησης με την Περιβαλλοντική Γεωτεχνική.