Μάρτιος 6, 2017

Ποτάμια Ιζηματοπαροχή

H μελέτη της ποτάμιας ιζηματοπαροχής της παραλίας της Ερεσού, της μοναδικής από τις επιλεγμένες πιλοτικές παραλίες για την οποία υπάρχει εκτεταμένο υδρογραφικό δίκτυο μόνιμης ροής με διαθέσιμα δεδομένα, πραγματοποιήθηκε με τρεις διαφορέτικούς τρόπους οι οποίοι εστιάζουν στα διαφορετικά συστατικά τμήματά της. Ο πρώτος τρόπος εστιάζει στα υδατορεύματα του Καρασαρή και της Χαλάνδρας και αφορά την υδραυλική μελέτη της κοίτης με στόχο τη μελέτη της μεταφοράς ιζήματος από την κοίτη, κατά τη διάρκεια ακραίων πλημμυρικών φαινομένων. Ο δεύτερος τρόπος μελετά την υδρολογική λεκάνη στο σύνολό της και αφορά την υδρολογική μελέτη σε επίπεδο λεκάνης απορροής, μελετώντας τη διαχρονική μεταφορά ιζήματος από το σύνολο της λεκάνης απορροής. Ο τρίτος εστιάζει στον τεχνητό ταμιευτήρα εντός της λεκάνης και μελετά το ρυθμό ιζηματοποίησης του ταμιευτήρα.

 

Σχηματική απεικόνιση του υδρογραφικού δικτύου και των διατομών που χρησιμοποιήθηκαν για τη μελέτη της υδρολογικής λεκάνης της παραλίας Ερεσού μέσω του λογισμικού HECRAS με εμφανή τη θέση του τεχνητού φράγματος που υπάρχει στην περιοχή.

Η πρώτη φάση της μελέτης αφορά τη συλλογή και ανάλυση των διαθέσιμων μετεωρολογικών δεδομένων χρησιμοποιώντας το λογισμικό Hydrognomon του Εθνικού Μετσόβιου Πολυτεχνείου (Ε.Μ.Π) και κώδικα Matlab για την εξαγωγή χρονοσειρών δεδομένων και υπολογισμό μετεωρολογικών παραμέτρων και τη χρησιμοποίησή τους από το εκάστοτε λογισμικό. Καταρτήθηκε ένας εδαφικός χάρτης της Λέσβου με το συνδυασμό δεδομένων της Ευρωπαϊκής Βάσης Δεδομένων για τα Εδάφη (ESDB) του J.R.C., τους γεωλογικούς χάρτες του Ι.Γ.Μ.Ε. και εδαφολογικούς χάρτες της Δασικής Υπηρεσίας του Υπουργείου Γεωργίας. Παράλληλα, πραγματοποιήθηκε τοπογραφική αποτύπωση (με RTK-DGPS) της κοίτης των υδατορευμάτων του Καρασαρή και της Χαλάνδρας για τη χρησιμοποίησή της στην υδραυλική μελέτη καθώς και συλλογή εδαφικών δειγμάτων από την κοίτη του ποταμού για την εκτίμηση της  κοκκομετρικής σύστασης του υποστρώματος και της παρόχθιας περιοχής. Τέλος πραγματοποιήθηκε βυθομετρική αποτύπωση της τεχνητής λίμνης για την εκτίμηση της κατακράτησης ιζήματος από το φράγμα.

Στο πλαίσιο της υδραυλικής μελέτης, πραγματοποιήθηκε ανάλυση συχνότητας – διάρκειας των βροχομετρικών δεδομένων και εξαγωγή των όμβριων καμπυλών για περιόδους επαναφοράς 20, 100 και 500 έτη με τη χρησιμοποίηση της ορθολογικής μεθόδου (rational formula). Η υδραυλική μελέτη πραγματοποιήθηκε με χρήση του εξειδικευμένου λογισμικού HEC-RAS (Hydrologic Engineering Center – River Analysis System), αναπτυγμένο από το Σώμα Μηχανικού του Στρατού των Η.Π.Α (U.S. Army Corps of Engineers). Το HEC-RAS είναι ένα αναβαθμισμένο σύστημα λογισμικού υδραυλικής ανάλυσης, στο οποίο ο χρήστης αλληλοεπιδρά με το σύστημα μέσω μιας γραφικής παράστασης που προσομοιώνει το υπό μελέτη ποταμό. Έχει τη δυνατότητα να προσομοιώσει το προφίλ της ελεύθερης επιφάνειας του νερού υπό συνθήκες μόνιμης ή μη μόνιμης μονοδιάστατης βαθμιαία μεταβαλλόμενης ροής, για περιπτώσεις υποκρίσιμης, υπερκρίσιμης ή μικτής ροής, τη στερεομεταφοράς μέσω κινητού υποστρώματος και την ανάλυση της ποιότητας νερού. Ως εισροές απαιτεί γεωμετρικά δεδομένα, στοιχεία μόνιμης και μη μόνιμης ροής και ιζηματικά δεδομένα για την περίπτωση της ιζηματοπαροχής. Ως δεδομένα χρησιμοποιήθηκαν τα αποτελέσματα παροχής για τις διάφορες περιόδους επαναφοράς, η τοπογραφική καταγραφή των υδατορευμάτων και η κοκκομετρική ανάλυση της κοίτης εκ των οποίων προέκυψε η εκτίμηση της συμπεριφοράς της κοίτης κατά τη διάρκεια ακραίων φαινομένων, που αποτελούν την κύρια διεργασία μεταφοράς ιζήματος κατάντη, και η παροχή ιζήματος στην παραλία.

Η υδρολογική μελέτη της λεκάνης απορροής πραγματοποιήθηκε με το μοντέλο Soil and Water Assessment Tool (SWAT) της Υπηρεσίας Γεωργικής Έρευνας του Υπουργείου Γεωργίας των Η.Π.Α. Το SWAT είναι ένα ημι-κατανεμημένο, ημι-εμπειρικό μοντέλο διαχείρισης λεκάνης απορροής το οποίο μπορεί να προσομοιώσει την υδρολογία, τη στερεομεταφορά, τη μεταφορά θρεπτικών (αζώτου και φωσφόρου), φυτοφαρμάκων και μικροοργανισμών και να εκτιμήσει τις επιπτώσεις υποθετικών σεναρίων σε επίπεδο λεκάνης απορροής. Απαιτεί ως δεδομένα ημερήσιες χρονοσειρές βροχόπτωσης και θερμοκρασίας, ή μικρότερου χρονικού βήματος, το ψηφιακό μοντέλο ανάγλυφου (DEM) της περιοχής μελέτης, εδαφικό χάρτη και χάρτη χρήσεων γης της περιοχής, τα οποία είναι διαθέσιμα από την E.M.Y. και τις βάσεις δεδομένων της Ευρωπαϊκής Ένωσης. Η απόδοσή του βαθμονομείται ανάλογα τη διεργασία, με τη χρησιμοποίηση ημερήσιων μετρήσεων παροχής για την υδρολογική προσομοίωση, ημερήσιες με εβδομαδιαίες μετρήσεις στερεοπαροχής για την ιζηματοπαροχή, και ίσου ή μεγαλύτερου χρονικού βήματος μετρήσεις για τις υπόλοιπες παραμέτρους. Αρχικό και κυριότερο στάδιο της μοντελοποίησης είναι η μοντελοποίηση της υδρολογίας, καθώς η κίνηση του νερού αποτελεί τον καθοριστικό παράγοντα της μεταφοράς ιζήματος, θρεπτικών και ρύπων. Στη συνέχεια μοντελοποιείται η μεταφορά ιζήματος και μετά η μεταφορά θρεπτικών,  ρύπων, μικροοργανισμών. Όσον αφορά μικρές λεκάνες απορροής ποταμών διαλείπουσας ή εφήμερης ροής συνήθως δεν υπάρχουν διαθέσιμα δεδομένα παροχής, ενώ υπάρχει παντελής έλλειψη μετρήσεων στερεοπαροχής σε τακτική βάση, γεγονός που αναγκάζει το μελετητή είτε να διεξάγει μετρήσεις, είτε να προσφύγει σε εναλλακτικές μεθόδους βαθμονόμησης του μοντέλου όπως μεταφορά βαθμονόμησης όμορης λεκάνης,  ή να προβεί σε παραδοχές οι οποίες θα μειώσουν την ακρίβεια των εκτιμήσεων. Αφού το μοντέλο βαθμονομηθεί και επαληθευτεί η βαθμονόμησή του, μπορεί να τρέξει διαφορετικά σενάρια για την εκτίμηση των επιπτώσεων διαφορετικών διαχειριστικών πρακτικών.

Η μελέτη του τεχνητού ταμιευτήρα στο υδατόρευμα της Χαλάνδρας συμπεριέλαβε την εκτίμηση του κατακρατηθέντος όγκου ιζήματος από την κατασκευή του φράγματος μέχρι το 2016 και την εξαγωγή ενός μέσου ετήσιου ρυθμού ιζηματοποίησης. Ως δεδομένα χρησιμοποιήθηκε η αρχική αποτύπωση του φράγματος και τα αποτελέσματα ηχοβολιστικής σάρωσης του βυθού. Παράλληλα υπολογίστηκε ο ρυθμός ιζηματοποίησης από δείγμα ιζήματος από τον πυθμένα το οποίο χρονολογήθηκε με ανάλυση του ισοτόπου 210Pb.

ERA Beach Partners - Funding
Top